161

5 Quellenverzeichnis

[1] Günthner, W.A.; Borrmann, A. (Hrsg.): Digitale Baustelle – innovativer Planen, effizienter Aus-führen – Werkzeuge und Methoden für das Bauen im 21. Jahrhundert, 2011, Springer VDI Verlag

[2] Kracke, E.-A.; Lodde, K.: Leitfaden Straßenbrücken – Entwurf, Baudurchführung, Erhaltung, 2011, Verlag Ernst & Sohn

[3] Mehlhorn, G. (Hrsg.): Handbuch Brücken – Entwerfen, Konstruieren, Berechnen, Bauen und Erhalten, 2010, Springer Verlag

[4] Egger, M.; Hausknecht, K.; Liebig, T.; Przybylo, J.: BIM-Leitfaden für Deutschland, Information und Ratgeber, 2013, Forschungsprogramm Zukunft Bau des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung, Aktenzeichen 10.08.17.7 – 12.08

[5] R. Holst, K.-H. Holst: Brücken aus Stahlbeton und Spannbeton, Entwurf, Konstruktion und Berechnung, 6. Auflage, 2013, Verlag Ernst & Sohn

[6] Schmid, Marcel: CAD mit NX 8, 2012, J. Schlembach Fachverlag

[7] Wünsch, Andreas; Vajna, Sanja (Hrsg.): NX 10 für Fortgeschrittene – kurz und bündig, 2015, Springer Vieweg Verlag, ISBN 978-3-658-09188-0

[8] Krieg, U.; Deubner, J.; Hanel, M.; Wiegand, : Konstruieren mit NX 8.5 – Volumenkörper, Bau-gruppen und Zeichnungen, 2013, Hanser Verlag

[9] Wünsch, Andreas; Vajna, Sanja (Hrsg.): NX 10 für Einsteiger – kurz und bündig, 2015, Springer Vieweg Verlag, ISBN 978-3-658-11112-0

[10] Hogger et al.: Das große Freiformflächen-Buch, 2014, HBB Engineering GmbH, ISBN 978-3-00-046346-4

[11] Wehnert-Brigdar, A.: Zum Tragverhalten im Grundriss gekrümmter Verbundträger, Disserta-tion Ruhr-Universität Bochum, 2009

[12] Borrmann, A.; König, M.; Koch, C.; Beetz, J. (Hrsg.): Building Information Modeling – Techno-logische Grundlagen und industrielle Praxis, 2015, Springer Vieweg Verlag, ISBN 978-3-658-05605-6

[13] neoapps GmbH: Handbuch zur AEC Suite, 2015

[14] Niggl, A. K.: Tragwerksanalyse am volumenorientierten Gesamtmodell - Ein Ansatz zur Ver-besserung der computergestützten Zusammenarbeit im konstruktiven Ingenieurbau, Disser-tation an der TU München, 2007

[15] Rombach, G.: Anwendung der Finiten-Elemente-Methode im Betonbau – Fehlerquellen und ihre Vermeidung, 2. Aufl., 2006, Verlag Ernst & Sohn

© Springer Fachmedien Wiesbaden 2016M. Nöldgen, BIM im Brücken- und Ingenieurbau,DOI 10.1007/978-3-658-12875-3

162 5 Quellenverzeichnis

[16] Rombach, G.A.: Probleme bei der Berechnung von Stahlbetonkonstruktionen mittels dreidi-mensionalen Gesamtmodellen, 2007, Beton- und Stahlbetonbau 102, Seite 207-214

[17] BMVI: Stufenplan Digitales Planen und Bauen – Einführung moderner, IT-gestützter Prozesse und Technologien bei Planung, Bau und Betrieb von Bauwerken, 2015, Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI)

[18] InfoGraph GmbH: Handbuch InfoCAD15 Benutzerhandbuch, Version 18.12.2015

163

6 Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Zweifeldbrücke, Lernbeispiel zur 3D-Konstruktion in der Objektplanung .................... 71

Abbildung 2: Datendrehscheibe für ein modellgetriebenes BIM im Brücken- und Ingenieurbau mit wichtigen Modellen und Akteuren ........................................................................................ 72

Abbildung 3: Digitales Geländemodell (DGM): Vermessungspunkte (links) und Dreiecksvermaschung (rechts) .................................................................................................................................... 74

Abbildung 4: Punktwolke ohne (links) und mit (rechts) Zwangslinien für Böschungslinien .............. 74

Abbildung 5: In NX importiertes und zum Volumenkörper durch Extrusion der Ränder in z-Richtung erweitertes Volumenmodell des Bestands .......................................................................................... 75

Abbildung 6: Gradiente (oben) und zugehörige Projektion in die x-y-Ebene (unten), Ebenen und Bezugsachse werden auf der projizierten Gradiente (Trasse) definiert. ............................................. 77

Abbildung 7: Skizze des Straßenquerschnitts mit Lichtraumprofil und Böschungen auf der Skizzenebene positioniert und am Schnittpunkt mit der Gradiente (Spline) „aufgefädelt“ und geführt; horizontaler Bezugsvektor als Referenz zur Festlegung der Querneigung ............................... 78

Abbildung 8: Extrude (Sweep along line) des Straßenquerschnitts mit Böschungen entlang der Gradiente als Führungslinie (Spline) ................................................................................................................. 78

Abbildung 9: links Straßenprofil mit DGM verschnitten, rechts: Aushubkörper mit Volumenanalyse ............................................................................................................................................................... 79

Abbildung 10: Links: 2D-Grundriss im dwg-Format in NX eingelesen, Rechts: Fundament extrudiert und an Gelände assoziativ über ein Distanzmaß von 3 m angebunden ................................ 79

Abbildung 11: Klothoide mit Eingangsgrößen .................................................................................................... 81

Abbildung 12: Gebräuchliche Abfolgen von Geometrieelementen im Verkehrswegebau ................ 83

Abbildung 13: Gradiente in 3D, zusammengesetzt aus der Trasse mit Stationen im Lageplan und Höhen Zi ..................................................................................................................................................................... 83

Abbildung 14: Arten der Übergänge zwischen zwei Splines ......................................................................... 85

Abbildung 15: Einschnitte und Aufschüttungen, erzeugt durch fiktiv zu einem Volumen geschlossenen Straßenquerschnitt (links), der durch Boole´sche Operationen (hier: Subtraktion) mit dem DGM-Volumenkörper verschnitten wurde ........................................................................................... 86

Abbildung 16: Einfache B-Rep-Struktur zur Beschreibung eines Tetraeders. Der Vertex-Edge- Face-Graph beschreibt die Beziehung zwischen Knoten, Kanten und Flächen und damit die Topologie des Körpers. .................................................................................................................................................. 88

Abbildung 17: Historienbasiert Konstruktion mit Reihenfolge der Zeitstempel in NX ......................... 89

© Springer Fachmedien Wiesbaden 2016M. Nöldgen, BIM im Brücken- und Ingenieurbau,DOI 10.1007/978-3-658-12875-3

164 6 Abbildungsverzeichnis

Abbildung 18: Extrusionstechniken in der 3D-CAD ........................................................................................... 90

Abbildung 19: Baustelleneinrichtung mit vereinfachter Darstellung der einhüllenden Körper. Kran mit Schwenkbereich als transparenter Hüllkörper. ................................................................................... 91

Abbildung 20: Querschnittsskizze für den Überbau eines zweistegigen Plattenbalkens. .................. 92

Abbildung 21: Volumenkörper des Überbaus, erzeugt aus der Extrusion der Querschnittsskizze entlang der Gradiente, begrenzt durch das „Trimmen“ an den Ebenen am Ende des Überbaus ...... 93

Abbildung 22: Die Konstruktion kann bei einer konsequenten Strukturierung mit der Top- Down-Strategie von einer auf eine andere Leitkurve „umgehängt“ werden. ........................................... 94

Abbildung 23: links: Fahrbahnaufweitung mit drei Führungskurven (Splines) geführt, Gradiente (rot) und beide Fahrbahnränder (blau); rechts: die Unterkonstruktion wird unabhängig von der Oberseite durch Variation der Querschnittsskizzen erzeugt, Bild: Schüßler-Plan, 2015 .......................... 95

Abbildung 24: links: Drei Führungslinien (zwei in der Fahrbahntafel, eine in der Unterkante des Hohlkastens und zwei Querschnitte mit unterschiedlichen Parametern für die Extrusion; rechts: Visualisierung des Ergebnisses ................................................................................................................................... 95

Abbildung 25: Skizze, mit Gruppen für „FLÜGELWAND LINKS“ in Grafikfenster und Teilenavi- gator markiert .................................................................................................................................................................... 97

Abbildung 26: Fertige Brückenkonstruktion mit Führungslinien, Hauptebenen, Überbau und Unterbauten ....................................................................................................................................................................... 98

Abbildung 27: links: Erdaushubkörper Widerlager Achse 30 nach der Subtraktion vom Geländekörper; rechts: Gelände nach der Wiederverfüllung .......................................................................... 98

Abbildung 28: Überbau mit Kappen, Schutzeinrichtung und Geländer vereinfacht als Hüll- körper, LoD 100 ............................................................................................................................................................... 100

Abbildung 29: Vorspannung in LOD300, räumlich exakt mit wahrer Länge und Lage, geometrisch vereinfacht (Hüllrohr) ......................................................................................................................... 101

Abbildung 30: Skizze für eine Anord- nung von zwei Elastomer-Lagern ................................................ 115

Abbildung 31: Lager, vereinfacht (LoD300) als extrudierter Körper .......................................................... 116

Abbildung 32: Adaptiv im Lagerspalt positionierte und eingepasste Elastomer-Lager .................... 116

Abbildung 33: Konstruktion eines vereinfachten allseits beweglichen Kalotten-Lagers, mit fünf Parametern, die als Anwenderausdrücke abgelegt werden, siehe Teile-Navigator ..................... 118

Abbildung 34: Kollisionsprüfung auf Durchdringungen von Körpern, hier Entwässerungs- leitung durchdringt Widerlagerwand – fehlender Durchbruch muss ergänzt werden. ...................... 120

6 Abbildungsverzeichnis 165

Abbildung 35: Abweichungsmessung in NX zwischen einem Kreisbogen und einem projizierten Spline zweiten Grades mit drei Stützpunkten ............................................................................. 121

Abbildung 36: Eine optische Abweichung allein ist kein geeignetes Mittel der Genau-igkeitsprüfung, wie diese Messung zeigt .............................................................................................................. 122

Abbildung 37: Blick von unten auf die Aushubkörper (braun eingefärbt) unter dem Bestandsgelände ............................................................................................................................................................ 123

Abbildung 38: Zwischenraum zwischen oberer Fläche des Lichtraumprofils und unterer Fläche des Brückenüberbaus (hier schiefwinklige Platte). .............................................................................. 124

Abbildung 39: Master-Modell Konzept. Master-Modell enthält Geometrie, hiervon abgeleitet, nicht-geometrische Daten: Zeichnung, Simulation, Baugruppenstruktur referenzieren auf das Modell und können bei Änderung des Modells aktualisiert werden .......................................................... 125

Abbildung 40: Ausschnitt aus einem Längsschnitt, abgeleitet aus dem 3D-Modell in NX ............... 127

Abbildung 41: Bauphase 5 als benutzerdefinierte Anordnung von Komponenten und Baugruppen ..................................................................................................................................................................... 128

Abbildung 42: In einer Sequenz werden innerhalb einer Bauphase (Anordnung) alle verfügbaren (nicht unterdrückten) Komponenten angeboten, die in einer benutzergesteuerten Abfolge abgebaut und im Rückwärtslauf wieder zusammengesetzt werden können ......................................... 129

Abbildung 43: Exemplarische Darstellung wichtiger Bauphasen aus der Sequenz des Bauablaufs ........................................................................................................................................................................ 130

Abbildung 44: BIM-gerechte, isogeometrische Konstruktion und Bemessung einer Spannbetonbrücke ........................................................................................................................................................ 132

Abbildung 45: Erzeugung und Portierung von Netzinformationen innerhalb der isogeome-trischen Konstruktion in NX, Netzgenerierung in NX NASTRAN und bauspezifischen FE-Modellierung in InfoCAD ............................................................................................................................................. 134

Abbildung 46: Konstruktionsmodell mit vorhandener Bauwerksausstattung ...................................... 135

Abbildung 47: Ableitung des Rechenmodells für den Überbau ................................................................. 135

Abbildung 48: 2D Kurven der tatsächlichen (horizontalen!) Fahrspurbreiten für das nach Fahrstreifen getrennte aufbringen des Verkehrslastmodells projiziert auf die 3D Volumen-oberfläche des 3D-CAD-Modells .............................................................................................................................. 136

Abbildung 49: Schnittkurve aus Oberfläche und Ebene zur Erstellung der Zwangslinien an den Hauptachsen der Querträger für die feldweise Lastaufbringung der Verkehrslast ................ 136

Abbildung 50: Verschneidung der Oberfläche mit den projizierten Kurven erzeugt schließlich die notwendigen Zwangslinien für die Netzgenerierung ............................................................................... 137

166 6 Abbildungsverzeichnis

Abbildung 51: Begrenzung der rechnerischen Fahrspuren, Hauptachsen der Querträger, Führungslinien der Schutzeinrichtung .................................................................................................................. 137

Abbildung 52: Auflagerpunkte und Halbierende der Stegunterseiten als Führungslinien für Bemessungsobjekte ...................................................................................................................................................... 137

Abbildung 53: Festlegung der Höhenlagen der Spannglieder mit Hilfe von Schnittansichten im 3D-Modell ................................................................................................................................................................... 138

Abbildung 54: Führungspunkte der Spannglieder: Hoch-, Tief- und Wendepunkte als Stütz- punkte für die räumliche Spline-Funktion ............................................................................................................ 138

Abbildung 55: Erstellung der Bezugsebene für das Integrations- und Bemessungsobjekt ............. 139

Abbildung 56: Erzeugen einer Schnittansicht für das Integrations- und Bemessungsobjekt .......... 140

Abbildung 57: Erstellung einer Kopie der Schnittkurven .............................................................................. 140

Abbildung 58: Schnittansicht auf Ebene ausrichten ....................................................................................... 141

Abbildung 59: Speichern in neu erzeugter Modellansicht ........................................................................... 141

Abbildung 60: Lage aller Bemessungsobjekte im Längssystem ................................................................. 141

Abbildung 61: Links: vierknotiges Tetraeder-Element in NX NASTRAN zur Definition der geometrischen Netzkonten und Elemente; Rechts: zehnknotiges Tetraeder-Element mit quadratischem Verschiebungsansatz für die statische Struktursimulation in InfoGraph ................... 144

Abbildung 62: links: fehlerhaftes, nicht zusammenhängendes Netz; rechts: zusammenhängen- des Netz am vereinigten Volumenkörper ............................................................................................................. 145

Abbildung 63: Tangentiale Lagerung der lokal definierten Festhaltungen ........................................... 147

Abbildung 64: Anordnung der Lasten im Lastmodell 1 ................................................................................. 148

Abbildung 65: Gleichförmige Verkehrslast (UDL) auf einem Fahrstreifen in Feld 1............................. 148

Abbildung 66: Lage der Bemessungsobjekte im 3D-Volumenmodell ..................................................... 150

Abbildung 67: Bemessungsobjekt des Plattenbalkens in Längsrichtung schneidet den Querträger ........................................................................................................................................................................ 151

Abbildung 68: Ermittlung von Querschnittsspannungen aus dem 3D-Volumenmodell als Grundlage für die Spannungsnachweise am gerissenen Querschnitt im Zuge der Bemessung ..... 152

Abbildung 69: Ausgerichtete Koordinatensysteme der einzelnen 3D-Tetraeder-Elemente ............ 153

Abbildung 70: Fertig gestelltes schiefwinkliges vorgespanntes Brückenbauwerk .............................. 155

6 Abbildungsverzeichnis 167

Abbildung 71: Abgeleiteter Schnitt für den Bauwerksentwurf der schiefwinkligen vorgespannten Brücke in NX ..................................................................................................................................................................... 155

Abbildung 72: Lage der Spannglieder in der schiefwinkligen Platte im Konstruktionsmodell sowie in der Zeichnungsableitung. Hochgezogene Spanngliedführung in der einspringenden Ecke zur Reduktion der Drillmomente (rot eingekreist), Bemessungspunkte A-E ................................. 156

Abbildung 73: links: Aufsicht mit Verkehrslastflächen, rechts: Untersicht mit Lagerpunkten des Rechenmodells ............................................................................................................................................................... 156

Abbildung 74: Verlauf der Spannglieder in der Platte und Ausrichtung des Schnittgrößen- systems (Spannungssystems) parallel zur Fahrtrichtung ................................................................................ 157

Abbildung 75: Lage der Hilfsebenen für die Festlegung der Bemessungsobjekte (in Bewehrungsrichtung bzw. Längsrichtung) in der Untersicht ........................................................................ 157

Abbildung 76: Zugspannungen in Längsrichtung in der quasi-ständigen Bemessungs- situation ............................................................................................................................................................................. 158

Abbildung 77: Spannungstrajektorien der ersten Hauptspannung in den Volumenelementen ... 159

169

7 Sachwortverzeichnis

Absteckung ............................................................. 65

Auftraggeber-Informations- Anforderungen (AIA) ..................................... 100

as-built .................................................................... 102

Assoziativität ............................... 17, 126, 127, 131

Attribut .................................................................... 105

Attributvorlage .................................................... 108

Ausdruck/Variable ......................... 6, 11, 110, 111

Ausführungsplanung ......................................... 101

Bauablauf ............................................................... 128

Baugruppe ................................................................. 3

Baugruppenstruktur .............................................. 8

Baugruppen-Zwangsbedingung .................6, 49

Baustelleneinrichtung ......................................... 91

Baustoff ................................................................... 106

Bauteil-Bibliothek ...................................... 115, 117

Bauteil-Familie ...................................................... 115

Bauwerksabsteckung ........................................... 65

Bauwerksmodell ............................................. 3, 120

Bemessung ............................... 133, 139, 150, 152

– schnittgrößenbasierte ..................... 133, 152

– spannungsbasierte ..................................... 152

Bemessungsobjekt ............................................. 139

Bestandsintegration ............................................ 79

Bestandsplanung ................................................ 102

Bestandstrassierung ............................................ 77

BIM2FEM ................................................................ 131

Boolesche Operation ........................................... 89

B-Rep, Boundary-Representation-Methode 88

CAD

– objektorientiert ............................................. 88

constraint .................................................................... 6

Datenintegration ................................................ 104

Dekompression ......................................... 153, 157

Design Embedded Simulation ....................... 131

Design-Embedded-Simulation ...................... 152

Detaillierungsgrad .............................................. 100

DGM .................................................................... 79, 86

DGM, Digitales Geländemodell ................ 74, 75

Dreiecksvermaschung .................................. 74, 93

dwg-Format ............................................................ 79

Entwurfsplanung ................................................ 100

Extrusion .........................15, 33, 48, 75, 90, 92, 93

© Springer Fachmedien Wiesbaden 2016M. Nöldgen, BIM im Brücken- und Ingenieurbau,DOI 10.1007/978-3-658-12875-3

170 7 Sachwortverzeichnis

Fachmodell ..................................................... 72, 120

Familie ..................................................................... 115

FEM, Finite-Element-Methode........................ 131

Festhaltung ........................................................... 147

Freiformfläche .......................................... 85, 88, 93

Führungskurve ........................... 18, 35, 48, 81, 92

GACCE ....................................................................... 71

Geländemodell, DGM ................................... 74, 75

Geometriebeschreibung

– explizite ............................................................ 89

– implizite ............................................................ 89

Gradiente ................................................................. 77

h-Adaption ............................................................ 121

IFC, Industry Foundation Classes ................... 120

Infrastruktur ............................................................ 77

Integrationsobjekt .............................................. 139

isogeometrisch .................................................... 135

Kollisionsprüfung ................................................ 120

Komponente ......................................................... 4, 8

Konstruktion

– isogeometrische ......................................... 131

Konstruktionsmodell ......................................... 135

Koordinationsmodell ......................................... 120

Kostenberechnung ............................................ 104

LandXML ........................................................... 19, 75

Layer ............................................................................. 7

Leistungsverzeichnis ......................................... 104

Level of Detail ....................................................... 100

Level of Development ....................................... 100

Level of Information ........................................... 100

linear-elastisch ........................................... 133, 152

LoD ........................................................................... 100

Lofting ....................................................................... 90

Massenermittlung ................................................ 86

Master-Modell-Konzept .................................... 125

Material .................................................. 71, 104, 106

Materialeigen ....................................................... 149

Mengenermittlung ................................... 101, 110

Messung .............................. 71, 104, 110, 121, 124

Metadaten ............................................................. 119

7 Sachwortverzeichnis 171

mobiles Endgerät ................................................ 127

Multi-CAD-Modell ............................................... 120

Netzgenerierung .............................. 134, 135, 144

Objektplanung ................................................ 71, 72

Objekttyp ............................................................... 118

OpenBIM ................................................................. 120

p-Adaption ............................................................ 121

Parameter ........................................................ 92, 110

Parasolid ................................................................... 88

Planableitung ....................................................... 126

Planungsprozess ................................................... 94

– dokumentengetrieben ............................... 72

– modellgetrieben ........................................... 72

Prozess

– dokumentengetriebener ........................... 72

Prüfung

– geometrische ............................................... 120

Randbedingung

– geometrische ..................................... 132, 145

– statische ......................................................... 149

Rechenmodell ...................................................... 135

– isogeometrisches ........................................ 135

Rechen-Modell ..................................................... 132

Reference Set ...................................................... 7, 16

Rotation .................................................................... 90

Semantik ................................................................ 104

semantische Daten ............................................. 104

Sequenz ........................................................ 128, 129

Sequenzen ............................................................... 91

Simulation ............................................................... 93

Simulationsmodell ............................................... 72

Skizzen-Zwangsbedingung ................... 5, 24, 25

Spannungsbasierte Bemessung .................... 154

Spline ............................................... 84, 92, 121, 149

stetig .......................................................................... 84

Sweep ................................................................. 48, 94

Teilefamilie ............................................................ 118

Teile-Familie .......................................................... 115

Top-Down-Modellierung ...................................... 8

Tragwerksmodell ................................................ 131

Trasse .................................................... 18, 77, 83, 86

Triangulation .......................................................... 74

Variable .............................................................. 6, 110

Variantenuntersuchung ......................... 100, 102

172 7 Sachwortverzeichnis

Verfahren

– explizites ................................................... 88, 89

– implizites ................................................... 88, 89

Verkehrsanlagenmodell ..................................... 72

Vertex-Edge-Face-Graph .................................... 88