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3D-Planung von Brückenbauwerken mit Siemens NX 7.5

1. A ee TE Abb 4 7 Position der Widerlager beim gekr mmten Trassenverlauf 57 KAPITEL4 Parametrische 3D Modellierung von Briickenbauwerken 4 2 4 Erstellung des Uberbauquerschnitts Nachdem alle notwendigen Geometrien und Bezugsebenen in der Steuerdatei angelegt sind wird anschlie end die Unterbaugruppe berbau aufgebaut Zun chst wechselt man zur Baugruppendatei Rahmenbruecke_BG zur ck Eine neue leere Komponente mit dem Namen Ueberbau wird als Unterbaugruppe hinzugef gt Wie bereits erw hnt werden in dieser Unterbaugruppe alle Bauteile die zum berbau geh ren angeordnet z B Fahrbahnplatte Kappen Gel nder usw Im vorgestellten Beispiel handelt es sich um eine Rahmenbr cke deren berbauquerschnitt sich aus einer Vollplatte mit einer konstanten berbauh he zusammensetzt Vor der Modellierung der berbauplatte muss zun chst die ben tigte Assoziativit t zu der Steuerdatei hergestellt werden Dies wird durch den Befehl WAVE Geometrie Linker umgesetzt indem die Bahnachse und die drei Bezugsebenen welche die Achsen der Widerlager sowie Pfeiler repr sentieren in die Komponente Platte referenziert werden Anschlie end wird auf Basis von diesen verbundenen Geometrien die Vollplatte konstruiert indem eine Skizze die sich parallel zur Z Achse orientiert auf der kopierten Bahnachse angelegt wird Auf der Skizzenebene wird der Plattenquerschnitt vollstandig mit den
2. 1 72 Bad hyo oO 7 een NO N ay T eo ht ee Abb 4 1 Rahmenbr cke in Siemens NX7 5 51 KAPITEL4 Parametrische 3D Modellierung von Br ckenbauwerken 4 1 Modellierungskonzept Bevor mit der Modellierung der einzelnen Bauteile begonnen werden kann sollte man sich eine gewisse Modellierungsstruktur zu Recht gelegt haben Besonders in der Hinsicht wie und in welcher Reihenfolge das Bauwerk modelliert werden soll SchO8b Im Abschnitt 2 2 wurden bereits die Bauelemente eines Br ckenbauwerks sowie die Bauwerkstruktur diskutiert Die Bauwerkstruktur spiegelt die hierarchischen Beziehungen der einzelnen Bauteile wieder und bildet die Grundlage f r einen erfolgreichen Modellierungsprozess Die auf dieser objektorientierten Struktur basierende Modellverwaltung kann in NX7 5 durch den Einsatz von Baugruppe umgesetzt werden Eine Baugruppe repr sentiert ein Produkt das aus einer beliebigen Anzahl von Einzelteilen und oder Unterbaugruppen welche wiederum aus Einzelteilen und oder weiteren Unterbaugruppen bestehen k nnen In der NX Umgebung werden diese einzelnen Bauteile oder Baugruppen als Komponenten bezeichnet Zwischen den verschiedenen Komponenten besteht die M glichkeit geometrische aber auch parametrische Verkn pfungen zu erstellen SchO8a Die Modellierung einer Br cke wird in der Hauptbaugruppe Br cke_BG zusammengefasst und besteht wiederum aus vier weiteren Unterbaugruppen Steuerdatei berbau Unterbau und optiona
3. Studio Spline ist im Vergleich zu Spline dynamischer und interaktiver somit ist zur Erzeugung einer Spline durch Punkte im Normalfall Studio Spline zu bevorzugen Tabelle 3 1 Der Verlauf der Achse und Modellierung in NX7 5 Raumelement Modellierung in NX7 5 Genauigkeit 1 Gerade mit konstanter L ngsneigung Linie Pr zise 2 gerade Ausrundung Kreisbogen Regelkurve Pr zise 3 Kreisbogen mit konstanter L ngsneigung Regelkurve pr zise 4 gekr mmte Ausrundung Kreisbogen Spline Studio Spline ann hernd 5 bergangsbogen mit konstanter L ngsneigung Spline Studio Spline ann hernd 6 gekr mmte Ausrundung bergangsbogen Spline Studio Spline ann hernd Weil der Trassenverlauf im 3D Raum immer mittels dieser 6 Raumelemente beschrieben werden kann ist es m glich in NX7 5 die Trassierungen wie folgt zu modellieren die Trasse wird nach den Raumelementtypen in mehrere Kurvenstiicke aufgeteilt und abschnittsweise in NX7 5 erzeugt Dieses Modellierungsverfahren besitzt bei einfachem Trassenverlauf wegen der pr zisen Konstruktion eine hohe Genauigkeit Des Weiteren bedarf es bei der nderung der Achse im Teilbereich keiner erneuten Erzeugung der kompletten Trasse sonder nur der nderung der betroffenen Kurvenst cke da die Achse n mehreren Kurvenst cken aufgeteilt wird Diese abschnittsweise Modellierung besitzt aber auch einige Nachteile Wie z B bei kompliziertem Trassenverlauf z B mit den Raumelementen 4 6 werden die
4. 4 13 Kappen und Fl gelende bei Eisenbahnbr cke Quelle DB 804 63 KAPITEL4 Parametrische 3D Modellierung von Br ckenbauwerken i i Bettungsk rper Y Bahnkrone nn al oe 6 70 rk DE at sa ey N ee ET Nee 5 Peat hee og Planum Fe i Damm Einschnflt Abb 4 14 Eisenbahnquerschnitt auf freier Strecke Quelle http www feine module de ge ndert Nachdem die wichtigsten geometrischen Zwangsbedingungen vorgestellt wurden soll m Anschluss das Vorgehen der Widerlagermodellierung beschrieben werden Generell stellt sich die Vorgehensweise wie folgt dar Zuerst wird die Grundform der Widerlager mit den Funktionen Skizze und Extrudierter K rper modelliert Anschlie end muss dieser Grundk rper entsprechend der verschiedenen Bauteile umgeformt werden Die detaillierte Beschreibung wird anhand des Widerlagers Achse 10 vorgestellt Die Modellierung des Widerlagers Achse 30 verl uft analog Zuerst m ssen die Referenzierungen zur Steuerdatei hergestellt werden Die Bahnachse die Bezugsebene der Achse 10 die Boschung der unterf hrten Stra e sowie die Bezugsebene der OK Fundament werden mit der Komponente Widerlager Achse 10 verkn pft ber die Funktion WAVE Geometrie Linker Auf der Bezugsebene der OK Fundament wird eine neue Skizze f r den Grundriss des Grundk rpers des Widerlagers erzeugt siehe Abb 4 15 Die Bahnachse wird auf die Skizzenebene projiziert Anschlie end werde
5. Da die 2D Pl ne direkt aus dem 3D Modell abgeleitet werden k nnen Inkonsistenzen zwischen verschiedenen Pl nen und Interpretationsfehler vermieden werden Ein Weiterer 101 KAPITEL 7 Fazit Vorteil der 3D Modellierung zeigt sich hinsichtlich der Massenermittlung Im CAD System Siemens NX k nnen Volumen sowie Fl chen wie z B Betonmassen Schalfl che Aushub und Auff llungen sehr leicht und schnell ermittelt werden And11 G nll SchO8b Sch12 Im Zusammenhang mit der statischen Berechnung ist ein 3D Modell ebenso von gr erer Bedeutung als das herk mmliche 2D Modell da durch die Verwendung eines 3D Modells Effekte in allen drei Raumrichtungen ber cksichtigt werden k nnen And11 Im Rahmen dieser Arbeit erfolgte die parametrische 3D Modellierung m maschinenbauspezifischen CAD System Siemens NX7 5 weil die meisten bauspezifischen CAD Programme die parametrische 3D Modellierung nicht vollstandig unterst tzen Da NX keine bautechnisches Softwareprodukt darstellt fehlen dem Programm einige bauspezifische Eigenschaften wie z B die M glichkeit auf Bibliotheken zuzugreifen Bewehrung darzustellen oder normgerechte Baupl ne direkt abzuleiten And11 Jedoch steht in NX eine Programmierschnittstelle zur Verf gung womit kundenspezifische Software Anwendungen an NX angebunden werden k nnen Diese Schnittstelle erm glicht die speziell auf die Bed rfnisse des Bauwesens abgestimmten Anwendungen zu entwickeln und in NX zu in
6. beiden Funktionen Skizze und Abweichende Extrusion realisiert werden Dann wird die Schnittkurve zwischen diesem Fl chenk rper und der B schung der unterf hrten Stra e hergestellt Diese Schnittkurve kann man zur Skizzenebene projizieren und anschlie end die projizierte Kurve um 1 0 m nach hinten parallel versetzen Hierzu wird nicht der Befehl Offset Kurve benutzt sondern Musterkurve Mit diesem Befehl kann ein Objekt entlang einer Gerade oder einer gekr mmten Kurve kopiert werden Danach werden mit der Zwangsbedingung Senkrecht zur Bahnachse die Hinterkanten der Fl gelw nde konstruiert Achse 10 Au en und Ka Innengrenzen der Xe Fl gelw nde O Die projizierte Schnittkurve von der Stra enb schung und dem Planum der Eisenbahnstrecke Abb 4 15 Grundrissskizze des Widerlagers Achse 10 Ist die Grundrissskizze erstellt wird diese entlang der Z Achse in positiver Richtung extrudiert Der Start der Extrusion liegt 0 1 m ber der Oberkante des Fundaments da wie in Abb 4 16 dargestellt die Arbeitsfuge einige Zentimeter ber der Oberkante des Fundaments angeordnet wird Dieser Abstand variiert zwischen den verschiedenen Bauunternehmen Im Referenzbeispiel wird eine H he von 10 cm angenommen Nachdem der Grundk rper des Widerlagers modelliert st kann die obere 65 KAPITEL4 Parametrische 3D Modellierung von Briickenbauwerken Begrenzungsfliche des Widerlagers die d
7. chlichen Kreuzungswinkel zwischen der Stra e und der Eisenbahnstrecke dar Bei einer schiefen Kreuzung kann je nach den geografischen wirtschaftlichen oder statischen Randbedingungen entweder eine schiefwinklige Br cke oder eine rechtwinklige Br cke zur Ausf hrung kommen Die Schiefe der Br cke kann gleich oder unterschiedlich zum tats chlichen Kreuzungswinkel sein Aus diesem Grund wird eine weitere Hilfsebene ben tigt die eine Verdrehung der Widerlager und der Pfeiler zum tats chlichen Kreuzungswinkel erm glicht Mittels der Funktion Bezugsebene im Winkel kann diese Hilfsebene erzeugt werden siehe Abb 4 5 Die in der Abbildung dargestellte Situation stellt die verdrehte Hilfsebene in der Pfeilerachse 20 dar 55 KAPITEL4 Parametrische 3D Modellierung von Briickenbauwerken WTBezugsebene DME Typ All Hilfsebene d Im Winkel x Planare Referenz A Durch Achse A Lineares Objekt ausw hlen 1 1 K Winkel 11 0380 deg Winkel A Winkeloption wert Kreuzungsebene Winkel 11 0380 deg Ye Ebenenorientierung vi Offset Vv Einstellungen v lt OK gt Abbrechen Abb 4 5 Kreuzungsebene und Hilfsebene Anschlie end kann mit der Anwendung des Befehls Bezugsebene im Abstand die Position der zwei Widerlager Achse 10 bzw 30 bestimmt werden wobei der Abstand im Dialogfenster vgl Abb 4 6 der St tzweite entspricht Dieses Verfahren kann im Normalfall nur dann ei
8. nnen aus der Abb 5 1 entnommen werden Jedes verkn pfte Element wird wie bereits erw hnt entweder zu einer Geometrischen Verkn pfung oder zu einer Parametrischen Verkn pfung zugeordnet Zudem wird das verlinkte Bauteil auch m Bauteilnavigator aufgelistet sodass eine nachtr gliche Bearbeitung m glich ist Die einzelnen Elementverkn pfungen sind in der Tabelle 5 1 aufgelistet Exemplarisch w rd anhand des Bauteils Kappe eine detaillierte Erl uterung der verlinkten Elemente vorgestellt Zun chst wurde die Eisenbahnachse von der Steuerdatei in das Bauteil Kappe assoziativ kopiert Anschlie end wurde diese Kurve als Referenzlinie f r die Skizzendefinition selbst und zur Extrusion der Skizzengeometrie verwendet Abschnitt 4 2 5 Da die Begrenzungen der Kappen von der L nge der Widerlagerfl gel abh ngen wurden die Hinterkanten der einzelnen Fl gelw nde aus dem Bauteil Widerlager n das Bauteil Kappe verlinkt Des Weiteren setzen die Kappen unmittelbar auf der berbauplatte auf Abb 2 8 sodass die Lage und Geometrie der Kappen stark von der Geometrie der berbauplatte abh ngt Um eine Abh ngigkeit zwischen berbau und Kappe herstellen zu k nnen wurde bereits zuvor die Geometrie der berbauplatte durch verschieden Parameter in einer Skizze festgelegt Abschnitt 4 2 4 Anschlie end wurden die Parameter der Kappe in Abh ngigkeit von den Parametern der berbauplatte definiert siehe auch Tabelle 5 1 sodass
9. 3 1 Grundlagen des 2D Trassenentwurfs und Einf hrung in die Trassierungssoftware ProVI Dreiecksnetz in Dateien der Datenarten 45 Punkte 49 Bruchlinien und 58 Dreiecke abgespeichert sodass das Dreiecksnetz zwischen verschiedenen Softwaren ausgetauscht werden kann Zus tzlich wird eine Datei mit dem Suffix reb erzeugt die die gesamten Punkt Linien und Dreiecksdaten enth lt Prolla Q Gel ndemodell anderr ar Q QQqaleeea Gelandetyp Parameter Dreiecksnetz Punktdatei GRABEN PT Datenart 58 Bruchliniendatei GRABEN BRL Raster Schnittliniendatei Multi Modell Filter en Bearbeiten Datenart 66 Projektion Linien Datenart 39 Optionen Civil 3D Abbruch Hilfe Abb 3 1 Dialogbox zum Erstellen bzw ndern von Gel ndemodellen Nach der Erzeugung des DGMs erfolgt der Trassenentwurf Wie die meisten trassierungsspezifischen CAD Systeme basiert auch ProVI auf dem traditionellen 2D Entwurfsansatz Das bedeutet dass die eigentliche Planung der Trasse nacheinander jeweils in den drei verschiedenen zweidimensionalen Ebenen Grundriss Lageplan L ngsschnitt H henplan und Querschnitt Querprofil erfolgt Erst die berlagerung dieser drei Einzelebenen stellt die eigentliche Trasse im Raum dar G n11 Zun chst wird der Entwurf der Trassenachse im Grundriss vorgenommen Der Achsenverlauf setzt sich aus geometrischen Trassierungselementen wie z B Geraden
10. Br ckenplaner beim Einsatz eines parametrischen 3D Modells unkompliziert durch die nderung des Kreuzungswinkelparameters erzeugen Im Referenzmodell wurde der Parameter der den Winkel zwischen der Pfeilerache und Eisenbahnachse repr sentiert durch die NX Funktion Ausdr cke definiert Dieser Parameter wurde mit einer Bezugsebene f r die Pfeilerachse verkn pft sodass eine automatische Anpassung des Winkels gew hrleistet werden kann In Abb 5 3 s nd drei Varianten der Beispielbr cke dargestellt W hrend bei der Variante a der Kreuzungswinkel der Br cke dem tats chlichen Kreuzungswinkel entspricht handelt es sich bei Variante b um eine rechtwinklige Br cke Bei der Variante c verdrehen sich die Widerlager und Pfeiler der Br cke um 38 5 in entgegengesetzter Richtung zum tats chlichen Kreuzungswinkel Die Ver nderung des Kreuzungswinkels unterliegt zudem weiteren Einschr nkungen Zum Beispiel kann der Winkel von 0 nicht auf 180 abge ndert werden da die nderungsm glichkeiten stark vom tats chlichen Kreuzungswinkel zwischen den beiden Trassenachsen abh ngen Wenn der Kreuzungswinkel zu gro ist kann dieser nur in einem sehr beschr nkten Umfang modifiziert werden In Abb 5 4 betr gt der Kreuzungswinkel des Br ckenbeispiels 140 6 Wird nun z B der Winkel auf 90 ver ndert so treten bei der Re Modellierung der Widerlager und der Fundamente Fehler auf die nur durch ein manuelles und aufwendiges Eingreifen be
11. However despite of the rapid development 3D bridge modeling technologies are far not mature and there is still great potential for improvements This thesis develops a 3D modeling approach which enables the object oriented modeling of constructions and realizes consistent model changes through the use of parameters For the implementation of this work a mechanical engineering specialized CAD system Siemens NX7 5 has been chosen which is able to completely support parametric 3D modeling In this work different bridge types in practice have been studied at first and then one bridge type is chosen as the basis for parametric modeling After that the possibility of directly importing alignment and terrain information from the civil design software ProVI into Siemens NX7 5 has been studied and realized which serves as the basis of the modeling For that purpose an interface between the two programs has been developed Based on a rigid frame bridge the principles and the process of the modeling are presented Besides the possibility of deriving company specialized 2D plans from the 3D models has been studied and realized Zusammenfassung Seit Jahrhunderten werden die Br ckenbauwerke aus praktischem Grund immer mit Hilfe von zweidimensionalen Pl nen entworfen Mit den Fortschritten in der Computertechnik kommen heutzutage immer mehr leistungsf hige 3D CAD Systeme zum Einsatz und erm glichen einen dreidimensionalen Entwurf von Bauwerken I
12. Kr mmung ist desto kleiner m ssen die Intervalle zwischen den Hilfslinien senkrecht zur Trassierungsachse Schnittsegmente sein um die Abweichung m glichst gering einzuhalten Die anderen Schnitte k nnen analog zum L ngsschnitt erzeugt werden Dies wird hier nicht mehr detailliert erl utert 97 KAPITEL6 Modellbasierte Planableitung Draufsicht Rahmenbauwerk M 1 100 Abb 6 6 L ngsschnitt einer stark gekr mmten Br cke 6 4 Bema ung und Beschriftung Nach dem Ableiten der Zeichnung m ssen noch die Bema ung und Beschriftung in das Zeichnungsblatt hinzugef gt werden Die Bema ung der Zeichnung in Siemens NX funktioniert im Grunde hnlich wie in AutoCAD Die in AutoCAD enthaltenen Bema ungsarten wie z B Horizontalbemabung Vertikalbema ung Parallelbema ung Kettenbema ung Grundlinienbema ung usw sind ebenfalls in NX7 5 implementiert Ein entscheidender Unterschied liegt darin dass die Ma e in NX7 5 assoziativ zur Geometrie des 3D Modells sind Wenn das 3D Modell des Br ckenbauwerks ge ndert wird werden die Ma e in der 2D Zeichnung mit aktualisiert Ein weiterer Unterschied ist die Uberschreibbarkeit von MaBtexten In AutoCAD kann man MaBtexte der Bemassung manuell ndern daher kann es auftreten dass der Ma text mit dem tats chlichen Ma des Objekts nicht bereinstimmt Im Gegensatz dazu d rfen die Ma texte in Siemens NX nicht manuell berschrieben werden Diese Eigenschaft erm glicht die Konsistenz
13. Kreisb gen und bergangsb gen zusammen Der bergangsbogen ist ein Verbindungselement zwischen einer Geraden und einem Kreisbogen oder zwischen zwei Kreisb gen Er weist eine stetige ruckfreie Kr mmungs nderung auf wikil2c Im Stra enbau wird ausschlie lich die Klothoide als bergangsbogen eingesetzt Speziell f r den Eisenbahnbau gibt es mehrere bergangsbogentypen Klothoide kubische Parabel Blosskurve Sinusoide biquadratische Parabel nach Helmert und so weiter Prollb Anschlie end wird der L ngsschnitt n mlich die Schnittabwicklung des Gel ndes entlang der Trassenachse erzeugt Dieser L ngsschnitt dient als Basis f r den Entwurf der F hrung des Verkehrswegs m Aufriss Gradiente Die Gradientenkonstruktion besteht Datenart 49 ist ein in REB VB standardisiertes Datenformat mit dem die Bruchlinien eines DGMs wiedergegeben werden 29 KAPITEL3 Import der Trassierungs und Gel ndeinformationen Schnittstelle zur Trassierungssoftware ProVI aus Geraden und Ausrundungen im Bereich von Tiefpunkten Wannen bzw Hochpunkten Kuppen Die Ausrundung erfolgt idealisiert mit Kreisbogen die mit hinreichender Genauigkeit als quadratische Parabeln eingerechnet werden In Ausnahmef llen k nnen auch andere Kurven f r die Ausrundung gew hlt werden wie z B kubische Parabeln Wol05 Im letzen Entwurfsschritt werden auf Basis der Trassenachse verschiedene Streifen wie Fahrbahnen Gleisk rper B schungen Entw sse
14. Kurvenst cke nicht pr zise sondern n herungsweise n NX7 5 erzeugt Die dadurch entstehenden Abweichungen k nnen an der Anschlussstelle zweier Kurvenst cke einen Knick verursachen Gem der Normen und Richtlinien f r Stra en bzw Eisenbahnbau muss die Trassierung kontinuierlich verlaufen und das Auftreten eines Knickes vermeiden Um diese Unstetigkeitsstelle zu vermeiden muss man die gesamte Trasse als eine glatte 3D Spline betrachten und bildet das Konzept des zweiten Verfahrens Zun chst wird eine Reihe von 3D Punkten auf der Trasse in einem gewissen Intervall berechnet Anschlie end werden Ein Spline n ten Grades ist eine Funktion die stiickweise aus Polynomen h chstens n ten Grades zusammengesetzt ist Wikil2c Splines werden vor allem im Baubereich zum Approximation von Kurven benutzt Alle in NX erzeugten Splines sind ungleichf rmige rationale B Splines Non Uniform Rational B Splines NURBS NX 10 35 KAPITEL3 Import der Trassierungs und Gel ndeinformationen Schnittstelle zur Trassierungssoftware ProVT diese Punkte in NX7 5 importiert und als St tzpunkte f r die Modellierung der Trasse verwendet Zum Einsatz kommt die NX Funktion Studio Spline Dabei muss mindestens die Gl Zwangsbedingung tangentiale Stetigkeit am St tzpunkt erf llt werden sodass eine glatte Splinegeometrie ohne Unstetigkeitsstellen definiert werden kann Jedoch muss bei diesem Verfahren auf die Genauigkeit der Geometrie geachtet
15. R 36 3 2 3 Umseun DNA T Nee ee see 38 3 3 Importiereneines DGMS nen 42 33 1 Modellierung eines DGM basierenden Volumenk rpers uuuueeeseeseeeeeeeeeennneennn 42 3 3 2 Historien Modus und Historienunabh ngiger Modus 22222222222200000nnneenn 44 3 3 3 Umsetzuns in iN XD coterie ED Ri 47 Kapitel 4 Parametrische 3D Modellierung von Br ckenbauwerken 51 4 1 Modellierunssk nzept ann ee ae 52 AD Vors CHES WEIS O anne nee 53 4 2 1 Import Eingabe der Trassen und Gel ndeinformation cccccccccccccssssseeeeeeeees 53 4 2 2 Definition des Kreuzungspunkts und Kreuzungswinkels eeeeesssssesssssssseeeeeeeee 54 4 2 3 Positionierung der Widerlager und Pfeiler 000000 ee eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeennn 55 4 2 4 Erstellung des berbauquerschnitts 0cccccccccecssccescesescescsssscescsssssesesstssesessesesees 58 4 2 5 Ausbildungs der Kappen nes eures 60 4 2 6 Festlegung der Bezugsebene f r die Oberkannte des Fundaments 62 4 2 7 Modellierung der beiden Widerl ager 22 2 I 63 xl Inhaltsverzeichnis 4 2 8 Modell eruns der Fundamente zus 69 4 2 9 Modellierung des Pfeilers mit Anprallsockel und Pfeilerfundaments 71 4 2 10 Optionale Bauteile zB acer anna 72 4 2 11 berpr fung der minimalen Stiitzweite 0 cccc cece ccecescceecsscsscscsscesseesseeseeeees 73 Kapitel 5 Modifikationsm glichkeiten und Grenzen des parametr
16. St tzpunkte Wenn ein DGM zugleich importiert wird m ssen alle Punkte des DGMs mit ber cksichtigt werden Das Gau Kr ger Koordinatensystem ist ein in Kartografie und Geod sie verwendetes kartesisches Koordinatensystem das es erm glicht Gel nde mit metrischen Koordinaten Rechtswert und Hochwert darzustellen wikil2f 40 3 2 Importieren einer Trassierung Uber ein Dialogfenster wird der Translationsvektor dem Benutzer mitgeteilt Falls erforderlich kann der Benutzer den Translationsvektor im Dialogfenster ndern Nach der Best tigung vom Benutzer wird die Translation durchgef hrt das hei t dass die Koordinaten der St tzpunkte umgerechnet werden Zum Schluss werden die verschobenen St tzpunkte in NX7 5 erzeugt und durch die Punkte wird eine 3D Spline mit Hilfe der Funktion Studio Spline gelegt Dabei ist zu beachten dass die Gl Zwangsbedingung tangentiale Stetigkeit an den St tzpunkten erf llt werden muss Um die unterschiedlichen Streifen in NX7 5 leicht zu identifizieren wird jedem dieser Streifen vom Benutzer ein Name vergeben und je nach Streifentyp mit unterschiedlicher Farbe und Linienart dargestellt Die Achse wird in rot mit Strichpunktlinie der Fahrbahnrand in blau mit Volllinie das Gleis in eisengrau mit Strichlinie und andere Streifen in orange mit Volllinie dargestellt Abb 3 8 zeigt beispielhaft einen Bildschirmausschnitt bei dem zwei Gleise eine Stra enachse eine Radwegachse sowie d
17. Widerlagers und dem Abstand von der Vorderkante des Widerlagers zur Widerlagerachse Formel 4 2 Die Absch tzung der min St tzweite wird in die Absch tzung des max Abstands zwischen der Au enkante der Mulde und der Pfeilerachse m Bereich des Widerlagers umgewandelt 4 2 mit max Abstand zwischen der Au enkante der Mulde und der Pfeilerachse m Bereich des Widerlagers Abstand zwischen Vorderkante des Widerlagers und Widerlagerachse Um max A in der Formel 4 2 absch tzen zu k nne ben tigt man eine horizontale Skizzenebene worauf die StraBenachse die Au enkanten der beiden Mulden der Stra e sowie die Bahnachse projiziert werden Des Weiteren wird eine Linie als Projektion der Hilfsebene der Pfeilerachse Achse 20 und die Au engrenzen der Widerlager in die Skizzenebene aufgenommen Dadurch ergeben sich geometrisch drei Schnittpunkte f r das jeweilige Widerlager Im folgenden Abschnitt wird die Ermittlung der drei Schnittpunkte f r das Widerlager an der Achse 10 kurz erl utert Definition Schnittpunkt 1 der Schnittpunkt zwischen der Au enkante der linken Mulde und der linken Au engrenze des Widerlagers Schnittpunkt 2 der Schnittpunkt zwischen der Au enkante der linken Mulde und der Bahnachse Schnittpunkt 3 der Schnittpunkt zwischen der Au enkante der linken Mulde und der rechten Au engrenze des Widerlagers 74 4 2 Vorgehensweise Die Abst nde von diesen drei Schnittpunkten zur Linie der Achse
18. Zum einen der Historien Modus und zum anderen der historienunabh ngige Modus Beim Historien Modus werden die Skizzen Formelemente und andere Parameter die zur Konstruktion des Objektes verwendet werden in einer zeitlichen Reihenfolge im Teile Navigator Part Navigator angezeigt Dieser Modus wird standardmabige zum Konstruieren in NX verwendet NX10 In Abb 3 11 ist die Modellierung eines Gel nde Volumenk rpers im Historien Modus dargestellt Im Teile Navigator werden unter dem Register Modellhistorie die zur Konstruktion des Volumenk rpers ben tigten Linien Ebenen sowie Funktionen z B Zusammenf gen Extrusion in ihrer Erstellungsreihenfolge angezeigt Beim L schen einer Linie werden alle darauf bas erend Objekte wie z B Ebenen Kurven oder Volumenk rper aufgrund des assoziativen Verhaltens gel scht Dieser Modus eignet s ch sehr gut f r die parametrische Modellierung von Volumenk rper und wird deswegen f r die 3D Modellierung von Br ckenbauwerken eingesetzt Dar ber hinaus besteht im Historien Modus die M glichkeit alle Parameter eines Modells mit Hilfe einer Funktion zu entfernen und somit ein non parametrisches Modell generieren zu k nnen 44 3 3 Importieren eines DGMs NX 7 5 Konstruktion HistorienModus prt SIEMENS Datei Bearbeiten Ansicht Einf gen Format Werkzeuge Baugruppen Informationen Analyse Voreinstellungen Fenster Hilfe _ gt x W sun 2 hl RB BO cr Y Befehissuche U BE ee 9
19. die St tzweite zu stark vergr ern so kann dieser Effekt dazu f hren dass eine oder beide Fl gelw nde zu kurz werden Eine normenkonforme Modellierung der Kragfl gel bzw eine Neumodellierung des Bauteils k nnte aufgrund der geometrischen und parametrischen Zwangsbedingungen nicht mehr umgesetzt werden und w rde zu einem Abbruch des Re Modellierungsprozesses f hren Weitere vom Widerlager abh ngige Bauteile w e z B dessen Fundamente k nnten zudem nicht mehr aufgebaut werden In diesem Fall m ssen entweder die Kragfl gel verk rzt oder die B schungsneigung der unterf hrten Stra e angeglichen werden Anhand dieses Beispiels kann man deutlich erkennen dass die nderung der St tzweite ohne weitere Modifikationsprozesse nur in einem beschr nkten 81 KAPITELS Modifikationsm glichkeiten und Grenzen des parametrischen Br ckenmodells Umfang realisiert werden kann Abb 5 2 nderung der St tzweite e nderung des Kreuzungswinkels der Br cke Wenn sich die ber und unterf hrten Trassen schr g kreuzen kann je nach geografischen wirtschaftlichen oder statischen Randbedingungen entweder eine schiefwinklige oder eine rechtwinklige Br cke erforderlich werden In einigen F llen 82 5 2 Modifikationsm glichkeiten des Br ckenmodells m ssen Varianten mit verschiedenen Kreuzungswinkeln untersucht werden um somit das Optimum in Bezug auf die Br ckenkonstruktion identifizieren zu k nnen Diese Varianten kann der
20. eine nderung der berbauparameter in einer nderung der Kappe resultiert Diese Form der Verkn pfung bezeichnet man als eine Parametrische Verkn pfung 78 5 1 Geometrische und parametrische Abh ngigkeiten zwischen einzelnen Bauteilen Uberbau Steuerdatei V V Widerlager Pfeiler Widerlager Achse 10 Achse 20 Achse 30 Fundament Fundament Fundament Achse 10 Achse 20 Achse 30 Unterbau a Geometrische eee Parametrische Verknupfung Verknupfung Abbildung 1 Abb 5 1 Beziehungsdiagramm zwischen einzelnen Bauteilen 79 KAPITELS Modifikationsm glichkeiten und Grenzen des parametrischen Br ckenmodells Platte Geometrische Verkn pfung Kappe Geometrische Verkn pfung Parametrische Verkn pfung Verkn pftes Formelement Bezugsebene Achse 10 Bezugsebene Achse 20 Bezugsebene Achse 30 Eisenbahnachse Verkn pftes Formelement Eisenbahnachse Hinterkante der beiden Fl gelw nde Hinterkante der beiden Fl gelw nde Fahrbahnbreite Abstand zu SO L nge des Kragarms p7 Neigung des Kragarms p8 Widerlager Achse 10 bzw 30 Geometrische Verkn pfung Parametrische Verkn pfung Verkn pftes Formelement Eisenbahnachse Bezugsebene Achse 10 30 Stra enb schung Unterkante der berbauplatte berbauplatte Fahrbahnbreite Abstand zu SO Breite der Kappe Unterkante der Kappe Fundament Achse 10 bzw 30 Geometrische Verkn pfung Pfeiler Achse 20 Geometrisch
21. einfach gel scht werden k nnen ohne dabei das Modellierungsergebnis zu beeinflussen Aus diesem Grund eignet sich der Historienunabh ngige Modus besonders f r non parametrische Modellierung und sollte nur dann eingesetzt werden wenn ausschlie lich das Endergebnis ben tigt wird bzw die Konstruktionsschritte und die Parameter zur Erzeugung des Elements keinen signifikanten Einfluss auf weitere Modellierungsschritte besitzen Der Volumenk rper in Abb 3 12 zeigt die Herstellung desselben Gel nde Volumenk rpers wie es bereits 1m Historien Modus aufgezeigt wurde 45 KAPITEL3 Import der Trassierungs und Gel ndeinformationen Schnittstelle zur Trassierungssoftware ProVI NX 7 5 Konstruktion Historienunabhangig historienfrei prt SIEMENS 0 G Datei Bearbeiten Ansicht Einf gen Format Werkzeuge Baugruppen Informationen Analyse Voreinstellungen Fenster Hilfe Ex W sun 2 W amp BOM a Y Befehissuche Ey BREI es 9 58 im i TLOGYSSIAPDZ SHZST ZINSI L ARE EM TI u Name Historienunabh ngiger Modus amp Modellansichten E Kameras 4G Nicht verwendete Elemente 5 et Modell 9 Fl chenk rper K rper 1 A Volumenk rper K rper 6 at TMs BS PO Diane ON VOY B EN HT g Abb 3 12 Historienunabh ngiger Modus Wie bereits erw hnt ist das gew nschte Ergebnis des DGM Imports ein Volumenk rper das den Baugrund wiederspiegeln soll Die zur
22. unterst tzten insbesondere meinen Eltern und meinem Mann 1X Inhaltsverzeichnis 12 2 I 9 1 1 6 ER FRE PERPEUERRREREE aada aa aaia a a a a aaa Vv FUSATIUIMENLASSUING shicessescessscceiscceccsvacssevetcauscessacassess sazsncevensssasssersausteeehecesesverseneccaete Vil Vorwort und DankSasune essssseiccsicccscsvisceseceassevesusctasecsicvavocnseussesscsessssessteseussvesseuess IX TALES VER ZEIC DNS vicescwcsececenscceeterensscusurececscucdecaceracenedeweasscusareseedcucsecascancenedacebescesanens xi Kap tel1 Emh rine nennen 13 1 1 Einf hrung in die 3D Modellierung von Br ckenbauwerken eeenno 13 1 2 Einf hrung in das Programm Siemens NX7 3 csssssssnssssssssssseeneeennennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 15 Kapitel2 Grundlagen zur Modellierung von Briickenbauwerken 17 2 1 Br ckenbauformen und konstruktion eeeeeseeeseeeeeeeeesseeneseeenenennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnn 17 2 2 Bauwerksstruktur und Bauelemente einer Br cke enenenneeeeeeeeeeeneennnnn 22 Kapitel 3 Import der Trassierungs und Gelandeinformationen Schnittstelle zur Trassierungssoftware ProV I eseccsssccccecccssccccccoseccecccssccceecsooe 27 3 1 Grundlagen des 2D Trassenentwurfs und Einf hrung in die Trassierungssoftware ARTON T ee a a SR 27 32 Importieren einer Lrassierung una 33 3 2 1 Zwei Verfahren zur Modellierung einer trassenbasierten Raumkurve in NX 7 5 33 322 Berechnung der Sl tzp nkte een
23. werden Je kleiner der Abstand zwischen den St tzpunkten ist desto h here Genauigkeit hat der 3D Spline Ein weiteres Problem liegt darin die nderung der Trasse in Teilbereichen anpassen zu k nnen Dies kann durch die manuelle Bearbeitung der St tzpunkte in Teilbereichen realisiert werden Aber es kann ein echt aufwendiger Prozess sein da im Normalfall eine gro e Anzahl von St tzpunkten von der nderung betroffen ist Daher stellt zur Anpassung an die lokale nderung die vollst ndige Neugenerieung des Trassensplines eine einfachere Option dar Im Vergleich zum ersten Verfahren ist das zweite einfacher zu implementieren und kennt nicht das Problem mit den Unstetigkeitsstellen Aus diesem Grund wurde das zweite Verfahren das sogenannte 3D Spline Verfahren zum Importieren der Trasse verwendet Trotz der Abh ngigkeit zur Achse werden die anderen Streifen wie z B Fahrbahnr nder oder Gleise als Einzelraumkurven betrachtet und ebenfalls mittels 3D Spline Verfahren in NX7 5 modelliert 3 2 2 Berechnung der St tzpunkte Zur Integration des 3D Trassenverlaufes mittels des 3D Spline Verfahrens sind in einen ersten Schritt die sogenannten St tzpunkte des Splines zu ermitteln Die Auswahl der St tzpunkte spielt hierbei eine zentrale Rolle und bestimmt ma geblich die Genauigkeit des 3D Splines Je dichter d e St tzpunkte ausgew hlt werden desto geringer st die Abweichung des 3D Splines von der tats chlichen Trasse Weiterhin ist bei d
24. zwischen dem 3D Modell und der Bema ung in den 2D Pl nen Das Erg nzen der Beschriftung n der Zeichnung st ebenfalls schnell und komfortabel m glich Der entsprechende Text wird in das Dialogfenster der zuvor ausgef hrten Funktion Hinweis eingegeben und anschlie end mittels des Mauszeigers an der gew nschten Stelle im Zeichnungsblatt positioniert Dabei gilt es zu beachten dass die Position der Beschriftung mit einer Ansicht verkn pft werden muss Beim Verschieben der Ansicht auf dem Zeichnungsblatt verschiebt sich die Beschriftung gemeinsam mit der Ansicht 98 6 4 Bema ung und Beschriftung Ebenfalls erw hnenswert ist dass die durch das vorstehend erw hnte Verfahren abgeleiteten 2D Zeichnungen in eine DWG DXF Datei exportiert und sp ter in AutoCAD oder anderen bauspezifischen CAD Systemen weiter bearbeitet werden k nnen 99 Kapitel 7 Fazit Zielsetzung dieser Arbeit war es einen parametrischen 3D Modellierungsansatz fiir Br ckenbauwerke zu entwickeln und anhand eines Beispiels dieses Konzept im 3D CAD System Siemens NX7 5 zu validieren Zun chst wurde eine Schnittstelle zwischen der konventionellen Trassierungssoftware ProVI und NX7 5 entwickelt damit die Trassen und Gel ndedaten die als Grundlagen f r die Modellierung von Briickenbauwerken dienen problemlos in das 3D CAD System bernommen werden k nnen Anschlie end wurde die Vorgehensweise der Modellierung anhand des Beispiels einer zweifeldrigen R
25. 20 P1 P2 P3 in Abb 4 24 werden mit dem Befehl Abstand Messen ermittelt Der maximale Wert zwischen Pl P2 und P3 entspricht n herungsweise dem max Abstand zwischen der Au enkante der Mulde und der Pfeilerachse Somit kann die min St tzweite nach der folgenden Formel berechnet werden mit Abstand zwischen Vorderkante des Widerlagers und Widerlagerachse Au enkanten Mulde o der Stra e A J es Au engrenzen z Widerlager 3 Schnittpunkte Bahnachse StraBenachse Ei Abb 4 24 Absch tzung der min St tzweite Weiterhin gilt zu beachten dass es sich bei 4 3 der St tzweite des realen Br ckenbauwerks um einen auf Zehntel aufgerundeten Wert handelt Aus diesem Grund sollte die berechnete min St tzweite ebenfalls auf eine Nachkommastelle aufgerundet und anschlie end n das Abstandsdialogfeld der Bezugsebene Achse 10 bzw 30 eingesetzt werden Dieser Vorgang erfolgt in NX7 5 automatisch sofern der Faktor KAPITEL4 Parametrische 3D Modellierung von Briickenbauwerken Abstand im Dialogfenster der Bezugsebene Achse 10 bzw 30 nach der Formel 4 4 definiert wird 4 4 Die Abb 4 25 veranschaulicht die Wirkung der Uberpriifung der min Stiitzweite Wird z B die Br cke von schiefwinklig zu rechtwinklig abge ndert so erfolgt eine automatische Neuberechnung der min St tzweite sodass eine korrekte Positionierung der Widerlager hinter halb der Mulden der unterf hrten Stra
26. 3 Import der Trassierungs und Gel ndeinformationen Schnittstelle zur Trassierungssoftware ProVI unterschiedlichen Austauschformaten bzw Gel nde Datentypen siehe Abb 3 1 zu erzeugen Davon werden die ersten zwei Gel nde Datentypen Dreiecksnetz und Datenart 58 am h ufigsten verwendet Beim Gel nde Datentyp Dreiecksnetz wird ein digitales Gel ndemodell DGM aus Punkten X Y Z Koordinaten und geomorphologischen Informationen z B Bruchlinien die zur Beschreibung der Oberfl chenstruktur des Gel ndes dienen erzeugt Die Punkte werden linear zu Dreiecken verbunden die eine l ckenlose Oberfl che bilden und sich nicht berlappen Gel ndelinien z B Bruchlinien liegen auf den Dreieckskanten VWB10 In ProVI wird entweder die Punktdatei oder die Bruchliniendatei zur Erzeugung eines Dreiecksnetzes n tig die Schnittliniendatei ist optional Das Dreiecksnetz wird aus den Eingangsdateien und mit Hilfe des Delaunay Verfahrens berechnet Das berechnete Ergebnis wird aber nicht in einer Datei abgelegt sondern verweilt solange im Hauptspeicher des Rechners bis ProVI beendet oder das Arbeitsverzeichnis gewechselt wird Prolla Ein Gel nde Datentyp der Datenart 58 ist einem Dreiecksnetz sehr hnlich das hei t dass die Gel ndeoberfl che ebenfalls durch ein Netz von Dreiecken beschrieben wird Im Gegensatz zum Gel nde Datentyp Dreiecksnetz erfolgt die Erzeugung des Dreiecksnetzes nicht durch eine Ber
27. 8 im iM TIL OV8t sO sb AR DONsa4AGIIN LO ARE RB TIER Kein Auswahlfilter fw Gesamte Baugruppe u ro amp 4 Li tell Foo 7 RC 8 Teile Navigator Name Historien Modus Modellansichten E Kameras Modellhistorie Atg Bezugskoordinatensystem DCS M Z Linie 1 M Linie 2 M Z Linie 3 MM Begrenzte Ebene 4 M Linie 5 M Linie 6 MM Begrenzte Ebene 7 M Linie 8 M Linie 9 AS Begrenzte Ebene 10 M Z Linie 11 MA Begrenzte Ebene 12 MM Zusammenf gen 13 Md Extrudierter K rper 14 MG K rper trimmen 15 Fo w E g BE FA Pao FF OD O A skize eenden tn A OA O4 O gt 7 Abb 3 11 Historien Modus Alternativ kann der historienunabh ngige Modus zur Konstruktion von Modellen in NX verwendet werden In diesem Modus wird ein Objekt ohne Ber cksichtigung der Reihenfolge der Konstruktionsschritte erzeugt Die Modellhistrorie selbst wird nicht abgespeichert und im Teile Navigator wird nur eine Sammlung von Formelementen unabh ngig von der Erzeugungsreihenfolge aufgelistet NX10 Im Gegensatz zum Historien Modus verliert man in diesen Modus die assoziative Kopplung zwischen den einzelnen Bauteilen sodass sich bei einer Modifikation eines Elements keine weiteren Objekte an die neue Randbedingung automatisch anpassen Dies bedeutet aber gleichzeitig dass Hilfsobjekte die nur zur Erstellung des eigentlichen Objektes erforderlich waren
28. Ausf hrung Beteiligten unumg nglich ist Der heute bliche 2D Entwurf von Br ckenbauwerken weist eine Reihe von 13 KAPITEL Einf hrung Problemen auf Zum einen sind Br ckenbauwerke stark von dem Verlauf der ber und unterf hrten Trasse abh ngig Insbesondere der Uberbau und die Widerlager k nnen aufgrund der r umlichen Kr mmung der Trasse sehr komplexe Geometrien aufweisen Der Planer braucht viel Erfahrung und ein gutes r umliches Vorstellungsverm gen um solche komplizierte Geometrien in einer zweidimensionalen Ebene darzustellen Das zweite Problem liegt in der Inkonsistenz zwischen verschiedenen 2D Pl nen Pl ne die separat oder zu einem sp teren Zeitpunkt erstellt wurden k nnen aufgrund der Unsorgf ltigkeit der Planer zu Unstimmigkeiten zwischen beispielsweise Grundrissen und Schnitten f hren Solche Unstimmigkeiten s nd sehr schwer zu erkennen und m ssen ausschlie lich manuell beseitigt werden hnliches gilt f r die Kollision zwischen einzelnen Bauteilen Eine Pr fung auf Kollisionsfreiheit ist aufgrund der zweidimensional orientierten Planungsweise nicht m glich da zum einen keine assoziativen Kopplungen zwischen den verschiedenen Bauteilen definiert und zum anderen die einzelnen Bauteile eines Br ckenbauwerks wie z B berbau Widerlager Fundamente Kappe usw separat geplant und in verschiedenen Schalpl nen dargestellt werden Eine weitere Einschr nkung liegt in dem hohen Aufwand zur Erstellung von versc
29. BSTECK Erbin Esch get i Purkinungabe Firkajeis ABSTECH_ Unter Go ta PT Fa bg Peer ed kn be Pc eet cer en a g sach HFa Abb 3 6 Dialogfenster der Funktion zur Berechnung der Absteckpunkte in ProVI 3 2 3 Umsetzung in NX7 5 Im Abschnitt 3 2 2 wurde es erl utert dass d e Koordinaten der St tzpunkte mittels einer ProVI Funktion berechnet und in einer Punktdatei oder Ausgabedate abgelegt werden Hier nun soll das Importieren der St tzpunkte und Erstellen einer 3D Spline durch die St tzpunkte in NX7 5 beschrieben werden Dieser Aspekt wurde mit NX Open einer Programmierschnittstelle von NX7 5 f r die flexible Integration von kundenspezifischen Anwendungen umgesetzt Die Vorgehensweise wird in Abb 3 7 dargestellt 38 3 2 Importieren einer Trassierung Koordinate der St tzpunkte einlesen Ob Translation erforderlich Ja y Min X und Min Y finden Translationsvektor berechnen Nein Best tigung vom Benutzer Ja y Nein Translation y gt Herstellung der 3D Spline lt Abb 3 7 Ablauf des Importierens einer Trassierung in NX7 5 Zun chst werden die Koordinaten der St tzpunkte aus einer Punktdatei oder einer Ausgabedatei eingelesen Anschlie end gilt es zu berpr fen ob eine Translation der Punkte erforderlich st Der Grund hierf r liegt dar n dass der effektive A
30. Baugrundmodellierung ben tigten Linien und Dreiecke k nnen nach der Erzeugung des Volumenk rpers entfernt werden da man davon ausgehen kann dass keine signifikante Anderung des bestehenden DGMs w hrend des Br ckenentwurfs erfolgen wird Aufgrund dieser Tatsache erscheint es als sinnvoll die Modellierung im historienunabh ngigen Modus durchzuf hren Jedoch sollten zwei Probleme nicht au er Acht gelassen werden Ein Problem besteht darin falls ein Moduswechsel w hrend des Konstruktionsprozesses erforderlich werden sollte Dies kann z B der Fall sein wenn zuerst das Modell des Br ckenbauwerks m Historien Modus durchgef hrt wurde und erst anschlie end der Import des DGMs erfolgte Aufgrund des notwendigen Modulwechsel Historien Modus gt historienunabh ngiger Modus wird das bereits erstellte Br ckenmodell entparametrisiert das zur Folge hat dass alle Parameter die m Historien Modus erzeugt wurden sowie die Modellhistorie selbst gel scht werden Das Modell kann anschlie end nicht mehr durch die Parameter modifiziert werden Nachdem das Baugrundmodell erzeugt wurde erfolgt wiederum ein Wechsel vom historienunabhangigen Modus zum Historien Modus W hrend dieses Vorgangs k nnen einige der im historienunabh ngigen Modus erstellten lokalen Formelemente 46 3 3 Importieren eines DGMs verlorengehen Au erdem gilt es zu beachten dass der Moduswechsel nur im aktiven Bauteil erfolgen kann Das zweite Problem liegt in der Lau
31. Bew hrte Querschnittsformen f r Stahlbr cken Verband Deutscher Eisenbahn Ingenieure e V 2008 Massivbr cken Vorlesungsskript Lehrstuhl f r Mass vbau Technische Universit t M nchen 2010 G Mehlhorn Handbuch Br cken Entwerfen Konstruieren Berechnen Bauen und Erhalten Springer Verlag Heidelberg 2010 NX7 5 Hilfebibliothek Siemens Product Lifecycle Management Software 2010 R Pfeifer T Molter Handbuch Eisenbahnbr cken Grunds tze f r 103 Prolla Prollb Prollc Prol2 RAS L Planung und Konstruktion sowie Hinweise auf Bauverfahren Verlag Eurailpress Hamburg 2008 ProVI Programmsystem f r Verkehrs und Infrastrukturplanung Befehlsreferenz Eisenbahnbau OBERMEYER PLANEN BERATEN GmbH 2011 ProVI Programmsystem f r Verkehrs und Infrastrukturplanung Benutzerhandbuch OBERMEYER PLANEN BERATEN GmbH 2011 ProVI Programmsystem f r Verkehrs und Infrastrukturplanung Tutorial OBERMEYER PLANEN BERATEN GmbH 2011 ProVI Programmsystem f r Verkehrs und Infrastrukturplanung URL http www provi cad de index php id 114 amp L Oclass 3DI Richtlinie f r die Anlage von Stra en Teil Linienf hrung Ausgabe 1995 REB VB 22 013 Die Regelungen f r die elektronische Bauabrechnung REB REB Rec10 RiZ ING SchO8a SchO8b Sch12 Veell VWB10 Verfahrensbeschreibung 22 013 Massen und Oberfldchen aus Prismen das Bundesminister um f r Verk
32. D DASH 1 0 SPACE 1 Abb 6 5 Definieren eines bauspezifischen Schraffurmusters Quelle Sch08b Bei einer gekr mmten Br cke verl uft der L ngsschnitt entlang einer Kurve Derartige Schnitte k nnen in NX nicht pr zise erstellt werden da die Schnittlinien unabh ngig von der Art des Schnittes stets aus einer oder mehreren Geraden bestehen m ssen Wenn die Abweichung innenhalb Toleranzgrenzen liegt kann man f r eine gekrummte Br cke die normale Schnittansicht noch benutzen Dagegen ist beim stark gekr mmten Briickenbauwerk wegen der gro en Ungenauigkeit die normale Schnittansicht nicht mehr geeignet stattdessen findet die Funktion Abwickelte Schnittansicht Punkt Punkt Verwendung Diese Funktion erm glicht die Erstellung einer Schnittansicht mit mehreren Schnittsegmenten Die Segmente werden durch Punkte bestimmt und anschlie end in eine Ebene parallel zur Hauptschnittrichtung abgewickelt SchO8a Um die Schnittsegmente festlegen zu k nnen m ssen vor dem Ableiten des L ngsschnitts im 3D Modell einige Hilfslinien entlang der Trassierungsachse in gewissem Abstand hinzugef gt werden wie in der Draufsicht der Abb 6 6 zu sehen ist Als Hauptschnittrichtung kann entweder die Tangente der Trassierungsachse im Mittelpunkt oder die X Achse ausgew hlt werden Die Genauigkeit des dadurch erzeugten L ngsschnitts st abh ngig von der L nge der einzelnen Schnittsegmente und der Kr mmung der Trassierungsachse Je st rker die
33. D und Allplan hohe Akzeptanz bei den Planern in der Bauindustrie besitzen weisen sie jedoch im Vergleich zu den blich 1m Maschinenbau 15 KAPITEL Einf hrung verwendeten CAD Systemen wie z B Siemens NX hinsichtlich ihrer dreidimensionalen Modellierung deutliche Nachteile auf Ein gro er Nachteil liegt darin dass mit den meisten bauspezifischen CAD Systemen keine parametrische Modellierung von Br ckenbauwerken m glich ist Dies bedeutet dass bei der nderungen eines Elementes sich nicht alle davon abh ngigen Bauteile automatisch anpassen sodass alle Elemente erneut konstruiert werden m ssen Seit kurzem versuchen Softwareunternehmen in einige bauspezifische CAD Systeme wie z B Autodesk Revit Structure AutoCAD Architectur einen parametrischen Ansatz zu integrieren Jedoch ist die Parametrik Technik in diesen CAD Systemen noch nicht ausgereift Bei Autodesk Revit Structure ist es zwar m glich Parameter oder Abh ngigkeiten zwischen Bauteilen zu definieren aber wenn ein Bauteil ge ndert wird passen sich nicht alle dazu verkn pfte Bauteile uneingeschr nkt automatisch an Im Gegensatz zur Bauindustrie wird Parametrik im Maschinenwesen schon seit langem eingesetzt und ist in den maschinenbauspezifischen CAD Programmen sehr weit entwickelt Dies gibt den Grund zur Annahme dass sich diese CAD Systeme gut f r die parametrische 3D Modellierung von Br ckenbauwerken eignen w rden und soll im Rahmen dieser Arbeit anhand einer Modellierun
34. DGM Da ein direkter Import eines DGMs als 3D Netz nicht das gew nschte Ergebnis liefert wird nun versucht die Dreiecksvermashung eines DGMs direkt in NX7 5 zu erzeugen Fur diese Vorgehensweise sind die Punkt und Dreiecksinformationen des DGMs n tig Diese Informationen k nnen aus den Dateien von Datenart 45 und 58 oder aus der Datei mit Suffix reb entnommen werden auf die Datenformate DA 45 DA58 43 KAPITEL3 Import der Trassierungs und Gel ndeinformationen Schnittstelle zur Trassierungssoftware ProVT und reb Datei wurde im Abschnitt 3 1 n her eingegangen Nach dem Einlesen der Punkt und Dreiecksinformationen werden die Dreiecke einzeln und nacheinander als Fl chenk rper erzeugt Anschlie end werden alle Dreiecke zu einem gesamthaften Fl chenk rper zusammengef gt Dieser Fl chenk rper entspricht der Gel ndeoberfl che Zum Schluss kann aus dem Fl chenk rper ein Volumenk rper f r das Gel nde erzeugt werden Dabei ist zu beachten dass zur weiteren 3D Modellierung von Br ckenbauwerken ausschlie lich der Volumenk rper ben tigt wird Die Hilfselemente zur Erzeugung des Volumenk rpers wie z B Linien und Dreiecke sollten aufgrund von Performance und Datenhaltungsgr nden entfernt werden Das prinzipielle Vorgehen wird m folgenden Abschnitt erl utert 3 3 2 Historien Modus und Historienunabh ngiger Modus Bei der Modellierung eines Objektes in NX7 5 stehen grunds tzlich zwei Modi zur Verf gung
35. K rper wird mittels der Booleschen Operation Subtrahieren vom Grundk rper des Widerlagers abgezogen Die Abschr gungen an den Innenseiten der Kragfl gel lassen sich auf einfache Weise mit dem Feature Befehl Fase modellieren indem man einen Winkel und ein Offset Ma f r d e Fase definiert In den meisten F llen betr gt der Winkel 60 Grad Das Offset Ma ergibt sich aus der urspr nglichen Wandst rke abz glich der an der Fl gelunterseite verbleibenden Dicke des Kragarms normalerweise 30 cm siehe Abb 4 11 Verfahren 1 Mit Hilfsebenen Abschr gung Fl gelwand Verfahren 2 Mit Skizzen Skizze Kragarm s der Fl gelwand i Abb 4 20 Ausbildung der Kragfl gel 4 2 8 Modellierung der Fundamente Das Modellieren der Fundamente stellt keine gro e Herausforderung dar da es sich ausschlie lich auf die Unterseite des Widerlagers bezieht und eine relativ einfache 69 KAPITEL4 Parametrische 3D Modellierung von Br ckenbauwerken Geometrie besitzt Der Vorgang der Modellierung wird am Beispiel des Fundaments fir die Achse 10 erlautert Im ersten Schritt muss die Verkn pfung mit der Unterseite des Widerlagers hergestellt werden sodass eine assoziative Verbindung der Fundamentau enkanten zum Widerlager besteht Auf der H he der Oberkante des Fundaments wird die Skizze des Grundrisses erzeugt indem alle Kanten der verlinkten Widerlagerunterseite in die Skizzenebene projiziert werden Die
36. Masterarbeit 3D Planung von Bruckenbauwerken mit Siemens NX 7 5 Miny Wang M Eng Lehrstuhl f r Computergest tzte Modellierung und Simulation Technische Universit t M nchen 2012 Technische Universitat Munchen Fakultat fur Bauingenieur und Vermessungswesen Lehrstuhl fur Computergestutzte Modellierung und Simulation Prof Dr Ing Andr Borrmann Masterarbeit 3D Planung von Br ckenbauwerken mit Siemens NX 7 5 Betreuer Prof Dr Ing Andre Borrmann Dipl Ing Markus Hochmuth Dipl Ing FH Mathias ObergrieBer M Eng OBERMEYER PLANEN Dipl Inf Yang Ji BERATEN GmbH Lehrstuhl f r Computergest tzte Hansastra e 40 Modellierung und Simulation 80686 M nchen Technische Universit t M nchen Arcisstra e 21 80333 M nchen Autor Minyi Wang Matrikelnummer 3224491 Ausgabedatum 01 01 2012 Abgabedatum 19 10 2012 il Abstract Due to practical reasons bridges have always been designed with two dimensional plans in the past hundreds of years Thanks to the development of computer technology more and more powerful 3D CAD systems are available today enabling the design of architectures in three dimensions Compared to the conventional 2D design method 3D modeling shows great advantages and increases the efficiency of bridge design During the past several years construction companies engineering consulting firms and research institutes have been trying to apply three dimensional models in bridge design
37. Parametern und Zwangsbedingungen skizziert siehe Abb 4 8 rechts Aufgrund der Symmetrie des Querschnittes wird nur die H lfte des Querschnitts skizziert und komplett parametrisiert Die andere H lfte wird entlang der Symmetrieachse gespiegelt wobe das System eine Kopplung zu dem bestehenden Parameteren aus der Ursprungsgeometrie herstellt Die zwei Parameter p5 und p6 p5 entspricht dem Abstand von der Platte zur Schienenoberkante p6 entspricht der halben berbaubreite werden sp ter noch von weiteren Bauteilen ben tigt Um diese besser erkennen zu k nnen hat man ihr jeweils einen Namen gegeben p5 AbstandzuSO p6 Fahrbahnbreite Nachdem die Skizze des Querschnitts fertig gestellt wurde wird diese mittels des Befehls Abweichende Extrusion entlang der Bahnachse zu einem Volumenk rper extrudiert 58 4 2 Vorgehensweise Abb 4 8 Modellierung des berbauquerschnitts Um die berbauplatte an den Widerlagerbereichen trimmen zu k nnen werden zwei weitere Bezugsebenen ben tigt Im Allgemeinen sind diese zwei Bezugsebenen parallel zur Achse 10 bzw 30 angeordnet und der Abstand zur Systemachse definiert sich zum einen aus der Wanddicke der Widerlagerstirnwand und zum anderen aus dem statischen System Rahmen Lager Abb 4 8 links zeigt die vollst ndig modellierte berbauplatte der Beispielbr cke F r den Fall dass bei Br cken mit Durchlauftr ger oder Rahmentr ger gro e Momente im St tzbereich auftre
38. Widerlager ohne Kragfl gel Zur Fertigstellung des Widerlagers fehlen nunmehr noch die Kantenabrundungen die Ausbildung der Kragfl gel der Fl gelw nde und die Abschr gungen auf deren Innenseite Die Kantenabrundungen lassen sich ganz einfach mit dem Feature Befehl Kantenverrundung modellieren indem man die abzurundende Kante und den Rundungsradius z B 0 65m in den Feature Dialog eingibt F r die Ausbildung der Kragfl gel stehen zwei Verfahren zur Wahl Verfahren 1 Die Fl gelwand wird durch die Bezugsebenen I und II die mittels der Funktion Bezugsebene im Abstand parallel zur Hinterkante der Fl gelwand erzeugt werden in drei Abschnitte aufgeteilt Anschlie end wird die schr ge Hilfsebene III aufgespannt Diese Ebene verl uft mit einem Abstand von 1 0 m parallel zur Stra enb schung Zwangsbedingung 3 Der mittlere Abschnitt wird durch diese schr ge Hilfsebene III getrimmt Danach wird die horizontale Hilfsebene IV durch die Schnittgerade der Hilfsebenen I und III erzeugt Mit dieser Ebene wird der linke Abschnitt des Widerlagers Fl gelende getrimmt Abschlie end m ssen die drei Abschnitte wieder zu einem K rper vereinigt werden Verfahren 2 Es wird eine Skizze f r den abzuziehenden K rper gezeichnet welche anschlie end 68 4 2 Vorgehensweise entlang der Z Richtung der Skizzenebene extrudiert wird Die Skizze ist komplett mit Parametern und Zwangsbedingungen definiert Der dadurch entstandene
39. a Hanigator O Merthan ibaier Telkenamae i 5 G P Au Arleremie a ce Share 1 We ua Cal jijer r fia i lad Ber hrung Gaget_Actsia_ i ia Lages_beweglict lal L 4 ma Wed u 5 k i hr ul PAI gt ix m Works al Abhsnghpkeiten 7 8 lS hse bo Se inf O Ee a Abb 4 23 Modellierung des Lagers 4 2 11 Uberpriifung der minimalen Stiitzweite Im Abschnitt 4 2 3 wurde die St tzweite manuell eingegeben sodass keine Aussage dar ber getroffen werden kann ob die beiden Widerlager hinter den Mulden der 73 KAPITEL4 Parametrische 3D Modellierung von Briickenbauwerken unterf hrten Stra e verlaufen Um diese Zwangsbedingung zu erf llen muss man die erforderlichen minimalen St tzweiten f r die beiden Widerlager absch tzen und sicherstellen dass die tats chlichen St tzweiten gr er als die min St tzweiten sind Diese berpr fung kann in der Steuerdatei durchgef hrt werden Um die erforderlichen minimalen St tzweiten dentifizieren zu k nnen m ssen zun chst die geometrischen Beziehungen zwischen den Widerlagern und den Mulden der unterf hrten Stra e analysiert werden In den allermeisten F llen inkl dieses Beispiels sind die Vorderkante des Widerlagers parallel zur Widerlagerachse und die Widerlagerachse wiederum parallel zur Pfeilerachse Deshalb entspricht die min St tzweite der Summe aus dem max Abstand von der Au enkante der Mulde zur Pfeilerachse im Bereich des
40. ahmenbr cke ausf hrlich vorgestellt Das Hauptaugenmerk lag auf der Konstruktion von komplexen Geometrien sowie den geometrischen und parametrischen Verkn pfungen zwischen einzelnen Bauteilen Dank der eingesetzten Parametrik kann das erzeugte Br ckenmodell sehr schnell nachbearbeitet werden Jedoch sind die nachtr glichen nderungen des Modells wegen der Abh ngigkeiten zwischen einzelnen Bauteilen durch Randbedingungen limitiert Im Rahmen dieser Arbeit wurde diskutiert inwieweit das Modell modifiziert und wiederverwendet werden kann Au erdem wurde aufgezeigt wie sich bauspezifische 2D Pl ne aus dem 3D Modell ableiten lassen Im Vergleich zum herk mmlichen 2D gest tzten Entwurf weist dieser parametrische 3D Modellierungsansatz viele Vorteile auf Der berbau einer Br cke ist h ufig kompliziert dreidimensional gekr mmt Diese komplexe Geometrie ist sehr schwierig in 2D Pl nen darzustellen und kann nur durch ein geschultes Auge erkannt werden Durch ein 3D Modell kann die Geometrie der Br cke sehr anschaulich dargestellt werden und der Betrachter kann ein gutes r umliches Gef hl f r das Bauwerk bekommen Die Parametrik st ein wesentliches Merkmal der 3D Modellierung und erm glicht eine m helose Anpassung an die nderung der Randbedingungen Dadurch k nnen relativ einfach und schnell unterschiedliche 3D Br ckenmodelle erzeugt werden sodass Planer oder Bauherren in der Lage sind eine umfangreiche Variantenstudie durchzuf hren
41. angigen Modus ohne dabei einen Moduswechsel durch f hren zu m ssen 3 3 3 Umsetzung in NX7 5 Die Umsetzung in NX7 5 erfolgt ebenfalls mit NX Open Das grunds tzliche Vorgehen beim Importieren eines DGMs wurde bereits in den vorherigen Abschnitten beschrieben Ein entsprechendes Ablaufdiagramm ist in Abb 3 13 dargestellt In diesem Abschnitt werden einige Schritte davon im Hinblick auf die Verwendung der NX Funktionen detailliert erl utert 47 KAPITEL3 Import der Trassierungs und Gel ndeinformationen Schnittstelle zur Trassierungssoftware ProVI Punkte und Dreiecke einlesen Einzelne Dreiecke erzeugen Alle Dreiecke zu einer Fl che zusammenf gen Parameter des Fl chenk rpers entfernen Zum Volumenk rper extrudieren Durch eine Bezugsebene trimmen Parameter des Volumenk rpers entfernen Abb 3 13 Ablauf des Importierens eines DGMs in NX7 5 Nachdem die Punkte und Kanten der Dreiecke importiert wurden erfolgt in einem n chsten Schritt die Generierung der Dreiecksfl chen Leider stellt NX7 5 keine Funktion zur Verf gung wodurch ein Dreieck direkt als einen Fl chenk rper erzeugt werden kann Aus diesem Grund muss ein Umweg genommen werden Hierbei werden zuerst die drei Kanten des Dreiecks durch den Befehl Linie erstellt und anschlie end mit Hilfe des Befehls Be
42. ann wird anhand des L ngsschnitts vorgestellt Da sich die Beispielbriicke wie die meisten Eisenbahnbriicken auf einer geraden Bahnstrecke befindet kommt zur Erstellung des L ngsschnitts die Funktion f r normale Schnittansicht zum Einsatz Als erstes wird die Draufsicht als Referenzansicht ausgew hlt anschlie end werden die Schnittlinie und Klapprichtung in der Draufsicht festgelegt Danach wird die Schnittansicht auf dem Zeichnungsblatt abgelegt siehe Abb 6 4 Das Format der Schnittlinien und die Bezeichnung f r die Schnittansicht kann entweder vor dem Erstellen durch Voreinstellung oder nach dem Erstellen mittels der Funktion Stil eingestellt werden Draufsicht Rahmenbouwerk M 1100 b Abb 6 4 L ngsschnitt des Br ckenbauwerks Da Siemens NX ein vor allem f r die Anwendung im Maschinenbau entwickeltes CAD System ist existieren bei NX7 5 keine Schraffurmuster f r bauspezifische Materialien wie z B Stahlbeton Jedoch ist es m glich in NX benutzerdefinierte Schraffurmuster zu erstellen indem man eine eigene Schraffurmuster Definitionsdatei auch chx Date genannt erzeugt NX10 Bei der Schraffurmuster Definitionsdatei handelt es sich 1m eigentlichen Sinne um eine Textdatei mit dem Suffix chx worin die Schraffuren durch den Namen und das Format fiir jede Zeile definiert werden In Abb 6 5 ist die Definition der Schraffur f r Stahlbeton dargestellt 96 6 3 Erstellung von Schnitten NAMF STAHLBETON SOLI
43. augrundmodell dient der Verwaltung des Baugrundes und besteht aus zwei Elementen zum einen der Beschreibung der Gel ndeoberfl che und zum anderen einer Beschreibung der Schichtung und der Eigenschaften des Bodens Im 3D Baugrundmodell werden Baugrundschichten dreidimensional modelliert zugleich werden die Bodeneigenschaften in einer Datenbank abgelegt G n11 Da es in ProVI keine M glichkeit zur Angabe der Schichtung sowie der Bodeneigenschaften gibt wird im Weiteren angenommen dass das Baugrundmodell nur eine homogene Bodenschicht hat 42 3 3 Importieren eines DGMs File Edit Help w WE xez Files to Import Files to Create CiTemp C Temp DGMtest dxt DGMtest prt Settings File Log File C Program Files UGS NX 7 5 DXFDW6 dxfdwqg def C Temp DGMtest log Abb 3 9 Dialogfenster des NX Ubersetzers DXFDWG bat aes n HA i SIEMENS I Datei Bearbeiten Ansicht Cinfiigen Pomat Werkzeuge Baugruppen Informationen Analyse Woreinstellungen Fenster Hilfe alle By sian gt E By et oe p eehh Ly Ee El a I Per pw ei mn sa af OD i 6 pt SA RO EI Isa Fur DIR E RR STFETTTR im Kein Auswahlhler ge Gesamte Baugruppe lt lr co Cle a p ToleHavijataor E hame ia_ HreronenModus a ds nodetlansichten roh Kameda gt 79 Drawing i Motel histone Mie Berupiko rdinarene Yen ICH Ir u is a U Fa pf NO ley ot gt at pF Ns e Abb 3 10 Uber DWG oder DXF Datei in NX7 5 Importiertes
44. ch dieses Konzept verbreitet hat besonders in der Hinsicht dass heutzutage ein Austausch von 2D Pl nen zwischen den verschiedenen an Planung und Ausf hrung Beteiligten noch unverzichtbar ist Aus diesem Grund wird in diesem Kapitel untersucht welche Optionen bestehen um eine bauspezifischen Planableitung aus dem 3D Br ckenmodell generieren zu k nnen Nachfolgend wird anhand des Beispielmodells n her erl utert wie eine Ableitung eines Ausf hrungs bersichtsplans aus dem 3D Modell mit Siemens NX7 5 realisiert werden kann 6 1 Erstellung eines Planrahmens und Plankopfes Um eine 2D Zeichnung zu erstellen muss man zun chst eine neue Zeichnungsdatei die mehrere Zeichnungsbl tter enth lt anlegen Bei der Erzeugung der neuen Zeichnungsdatei wird der Planrahmen Format A0 Al A4 nach DIN f r die Zeichnungsbl tter festgelegt Selbstverst ndlich k nnen die Zeichnungsbl tter auch ohne Planrahmen erzeugt werden und hre Gr e l sst sich vom Benutzer definieren F r den Planrahmen steht in Siemens NX7 5 eine Vorlage mit dem Plankopf von der Firma 91 KAPITEL6 Modellbasierte Planableitung Siemens zur Verf gung Ist jedoch ein benutzerdefinierter Planrahmen oder ein Firmenspezifischer Plankopf gew nscht kann man die Funktion Muster verwenden SchO8a Dies kann in zwei Schritten durchgef hrt werden und l sst sich wie folgt darstellen 1 Erstellen eines Planrahmens oder Plankopfs als Muster Zun chst wird eine
45. ch eine manuelle Nachbearbeitung einfach behoben werden Ein weiterer Vorteil n diesem Verfahren liegt darin dass Irassen nderungen die w hrend des Planungsprozesses auftreten schnell angepasst werden k nnen Voraussetzung hierf r ist jedoch dass die Trassen zuvor mittels der Schnittstelle zu ProVI als eine Spline in NX importiert wurden Abschnitt 5 2 PDM Produktdatenmanagement PLM Produktlebenszyklusmanagement 88 5 3 Wiederverwendungsm glichkeit des Br ckenmodells _Curve Feature _Section for Projection for SKET _Curve_29716 Neue Trassen Abb 5 6 Ersatz der alten Trassen durch die neuen Trassen 89 Kapitel 6 Modellbasierte Planableitung Als Plan bezeichnet man eine technische Zeichnung die in grafischer Form alle notwendigen Informationen wie z B Mabe und Werkstoffangaben f r die Erstellung eines Bauwerks wiederspiegelt ber Jahrhunderte hinweg wurden stets zweidimensionale Pl ne in der Planung und Ausf hrung von Br ckenbauwerken eingesetzt Mit der Einf hrung der 3D Modellierung wird ein Konzept bereitgestellt dass die Informationen direkt am geometrischen 3D Modell erfasst und dokumentiert Im Maschinenwesen wo man bereits seit Jahrzehnten die Vorteile des 3D modellbasierten Planens f r sich entdeckt hat geh ren Planableitungsregeln sowie 3D Bema ung und Beschriftung zu den allt glichen Ingenieuraufgaben Jedoch wird es n der Baubranche bestimmt noch viele Jahre dauern bis si
46. dadurch entstehenden verbundenen Kurven werden in der Z Richtung nach oben extrudiert um anschlie end den oberen Teilk rper des Fundaments zwischen der Arbeitsfuge und der Oberkante des Fundaments modellieren zu k nnen siehe Abb 4 16 und Abb 4 21 Diese Kurven ben tigt man im Anschluss auch f r die Modellierung des unteren Teilk rpers des Fundaments Die Vorder bzw Hinterkante des Fundaments ist jeweils parallel zur Vorder bzw Hinterkante des Widerlagers Wenn die Seitenfl gel des Widerlagers gerade verlaufen sind die Seitenkanten des Fundaments ebenfalls parallel zu den Fl gelw nden des Widerlagers anzuordnen Durch den Befehl Offset Kurve k nnen alle Au enkanten des Fundaments skizziert werden Wenn die Seitenfl gel des Widerlagers eine Kr mmung konzentrisch zur Bahnachse besitzen verlaufen die Seitenkanten der zugeh rigen Fundamente in den meisten F llen trotzdem gerade In diesem Fall muss man die Seitenkante des Fundaments manuell skizzieren und komplett parametrisieren Die Abst nde der Offset Kurven bzw die Gesamtbreite des Fundaments falls erforderlich sind nach statischen Erfordernissen zu w hlen Unterseite des Widerlagers Unterer Teilk rper Oberer Teilk rper Abb 4 21 Skizze des Fundaments 70 4 2 Vorgehensweise 4 2 9 Modellierung des Pfeilers mit Anprallsockel und Pfeilerfundaments Bisher fehlen bei der Beispielbr cke noch der Pfeiler und dessen Fundament Das Verfahren l uft anal
47. den alle Skizzen auf den SKETCHES Layer verschoben und alle Hilfselemente wie z B Bezugsebenen Hilfskurven Schnittpunkte usw werden auf den DATUMS Layer gelegt Bei der Ableitung werden diese Layer ausgeblendet sodass alle unerw nschten Elemente in der Zeichnung nicht dargestellt werden Die f r den Layer eingestellte Sichtbarkeit der Elemente gilt f r alle Ansichten und Schnitte innerhalb einer Zeichnungsdatei Um die Sichtbarkeit von Komponenten des 3D Modells in einer Ansicht oder einem Schnitt bearbeiten zu k nnen ohne dabei die Darstellung dieser Komponenten in den anderen Ansichten zu beeinflussen m ssen spezielle Funktionen wie z B Komponenten in der Ansicht anzeigen bzw Komponenten in der Ansicht ausblenden verwendet werden Die Erstellung der Draufsicht des Br ckenbauwerks erfolgt durch die Funktion Grundansicht Mittels des Ansichtsstils kann das Format der Draufsicht eingestellt werden z B Ma stab Verdrehung des Bauwerks verdeckte Kante sichtbar machen usw Die standardm ig abgeleitete Zeichnung entspricht h ufig nicht den geforderten Anspr chen sodass einige Kurven und Kanten noch nachbearbeitet werden m ssen Dieses Bearbeiten erfolgt durch die Funktion Ansichtenabh ngiges Bearbeiten Mittels dieser Funktion ist es m glich Linienformate von Kanten oder Kurven zu ndern schattierte Objekte zu bearbeiten sowie Teil Objekte ganz oder nur teilweise auszublenden In Abb 6 2 st ein en
48. e Verkn pfung Verkn pftes Formelement Bezugsebene OK Fundament Unterkante des Widerlagers Verkn pftes Formelement Eisenbahnachse Bezugsebene Achse 20 Unterkante der Uberbauplatte Bauteil Fundament Achse 20 Geometrische Verkn pfung Verkn pftes Formelement Bezugsebene OK Fundament Unterkante des Pfeilers 80 Tabelle 5 1 Verkn pfte Elemente in einzelnen Bauteilen bergeordn Teil Steuerdatei Steuerdatei Steuerdatei Steuerdatei bergeordn Teil Steuerdatei Widerlager Achse 10 Widerlager Achse 30 Platte Platte Platte Platte bergeordn Teil Steuerdatei Steuerdatei Steuerdatei Platte Platte Platte Platte Kappe Kappe bergeordn Teil Widerlager Achse 10 30 Widerlager Achse 10 30 bergeordn Teil Steuerdatei Steuerdatei Platte bergeordn Teil Pfeiler Achse 20 Pfeiler Achse 20 5 2 Modifikationsm glichkeiten des Br ckenmodells 5 2 Modifikationsm glichkeiten des Br ckenmodells Wie bereits zuvor erw hnt kann das Br ckenmodell nicht 1m uneingeschr nkten Umfang modifiziert werden sondern nachtr gliche nderungen des Modells sind durch Randbedingungen wie z B die B schung der unterf hrten Stra e limitiert Am st rksten von diesen Einschr nkungen sind die beiden Widerlager betroffen da sie neben den komplexen geometrischen Randbedingungen zudem weitere Zwangsbedingungen aus anderen Bauteilen erf llen m ssen Abschnitte 4 2 7 und 5 1 Nachfolgend werd
49. e Br cken in 1 St tzweite ist der Abstand zwischen den Auflagerachsen eines Tr gers http www karl gotsch de Lexikon Stuetzweite htm 2 1 Briickenbauformen und konstruktion Massivbauweise gibt es drei typische Querschnittsformen Vollplatte Plattenbalken sowie Hohlkasten In Abb 2 5 wird f r jede Querschnittsform ein Beispiel dargestellt In dieser Bauweise ist die Vollplatte blich da sie die einfachste Geometrie besitzt und einfach herzustellen ist Wegen ihrer geringen Konstruktionsh he ist sie f r Eisenbahn berf hrung mit beschr nkter Bauh he sehr gut geeignet Bei geometrisch nicht rechtwinkligen Grundrissformen des berbaues z B bei schiefen Kreuzungen wird die Vollplatte zudem bevorzugt angewendet Der Plattenbalken hat gegen ber der Vollplatte eine gr ere Konstruktionsh he jedoch einen geringeren Betonverbrauch Diese Querschnittsform ist ideal f r das Einfeldsystem und auch gut geeignet f r eingleisige berbauten Der Hohlkasten wird oft bei Durchlaufsystemen mit gro en St tzweiten verwendet Wegen der hohen Torsionssteifigkeit ist er f r zweigleisige Tragwerke geeignet InfO8a rt i a Ba a Detail Pan g t t Pee he LAR i _ N m i Sr 2 2 X XXX 2 ALF SS Tre a AL Ae ye d NN LLIB NN I 92 100 NLA A Raumfuge Hohlkasten Regelquerschnitt mit Pfeileransicht Achse 20 M 1 50 Hydrophobierung Q cm Splitmastix A 3 5 cm Gussaspha
50. e gew hrleistet ist I k ani k a X a he a i m hy a aoe h a aioe a ane i a Ae a kS N a N i MN im e N schiefwinklig K I T A a Me M i aN a a a 2 Ber T Fa a N IR i se huge AY Pe a Be N N ai 1 L i A pe K EA K rechtwinklig W ks Abb 4 25 Ver nderung von schiefwinkliger Br cke zu rechtwinkliger Br cke 76 Kapitel 5 Modifikationsmoglichkeiten und Grenzen des parametrischen Bruckenmodells Im Kapitel 4 wurde ein Verfahren vorgestellt dass eine parametrische Modellierung eines 3D Br ckenbauwerks gew hrleistet Dank der angewandten Parametrisierungstechniken kann das generierte Modell m helos an neue Randbedingungen angepasst werden sodass bereits in einer fr hen Planungsphase eine umfangreiche Variantenstudie durchgef hrt werden kann Jedoch s nd der Modelmodifikation auch Grenzen gesetzt welche sich vor allem aus der parametrischen und oder geometrischen Verkn pfung von Bauteilen ergeben Insbesondere Bauteile die eine Verkn pfung zu den Entwurfsgrundlagen aus der Steuerdatei besitzen beschr nken die Modifizierbarkeit des Br ckenmodells enorm Im folgenden Abschnitt werden einige dieser parametrischen Modifikationsgrenzen anhand des generierten 3D Br ckenmodells vorgestellt 5 1 Geometrische und parametrische Abh ngigkeiten zwischen einzelnen Bauteilen Die Verkn pfung von Bauteilen unter
51. e in ProVI erzeugten Trassendaten sind die wichtigsten Grundlagen fiir den Entwurf eines Briickenbauwerks Vor der 3D Modellierung eines Briickenbauwerks m ssen die notwendigen Trassierungsobjekte in Siemens NX7 5 dreidimensional dargestellt werden sodass sie bei der Modellierung als Referenz verwendet werden k nnen Zun chst wird die M glichkeit zum direkten Importieren in Siemens NX7 5 untersucht Da ProVI direkt auf AutoCAD aufsetzt k nnen in ProVI die Trassierungen als 3D Polylinien und das Gel ndemodell als 3D Netz gezeichnet und in einer DXF oder DWG Date abgelegt werden Neben diesen zwei Datenformaten von AutoCAD stehen in ProVI noch einige Schnittstellen zum Exportieren zur Verf gung wie in Abb 3 3 zu sehen ist Obwohl Siemens NX7 5 auch ber viele Dateiformate verf gt welche importiert werden k nnen siehe Abb 3 4 sind nur wenige dieser Datenformate in der Bauindustrie gebr uchlich Die einzige M glichkeit ist ber DXF DWG Dateiformat zu importieren Das Umwandeln einer DXF oder DWG Datei in einem NX Modell erfolgt durch den NX bersetzer Translator DXFDWG Die 3D Polylinien und das 3D Netz von ProVI k nnen zwar in NX7 5 importiert werden aber dieser Vorgang kann unter Umst nden zum Informationsverlust f hren Das bedeutet dass n einigen F llen die importierten 3D Polylinien und Netz in NX7 5 nicht bearbeitet werden k nnen Dies wird detailliert im Abschnitt 3 3 1 erl utert Aus diesem Grund soll eine Sch
52. ebene projiziert Der Schnittpunkt der beiden projizierten Kurven in der X Y Ebene wird als Kreuzungspunkt bezeichnet Anschlie end werden durch den Kreuzungspunkt Tangenten an die beiden projizierten Achsen konstruiert siehe Abb 4 4 sodass ein parametrisierter Kreuzungswinkel erzeugt werden kann In diesem Beispiel ist die Achse der Eisenbahnstrecke eine Gerade sodass nur eine Tangente an der unterf hrten Stra enachse erzeugt werden muss Mittels der NX Funktion Winkel messen kann anschlie end der tats chliche Kreuzungswinkel zwischen den beiden Achsen ermittelt und als Parameter eingesetzt werden siehe Abb 4 4 54 4 2 Vorgehensweise 5 Windel messen Emir kebr Ai Rekanenztyn One fe niea cii 7 ojos au Ir x dweitg Referens a Y Auf X Y Ebene i 1 En s k y oe END Bri kint i projizierte Achsen e ijek ale ri Jaj 1 Kessurnag Cnenieung inrerenkrl Zelte Aug und Frufung ie Eiin figrbalanssige ily wg DRD degree 1 Informationmdengier anzeigen Baschin Keine lt f Tats chlicher nee a Kreuzungswinkel Eimrellingen Abb 4 4 Kreuzungswinkel bestimmen 4 2 3 Positionierung der Widerlager und Pfeiler Durch die NX Funktion Extrudierter K rper wird im Anschluss an die Ermittlung des Kreuzungswinkels die Tangentenlinie aus der projizierten Stra enachse in Z Richtung zu einer Ebene extrudiert Diese Ebene wird als Kreuzungsebene bezeichnet und stellt den tats
53. echnung sondern durch direktes Einlesen aus einer Dreiecksdatei Datenart 58 mit der dazugeh rigen Punktdatei z B Datenart 45 Die Datenart 45 DA45 und Datenart 58 DA58 sind zwei in der REB Verfahrensbeschreibung standardisierte Datenformate mit denen die Punkt und Dreiecksvermaschungsdaten eines DGMs wiedergegeben werden In einer DA58 Datei werden keine Koordinaten sondern nur die Punktnummern der Dreiecke eingetragen Aus diesem Grund muss eine DA58 Datei immer in Kombination mit einer DA45 Date eingelesen werden da in der DA45 Datei sowohl die Koordinaten der Punkte als auch die Punktnummern angegeben werden REB VB 22 013 Standardm ig werden n Deutschland die Daten eines DGMs mittels der Datenart 58 45 zwischen verschiedenen DGM und Stra enbausoftwaren ausgetauscht Wie bereits erw hnt wird das berechnete Dreiecksnetz beim Gel nde Datentyp Dreiecksnetz nicht in einer Datei abgelegt Dies behindert den Austausch des Gel ndemodells zwischen verschiedenen Softwaren Aber innerhalb von ProVI kann ein Gel ndemodell vom Typ Dreiecksnetz mittels der Funktion GELKONV53 in ein Gel ndemodell vom Typ Datenart 58 konvertiert werden Damit wird das berechnete Die REB Regelungen f r die Elektronische Bauabrechnung werden vom Bundesministerium f r Verkehr Bau und Stadtentwicklung BMVBS herausgegeben beschreiben die Berechnungsmethoden und Methoden zum Austausch von Daten Veell 28
54. eeeennnnnnnnnnnnnnnnn 98 108 Tabellenverzeichnis Tabelle 3 1 Der Verlauf der Achse und Modellierung in NX7 5 ussssssssnnnsssnsssseeeeeeeeeeeenennnnn 35 Tabelle 3 2 Laufzeit im Historien Modus bzw Historienunabh ngigen Modus 47 Tabelle 5 1 Verkn pfte Elemente in einzelnen Bauteilen uusssnnnnnnnnnsssssseeneeneeeeenennnnnn 80 109 Erklarung Hiermit erkl re ich dass ich die vorliegende Masterarbeit selbstst ndig angefertigt habe Es wurde nur die in der Arbeit ausdr cklich benannten Quellen und Hilfsmittel benutzt W rtlich und sinngem bernommenes Gedankengut habe ich als solches kenntlich gemacht Ich versichere au erdem dass die vorliegende Arbeit noch nicht einem anderen Pr fungsverfahren zugrunde gelegen hat M nchen 18 Oktober 2012 Miny Wang Miny Wang Riesenfeldstra e 18 80809 M nchen E Mail wangminy gmail com 111
55. ehr Bau und Stadtentwicklung BMVBS 1979 Rechnergest tzter Entwurf Vorlesungsskript Lehrstuhl f r Verkehrswegebau Technische Universit t M nchen 2010 Richtzeichnungen f r Ingenieurbauten Bundesministerium f r Verkehr Bau und Stadtentwicklung Abteilung Stra enbau Stra enverkehr Verkehrsblatt Verlag Dortmund 2008 M Schmid CAD mit NX J Schlembach Fachverlag Wilburgstetten 2008 F Schlagenhaufer 3D Planung von Br ckenbauwerken auf Basis des CAE Systems Unigraphics NX TM Diplomarbeit Fachhochschule Regensburg 2008 M Scholz P Radl P Kotz berflieger am Autobahnkreuz Neufahrn Bauingenieur Band 87 S 93 98 Springer VDI Verlag D sseldorf Februar 2012 W Veenhuis Das Freie REB Buch Informationen zur REB VB 23 003 Ausgabe 1979 und Ausgabe 2009 MWM Software amp Beratung GmbH 2011 Vorlesungsskript Rechnergest tzter Entwurf Lehrstuhl f r 104 wikil 2a wikil 2b wikil2c wikil 2d wikil2e wikil 2f Wol05 Literaturverzeichnis Verkehrswegebau Technische Universitat M nchen 2010 Br cke Wikipedia die freien Enzyklop die URL http de wikipedia org wiki Br C3 BCcke NX Siemens Wikipedia die freien Enzyklop die URL http de wikiped 1a org wiki NX_ 28Siemens 29 bergangsbogen Wikipedia die freien Enzyklop die URL http de wiki pedia org wiki C3 9Cbergangsbogen Spline Wikipedia die freien Enzyklop die URL http de wi
56. ehrderenntenng r F miang an Met hes Poi i Gebas Hamr iert P a arene mm oS Shao be od rkap ote Hohlkasten Verbundbr cke Abb 2 7 Querschnittsformen in Verbundweise Quelle OBERMEYER Durch die Zusammenf hrung des Tragsystems n L ngsrichtung und der Querschnittsform ergeben sich verschiedene Br ckentypen die f r unterschiedliche 21 KAPITEL2 Grundlagen zur Modellierung von Br ckenbauwerken Randbedingungen geeignet sind Davon ist der Typ Rahmenbr cke deren berbau als Vollplatte ausgef hrt wird eine der am h ufigsten verwendeten Br ckenbauform Wegen der einfachen Geometrie wird dieser Br ckentyp als Grundlagen f r die Modellierung ausgew hlt Der Modellierungsansatz f r weitere Br ckentypen mit komplexerer Geometrie kann darauf bas erend weiterentwickelt werden 2 2 Bauwerksstruktur und Bauelemente einer Br cke Bei Bauwerken mit komplexer Konstruktion ist die Bauwerkstruktur eine wichtige Grundlage zur erfolgreichen Umsetzung des Modellierungsprozesses In der Bauwerkstruktur werden die Zuordnung der Bauteile und deren hierarchische Beziehungen definiert Eine sorgf ltig durchgedachte Bauwerkstruktur erm glicht eine bersichtliche und effektive Modellierung sowie die Modifikation des parametrischen Modelles Aus diesem Grund m ssen vor der eigentlichen Br ckenmodellierungsaufgabe die wesentlichen Bauelemente einer Br ckenkonstruktion inklusive deren assoziativer Zusammensetzun
57. einander gilt als eines der wichtigsten Merkmale der parametrischen 3D Modellierung von Br ckenbauwerken und gew hrleistet eine konsistente Modellanpassung an neue Randbedingungen Jedoch reduzieren diese assoziativen Verkn pfungen die Flexibilit t des parametrischen Modells Im folgenden Abschnitt werden zuerst die verschiedenen Bauteilverkn pfungen und abhangigkeiten beschrieben um anschlie end die Einschr nkungen des parametrischen Modellupdates bersichtlicher und nachvollziehbarer darstellen zu k nnen Generell unterscheidet man n der Siemens NX Umgebung zwischen geometrischen T1 KAPITELS Modifikationsm glichkeiten und Grenzen des parametrischen Br ckenmodells und parametrischen Verkn pfungen Eine geometrische Verkn pfung stellt eine Verkn pfung der geometrischen Objekte selbst dar Konkret bedeutet dies dass eine assoziative Kopie eines Geometrie Objektes vom Bauteil A z B Kurven Fl chen oder K rper in das Bauteil B hinterlegt wird Anschlie end k nnen im Bezug auf das Referenzobjekt weitere Modellierungsschritte durchgef hrt werden Im Gegensatz dazu werden bei einer parametrischen Verkn pfung die Parameter des Bauteils B in Abh ngiskeit von den Parametern des Bauteils A definiert Durch den Einsatz dieser beiden Verkn pfungsoptionen besteht die M glichkeit eine gro e Anzahl von Abh ngigkeiten zwischen den verschiedenen Bauteilen herstellen zu k nnen Einige dieser bauteilorientierten Verkn pfungen k
58. ems Siemens Unigraphics NX5 hinsichtlich der 3D Modellierung von Br ckenbauwerken aufgezeigt Dabei wurden sowohl die Integrierbarkeit von digitalen Gel ndemodellen und Trass erungen als auch die Ableitungsm glichkeit der 2D Schalpl ne untersucht Au erdem wurde NX5 mit bauspezifischen CAD Softwaren 1 2 Einf hrung in das Programm Siemens NX7 5 verglichen Das Ergebnis war dass sich NX5 f r die 3D Modellierung von Br ckenbauwerken sehr gut eignet Ein weiterer Vorteil in einer volumenorientierten Planung ergibt sich aus der einfachen Ermittlung von Massen wie z B Betonmassen Schalfl chen Aushub und Auff llmengen Aber auch der Einsatz von parametrisierten Objekten stellt sich als einen weiteren wichtigen Vorteil von NX5 gegen ber den blichen am Bau verwendeten CAD Softwaren heraus Durch die Parametrisierung des Bauwerks kann eine effektive Nachbearbeitung w hrend des gesamten Planungszyklus gew hrleistet werden Konkreter bedeutet dies dass sich bei einer nderung alle betroffenen Bauteile Schnitte sowie Ansichten automatisch an die neuen Randbedingungen anpassen Einer der wesentlichsten Nachteile von NX5 liegt in der Planableitung und darstellung Layout da das System sehr auf den maschinenbauspezifischen Sektor zugeschnitten st und nur wenig Freir ume f r eigenst ndige bzw bauspezifische Definition wie z B H henkoten bietet SchO8b Nichtsdestotrotz haben bereits mehrere Bauunternehmen und Planer damit angefange
59. en Bauteile auf Manche Bauteile besitzen nicht nur eine Abh ngigkeit zur Steuerdatei sondern auch zu anderen Bauteilen Um eine nachtr gliche nderung des Br ckenmodells erm glichen zu k nnen wird mit Hilfe einer NX Funktion f r jedes Bauteil Komponente eine Verkn pfung zur Bteuerdatei und oder zu den anderen Komponenten hergestellt Zum Einsatz kommen hierbei die NX Funktionen WAVE Geometrie Linker und WAVE Referenz erzeugen Der WAVE Geometrie Linker erzeugt assoziative Kopien von Geometrie Objekten zwischen verschiedenen Bauteilen nderungen an der Elterngeometrie bertragen sich auf die referenzierten Kopien Sch08a Die Funktion WAVE Referenz erzeugen kommt dann zum Einsatz wenn Parameter definiert oder bearbeitet werden m ssen sodass parametrische Beziehungen zwischen verschiedenen Bauteilen erzeugt werden k nnen Mittels diesen beiden Befehle k nnen alle Bauteile einer Br cke assoziativ miteinander verkn pft werden und erm glicht eine automatische Anpassung der Bauteile an neu eingetretene Randbedingungen 4 2 Vorgehensweise 4 2 1 Import Eingabe der Trassen und Gel ndeinformation Als Trassen und Gel ndeinformation bezeichnet man den Verlauf der Stra en oder Eisenbahnstrecken sowie das digitale Gel ndemodell DGM welches das umgebende Gel nde durch Punkte und Kanten beschreibt Die Trassierungen und das DGM k nnen in einer Verkehrsplanungssoftware wie z B ProVI erstell
60. en die Modifikationsm glichkeiten und Beschr nkungen des Br ckenmodells n Hinsicht auf die St tzweite den Kreuzungswinkel der Br cke die B schungsneigung der unterf hrten Stra e sowie den Trassierungsverlauf vorgestellt e nderung der St tzweite Wird zum Beispiel aus statischen Gr nden eine nderung der St tzweite erforderlich so kann der Br ckenplaner dies durch die nderung der Position der Widerlagerachse in der Steuerdatei umsetzen Bei der Beispielbr cke erfolgt dies mittels einer nderung des Parallelabstands zwischen den Bezugsebenen f r Widerlager und Pfeilerachse Dieses Verfahren kann m Normalfall nur bei einem linearen Verlauf der Trassenachse m Lageplan eingesetzt werden Die Auswirkungen einer St tzweiten nderung von der min St tzweite 16 3m auf 23 3m St tzweitenvergr erung AL 7 0m werden in Abb 5 2 gegen bergestellt Bei gekr mmten Trassenverlauf kann im Gegensatz zur Beispielbr cke der Verlauf der Widerlager und Pfeilerachsen nicht parallel angeordnet werden sodass eine Hilfsachse oder Hilfsebene die senkrecht zur Trassenachse verl uft angeordnet werden muss Eine Ver nderung der Position der Widerlager bzw Pfeilerachsen kann in NX 7 5 durch den Parameter Bogenl nge oder prozentuale Bogenl nge realisiert werden Giin11 Wie aus der Abb 5 2 zu erkennen ist verk rzt sich der Lange der Fl gelw nde wenn sich die St tzweite der Br cke vergr ert Jedoch sollte sich
61. ena ET E E 56 Abb 4 6 Position der Widerlager und Pfeiler cccccccccccccccccceaeeessessesseeecceceeeeeeeeeaeaaaeessseseeeeeeeees 37 Abb 4 7 Position der Widerlager beim gekr mmten Trassenverlauf 00000nnneneeeennnn 57 Abb 4 8 Modellierung des Uberbauquerschnitts 0 cccccccccecscsscscescsscsscsccscsscssssccscscssssesscseessssssseees 59 Abb 4 9 Modellierung eines gevouteten berbaues uucueneseeseesesnennenennennennennnnnnnennnnnnnennennennennnnn 60 Abb 4 10 SK zze der Kappi ae u a a a eanvennees 61 Abb 4 11 Fl gelwand mit Kappe bei Stra enbr cken 200 0 esesesessseseecececeeeeeeeeeaessasesseeseeeeeeeess 61 Abb 12 gt Festlegung der OR Pundament 52 62 Abb 4 13 Kappen und Fl gelende bei Eisenbahnbrticke ee ceecccceseecceeeeeeeceeeeaeeseseseeeeeeeeeees 63 107 Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb 4 14 4 15 4 16 4 17 4 18 4 19 4 20 4 21 4 22 4 23 4 24 4 25 5 1 5 2 5 3 5 4 5 5 5 6 6 1 6 2 6 3 6 4 6 5 6 6 Fisenbahniquersehnitt aul Treier Strecke aussen aaa ac 64 Grundrissskizze des Widerlagers Achse IO 222222200000000nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnneneeeenennnnen 65 Arbeitsfuge zwischen Widerlager und Fundament sssssssnnnssesseeeeeeeeeeeeeeeeennnnn 66 Grundk rper mit der oberen Begren
62. enk rper durch eine Bezugsebene getrimmt sodass eine ebene Unterfl che entsteht Abschlie end m ssen noch alle Parameter des Volumenk rpers entfernt werden wodurch ein non parametrischer K rper des Gel ndeauschnitts entsteht Abb 3 14 zeigt das importierte DGM f r das Beispiel in Abb 3 8 4 tie ENS 8 D Oaiei Braben Amachy Einf gen poma Werkreuge Rasgruppen nfomalionen Anahe Womanellungon Fener Hiie i Start hd a A m each I Fir FE ie e ree ae ee a ee E E LELE N EAS CALCE ETRE A E BE E STeS CSR Kein Ale il r De x r c u a gt 1 Auserahitilier bom Cetiri Baugiuppe OR po 3 Dr ih sE on a BIBizl Sle lc Hr Heilen O77 Res oe Boh ey a0 gt Abb 3 14 Importiertes DGM in NX7 5 49 Kapitel 4 Parametrische 3D Modellierung von Bruckenbauwerken In diesem Kapitel werden anhand einer Beispielbr cke die Prinzipien und Vorgehensweisen der Modellierung eines Br ckenbauwerks in Siemens NX7 5 vorgestellt Bei der gew hlten Beispielbr cke handelt es sich um eine zweifeldrige Eisenbahn berf hrung deren Tragwerk als ein Rahmensystem fungiert siehe Abb 4 1 ee ee ee neu cee 5 ve ot Hw ah Les Der Ei BE a a a u t SUPER i Ta ne RO ie we APR a Fundament Achse 30 erundamentAcwse 10 ig Wideriager_Achse_ 10 ig Witeriager_Actise_10 ig Fundament_Acme_20 Ww Pretier_Achse_20 Veberbau I Ls lt J ws a ya D Ai i rs S
63. er Auswahl zu beachten dass einige Sonderpunkte zwingend als St tzpunkte ausgew hlt werden m ssen da ansonsten d e Genauigkeit des 3D Splines stark reduziert wird Zu diesen Sonderpunkten z hlen die Hauptpunkte im Lageplan z B Anfangs bzw Endpunkt eines Trassenelements Neigungswechsel TS Anfangs bzw Endpunkt der Ausrundung AA AE sowie Zwangspunkte im H henplan Zur Berechnung der Koordinaten der St tzpunkte gibt es zwei M glichkeiten Wie im Abschnitt 3 1 erw hnt werden die Informationen der Trassen n drei Dateien n mlich Achsdatei Gradientendatei und Trassendate abgelegt Somit besteht die erste Moglichkeit dar n sich aus diesen drei Dateien die Koordinaten der St tzpunkte berechnen zu lassen Obwohl bei diesem Verfahren die Koordinaten der St tzpunkte auf allen Streifen einmal berechnet werden k nnen ist diese Berechnung jedoch eine 36 3 2 Importieren einer Trassierung aufwendige Aufgabe da wegen des 2D Trassenentwurfsansatzes nur 2D Informationen in diesen drei Dateien enthalten sind Erst durch die Kombination der 2D Informationen gewinnt man die 3D Koordinaten Die zweite M glichkeit zur Berechnung der Koordinaten der St tzpunkt erfolgt unter der Verwendung der ProVI Funktion zur Berechnung der Absteckpunkte Wie die meisten Trassierungsprogramme stellt ProVI eine Funktion zur Verf gung mittels der die Koordinaten der Absteckpunkte auf den einzelnen Streifen berechnet und in einer Punktdatei oder A
64. er Trassen in NX mittels der Schnittstelle zu ProVI so k nnen bei der nderung des Trassenverlaufs alle betroffenen Streifen erneut importiert werden In diesem Fall werden die alten Trassen durch die neuen ersetzt Zudem k nnen weitere Modellierungsprozesse zur Anpassung des Br ckenmodells an die neuen Trassen erforderlich werden Der prinzipielle Ablauf des Verfahrens wird detailliert im Abschnitt 5 3 erl utert Neben den bereits erw hnten Modifikationsm glichkeiten k nnen auch andere Elemente Bauteile des Br ckenbauwerks wie z B Fahrbahnbreite Abmessungen der Kappen etc schnell und effektiv mittels der eingesetzten Parameter modifiziert werden ohne dabei weitere Modellierungsprozesse durchf hren zu m ssen Es gilt jedoch stets zu beachten dass der Umfang der nderungsm glichkeiten stark von den im Modell eingesetzten Zwangsbedingungen und Parametern wie z B der min St tzweite beeinflusst wird Umso mehr Zwangsbedingungen in das Modell integriert werden desto geringer wird die Flexibilit t des Modells Aus diesem Grund ist es zweckm ig bereits vor der Modellierung abzuw gen welche Zwangsbedingungen notwendig sind und welche nicht 5 3 Wiederverwendungsmoglichkeit des Br ckenmodells Entscheidet sich der Br ckenplaner den Entwurf einer Br cke in Form eines parametrisches 3D Modells umzusetzen so kann dies zum einen nach der im Abschnitt 4 2 beschriebenen Vorgehensweise zur Neumodellierung eines Br ckenbauwerks
65. er rechte Fahrbahnrand zum Teil in NX7 5 importiert werden BP 1 73 Modeling steuerdate sirg pr Modified gt Fils Edit View Insert Format Tools Assemblies Information Analysis Freferances Vinday Help ma i a a F r Pla F I ORY suri gt EL e amp 5 Er EE bB BR er pr SA Pe on E ar fl i is 2 T a 5 a i Li Hj z F 7s z L it ODPM EFT ABPDOISSHA SIONS RR CQeeue Ha Selects on File Entire Aszeubly E72 ct Ahle i ca nn Ei us 7 4 u 50 1 w Bi SM 0 ae Part Nar cator at N Di Mistery Bade GE Model Views yf Tb Caneras x E lzer Expressions Gp Groups f cay easar T ja odel History Wiig Datin Coordinate System 0 Bl Splina 1 Glais rechts 50 WirmSpline C Glair linke 50 Bir Spline G STRAMEHACHER le Spline 4 F rechts fae Spline 5 Radwogachsa ng Dependencies Betails Fahrbahnrand Fr eYLew BI DA yg Au Ae A Fe TM Abb 3 8 Importierte Trassen in NX7 5 4 KAPITEL3 Import der Trassierungs und Gel ndeinformationen Schnittstelle zur Trassierungssoftware ProVI 3 3 Importieren eines DGMs 3 3 1 Modellierung eines DGM basierenden Volumenk rpers Unter dem Begriff des Digitalen Gel ndemodells DGM versteht man die digitale Darstellung der Gel ndeoberfl che In ProVI wird das DGM auch als 3D Netz repr sentiert Bei der 3D Modellierung soll das Gel nde nicht als eine Fl che sondern als e
66. erfolgen Alternativ kann aber auch eine Kopie eines alten Modells mit hnlichen Randbedingungen verwendet Klonfunktion in NX und diese durch eine Modifikation 87 KAPITELS Modifikationsm glichkeiten und Grenzen des parametrischen Br ckenmodells der Parameter und Zwangsbedingungen an die neuen Randbedingungen des neu zu erstellenden Br ckenbauwerks angepasst werden Sollten die Randbedingungen der beiden Br ckenbauwerke zudem sehr hnlich sein so kann die Anwendung des Klonverfahrens viel Zeit und M he sparen Zur besseren Veranschaulichung des Klonverfahrens wird nachfolgend ein derartiges Szenario kurz beschrieben Prinzipiell existieren in NX 7 5 zwei Ans tze womit durch eine Wiederverwendung eines alten Modells ein neues Modell erzeugt werden kann Eine M glichkeit besteht dar n einzelne Bauteile entsprechend der Modellierungsreihenfolge in die Baugruppe des neuen Br ckenmodells hinzuzuf gen Dieses Prinzip wird im Maschinenbausektor h ufig im Zusammenspiel mit einen PDM PLM _System eingesetzt Hierbei wird zuerst eine neue Baugruppendatei angelegt unter der die Entwurfsgrundlagen wie z B die Trassen oder das DGM in eine neue Teiledatei importiert werden Nachdem der Kreuzungswinkel definiert und die Positionierung der Widerlager sowie Pfeilerachsen abgeschlossen wurde werden die einzelnen Bauteile aus dem alten Modell analog zu der Modellierungsreihenfolge in die neu erstellte Baugruppendatei hinein geladen Di
67. erungssoftware ProVI 3 1 Grundlagen des 2D Trassenentwurfs und Einf hrung in die Trassierungssoftware ProVI Wie im vorangehenden Kapitel erw hnt sind Br ckenbauwerke ein festes Bestandteil eines Verkehrsweges und h ngen stark vom Trassenverlauf des Verkehrswegs ab Zum Beispiel ist der Br cken berbau abh ngig von der Achse der berf hrten Trasse und die beiden Widerlager haben eine enge Beziehung zur B schung und Trass erung des ber und unterf hrten Verkehrswegs Somit sind die Trassen und Gel ndeinformationen eine der wichtigsten Grundlagen zur Modellierung von Br ckenbauwerken und m ssen daher vor der eigentlichen Modellierung des Br ckenbauwerks n Siemens NX7 5 importiert werden Die Trassen und Gel ndeinformationen k nnen aus einem Trassenentwurf entnommen werden Heutzutage erfolgt der Entwurf des Trassenverlaufs meist mittels einer Trassierungssoftware Eine derartige Software ist ProVI von der Firma Obermeyer das ein auf AutoCAD bas erendes Programmsystem f r Verkehrs und Infrastrukturplanungen in den Bereichen Stra e Schiene und Kanal darstellt Prol2 Der Entwurfsprozess mit ProVI l sst sich wie folgt beschreiben Zun chst wird als Bas s f r den Entwurf ein digitales Gel ndemodell erzeugt das den urspr nglichen Gel ndeausschnitt ma st blich wiederspiegelt Hierf r gibt es in ProVI mehrere Optionen die es erm glichen ein derartiges Gel ndemodell mit Hilfe von 27 KAPITEL
68. es erfolgt durch die NX Funktion Komponente hinzuf gen Hierbei gilt es zu beachten dass alle geometrischen und parametrischen Verkn pfungen erneut definiert werden m ssen Dieses Verfahren st der Neumodellierung sehr hnlich und erspart nur wenig Zeit Im Gegensatz dazu ist das zweite Verfahren einfacher aufgebaut Hierbei besteht der wichtigste Schritt darin dass die alten Entwurfsgrundlagen durch neue ersetz werden Zuerst wird die Baugruppendatei des alten Modells ge ffnet ohne dass dabei die restlichen Komponenten vollst ndig geladen werden Anschlie end wird die Komponente Steuerdater aktiviert und die Entwurfsgrundlagen der neuen Br cke werden in diese Komponente importiert Mittels der NX Funktion Ersetzen werden die alten Trassen und DGMs durch die neuen ersetzt siehe Abb 5 6 Dabe gilt es zu beachten dass die berpr fung der min St tzweite deaktiviert sein muss In den n chsten Schritten werden die restlichen Komponenten entsprechend der Modellierungsreihenfolge geladen Jedes Mal wenn sich eine Komponente aktualisiert muss die Funktion Ersetzen in der Steuerdatei1 erneut ausgef hrt werden Dies gew hrleistet dass sich die Verkn pfungen automatisch an die neuen Entwurfsgrundlagen anpassen In einigen Fallen insbesondere bei den beiden Widerlagern kann die Funktion Ersetzen dazu f hren dass einige Modellierungsschritte nicht mehr vollst ndig umgesetzt werden Diese Fehler k nnen dur
69. fzeit zur Erzeugung der Linien Dreiecke sowie des Volumenk rpers im historienunabh ngigen Modus Das DGM besteht aus einer groben Anzahl von Dreiecken blicherweise mehrere Tausend Deswegen ist der Zeitaufwand ein wichtiger Faktor zur berpr fung der Effizienz des Programms In der Tabelle 3 2 werden die Laufzeiten zum Importieren von zwei DGM Beispielen m historienunabh ngigen Modus bzw Historien Modus aufgelistet Bei kleinen DGMs gibt es keine signifikanten Unterschiede Jedoch bei zunehmender Anzahl von Dreiecken l uft das Programm im Historienunabh ngigen Modus signifikant langsamer als m Historien Modus Tabelle 3 2 Laufzeit im Historien Modus bzw Historienunabh ngigen Modus Laufzeit Anzahl Anzahl Historien Modus der der Historienunabh ngiger Punkte Dreiecke Modus Ohne Parameter Mit Parameter Entfernung Entfernung 130 219 8658 ms 7689 ms 8235 ms 1128 2127 597719 ms 10min 246162 ms 4 1min 247863 ms 4 1 min Aus diesen beiden erw hnten Gr nden wird der Import des DGMs nicht im Historienunabh ngigen Modus sondern im Historien Modus als sinnvoller erachtet Nach der Erzeugung des Volumenk rpers k nnen alle Parameter Linien und Dreiecke die zur Erstellung des Volumenk rpers notwendig waren mittels der Funktion Parameter Entfernen gel scht werden Letztendlich bleibt nur der Volumenk rper des Baugrundmodells bestehen Mit Hilfe dieses Verfahrens erh lt man das gleiche Ergebnis wie im historienunabh
70. g analysiert werden Allgemein bestehen alle Br ckenbauwerke aus zwei bergeordneten Bauelementen n mlich dem berbau und dem Unterbau Zu diesen beiden Bauelementen geh ren weitere einzelne Unterbauelemente die anhand einer Eisenbahnbriicke exemplarisch n her erl utert werden Der berbau ist das Bauteil der Br cke das die Lasten aus dem Eisenbahnverkehr direkt tr gt Pfe08 Zu diesem Bauteil geh rt das eigentliche Tragwerk der Br cke die Kappen der Oberbau mit Schotterbett oder mit Fester Fahrbahn sowie die Ausr stungen die f r den Betrieb der Eisenbahn ber die Br cke hinweg notwendig sind wie z B der Kabeltrog die Fahrleitung Signal und Fernmeldeeinrichtungen und Gel nder siehe Abb 2 8 22 2 2 Bauwerksstruktur und Bauelemente einer Briicke 8 T l 6 wo ane NER Eee Serene se GER er er gt Bee AMER I Al De Le e E C 4 a berbau Unterbau 1 Trager 4 Gelander 7 Signalschiki 2 Kappe 5 Oberhau amp Fahrleitung 3 Kabeltrog 6 Schutzschicht Abb 2 8 berbau eines Br ckenbauwerks Als Unterbauten werden Widerlager Pfeiler und die Gr ndung bezeichnet Die Widerlager befinden sich jeweils an den Enden einer Br cke und bilden den bergang zwischen der Br ckenkonstruktion und dem Erdbereich Hinterf llung Pfeiler fungieren als Mittelunterst tzungen des Br ckenbauwerks und verringern die St tzweite des berbaues zwischen den Widerlagern Au erdem erm glichen diese eine sign
71. g eines 3D Br ckenbauwerks mit der Software Siemens NX7 5 genauer untersucht werden Siemens NX ist eine vor allem f r den Maschinenbau entwickelte Software in der CAD CAM und CAE Funktionen integriert sind Mit seiner CAD Funktion kann ein dreidimensionales parametrisches Modell konstruiert und analys ert werden Ferner lassen sich Zeichnungen aus dem Modell ableiten und bearbeiten wikil2b Wegen der hohen Leistungsf higkeit hinsichtlich der dreidimensionalen Konstruktion wurde Siemens NX bereits in mehreren Projekten zur 3D Modellierung von Br ckenbauwerken angewendet Die gesammelten Erfahrungen wurden in dieser Arbeit ber cksichtigt CAD Computer Aided Design dt rechnerunterst tztes Konstruieren bezeichnet das Konstruieren eines Produkts mittels EDV http de wikipedia org wiki Computer aided_design CAM Computer Aided Manufacturing dt rechnerunterst tzte Fertigung bezeichnet die Erstellung des NC numerische Steuerung Codes mittels einer Software http de wikipedia org wiki Computer aided_manufacturing CAE Computer Aided Engineering dt Rechnergest tzte Entwicklung bezeichnet die Anwendung von Softwaren zur Unterst tzung von Ingenieurt tigkeiten Unter CAE in NX versteht man die Simulation von Produkten wie z B die Statikanalyse http en wikipedia org wiki Computer aided_engineering 16 Kapitel 2 Grundlagen zur Modellierung von Bruckenbauwerken In diesem Kapitel werden zuerst die Briicken in Hin
72. grenzte Ebene eine Dreiecksfl che aus dem umrahmenden Kanten erzeugt Nachdem alle Dreiecke zu einer gesamthaften Fl che zusammengef gt wurden 48 3 3 Importieren eines DGMs erfolgt die Entfernung aller Linien und Dreiecke die zur Erzeugung der Flachen verwendet werden Jedoch kann im Historien Modus das direkte L schen der Linien und Dreiecke dazu f hren dass die darauf erzeugten Fl chenk rper selbst mit gel scht werden Aus diesem Grund muss zuvor der Fl chenk rper entparametrisiert werden indem der Befehl Parameter Entfernen Abschnitt 3 3 2 angewandt wird W hrend dieses Vorgangs werden alle Dreiecksobjekte gel scht da sie im System als Parameter des Fl chenk rpers hinterlegt sind Jedoch bleiben die Kanten des Dreiecks von diesem Vorgang unber hrt da nur die assoziative und hierarchische Kopplung zwischen den einzelnen geometrischen Objekten aufgel st wurde Anschlie end k nnen die Kanten entfernt werden ohne dabe den Fl chenk rper zu beeinflussen In einem n chsten Schritt wird der Fl chenk rper zu einem Volumenk rper extrudiert Hierbei gilt es zu beachten dass im Auswahlfilter das Kriterium Flachenkante gesetzt wurde sodass nur die Kurven des importierten DGMs f r die Extrusion ausgew hlt werden k nnen Beim Setzten eines anderem bzw keines Auswahlkriteriums wird aus den gew hlten Kurven kein Volumenk rper sondern nur ein Fl chenk rper erzeugt Im n chsten Schritt wird der Volum
73. hen zu erzeugen muss zun chst die Oberfl che der unterf hrten Stra e in die Teiledate verkn pft werden da diese oberen Begrenzungsfl chen des Anprallsockels parallel zur Oberfl che der Stra e verlaufen sollen Die Begrenzungen leiten sich mit dem Befehl Fl che Kopieren aus der Oberfl che der Stra e ab vgl hierzu das obere rechte Bild in Abb 4 22 Im dritten Schritt wird die schr ge Seite am linken bzw rechten Teil durch den Feature Befehl Formschr ge ausgebildet vgl hierzu das mittlere Bild in Abb 4 22 Im letzten Schritt werden die drei Teile wieder zu einem K rper vereinigt und anschlie end die Abrundung mit der Funktion Kantenverrundung erzeugt 71 KAPITEL4 Parametrische 3D Modellierung von Br ckenbauwerken Abb 4 22 Modellierung des Anprallsockels 4 2 10 Optionale Bauteile z B Lager Beim ausgew hlten Referenzbeispiel handelt es sich wie bereits zuvor erw hnt um eine Rahmenbr cke Sie besitzt daher keine Lager und bergangskonstruktionen UKO F r den Fall dass solche optionale Bauteile am Br ckenbauwerk vorkommen lie en sich diese nach dem folgenden Verfahren modellieren 72 4 2 Vorgehensweise Grunds tzlich gibt es zwei M glichkeiten die Lager zu modellieren Erstere besteht darin die Lager an hrer tats chlichen Position zu skizzieren und zu extrudieren Es ist aber auch m glich ein Lager in einer separaten Datei zu modellieren und diese im An
74. hiedenen Varianten Wenn nderungen am Trassenverlauf oder Kreuzungswinkel erforderlich werden so m ssen alle betroffenen Bauteile vollkommen neu berarbeitet werden Dies u ert s ch beispielsweise bei der nderung des Kreuzungswinkels von schiefwinkliger zu rechtwinkliger Br cke indem die beiden Widerlager erneut konstruiert werden m ssen Dies kann sich als ein u erst aufwendiger Prozess gestalten Aus diesem Grund werden nur in sehr begrenztem Umfang Variantenstudien durchgef hrt Giin11 Um die oben genannten Probleme zu beheben und um die Arbeitsweise des Br ckenentwurfs effizienter gestalten zu k nnen versuchen seit einigen Jahren Bauunternehmen Ingenieurb ros sowie Forschungsinstitute f r die Planung von Br ckenbauwerken ein dreidimensionales Br ckenmodell einzusetzen Im Rahmen des ForBAU Projekts wurde hierzu ein parametrisches 3D Br ckenmodellierungskonzept entwickelt das exemplarisch anhand mehrerer Stra enbr cken validiert wurde Dabei nahm der Maschinen und Anlagenbausektor in dem schon seit ber einen Jahrzehnt Bauteile in dreidimensionaler Form geplant und abgewickelt werden eine Vorbildfunktion ein Zur Umsetzung eines 3D Br ckenentwurfs wurde aufgrund der hohen Leistungsfahigkeit das maschinenbauspezifische CAD System Siemens NX ausgew hlt Ginll Vorangegangene Arbeiten die bei der Firma Max B gl durchgef hrt wurden haben bereits erste Ergebnisse ber die Grenzen und M glichkeiten des CAD Syst
75. hoben werden k nnen 83 KAPITELS Modifikationsm glichkeiten und Grenzen des parametrischen Br ckenmodells Abb 5 3 nderung des Kreuzungswinkels der Br cke 84 5 2 Modifikationsm glichkeiten des Br ckenmodells Abb 5 4 Falsch gebildete Widerlager einer rechtwinkligen Br cke beim gro en Kreuzungswinkel e nderung der B schungsneigung der unterf hrten Stra e Die B schung der unterf hrten Stra e z hlt zu den Entwurfsgrundlagen und wurde daher in der Steuerdate als extrudierte Fl che entlang der Stra enachse abgelegt Abschnitt 4 2 1 Um eine Variation der B schungsneigung realisieren zu k nnen wurde die B schungsgeometrie mit Hilfe eines B schungsparameters n der Damm bzw Einschnittsskizze definiert In Abb 5 5 sind die Auswirkungen einer nderung der B schungsneigung von 1 2 zu 1 1 5 dargestellt Dar ber hinaus ist zu beachten dass eine zu steile oder zu flache B schungsneigung zu Konstruktionsfehlern bei der regelbasierten Modellierung der Widerlager und Fundamente f hren kann Diese Einschr nkung basiert auf der starken geometrischen Abh ngiskeit des Fl gels von der B schungsneigung der unterf hrten Stra e die in den Richtzeichnungen f r Ingenieurbauwerke vorgegeben sind vgl Abb 4 9 85 KAPITELS Modifikationsm glichkeiten und Grenzen des parametrischen Br ckenmodells Abb 5 5 nderung der B schungsneigung der unterf hrten Stra e e nderung des Trassierungsver
76. ifikante Reduzierung der Bauteilh he des berbaues Die beiden Bauteile Widerlager und Pfeiler bertragen die berbaulasten auf die Gr ndung Beim Br ckenbau werden die Lasten entweder durch eine Flachgr ndung z B Fundament oder eine Tiefgr ndung z B Pf hle Spundw nde n den tragf h gen Baugrund eingeleitet In Abb 2 9 werden zwei Beispiele der Gr ndung dargestellt Die Verbindung zwischen dem berbau und Unterbauten ist abh ngig vom ausgew hlten Br ckentypen Bei Rahmentragwerken werden der berbau und die Unterbauten monolithisch biegesteif miteinander verbunden siehe rechtes Widerlager in Abb 2 9 Bei Balkentragwerken k nnen Lager in den Kontaktpunkten zwischen ber und Unterbau vorgesehen werden siehe linkes Widerlager in Abb 2 9 Aufgrund der optionalen Verwendung von Lagerbauteilen wird dieses Element in der Bauwerksstruktur unter Optionale Bauteile eingeordnet Die Schleppplatten welche einen gleichm igen bergang der Gleisbettung zwischen der Br cke und dem Damm gew hrleisten setzungsreduzierend sowie die bergangskonstruktion zum Ausgleich der Verformung des Uberbaues werden unter anderem ebenfalls in die Gruppe der Optionalen Bauteile eingeordnet 23 KAPITEL2 Grundlagen zur Modellierung von Br ckenbauwerken SO 9 v 2 3 1 f 6 1 Widerlager 4 Fundament 7 Lager 2 Flugel 5 Pfahlkopfplatte 8 Schleppplatte 3 Pfeiler 6 Pfahle 9 Ubergang Abb 2 9 Un
77. in Volumenk rper dessen Oberseite mit der Gel ndeoberfl che bereinstimmen muss betrachtet werden sodass der Einschnitt des unterf hrten Verkehrswegs im Br ckenbereich bersichtlich dargestellt werden kann Diesen Volumenk rper kann man als ein vereinfachtes 3D Baugrundmodell auffassen welches nur eine homogene Bodenschicht besitzt Da in ProVI nur die Gel ndeoberfl che dargestellt wird und keine Bodeneigenschaften angegeben werden kann das vereinfachte 3D Baugrundmodell nicht unmittelbar von ProVI n NX7 5 importiert werden Zun chst wird versucht das DGM als 3D Netz in NX7 5 zu importieren Anschlie end wird aus dem 3D Netz eine Fl che erstellt die der Gel ndeoberfl che entspricht und als Begrenzung f r eine Extrusion genutzt wird sodass ein Vereinfachtes 3D Baugrundmodell erzeugt werden kann Wie bereits im Abschnitt 3 1 erw hnt erfolgt das Importieren des 3D Netzes mittels des NX bersetzers Translator DXFDWG siehe Abb 3 9 Das Ergebnis dieses Verfahrens ist jedoch unbefriedigend In Abb 3 10 ist ein mittels dieser Funktion importiertes DGM dargestellt Die Dreiecksvermaschung kann zwar in NX7 5 bertragen werden aber eine Bearbeitung ist aufgrund der fehlenden Zugriffsm glichkeit zu den importierten Linien nicht m glich Daraus folgt dass eine Generierung eines Volumenk rpers nicht vollzogen werden kann sodass ein anderer Weg zum Importieren eines DGMs untersucht werden muss Das B
78. ion Abb 3 4 Screenshot Siemens NX7 5 m gliche zu importierende Dateiformate 3 2 Importieren einer Trassierung 3 2 1 Zwei Verfahren zur Modellierung einer trassenbasierten Raumkurve in NX 7 5 Wie bereits in Abschnitt 3 1 beschrieben ist eine Trassierung eine 3D Raumkurve und wird nacheinander n drei Projektionsebenen Lageplan H henplan und Querprofil entworfen Durch die berlagerung der horizontalen und vertikalen Entwurfselemente unter Ber cksichtigung der Querschnitte entstehen die in Abb 3 5 dargestellten Raumelemente Diese Raumelemente k nnen in Form von Perspektivbildern veranschaulicht werden 33 KAPITEL3 Import der Trassierungs und Gel ndeinformationen Schnittstelle zur Trassierungssoftware ProVI __ Lageplanelement H henplanelement 2 u N Gerade Gerade Gerade mit konstanter L ngsneigung Tl Ausrundung Ubergangsbo gen Ausrundung gekriimmte Ausrundung Ubergangsbogen Abb 3 5 Raumelemente aus der berlagerung von Lageplan und H henplanelementen Quelle der Bilder Wol05 RAS L Raumelement 1 Gerade mit konstanter L ngsneigung ist in den beiden Projektionsebenen gerade somit ist es eine Gerade in 3D Raum Es kann in NX7 5 durch die Funktion Linie genau modelliert werden Raumelement 2 gerade Ausrundung und Raumelement 3 Kreisbogen mit konstanter L ngsneigung sind entweder im Lageplan oder im H henplan gekr mmt und die Kr mmung ist konstant Wen
79. is 60 m Betonbr cke bis 90 m Pfe08 17 KAPITEL 2 Grundlagen zur Modellierung von Briickenbauwerken besonders gut geeignet Die anderen zwei Gruppen Bogen und Fachwerk Tragwerke werden in der Regel bei hohen Briicken mit groBen Spannweiten wie z B Talbriicken und Flussbr cken ausgef hrt Pfe08 In Deutschland sind die meisten Eisenbahnbr cken kurze Eisenbahn berf hrungen Im Gegensatz dazu werden hohe Br cken mit gro en Spannweiten nur selten gebaut Deswegen sind Balken und Rahmentragwerke die am h ufigsten angewendeten Tragwerkssysteme im Eisenbahnbr ckenbau Einfeldsystem Durchlaufsystem Abb 2 1 Balkentragwerke t Rahmen Sprengwerk Integrale Talbr cke Abb 2 2 Rahmentragwerke Bogenbr cke Fackwerkbr cke Abb 2 3 Bogentragwerke Abb 2 4 Fachwerk Tragwerke Neben der Br ckenform in L ngsrichtung stellt die Gestaltung des Br ckenquerschnitts ein weiteres wichtiges Merkmal des Br ckenentwurfs dar Dabei spielen die verwendeten Baustoffe eine zentrale Rolle da die sehr unterschiedlichen Eigenschaften der Baustoffe Beton und Stahl zu unterschiedlichen Formen und Abmessungen des Querschnitts f hren Nach den h ufig bei Eisenbahnbr cken verwendeten Materialen lassen sich drei Br ckengruppen unterscheiden Massiv Stahl und Verbundbr cken Die Massivbauweise ist bei kurzen Br cken mit St tzweiten bis zu 35m wegen der Wirtschaftlichkeit die am h ufigsten angewendete Bauweise Pfe08 F r di
80. ischen Bruckenmodells cscauscassisiressieusassstsussenee codessossasssscdcshcousssussssescanccoescests 71 5 1 Geometrische und parametrische Abh ngigkeiten zwischen einzelnen Bauteilen TI 5 2 Modifikationsm glichkeiten des Br ckenmodells 22222222222000000 seen 81 5 3 W ederverwendungsm glichkeit des Br ckenmodells ccccccccececeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeees 87 Kapitel 6 Modellbasierte Planableitung ssscccccccssssssccccccsssssscccssesees 91 6 1 Erstellung eines Planrahmens und Plankopfes ussssssssnnnnnnnnnsssseeeeneeeeeeeeennnnnn 91 6 2 Erstellung von Draufsichten und Ansichten uussssssnsssnnnnnnnnnnnnnnnnnneneeneeeneennnnnn 93 63 gt ErstelluievonsSchnitten au ea 95 6 4 _Bemab ng und Beschriftung ai 98 Kap tel 7 Fazit ccecoseecovccicessesesescecastaesueunseusecectcesoecaseeseucetavecesusseceuneiauscecuescoaventaees 101 Liter turverzeichnis ouues4una er aaa aaee 103 Abbildunssverzeichnis 0 107 Tabellen verZerCh iis sssssccsesascaccsscsnacteaussadetacsaacsaatsnadessesgacdeaussadetecssecsactsnavessesaacteanss 109 ELKIATUNE 2 debanscacsoscsvacsuensesedestusscsbanstacsenteneesonsetess 111 xii Kapitel 1 Einf hrung 1 1 Einf hrung in die 3D Modellierung von Br ckenbauwerken Unter einer Br cke versteht man ein Bauwerk zur berquerung von Hindernissen unterschiedlichster Art im Zuge der F hrung von Verkehrswegen wie Stra e
81. kipedia org wiki Spline Anprallsockel Wikipedia die freien Enzyklop die URL http de wikipedi a org wiki Anprallsockel Gau Kr ger Koordinatensystem Wikipedia die freien Enzyklop die URL _ http de wikipedia org wiki Gau C3 9F Kr C3 BCger Koordinaten system P Wolfgang G Wolf Stra enplanung 7 Auflage Werner Verlag 2005 105 Abbildungsverzeichnis ADDA Balkentraewerke ae ee bee 18 Ab5 2 22 Rahmienfraswerke zn sense a 18 55223 IB OR CIA Wy CLC RE REEL 18 Abb 2545 Fachwerk had WET KE san see 18 Abb 2 5 Querschnittsformen in MassivDauwelse cccccsccccceseccceeseccceesececeesecsceuseceseusecsseusecesaueecees 19 Abb 2 6 Querschnittsformen in Stahl bauwelse ccccccccseccccsseccceeseccceeseccccuseceeeuseceseueceseusecesausecees 20 Abb 2 7 Querschnittsformen in Verbundweise cccccccssecccceseccccesecccceseccccuseceseusecsseueeceseueeceeeuecees 21 Abb 2 8 Uberbau eines BriickenbauwerkS 0 c cccccccccccescescsscsccscsscsscsecsecscsscsussesscsscssssussecscseesssasseees 23 Abb 2 9 Unterbauten und optionale Bauteile 22z2sssssseeessssssnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnen 24 ADD 2 10 Bauwerkstr ktureiner Br cke us sh csdocaetaatsdsbinadseceadetsn assascecan A 25 Abb 3 1 Dialogbox zum Erstellen bzw ndern von Gel ndemodellen uuuueeenenenennnn 29 Abb 3 25 Trassenentw rl m drei 2D EB Tara a Aa eu 31 Abb 3 3 Screenshot Schni
82. laufs Zur Integration der Linienf hrung der unter und berf hrten Verkehrswege in das dreidimensionale Br ckenmodell wurden zwei M glichkeiten in Kapitel 3 bzw 4 vorgestellt Entweder wird der Trassenverlauf manuell erzeugt oder mittels einer Schnittstelle importiert Wurde die Trassierung wie in der Beispielbr cke manuell in NX erzeugt so kann die nderung des Trassenverlaufs direkt durch die Bearbeitung der 86 5 3 Wiederverwendungsm sglichkeit des Briickenmodells entsprechenden Kurven bzw Parameter erfolgen Die von der Anderung betroffenen Bauteile ndern sich automatisch mit Sollte jedoch die berpr fung der min Stiitzweite aufgrund der fehlerhaften Abstandsermittlung der projizierten Kurven auf der Skizzenebene nicht durchgef hrt werden k nnen so erfolgt ein Abbruch des Modellupdates Dieser Abbruch erfolgt aufgrund der statischen Positionierung der projizierten Au enkanten die zur Absch tzung der min St tzweite zwischen den beiden Mulden benotigt werden Abschnitt 4 2 11 Infolge der falschen Abstandsermittlung fuhrt dies zu einer falschen Abschatzung der min Stiitzweite sodass die Bezugsebenen fur die Widerlager Achse 10 bzw 30 falsch positioniert werden und das Gesamtmodell nicht mehr richtig ausgebildet werden kann Wurde das Br ckenbauwerk ohne berpr fung der min St tzweite modelliert so funktioniert die automatische Anpassung an die nderung des Trassenverlaufs problemlos Erfolgte die Integration d
83. le Bauteile Diese vier Unterbaugruppen enthalten jeweils mehrere einzelne Bauteile die z B aus dem Baugruppen Navigator in Abb 4 2 entnommen werden k nnen Baugruppen Navigator Beschreibender Teilename Ge Schnitte Rahmenbruecke_BG Unterbau Mc Fundament_Achse_30 Mc Fundament_Achse_10 Mi ce Widerlager_Achse_30 M ce Widerlager_Achse_10 M cg Fundament_Achse_20 M cp Pfeiler_Achse_20 Wi Ueberbau Mc Kappe Mi cp Platte Mc steuerdatei_strg Abb 4 2 Baugruppenstruktur des Briickenmodells Neben der Definition der Bauwerkstruktur muss noch eine Modellierungsreihenfolge festgelegt werden Aufgrund der Tatsache dass der geometrische Entwurf eines Br ckenbauwerkes in der Vorentwurfsphase stattfindet HOAIO9 kann f r die Modellierung der Br ckenbauteile die Reihenfolge aus dem Br ckenentwurfsprozess als Vorbild herangezogen werden Hierbei wird zun chst der berbau und anschlie end die Unterbauten modelliert Au erdem muss man die Abh ngiskeiten der einzelnen Bauteile untereinander ber cksichtigen da zum Beispiel die Geometrie des Fundaments vom 52 4 2 Vorgehensweise Widerlager abh ngt und deswegen das Fundament selbst erst nach der Modellierung des Widerlagers erfolgen kann Des Weiteren ben tigt man f r die Modellierung eine sogenannte Steuerdatei in der alle grundlegenden und f r jedes Bauteil wichtigen Geometrien und Bezugsebenen hinterlegt werden k nnen Auf dieser Datei bauen alle ander
84. lt Schutzschicht gt Gel LI WIN gemali OS A 0 5 cm Bitumenschweissbahn i auf Epexidharzgrundierung 0 010 Gradiente Bx PE HD A as H 0 065 DA 125 A e 0 061 4 4 oo ni i ANALLRARALTEEERE SEES amp 4 AXARAW DZ N i Er Na ff 0 N BE zl 5 SIE 4 LY g B56 CH BERGA aan mit Ziehdraht m Aufh ngekanstruktion Kabelrohre und Entw sserungsleitung aus nichtrostenden Stahl esau A Werkstoff Nr 1 4401 oder 1 4571 Plattenbalken Abb 2 5 Querschnittsformen in Massivbauweise Quelle OBERMEYER 19 KAPITEL 2 Grundlagen zur Modellierung von Briickenbauwerken Die Stahlbauweise kommt oft bei Gro br cken zum Einsatz Gegen ber der Mass vbauweise weist die Stahlbauweise Vorteile wie z B kurze Bauzeit und geringes Gewicht auf Aus diesem Grund wird diese Bauweise auch bei der Erneuerung einer alten Eisenbahnbriicke oder bei schlechten Baugrundverh ltnissen im St tzweitenbereich bis 60m angewendet Inf08b Die typischen Querschnittsformen f r Br cken in Stahlbauweise sind Tr gerrost Hutquerschnitt und Stahl Hohlkasten wie in Abb 2 6 zu sehen ist Die Eigenschaften dieser drei Querschnittsformen sind denen der drei Querschnittsformen in Mass vbauweise hnlich und k nnen somit jeweils in den vergleichbaren Bereich angewendet werden Tr gerrost Nk Hutquerschnitt NJ 50 603 35 Iar Z Stahl Hohlkasten Abb 2 6 Querschni
85. m Gegensatz zur herk mmlichen 2D Planungsmethode weist das 3D Modellieren gro e Vorteile auf und erh ht die Effizienz des Br ckenentwurfs Daher versuchen seit einigen Jahren verschieden Bauunternehmen Ingenieurb ros und Forschunssinstitute n der Planung von Br ckenbauwerken ein dreidimensionales Br ckenmodell einzusetzen Trotz der raschen Entwicklung ist die 3D Modellierung von Br ckenbauwerken derzeit noch nicht ausgereift und es besteht ein hohes Potential zur Verbesserung Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein 3D Modellierungsansatz entwickelt der eine objektorientierte Modellierung des Bauwerks erm glicht sowie eine konsistente Modell nderung durch den Einsatz von Parametern realisiert Zur Implementierung wurde das maschinenbauspezifische CAD System Siemens NX7 5 gew hlt welches die parametrische 3D Modellierung vollst ndig unterst tzt Es wurden zun chst die n der Praxis vorkommenden Br ckentypen untersucht und daraus wurde ein Br ckentyp als Grundlage f r die parametrische Modellierung ausgew hlt Anschlie end wurde die M glichkeit erarbeitet Trassierungs und Gel ndeinformationen welche als Grundlagen der Modellierung dienen von der Trassierungssoftware ProVI in Siemens NX7 5 direkt zu importieren Dazu wurde eine Schnittstelle zwischen den beiden Programmen entwickelt Anhand einer Rahmenbr cke wurden die Prinzipien und Vorgehensweisen der Modellierung vorgestellt Dar ber hinaus wurde untersucht wie die firmen
86. n Eisenbahnstrecken oder Versorgungseinrichtungen wie Rohrleitungen Wikil2a Schon in vorgeschichtlicher Zeit versuchten Menschen Fl sse und kleine T ler mit Hilfe von Br cken zu berwinden Daher z hlt das Bauen von Br cken zu den ltesten T tigkeiten im Bauwesen Von den ber tausend Jahre alten Bogenbr cken aus Naturstein bis zu gegenw rtigen H ngebr cken aus Stahl und Beton hat sich der Br ckenbau mit den technischen Fortschritten in Hinsicht auf Konstruktion Baustoff sowie Bauverfahren wesentlich weiterentwickelt sodass immer kompliziertere Br ckenbauwerke realisiert werden konnten Seit Jahrhunderten erfolgt d e Planung von Br ckenbauwerken aus praktischem Grund immer mit Hilfe von 2D Pl nen die Grundrisse Ansichten und Schnitten enthalten Zun chst wurden die Pl ne am Rei brett hergestellt Durch die Einf hrung von kommerziellen CAD Programmen konnten die Planer auf das traditionelle Rei brett verzichten und haben damit angefangen die 2D Pl ne digital zu erstellen sodass die Effizienz und Pr zision bei der Erstellung von 2D Pl nen erh ht werden konnte G nl1 Mit den Fortschritten in der Computertechnik kommen heutzutage immer mehr 3D CAD Programme zum Einsatz und erm glichen einen dreidimensionalen Entwurf von Bauwerken Jedoch erfolgt trotz dieser Fortschritte der Br ckenentwurf nachwievor mit herk mmlichen 2D Planungsmethoden da ein Austausch von 2D Pl nen zwischen den verschiedenen an Planung und
87. n einen 3D modellorientierten Br ckenentwurf in der Praxis anzuwenden Ein Beispiel hierf r st das von SSF Ingenieure AG geplante Bauwerk am Autobahnkreuz Neufahrn Dabe wurde ein 3D Modell des gesamten Bauwerks mit dem Programmsystem NX aufgebaut und daraus alle Ausf hrungspl ne abgeleitet Laut des Berichts wird der etwas h here Arbeitsaufwand zum Erstellen des 3D Modells durch mehrere Effekte aufgewogen Hierzu z hlen die leichte Ermittlung von Massen sofortige Erkennung von geometrischen Problemen sowie Erleichterung der konstruktiven Detaillierung Sch12 Durch diese Forschungen und praktischen Versuche hat sich die 3D Br ckenmodellierung seit kurzem rasch entwickelt Dennoch ist sie noch nicht ausgereift und es besteht ein hohes Potential zur Verbesserung und Effizienzsteigerung Die Firma OBERMEYER hat das Potential und auch den Vorsprung welches die 3D Modellierung gegen ber herk mmliche 2D Planung hat erkannt und will auch einen parametrischen 3D Modellierungsansatz der f r die von OBERMEYER geplanten Br ckenprojekte geeignet ist entwickeln 1 2 Einf hrung in das Programm Siemens NX7 5 F r die Erstellung eines 3D Modells stehen eine Reihe von CAD Systemen zur Verf gung wie z B AutoCAD Allplan Catia und Siemens NX In der ForBAU Studie CAD Modellierung im Bauwesen wurden verschiedene CAD Systeme verglichen sowie deren Vorteile und Nachteile aufgezeigt Obwohl die bauspezifischen 3D CAD Programme wie AutoCA
88. n f r die Kuppen und Wannenausrundung ein Kreisbogen zu verwenden ist kann Raumelement 2 mittels der Funktion Kreisbogen pr zise erzeugt werden Wenn stattdessen eine quadratische oder kubische Parabel f r d e Ausrundung benutzt wird l sst sich die Kurve vom Typ 2 gerade Ausrundung durch eine Gleichung pr zise beschreiben Daher eignet sich die Funktion Regelkurve die zur Erzeugung einer 3D Kurve deren X Y und Z Komponenten ber eine Gleichungsregel definiert Aus dem gleichen Grund l sst sich Raumelement 3 ebenfalls durch die Funktion Regelkurve ohne Abweichung in NX7 5 erstellen Obwohl Raumelement 5 bergangsbogen mit konstanter L ngsneigung ausschlie lich im Grundriss gekr mmt 34 3 2 Importieren einer Trassierung ist ndert sich die Kr mmung stetig entlang des Ubergangsbogens Deswegen z hlt sie ebenso w e die Raumelemente 4 und 6 welche Kr mmungen n den beiden Ebenen haben zu den komplizierten Raumkurven In NX7 5 steht keine Funktion zur Verf gung die solche komplizierten Raumkurven genau modellieren kann Somit k nnen diese drei Raumelemente nur durch Spline in NX7 5 angen hert werden Zur Erzeugung einer Spline wird die NX Funktion Spline oder Studio Spline zum Einsatz gebracht Studio Spline kann dabei als eine neue Alternative von Spline bezeichnet werden Die beiden Funktionen haben den gleichen Effekt aber die Handhabung ist unterschiedlich Hog06
89. n mit dem Befehl Offset Kurve die Au en und Innenbegrenzungen der Fl gelw nde gezeichnet da gem Zwangsbedingung 1 die Fl gelw nde parallel zur Bahnachse auszubilden sind Die Abst nde von den Fl gelw nden zur Bahnachse werden parametrisch mit der Komponente Kappe verkn pft da im Beispiel die Fl gelwanddicke der Kappenbreite entspricht Selbstverst ndlich kann der Benutzer dem Parameter einen beliebigen anderen Wert zuweisen Um den Grundriss mit der Bezugsebene aus der Achse 10 verlinken zu k nnen wird die Schnittkurve von der Bezugsebene der Achse 10 mit der Skizzenebene ben tigt Leider erzeugt NX7 5 bei der Durchf hrung eines Schnittes zwischen zwei Ebenen eine nicht assoziative Linie sodass eine nderung der Ebenen keinen Einfluss auf die erzeugte Schnittline besitzt Um eine assoziative Schnittkurve herzustellen muss man zun chst eine Schnittkurve zwischen der Bezugsebene und einer Fl che eines K pers hier wird die untere Fl che der berbauplatte verwendet erzeugen und diese anschlie end auf die Skizzenebene projizieren Die Lage der Vorder und Hinterkante des 64 4 2 Vorgehensweise Widerlagers wird durch die Parameter p8 und p9 in Abb 4 15 definiert Die Hinterkante der Fl gelwand ergibt sich aus der zu Beginn des Abschnittes vorgestellten Zwangsbedingung 2 Als Erstes wird ein Fl chenk rper der das Planum der Eisenbahnstrecke repr sentiert entlang der Bahnachse erzeugt Dies kann mittels der
90. neue NX Datei Modell angelegt Anschlie end l sst sich der Planrahmen oder Plankopf entweder mittels Skizze auf der XY Ebene konstruieren oder importieren Danach soll diese NX Date als Musterdaten gespeichert werden Dies erfolgt durch Auswahl der Option Nur Musterdaten unter Men Datei gt Optionen gt Speicheroptionen 2 Einf gen des Planrahmens oder Plankopfs auf das Zeichnungsblatt ber den Befehl Muster laden kann die erzeugte Musterdatei importiert werden sodass der benutzerdefinierte Planrahmen oder Plankopf auf dem Zeichnungsblatt platziert werden kann Beispielhaft wird ein Plankopf der Firma OBERMEYER in das Zeichnungsblatt importiert Wie in Abb 6 1 zu sehen ist werden Umlaute oder Sonderbuchstaben wie 4 6 und B beim Importieren nicht erkannt Derartige Fehler m ssen in der Musterdatei manuell ber die Textfunktion beseitigt werden 92 aL Ge Bus BE I L EI Se Abhwerckeiien Ci La F Ja Pore Hagen rei We PEL Be See I AE d m fi Hig 3 u dis iz zur bautechnischen Prfung freigegeben Ort Datum Unterschrift Auftragnehmer JW V ssing Bou GnbH Weg om K tterberg 10 44807 Bochum Ort Datum Unterschrift TTT Bauherr NETZE DB Netz AG Regionalbereich Stowest Schwarzwaldstrale 86 76137 Karlsruhe Malls tab ug erkl re depuis b Bae 6 2 Erstellung von Draufsichten und Ansichten Wh Pas ba Keen Fin Hr IE
91. ngesetzt werden wenn der Verlauf der Trassenachse im Grundriss linear ist Jedoch kann dieses Verfahren trotz eines gekr mmten Trassenverlaufs eingesetzt werden wenn der Verlauf der Widerlager und Pfeilerachsen aufgrund topographischer Randbedingungen parallel anzuordnen sind Wenn im Gegensatz zur Beispielbr cke die berf hrte Trassenachse gekr mmt verl uft wird der Verlauf der Widerlager und Pfeilerachsen nicht parallel zueinander sondern senkrecht zur Trassenachse angeordnet In diesem Fall muss die Positionierung der Widerlager bzw Pfeilerachsen mittels der Funktion Bezugsebene auf Kurve durch den Parameter Bogenl nge oder prozentuale Bogenl nge realisiert werden G nll Der Parameter Bogenl nge oder prozentuale Bogenl nge kann so definiert werden Formel 4 1 dass eine Verkn pfung zwischen der Position der beiden Widerlagerachsen und dem Kreuzungspunkt besteht 4 1 mit Bogenl nge oder prozentuale Bogenl nge an der Widerlagerachse Bogenl nge oder prozentuale Bogenl nge am Kreuzungspunkt Bogenl nge oder prozentuale Bogenl nge zwischen der Position der Widerlagerachse und dem Kreuzungspunkt 56 4 2 Vorgehensweise Diese parametrische Assoziativit t erm glicht eine automatische Anpassung der Widerlagerachsen an den ver nderten Kreuzungspunkt X Bezugsebene Widerlager Achse 30 Widerlager Achse 10 a Abb 4 6 Position der Widerlager und Pfeiler TEE Tiki Had
92. nittstelle zwischen ProVI und Siemens NX ber die vorhandenen Programmierschnittstellen von NX7 5 entwickelt werden um die Trassendaten und das DGM von ProVI in NX ohne Informationsverluste bertragen zu k nnen Tron SSS SZ a T a Dateiname Sara er lore G Schnittstellen E Datenarten konvertieren a Verzeichnis importieren ASCIBAHN aA Verzeichnis abgleichen ISYBAU 55 Neuer Unterordner OKSTRA Import oe OKSTRA Export Datenbankordner ffnen a VERM ESN cu Arbeitsordner ffnen a 4 G DBGIS Import da 5 Maskenordner ffnen a E amp DBGIS Export OBB Gleisdatenbank Import OBB Gleisdatenbank Export i Ausgabeordner ffnen Ung ltig setzen fo Dateien in Arbeitsordner ausgeben IDMVU Import 7 Dateien aus Arbeitsordner bernehmen IDMVU Export H Report ALC Export Umbenennen F LandXML Import Eigenschaften Strg E LandXML Export Civil 3D Import gt lt Civil 3D Export Abb 3 3 Screenshot Schnittstellen von ProVI 32 3 2 Importieren einer Trassierung OS Teil Exportieren gt Parasolid 6 Interoperation NX 2D Dienstprogramme gt CGM Ausf hren gt Eigenschaften VRML Zuletzt ge ffnete Teile gt pi ASC DWG deas Symbol Mm Skizze beenden Strg Q Beenden ae IGES STEP203 STEP214 DXF DWG Imageware Steinbichler CATIA VA CATIA V5 Pro E Simulat
93. og zur Modellierung der Widerlager aber mit einem vereinfachten Prinzip Die Hilfsebene f r Achse 20 und die Unterseite der berbauplatte die als die obere Begrenzung des Pfeilers dient werden in diese Teiledatei verlinkt Der K rper des Pfeilers kann durch Skizzieren einer anschlie enden Extrusion in der Z Richtung sowie Trimmen modelliert werden Das Fundament f r den Pfeiler kann ebenfalls nach dem im vorherigen Unterabschnitt erw hnten Verfahren aufgebaut werden Detaillierter wird an dieser Stelle nicht mehr darauf eingegangen Unter einem Anprallsockel versteht man eine bauliche Schutzvorrichtung aus Beton an einem Br ckenpfeiler Mit dessen Hilfe wird der Stiel des Br ckenpfeilers wirksam gegen Besch digungen durch ein anprallendes Fahrzeug gesch tzt wikil2e Der Anprallsockel wird optional verwendet und daher geh rt zu optionale Bauteile Aber die Geometrie des Anprallsockels besitzt deutlich eine enge Abh ngigkeit zum Pfeiler Aus diesem Grund wird die Modellierung des Anprallsockels der Teiledatei des Pfeilers zugeordnet Die Vorgehensweise kann in vier Schritte unterteilt werden welche nachfolgend beschrieben werden Im ersten Schritt wird der Grundk rper des Anprallsockels durch Skizzieren und Extrudieren aufgebaut Im zweiten Schritt wird der generierte Grundk rper mittels zweier Hilfsebenen in drei Teile aufgeteilt und anschlie end durch zwei obere Begrenzungsfl chen getrimmt Um die beiden oberen Begrenzungsfl c
94. om oe Feuer Ih Tre E ae pi a a nein abai jaj cnm lupp Vi gam tai Chje kim as waahkrn oad HTI mern mie a a a ee ot p Genehmigung zur Bavausftthrung Ort Datum Unterschrift Planverfasser OBERMEYER PLANEN BERATEN GmbH HansastraLle 40 80586 Mincnsn Tel 089 5790 304 Fax 089 579 355 Minchen i Ms Ort Datum Unterschrift Planung NETZE DB Pro jektBau GmbH Regionalbereich S dwest Schwarzwaldstralle 82 76137 Karlsruhe Abb 6 1 Importieren des firmenspezifischen Plankopfs in NX7 5 6 2 Erstellung von Draufsichten und Ansichten Ein Ausf hrungs bersichtsplan enth lt grunds tzlich die Draufsicht die Ansicht den L ngsschnitt den Regelquerschnitt des Br ckenbauwerks sowie die Schnitte die zur Darstellung der beiden Widerlager und Pfeiler notwendig sind Zur Erstellung des Ausf hrungs bersichtsplans muss zun chst die Draufsicht bzw der Grundriss erzeugt 93 KAPITEL6 Modellbasierte Planableitung werden Anschlie end legt man die weitere Schnittf hrung ausgehend von der Draufsicht fest Vor dem Ableiten sollte die Sichtbarkeit der Elemente des 3D Modells berpr ft werden In der 2D Zeichnung sind die Elemente des 3D Modells sichtbar ausschlie lich wenn der entsprechende Layer sichtbar geschalten ist Somit wird es als sinnvoll erachtet die Elemente auf verschiedene Layer zu legen und in der Zeichnung nur die gewiinschten Layer sichtbar zu schalten Sch08a Bei der Beispielbriicke wer
95. oordinatensystems verschoben sofern sich im Original die Koordinatenwerte im sehr groben Zahlenbereich bewegen Eine fixe Begrenzung au erhalb der die genannten Funktionsprobleme auftreten k nnen gibt es in NX7 5 nicht Es steht zu vermuten dass diese sich fur verschiedene Objekte unterscheiden Versuche ergaben dass innenhalb eines Raums von 100 000 x 100 000 x 100 000 mm alle f r die 3D Modellierung ben tigten Funktionen ordnungsgem verwendet werden k nnen Daher wird in dieser Arbeit eine Begrenzung in dieser Gr enordnung angenommen Die berpr fung ob eine Translation der Trassierungen erforderlich ist wird durch die berpr fung der X bzw Y Koordinate realisiert Da die Z Koordinate eines Punktes die H he repr sentiert und unter normalen Umst nden deutlich kleiner als 100 000 Meter ist wird auf die berpr fung der Z Koordinate verzichtet Sofern eine Translation erforderlich ist muss ein passender Translationsvektor gefunden werden Dies kann durch Abrundung auf der 10er Stelle der min X bzw Y Koordinaten erfolgen Gleichung 3 1 sodass alle St tzpunkte nach der Translation im ersten Quadrant und m glichst nahe dem Koordinatenursprung liegen Math Floor min X 10 10 o Maht Floor min Y 10 10 3 1 0 mit D Translationsvektor Math Floor die gr te Ganzzahl die kleiner oder gleich der angegebenen Zahl ist min X min X Koordinate aller Stiitzpunkte minY min Y Koordinate aller
96. rbeitsraum in Siemens NX begrenzt ist und au erhalb des effektiven Arbeitsraums ein Objekt zwar erzeugt aber n cht bearbeitet werden kann In NX5 und NX6 den fr hen Versionen von S emens NX st der effektive Arbeitsraum ein m Ursprung des absoluten Koordinatensystems zentrierter W rfel der ber eine Kantenl nge von 1 000 x 1 000 x 1 000 Metern verf gt SchO8a In NX7 5 gibt es zwar keine Begrenzung des Arbeitsraumes mehr aber im Bereich gro er Koordinatenwerte z B Koordinatenwerte gr er als 1 000 000 mm arbeiten einige Befehle wie z B Einpassen Extrudierter K rper nicht ordnungsgem Im Normalfall werden die Trassierungen und das DGM 39 KAPITEL3 Import der Trassierungs und Gel ndeinformationen Schnittstelle zur Trassierungssoftware ProVI mit Hilfe des Gau Kr ger Koordinatensystems dargestellt Die Koordinatenwerte sind dabei oft relativ gro und die Trassierungsl ngen liegen meist ber 1 000 Meter Damit die gesamte Trassierung innenhalb des effektiven Arbeitsraums liegt und alle Funktionen problemlos ausgef hrt werden k nnen sind zwei Ma nahmen erforderlich Erstens hat der Import der Trassierung mit dem Ma stab 1 1000 zu erfolgen Damit st keinerlei Umrechnung n tig da die L ngeneinheit des Gau Kr ger Koordinatensystems der Meter ist und bei der 3D Modellierung in NX in der Einheit Millimeter gearbeitet wird Zweitens wird die Trass erung in den Ursprungsbereich des absoluten K
97. rn der Komponente Platte verlinkt werden damit sich die Kappen automatisch an m glichen Ver nderungen der Platte anpassen k nnen Nach der Querschnittsextrusion entlang der gesamten Bahnachse muss eine Trimmung der Kappengeometrie erfolgen wobei die Lage des Kappenendes von der Hinterkante des Fl gels abh ngt Dies bedeutet wiederum dass die Kappen selbst erst nach der Modellierung der beiden Widerlager nachgearbeitet werden k nnen Weiterhin gilt es zu beachten dass sich die Lage der Kappenenden bei der Eisenbahnbr cke von der Lage bei der Stra enbr cke unterscheidet Die in Abb 4 11 dargestellte Kappe stammt aus den Richtzeichnungen f r Ingenieurbauten R Z ING und zeigt eine Fl gelwand mit einer Kappe f r Stra enbr cke Wie man aus dieser Abbildung erkennen kann enden die Kappen 20 cm hinter der Hinterkante des Fl gels Im Gegensatz dazu liegt das Kappenende bei der Eisenbahnbr cke unmittelbar am Fl gelende siehe Abb 4 13 Trotz der konstruktiven Unterschiede ist es m glich f r beide Br ckentypen das gleiche Prinzip zur Erzeugung der Kappen einzusetzen Das Modellierungsprinzip besteht dar n dass man mittels des Befehls Bezugsebene im Abstand eine Ebene herstellt welche die Hinterkannte der jeweiligen Fl gelwand als Referenzobjekt besitzt Anschlie end wird bei der Eisenbahnbr cke der Abstandsfaktor 0 0 m und bei der Stra enbr cke 0 2 m 60 4 2 Vorgehensweise definiert Abb 4 10 Ski
98. rungseinrichtungen etc aneinandergef gt sodass sich ein Querprofil daraus ableiten l sst Dieser Querschnittentwurf erfolgt ebenfalls in einer 2D Ebene siehe Abb 3 2 Querprofil Entsprechend dem eingangs beschriebenen dreischrittigen 2D Entwurfsansatz werden die geplanten Trassen in drei separaten Dateien angelegt In der Achsdatei mit dem Namen A lt Achsnr gt wird der im ersten Schritt n mlich im Grundriss festgelegten Achsenverlauf wie z B der Typ des Trassenelements der Radius X Y Koordinaten der Anfangs bzw Endpunkte des Trassenelements usw abgespeichert In der Achsdate sind keine H heninformationen enthalten Im Gegensatz dazu liegen in der Gradientendatei mit dem Namen T lt Achsnr gt lt Extension gt nur die Informationen ber die Gradiente n mlich die Station und H he der Tangentenschnittpunkte die Ausrundungsradien und Ausrundungstypen vor Die Informationen zum Querprofil befindet sich in der Trassendatei mit dem Namen TR lt Achsnr gt lt Extension gt 30 3 1 Grundlagen des 2D Trassenentwurfs und Einf hrung in die Trassierungssoftware ProVI gwg y Fr _ 4 5 S gt T O 2 6 O D aB aB Me an N om aB gr om rn gt aB Q DN DN a WS aA lag S A Ou oO on fae 31 KAPITEL3 Import der Trassierungs und Gel ndeinformationen Schnittstelle zur Trassierungssoftware ProVI Di
99. schluss mittels einer Baugruppenzwangsbedingungen an die tats chliche Position zu platzieren Da eine Br cke mehrere Lager besitzt und einige dieser Lager dentisch sind hat das zweite Verfahren Vorteile da gleiche Modellierungsschritte nicht wiederholt werden m ssen Die Abmessungen der Lager werden vom Lagerhersteller in Form von Lagerpl nen geliefert Die untere und obere Begrenzung der Lagersockel wird durch die Auflagerbank und den Endquertr ger des berbaues definiert Nat rlich lie e sich das Lager mit einem sehr hohen Detaillierungsgrad modellieren aber dieser Aufwand ist f r den Bereich der bauseitigen Ausf hrungsplanung nicht n tig Es w rde sich weder f r eine reine Visualisierung noch f r die Planung lohnen da die Konstruktion und Herstellung des Lagers nicht Aufgabe der Br ckenplaner sowie der Baufirma sondern die des Lagerherstellers st Eventuell k nnen detaillierte Lagermodelle vom Hersteller zur Verf gung gestellt werden F r die Bauplanung sind ausschlie lich die Lage und die Gr e des Lagers von Bedeutung Sch08b B pss Beaihedion Ansicht inikas Formal Werke Aiwjnippen nomaionen Ane Vore Hediingen Fenster Hele Pp OT jioa p V rh sun SU AN euch re u JO ri za ae doa SION SO re TUE TG DER Tpi Ayaat Garami Ze gi fie te a a pel of ai i P Objekta Aiwan aed T wenden ode gal ea k de ken WIDER AGER ACHSF 10 In UN TEREA ur lt R m la 2 Buignippe
100. sicht ihrer Bauform und Konstruktion analysiert und in verschiedene Gruppen eingeordnet Anschlie end wird aus dem Ergebnis ein Br ckentyp als Basis f r die weitere 3D Modellierung ausgew hlt Am Ende des Kapitels erfolgt eine Untersuchung der verschiedenen Bauteile eines Br ckenbauwerks die ferner zur Erl uterung der bauteilorientierten Modellverwaltung eingesetzt wird Es sei angemerkt dass diese Arbeit sich nicht wie vorherige Forschungsaktivit ten Abschnitt 1 1 mit Stra enbr cken besch ftigt sondern s ch speziell auf den Sektor der Eisenbahnbriicken konzentriert Die beiden Br ckentypen sind sich zwar sehr hnlich jedoch gibt es Unterschiede bei der Modellierung und wird in den folgenden Kapiteln genauer erl utert 2 1 Br ckenbauformen und konstruktion Bei Eisenbahnbr cken kommen je nach den u eren Randbedingungen verschiedene Bauformen zur Verwendung Sie k nnen nach der Tragwerksart in L ngsrichtung in folgende vier Gruppen eingeteilt werden Balken Rahmen Bogen und Fachwerk Tragwerke Abb 2 1 2 4 Quelle Mas10 F r kurze Eisenbahn berf hrungen Eisenbahnbr cken bis etwa 60 90 m L nge ber einen anderen Verkehrsweg werden h ufig Balken oder Rahmentragwerke eingesetzt F r lange Eisenbahn berf hrungen Eisenbahnbr cken deren Br ckenfahrbahnen nicht h her als 14 m ber dem Gel nde liegen und deren gesamte Br ckenl nge mehr als 60 90 m betr gt sind Balkentragwerke Stahlbr cke b
101. spezifischen 2D Pl ne aus dem 3D Modell abgeleitet werden k nnen Vil Vorwort und Danksagung Die vorliegende Masterarbeit ist bei der Firma OBERMEYER PLANEN BERATEN GmbH mit der Kooperation vom Lehrstuhl f r Computergest tzte Modellierung und Simulation der Technischen Universitat Miinchen entstanden Diese Arbeit war nur durch die umfangreiche Unterst tzung und Hilfe einer Vielzahl von Personen m glich weshalb ich mich an dieser Stelle bei allen bedanken m chte Mein erster Dank geht an den Lehrstuhlinhaber des Lehrstuhls f r Computergest tzte Modellierung und Simulation Herrn Prof Dr Ing Andr Borrmann und den Leiter der Abteilung Ingenieurbau von OBERMEYER Herrn Dipl Ing Erhard Lederhofer f r die M glichkeit diese Masterarbeit in der Firma OBERMEYER zu entwickeln Ich danke Herrn Markus Hochmuth meinem fachlichen Betreuer in der Firma f r die vielseitige Unterst tzung seine Geduld und sein au erordentliches Engagement Besonders gro er Dank geht an meine Betreuer Mathias Obergrie er und Yang Ji seitens der Universit t die mir bei Problemen immer mit einem guten Rat zur Seite standen und mich w hrend der Zeit sehr unterst tzt haben Weiterhin m chte ch an dieser Stelle meinen beiden Korrekturlesern Matthias Andrae und Norbert Barth danken Abschlie end bedanke ich mich bei allen Personen die mich w hrend meines gesamten Studiums und bei der Erstellung der Masterarbeit direkt oder indirekt
102. stellt ist l sst sich wie folgt berechnen Abstand zwischen Mulde und OK Fundament gt 80 cm Widerlager u Fundament Abb 4 12 Festlegung der OK Fundament 62 4 2 Vorgehensweise 4 2 7 Modellierung der beiden Widerlager Die Konstruktion der Widerlager h ngt stark von den anderen Bauteilen der Br cke ab Diese Abh ngigkeiten z hlen zu den geometrischen Zwangsbedingungen der Modellierung Zum besseren Verst ndnis werden zun chst die drei wichtigsten Zwangsbedingungen konstruktive Regeln f r die Modellierung der Widerlager vorgestellt 1 Die Fl gelw nde sind parallel zur Bahnachse Wenn die Bahnachse im Grundriss gekr mmt ist besitzen die Fl gelw nde auch diese Kr mmung 2 Das Fl gelende befindet sich 1 0 m hinter dem Schnittpunkt der Stra enb schung und dem Planum der Eisenbahnstrecke siehe Abb 4 13 und Abb 4 14 3 Die Fl gelw nde sind keine komplett durchg ngigen Fl gelw nde sondern Fl gelw nde mit Kragfl geln Somit ist die schr ge Unterkante des Kragfl gels parallel zur B schung der Stra e siehe Abb 4 11 Bei der Abb 4 11 handelt es sich zwar um die Richtzeichnung f r die Fl gelwand mit Kappe bei einer Stra enbr cke jedoch besitzen die Fl gelw nde bei Eisenbahnbr cken nahezu die identischen geometrischen Randbedingungen Holm F llst be nicht dargestellt Kappe Planum Fl gelende Ji m T ee d i 1 i L Abb
103. t werden Bei einem einfachen Trassensverlauf z B Gerade oder Kreisbogen kann die Trassierung durch Punkt und Raumkurvenzeichnen manuell in NX7 5 eingegeben werden Handelt es sich aber bei den Trassierungen um eine kompliziert gekrimmte 3D Raumkurve Abschnitt 3 2 so muss diese mittels einer Schnittstelle in NX7 5 importiert werden Diese Schnittstelle zum Importieren der Trassierungsdaten sowie des DGMs zwischen ProVI und NX7 5 wurde bereits im Kapitel 3 vorgestellt In dem Referenzbeispiel handelt es sich bei der Stra enachse um einen Kreisbogen mit einem Radius von 500m und bei der Bahnachse um eine geneigte Gerade sodass eine 53 KAPITEL4 Parametrische 3D Modellierung von Briickenbauwerken manuelle Datenintegration m glich ist Aufgrund des zu Beginn fehlenden DGMs wurde vereinfacht der B schungsverlauf der unterf hrten Stra e als eine extrudierte Fl che entlang der Stra enachse dargestellt siehe Abb 4 3 Stra enachse B schung der unterf hrten Stra e Se Ben Bahnachse Abb 4 3 Achsenverlauf der Stra e und Eisenbahnstrecke 4 2 2 Definition des Kreuzungspunkts und Kreuzungswinkels Um die Position und Form der Br cke festzulegen muss zun chst der Kreuzungspunkt und Kreuzungswinkel der unter und berf hrten Achsen definiert werden Zun chst wird eine neue Skizze auf der XY Ebene erzeugt Durch den Befehl Projizieren werden die Achsen der unter und berf hrten Trassen auf die Skizzen
104. tegrieren sodass die 3D Modellierung von Br ckenbauwerken erleichtert werden kann Mit der fortschreitenden Entwicklung in der Computertechnik kommen heutzutage immer mehr bauspezifische und leistungsf hige 3D Modellierungssoftwaren zum Einsatz Dank der beschriebenen Vorteile und der Fortschritten in der Software erscheint es m glich dass sich die 3D Modellierung von Br ckenbauwerken in naher Zukunft durchsetzen wird 102 Literaturverzeichnis And11 DB 804 G nll HOAI09 Hog06 Inf08a Inf08b Mas10 Meh10 NX10 Pfe08 M Andrae Design und Implementierung eines GUI basierten Br cken entwurfsprogramms f r Siemens NX Bachelor Thesis Technische Universit t M nchen 2011 Vorschrift f r Eisenbahnbr cken und sonstige Ingenieurbauwerke Deutsche Bahn AG 1983 W G nthner A Borrmann Digitale Baustelle innovativer Planen effizienter Ausf hren Werkzeuge und Methoden f r das Bauen im 21 Jahrhundert Springer Verlag Heidelberg 2011 Verordnung ber die Honorare f r Architekten und Ingenieurleistungen Honorarordnung f r Architekten und Ingenieure HOAI 2009 W Hogger Unigraphics NX4 Modellierung von Freiformfl chen Verlag Hanser M nchen 2006 Nr 03 Bew hrte Querschnittsformen f r Massivbr cken Verband Deutscher Eisenbahn Information konstruktiver Ingenieurbau Ingenieure e V 2008 Information konstruktiver Ingenieurbau Nr 04
105. ten so wird im Allgemeinen die Querschnittsh he im St tzbereich vergr ert sodass eine Aufnahme der gro en St tzmomente gew hrleistet werden kann Diese Vergr erung der berbauh he wird als Voute bezeichnet Um eine solche Voute in NX7 5 konstruieren zu k nnen werden mehrere Skizzen s ehe Abb 4 9 sowie der Befehl Extrudiert ben tigt Beim Anlegen der Skizzen muss zudem auf die parametrischen Beziehungen zwischen den einzelnen Skizzen geachtet sowie eine Basis Skizze ausgew hlt werden Anschlie end kann mit Hilfe der Bas s Skizze Verkn pfung mit weiteren Skizzen hergestellt werden sodass sich ein einfaches Modifizieren des Br cken berbau realisieren l sst Weiterhin gilt es zu beachten dass es beim Anwenden der Funktion Extrudiert nur zwei Typen von Interpolation n mlich linear bzw kubisch zur Verf gung stehen Konkret bedeutet dies dass nur lineare Vouten bzw kubisch gekr mmte Vouten in NX7 5 exakt konstruiert werden k nnen Vouten mit anderer Form lassen s ch nur durch zus tzliche Skizzen n herungsweise modellieren 59 KAPITEL4 Parametrische 3D Modellierung von Br ckenbauwerken Abb 4 9 Modellierung eines gevouteten Uberbaues 4 2 5 Ausbildung der Kappen Der Vorgang der Kappenmodellierung ist hnlich wie der des Uberbauquerschnitts Skizzieren Abweichende Extrusion sowie K rper Tr mmen Beim Skizzieren m ssen die Parameter der Kappe p5 p6 p7 p8 in Abb 4 10 mit den Paramete
106. terbauten und optionale Bauteile Vor der eigentlichen Konstruktion der einzelnen Bauteile muss die Lage der Bauteile festgelegt werden indem die Linienf hrung der unter und berf hrten Trasse in das System integriert wird Diese Trasseninformationen bestimmen nicht nur die Lage und Geometrie des berbaues sondern hieraus lassen sich auch geometrisch notwendige Trasseninformationen wie z B der Kreuzungswinkel des Br ckenbauwerkes sowie die Position der Widerlager und der Pfeiler ermitteln Derartige Informationen werden als br ckenbauwerksspezifische Entwurfsunterlagen betrachtet und werden in einer eigenen Teiledate der Bauwerkstruktur zusammengefasst Durch die Untersuchung der Bauelemente von Br ckenbauwerken und deren Beziehungen konnte eine hierarchische Bauwerkstruktur definiert werden siehe Abb 2 10 mit der sich eine gut organisierte und effektive Modellverwaltung realisieren l sst 24 2 2 Bauwerksstruktur und Bauelemente einer Briicke Steuerdatei Optionale Bauteile Trasseninformation DGM Kreuzungswinkel St tzweite Position von Widerlagern und Pfeilern Uberbauquerschnitt Kappe Oberbau mit Schotterbett oder mit Fester Fahrbahn Ausrustung Widerlager ggf Anprallsockel Pfeiler ggf Anprallsockel Gr ndung Lager Ubergangskonstruktion Schleppplatte Abb 2 10 Bauwerkstruktur einer Briicke Kapitel 3 Import der Trassierungs und Gel ndeinformationen Schnittstelle zur Trassi
107. tsprechendes Anwendungsbeispiel dargestellt In diesem Beispiel wurde die Linienart f r die Trassenachsen und die sichtbaren Kanten der Fundamente ge ndert Die Ansicht kann entweder durch den Befehl Grundansicht separat oder mittels der Funktion Projizierte Ansicht vom Grundriss ausgehend erzeugt werden Das Vorgehen verl uft analog dem Prinzip der Draufsichtsableitung und unterscheidet sich nur in der schattierten Darstellung siehe Abb 6 3 94 6 3 Erstellung von Schnitten a Bearbeiten der Fundamente und Trassenachsen durch die Funktion Ansichtsabh ngiges Bearbeiten Draufsicht Rahmenbauwerk M 1 100 Abb 6 2 Draufsicht des Br ckenbauwerks Ansicht M 1109 Abb 6 3 Ansicht des Br ckenbauwerks 6 3 Erstellung von Schnitten Erst nachdem die Draufsicht auf das Zeichnungsblatt abgelegt wurde kann man mit der Ableitung der Schnitte beginnen In Siemens NX7 5 stehen verschiedene Arten von Schnitten zur Verf gung normale Schnittansicht Halbschnittansicht Rotationsschnittansicht gedrehte Schnittansicht verk rzte Schnittansicht abgewickelte Schnittansicht und 3D Schnittansicht blicherweise wird f r den Br ckenbau nur die 95 KAPITEL6 Modellbasierte Planableitung normale Schnittansichtsfunktion verwendet F r einige Br cken sind aber auch andere Arten von Schnitten wie z B die abgewickelte Schnittansicht zweckm ig Die detaillierte Beschreibung wie ein Schnitt erstellt werden k
108. ttsformen in Stahlbauweise Quelle Inf08b OBERMEYER 20 2 1 Briickenbauformen und konstruktion In der Verbundbauweise werden zwei oder mehrere Einzelteile die aus unterschiedlichen Baustoffen wie z B Beton und Stahl bestehen miteinander ihren Eigenschaften entsprechend sinnvoll kombiniert Dabei werden die Eigenschaften der verschiedenen Baustoffe optimal genutzt F r Verbundbriicken sind folgende Querschnittsformen einsetzbar Walztrager in Beton WiB Doppelverbundplatte Plattenbalken Hohlkasten und Fachwerk Verbundbr cke Pfe08 Abb 2 7 zeigt zwei Beispiele der Querschnittsformen in Verbundbauweise Heutzutage wird aber nur ein geringer Anteil der Eisenbahnbr cken in Verbundbauweise hergestellt Schnitt 1 1 M 1 50 Repka Oberbay D9 L 1 00 p 442 it 442 Jim 2 20 Bh ri 2 22 E 220 S 0 00 B u 3 je F _ LTE g 6 eg Er _ HEB FOO HI F 10 OET DB e 1 E E meh E wi Eih T j T T r 01 Be niis ell x j z i z na 1 1 72 Joa 74 7 5 T 17 7 E 1 98 qio N m Bu I Rig i Bah Lun pan Loa LoT Laa Lo ur EES AA ar LA paa La Log Lira L Lac J 4 63 it Walztr ger in Beton WiB werschritt om 125 hen nh near ay FR Ted T LO cn Fabi Ersebichlang ou Kahira TE miiie maea Gran T BE ai Gaiph aul Ly Fitim emrrhar h Sunckenung riketanpkiite oar hy Ped pba a g al Fomm in 0017 Fa Arkhrirmy or Ek E pn Fr rf Lae f s
109. ttstellen von Pro V lain ci bei eid au I EEE 32 Abb 3 4 Screenshot Siemens NX7 5 m gliche zu importierende Dateiformate ne 33 Abb 3 5 Raumelemente aus der berlagerung von Lageplan und H henplanelementen 34 Abb 3 6 Dialogfenster der Funktion zur Berechnung der Absteckpunkte in ProVI 38 Abb 3 7 Ablauf des Importierens einer Trassierung in NX7 5 ueesssssssssnnnsnsnsnssseneneeenennennnnnnnnnennnnn 39 ABB 3 8 Iniporlierte Trassen INNA 7 Due Nase 41 Abb 3 9 Dialogfenster des NX bersetzers DXFDWG nennen 43 Abb 3 10 ber DWG oder DXF Datei in NX7 5 Importiertes DGM nenenennnnnnennnn 43 Abb 3 142 H st ren Modus aa a a ar 45 Abb 3 12 Hist rienunabh ngiger Modus au na A eee aes 46 Abb 3 13 Ablauf des Importierens eines DGMs in NX7 5 ucccssssssssnsnnnnnnnnnnssseneeeeennnnnnnnnnnnnnnen 48 Abb 9 142 Iniporteres DEM O INF Dats Sa a a u shabbat uated 49 Abb 4 1 Rahinenbrucke in Siemens NXT u ae ee ae sede a 31 Abb 4 2 Baugruppenstruktur des Br ckenmodells 2 0 0 0 cccccsssssseessseeeeecceeeeeeeeeaaaaaseessseseeeeeeeees 32 Abb 4 3 Achsenverlauf der Stra e und Eisenbahnstrecke 000000000022seeeeeeeeeennnnnnnnnnnnnnnnn 54 Abb 4 4 Kreuzungswinkel bestimmen cccceseeesesssseececccceeeeeeeeaaaaesesssseeeeeeeeeeeeeeeeeaeaasaseesseeeseeeeeees 55 Abb 4 9 Kreuzungsebene tnd Hilise bene en a cua waaue c
110. urch die Unterkante des Uberbaues bzw der Kappe definiert ist erzeugt werden Hierzu wird eine Skizze die parametrisch mit der Komponente Kappe verkn pft ist auf der Bahnachse gezeichnet Mit der Funktion Abweichende Extrusion erh lt man einen Fl chenk rper mit dem sp ter das Widerlager getrimmt wird Um die Konstruktion des Widerlagers unter der berbauplatte zu modellieren kopiert man die Uberbauplatte in die entsprechende Komponente ein mittels WAVE Geometrie Linker Durch die Boolesche Operation Subtrahieren wird der berschneidende Teil des berbaues vom Grundk rper des Widerlagers abgezogen Unter Anwendung dieser Methodik erh lt man ein Widerlager ohne Kragfl gel so wie es in Abb 4 19 dargestellt ist lt lt ee Widerlager O O O M am Tm IE EEE HEN MEMEEEE e LEE i i EEE BEE BEE Emm Fundament F oF a P igh ty y r Pa a F i 4 a F Fi FE Fa i u ar a of F E ra RR a i MS N aati ea FEN 1 00 1 00 7 Abb 4 16 Arbeitsfuge zwischen Widerlager und Fundament Quelle RiZ ING 66 4 2 Vorgehensweise Grundk rper Abb 4 17 Grundk rper mit der oberen Begrenzung des Widerlagers Grundk rper Abb 4 18 Abziehen der Platte vom Grundk rper des Widerlagers 67 KAPITEL4 Parametrische 3D Modellierung von Briickenbauwerken Abb 4 19
111. usgabedate abgelegt werden k nnen In Abb 3 6 werden zwei Dialogfenster der ProVI Funktion zur Berechnung der Absteckpunkte dargestellt Dabe werden die Punkte auf einem Streifen im gewissen Intervall als Absteckpunkte ausgew hlt Zudem k nnen die Punkte an den Sonderstationen w e Hauptpunkte TS AA AE ebenfalls zu den Absteckpunkten hinzugef gt werden Das Verfahren zur Auswahl der Absteckpunkte st analog zu den St tzpunkten deswegen k nnen die Absteckpunkte als St tzpunkte betrachtet werden und die Ergebnisse der Berechnung n mlich die Punktdatei sowie die Ausgabedatei zur Erstellung der St tzpunkte in NX7 5 verwendet werden Dieses Verfahren weist im Gegensatz zum Ersten einen relativ geringen Aufwand auf Aus diesem Grund fand dieses Verfahren zur Berechnung der Koordinaten der St tzpunkte in dieser Arbeit Verwendung 37 KAPITEL3 Import der Trassierungs und Gel ndeinformationen Schnittstelle zur Trassierungssoftware ProVI ASS Dockerbuch Gbslockwarke GP Objain Planemsiuch Susgsasbereich an Saab giz Shel ae Ir bares l T Bawa ainal we wish STH Ext Shi Deckenbech tbe ceric M jiire I Plarumzbauch Kachkarmmzzte len bei Salon 4 Bbstend Aau Jija Asgemem Deckenbuch Absteckeote GF Dhjakte Planymshuch Typ D Ach Boso rebung boeing 7 KMeuids Flanke Den ee Shute JU Fnhrnah 1 Aches 2o Am ik Fontis 1 fm Barked cubes 3 Bi Hdi 4 Bing Sur A
112. zung des Widerlagers 222220000000nnnnnnnnennnnn 67 Abziehen der Platte vom Grundk rper des Widerlagers 2200222222200000 seen 67 Widerlacer obne Krastusel aa I A A 68 PAUSE GUNS der Krastlusel ars EEE 69 Skizzedes Fundament anne essen 70 M dellieruns des AnprallsockeB anne an nenn 72 Mode lerim des Bass en nk ea densnelkenae 73 Absch tzung der min St lzwelte auskennen een 75 Ver nderung von schiefwinkliger Br cke zu rechtwinkliger Br cke 76 Beziehungsdiagramm zwischen einzelnen Bauteilen cccccccssssssseseeeeeeeeeeeeeeeeeeaaas 79 Anderuns der Stu weile des sirens sce aA En cos ass stash A EA 82 nderung des Kreuzungswinkels der Br cke cccccccccccccescssescescescssescescscsssssssesseesesseseees 84 Falsch gebildete Widerlager einer rechtwinkligen Briicke beim groBen Kreuzungswinkel 85 nderung der B schungsneigung der unterf hrten Stra e uucueeenesennennenennennennnnnnnnnnn 86 Ersatz der alten Trassen durch die neuen Trassen u 2222 89 Importieren des firmenspezifischen Plankopfs in NX7 5 222ssssssssssssssssssseeseeeeeeeennnnn 93 Draufsicht des Br ckenbalwerks a5 EI 95 Ans cht des Br ckenbauwerks 222202 95 Banzsschnitt des Bruckenbauwerks 222 22 ie 96 Definieren eines bauspezifischen Schraffurmusters cccccccccccccecceeesssseeeeeeeeceeeeeeeeeeeaaas 97 L ngsschnitt einer stark gekr mmten Br cke 00000ssseeesseeeeeeee
113. zze der Kappen Bild 2 Variante Ansicht B B 1 100 b we A er Fr A eraoo peat Schuerze ee A gt Fu NET NO 20 Pi A 1 00 Pa a a Fa a Fi s5 00 4B Abb 4 11 Fl gelwand mit Kappe bei Stra enbr cken Quelle RiZ ING 61 KAPITEL4 Parametrische 3D Modellierung von Briickenbauwerken 4 2 6 Festlegung der Bezugsebene f r die Oberkannte des Fundaments Bevor die Modellierung der Widerlager Pfeiler und Fundamente erfolgen kann muss die Hohe der Oberkante der Fundamente festgelegt werden da diese Hohe die untere Begrenzung der Widerlager und Pfeiler sowie die obere Begrenzung der Fundamente definiert Hierf r wird eine horizontale Bezugsebene auf der vorgesehenen H he erzeugt Gesetzt den Fall dass alle Fundamente auf der gleichen Hohe liegen so kann diese Bezugsebene in die Steuerdatei zugeordnet und mit den einzelnen Widerlagern Pfeilern und Fundamenten verlinkt werden Die Fundamente selbst liegen mindestens 80 cm unter der Mulde der unterf hrten Stra e wobei die H henkote der Oberkante des Fundaments auf ein Zehntel abgerundet werden soll Um diese Zwangsbedingungen zu erf llen ist zuerst der tiefste Punkt der Mulde zu ermitteln Anschlie end kann der Abstand zwischen diesen Punkt und der XY Ebene ermittelt und einem Parameter mit dem Namen MinAbstand zugewiesen werden Die H he des Fundaments die im Beispiel durch den Parameter OKFundament darge

3D-Planung von Brückenbauwerken mit Siemens NX 7.5

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