Baugrube. Fachbereich Architektur und Bauingenieurwesen Studiengang Bauingenieurwesen

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1 Baugrube Das STRATIS-Modul BAUGRUBE dient dem grafisch-interaktiven Konstruieren von räumlichen Erdbauwerken. Die Konstruktion wird während der Bearbeitung in allen Schritten auf dem Bildschirm angezeigt. Mögliche Einsatzgebiete sind z. B.: Deponien, Erdaufschüttungen, Dämme, Deiche Ausgangsfläche ist die in der Planung vorgesehene obere Begrenzungsfläche. Die Böschungen werden nach unten bis zum vorhandenen Gelände konstruiert. Baugruben für Einzelbauwerke oder komplexe Industrieanlagen, Kiesgruben, Tagebau, künstliche Seen. Die Grundfläche ist das geplante Aushubniveau. Die Böschungen werden nach oben bis zum vorhandenen Gelände konstruiert. Komplizierte Baukörper beim Verkehrswegebau z.b. Widerlagerhinterfüllungen, Überlagerung von Damm und Einschnitt bei Kreuzungsbauwerken. Einfache, aber großflächige Verkehrsflächen z.b. Parkplätze, Sportplätze, Flugfelder. Landschaftsbau z.b. geplante Erlebnislandschaft (Hügel, Wege, Teiche, Biotope) in einem vorhandenen Gelände. Wasserbau z.b. Klärbecken, Speicherbecken, Hafenanlagen. Beschreibung des Verfahrens Die vorhandene Geländeform wird Punktweise lage- und höhenmäßig aufgemessen. Von diesen Ausgangsdaten wird ein digitales Geländemodell berechnet, das die Geländeoberfläche durch Dreiecksflächen annähert. Von dem Bauvorhaben, z.b. einer Baugrube, sind die räumlichen Koordinaten der Fundamentpunkte und damit ein geschlossener Linienzug um das Bauwerk bekannt. Davon ausgehend werden nun Arbeitsraum, Böschungen und ggf. so genannte Bermen (Stufen in der Böschung) konstruiert, die ebenfalls durch Linienzüge beschrieben werden. Lage und Höhe der einzelnen Linienzugspunkte ergeben sich automatisch aus den Angaben für Abstand und Böschungswinkel. Bei der Konstruktion einer Baugrube können mehrere geschlossene Linienzüge eingebunden werden, zu denen wiederum Arbeitsraum und Böschungen gebildet werden können. Mit offenen Linienzügen oder einzelnen Linien können Bruchlinien in die Baugrube eingebunden werden. Bruchlinien bilden bei der Dreiecksvermaschung immer Dreiecksseiten. Aus den Daten dieser Baugrube wird ebenfalls ein Digitales Geländemodell berechnet, das mit dem DGM des Geländes oder dem einer anderen Baugrube verschnitten werden kann. Konstruktion einer Baugrube Beispiel: Es wird die Konstruktion einer Baugrube schrittweise erläutert. Folgende Daten sind vorhanden: BAUGR.SDA WORK1-ERG.SDA (Zwischenergebnisplan) WORK2-ERG.SDA (Zwischenergebnisplan) WORK3-ERG.SDA (Zwischenergebnisplan) WORK4-ERG.SDA (Zwischenergebnisplan) Unterlagen zur Vorlesung Straßenentwurf mit CAD I - Dipl.-Ing.(FH) Peter Winter Seite: 89

2 Bauliche Ausgangssituation: Laden des Planes Starten Sie das Programmsystem und laden Sie den Plan BAUGR.SDA <Datei> <Öffnen Plan> <Plandaten><Dateityp *SDA><Dateiname: BAUGR> Der Plan enthält Flurstücksgrenzen, Gebäude und ein Dreiecksmaschennetz. In der Bildmitte befindet sich der Grundriss des Gebäudes, für das die Baugrube konstruiert werden soll. Bildschirmausschnitt und Optionen Um die Baugrube konstruieren zu können vergrößern Sie den Bildausschnitt so, daß das Gebäude formatfüllend dargestellt wird. <Ansicht> <Zoom> Unterlagen zur Vorlesung Straßenentwurf mit CAD I - Dipl.-Ing.(FH) Peter Winter Seite: 90

3 Damit Sie bei der Konstruktion die einzelnen Linien besser identifizieren können, sollen die Punkte mit ihrer Punktnummer beschriftet werden. <Ansicht><Optionen><Beschriftung> Drücken Sie in der Dialogbox den Schaltknopfe <Punktnummer> hinunter. Nach einem Bildneuaufbau sind die Punkte mit der Punktnummer beschriftet. Unterlagen zur Vorlesung Straßenentwurf mit CAD I - Dipl.-Ing.(FH) Peter Winter Seite: 91

4 Konstruktion der Baugrube Nun kann die Baugrube konstruiert werden. Daten der Baugrube: Höhe der Sohle: 532 m Arbeitsraum: 0,8 m Böschung: an der Straßenseite 80, alle anderen Seiten 60 Daten der Aufzugsschächte: Höhe der Sohle: 530 m Arbeitsraum: 0,5 m Böschung: 60 Zuerst werden die Daten für den oberen Aufzugsschacht und für die Baugrube eingegeben. Das Dreiecksnetz wird danach mit dem Urgelände verschnitten. Zum Schluß werden die beiden unteren Aufzugsschächte nacheinander in das Dreiecksnetz der Baugrube eingebunden. <DGM>< Baugrube><Baugrubenkonstruktion> Klicken Sie den Linienzug des oberen Aufzugschachtes an. Der Linienzug wird in der Bearbeitungsfarbe dargestellt, und folgende Dialogbox wird eingeblendet: Im oberen Teil der Box wird die maximale Höhe, darunter im Anzeigefenster werden alle Linien des Linienzuges, mit Anfangs- und Endpunkt aufgeführt. Unterlagen zur Vorlesung Straßenentwurf mit CAD I - Dipl.-Ing.(FH) Peter Winter Seite: 92

5 Arbeitsraum/Berme Mit der Schaltfläche <Arbeitsraum/Berme><öffnen> Sie eine Dialogbox, in der Sie den Arbeitsraum festlegen. Stellen Sie die Optionen <Arbeitsraum/Berme><Außen> und für gesamten Linienzug ein. Für den Abstand vergeben Sie den Wert 0,5. Mit <OK> bestätigen Sie ihre Eingaben. Da der Linienzug automatisch mit Punktnummern versehen wird, müssen Sie noch die Anfangspunktnummer festlegen. Als Anfangspunktnummer wird die nächste freie Punktnummer vorgeschlagen Die Baugrube soll durchlaufend numeriert werden. Geben Sie die Punktnr.: 119 und die Spezifikation AK-Punkt ein. Mit <OK> bestätigen Sie ihre Eingaben, Der Linienzug für den Arbeitsraum wird berechnet, numeriert und auf der Arbeitsfläche dargestellt. Danach wird wieder die Box Baugrube wieder eingeblendet. Unterlagen zur Vorlesung Straßenentwurf mit CAD I - Dipl.-Ing.(FH) Peter Winter Seite: 93

6 Im Anzeigefenster werden die Linien des neuen Polygons mit Anfangs- und Endpunkten angezeigt. Weitere Berechnungen beziehen sich auf diesen Linienzug. Böschung Nun geben Sie die Werte für die Böschung ein. Klicken Sie dazu die Schaltfläche <Böschung> an. Folgende Dialogbox wird eingeblendet: Tragen Sie für Neigung den Wert 60 Grad und für Höhe absolut den Wert 532 ein. Dann bestätigen Sie mit <OK>. Die Box wird ausgeblendet, und Sie befinden sich wieder in der Box Baugrube. Die Böschung wird auf der Arbeitsfläche in der Markierfarbe dargestellt. Im Anzeigefenster wird wieder der zuletzt berechnete Linienzug angezeigt. Die nächsten Berechnungen sollen sich nicht auf diesen Linienzug beziehen, sondern auf den Umriß der gesamten Baugrube. Klicken Sie die Schaltfläche <Folge-Linienzug> an. Die Box wird ausgeblendet, und Sie können den Linienzug anklicken, auf den die weitere Konstruktion eines Arbeitsraums und einer Böschung aufgebaut werden soll. Unterlagen zur Vorlesung Straßenentwurf mit CAD I - Dipl.-Ing.(FH) Peter Winter Seite: 94

7 Um wieder die Box Baugrube einzublenden, betätigen Sie die Funktionstaste <F6>. Im Anzeigefenster der Box werden die Daten des Folgelinienzugs angezeigt. Zu diesem Linienzug sollen nun Arbeitsraum und Böschung konstruiert werden. Für den <Arbeitsraum> geben Sie den Wert 0,8 ein und bestätigen mit <OK>. Unterlagen zur Vorlesung Straßenentwurf mit CAD I - Dipl.-Ing.(FH) Peter Winter Seite: 95

8 Nun geben Sie die <Böschung> ein. Auf der Straßenseite soll der Böschungswinkel 80 betragen, auf den anderen Seiten 60. Die Böschungsoberkante soll in allen Punkten das Gelände überragen. Als erstes geben Sie für den gesamten Linienzug eine Neigung von 60 ein. Für die Höhe geben Sie eine relative Höhe von 10 m ein. Die Werte müssen nun in einem <Zwischenspeicher> abgelegt werden. Dazu klicken Sie den Schaltfläche <Sichern> an. In einem zweiten Arbeitsschritt ändern Sie für die Linie von Punkt 132 nach 127 die Neigung in 80. Da dieser Wert nur für eine Linie gelten soll, müssen Sie den Schaltknopf <Einzellinie> hinunterdrücken. Dann markieren Sie im Anzeigefenster die entsprechende Zeile und geben den Wert für die Neigung ein. Mit <OK> starten Sie die Berechnung. Sämtliche bis jetzt in die Baugrubenkonstruktion eingebundenen Linienzüge werden in der Bearbeitungsfarbe dargestellt. Berechnung eines DGM Aus diesen Daten soll nun ein Digitales Geländemodell, das mit dem Gelände verschnitten wird, berechnet werden. Klicken Sie in der Box Baugrube die Schaltfläche <OK> an. Die Dialogbox Ergebnis Baugrube wird eingeblendet: In den Eingabefeldern wird ein Name für das Dreiecksnetz und ein Horizontkennzeichen vorgeschlagen. Diese Eingaben können Sie übernehmen. Das Dreiecksnetz soll mit dem Urgelände verschnitten werden. Drücken Sie dazu den Schaltknopf Mit <Urgelände verschneiden>, und bestätigen Sie mit <OK>. Unterlagen zur Vorlesung Straßenentwurf mit CAD I - Dipl.-Ing.(FH) Peter Winter Seite: 96

9 Dann identifizieren Sie das Dreiecksnetz des Urgeländes, indem Sie einen Punkt des Netzes anklicken. Das Dreiecksnetz der Baugrube wird berechnet und dargestellt. Die Verschneidungslinie der Baugrube mit dem Urgelände bildet den Rand des Dreiecksnetzes. Der Teil der Baugrube, der das Gelände überragt, wird abgeschnitten. Dieser Teil der Berechnung ist abgeschlossen, speichern Sie das Ergebnis in einer SDA-Datei. <Datei><Speichern Plan><Plandaten><Dateityp *.SDA><Dateiname: WORK1> Die weiteren Berechnungen bauen auf diesen Stand auf. Aufzugsschacht einbinden In einem weiteren Arbeitsgang wird der zweite Aufzugsschacht in die Baugrube eingebunden. Die Arbeitsschritte entsprechen den vorherigen. Wählen Sie die Funktion <DGM><Baugrube><Baugrubenkonstuktion> an, und klicken Sie den zweiten Aufzugsschacht an. Unterlagen zur Vorlesung Straßenentwurf mit CAD I - Dipl.-Ing.(FH) Peter Winter Seite: 97

10 Der Linienzug wird in der Bearbeitungsfarbe dargestellt, und folgende Dialogbox wird eingeblendet: Konstruieren Sie zuerst den Arbeitsraum mit 0,5 m (mit Punktnr.: 163 beginnen und Spezifikation AK-Punkt) und eine Böschung mit 60. Der obere Rand der Böschung muß über die Sohle der Baugrube hinausragen. Nur so kann der Aufzugschacht mit der vorhandenen Baugrube verschnitten werden. Geben Sie für die relative Höhe 3 m ein. Dann berechnen Sie die Dreiecksnetzvermaschung mit der Einstellung <Mit Baugrube verschneiden>. Dazu müssen Sie einen Punkt des Dreiecksnetzes der Baugrube anklicken. Zusätzlich zu dem schon vorhandenen Dreiecksnetz dnetz01 wird ein neues Dreiecksnetz dnetz02 berechnet, das die Baugrube mit dem zweiten Aufzugsschacht enthält. Der Plan sieht nun folgendermaßen aus: Dieser Teil der Berechnung ist abgeschlossen, speichern Sie das Ergebnis in einer SDA-Datei. <Datei><Speichern Plan><Plandaten><Dateityp *.SDA><Dateiname: WORK2> Die weiteren Berechnungen bauen auf diesen Stand auf. Unterlagen zur Vorlesung Straßenentwurf mit CAD I - Dipl.-Ing.(FH) Peter Winter Seite: 98

11 Zum Schluß konstruieren Sie nun mit den gleichen Werten zum dritten Aufzugsschacht einen Arbeitsraum und eine Böschung, die Sie dann in das Dreiecksnetz dnetz02 einbinden. Um das Dreiecksnetz dnetz02 sicher zu identifizieren, benutzen Sie die F4-Box. Es entsteht das Dreiecksnetz dnetz03. Der Plan sieht nun folgendermaßen aus: Damit ist die Konstruktion der Baugrube abgeschlossen. Speichern Sie das Ergebnis in einer SDA-Datei. <Datei><Speichern Plan><Plandaten><Dateityp *.SDA><Dateiname: WORK3> Inhalt der Folien Während der Konstruktion der Baugrube werden drei Folien mit folgendem Inhalt erzeugt. Folie dnetz01 Folie dnetz02 Folie dnetz03 Unterlagen zur Vorlesung Straßenentwurf mit CAD I - Dipl.-Ing.(FH) Peter Winter Seite: 99

12 Sichern des endgültigen Dreiecksnetzes Als Ergebnis sollen nur die Daten des endgültigen Dreiecksnetzes dnetz03 als SDA-Datei gespeichert werden. Mit dem Menübefehl <Aufräumen> können Sie die manuelle Vorgehensweise der überflüssigen Daten löschen zum Teil automatisieren. Dabei werden alle Elemente des Plans markiert. Markierte Elemente werden später entfernt. Elemente, die nicht entfernt werden sollen, müssen entmarkiert werden. Gehen Sie folgendermaßen vor: 1. Wählen Sie < DGM><Baugrube><Aufräumen> an. 2. In der Dialogbox drücken Sie die Schaltfläche <DGM-Daten>. Die Dialogbox wird ausgeblendet und Sie können nun das Dreiecksnetz auswählen, das nicht entfernt werden soll. In unserem Fall ist das das Netz dnetz Öffnen Sie mit <F4> eine Auswahlbox, in der Sie das Dreiecksnetz dnetz03 auswählen. 4. Mit <F6> kehren Sie zur Box <Aufräumen> zurück. Da keine weiteren Elemente mehr entmarkiert werden sollen, beenden Sie die Funktion mit <OK>. Der Plan enthält nur noch die Elemente des Dreiecksnetzes dnetz03. Speichern Endergebnis als weitere SDA-Datei <Datei><Speichern Plan><Plandaten><Dateityp *.SDA><Dateiname: WORK4> Unterlagen zur Vorlesung Straßenentwurf mit CAD I - Dipl.-Ing.(FH) Peter Winter Seite: 100