Straßenentwurf mit CARD/1: Grundlagen

196 Pages·2004·10.368 MB·German

by  Dipl.-Ing. Veit Kuczora (auth.)

Veit Kuczora
Straßenentwurf mit CARD/1
Veit Kuczora
Straßenentwurf
mit CARD/1
Grundlagen
Teubner
B. G. Teubner Stuttgart· Leipzig' Wiesbaden
Bibliografische Information der Deutschen Bibliothek
Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliographie;
detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über <http://dnb.ddb.de> abrufbar.
Dipl.-Ing. Veit Kuczora studierte an der Technischen Universität Dresden Bauingenieurwesen, Ver
tiefungsrichtung Stadtbauwesen und Verkehrswegebau. Nach seinem Abschluss arbeitete er als
Straßen-und Tiefbauingenieur in einem Architektur-und Ingenieurbüro. Schon während des Studiums
und insbesondere während seiner praktischen Tätigkeit eignete er sich umfassende Kenntnisse in dem
CAD-System "CARD/1" an.
Die weiter bestehende Verbindung zu seinem Diplomvater, Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Günter
Weise, führte zu einer Rückkehr an dessen Lehrstuhl. Im Rahmen seiner dortigen Lehrtätigkeit führt
der Autor Lehrveranstaltungen zum komplexen Themengebiet "Planung und Entwurf von Straßen
verkehrsanlagen" durch. Im Fach "CAD im Straßenentwurf" vermittelt er den Studenten der Fach
richtungen Bau- und Verkehrsingenieurwesen Kenntnisse von CARD/1.
Die hierfür erarbeiteten Umdrucke bildeten die Keimzelle zur Erarbeitung des vorliegenden Buches. Des
weiteren stellte der Autor das System CARD/1 in einer Lehrveranstaltung zum Thema "Computer
Aided Design For Roads" den Studenten der Fachrichtung Bauingenieurwesen der University of Malta
vor.
1. Auflage Februar 2004
Alle Rechte vorbehalten
© B. G. Teubner Verlag / GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2004
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gen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen
Systemen.
Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk
berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne
der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von
jedermann benutzt werden dürften.
Umschlaggestaltung: Ulrike Weigel, www.CorporateDesignGroup.de
Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier.
ISBN 978·3-519-00475-2 ISBN 978-3-322-99664-0 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-322-99664-0
Vorwort
Der modeme Straßenentwurf ist ohne den Einsatz von CAD-Technologie nicht mehr denkbar.
Damit stellt die Beherrschung dieser Technologie für jeden Straßenplaner ein grundlegendes
Werkzeug dar. Dem Entwurfsingenieur muss allerdings bewusst sein, dass die Nutzung der
vielfältigen Vorteile dieses Hilfsmittels nicht automatisch einen fehlerfreien Entwurf garan
tiert. Der Planer ist mit seiner Fachkenntnis immer die entscheidende und damit auch die
verantwortliche Instanz für die Qualität der entworfenen Straße.
Dieses Buch soll dem Leser einen Einstieg in das CAD-System CARD/l ermöglichen. Als
Arbeitsplattform dient dabei die Programmversion 7.7. Die Software zeichnet sich zum einen
durch ihre führende Stellung im deutschen Markt und zum anderen durch ihre fast unbegrenz
ten Möglichkeiten bei der Straßenplanung aus.
Das Buch richtet sich sowohl an Studenten der Fachrichtungen Verkehrswegebau und Städte
planung als auch an Entwurfsingenieure, die in Planungsbüros und Verwaltung beschäftigt
sind. Es eignet sich sowohl für die Begleitung in LehrveranstaltungeniSchulungen als auch als
Nachschlagewerk.
Dieses Buch beschränkt sich auf die grundlegenden, im Straßenentwurfbenötigten Funktionen
von CARD/l und umfasst folgende Schwerpunkte:
• Bearbeitung vorhandener Vermessungsdaten,
• Digitales Geländemodell,
• Achsentwurf,
• Gradientenentwurf,
• Querprofilentwurf,
• Entwurfsprüfung mittels Sichtweiten und Fahrsimulation,
• Zeichnungserstellung sowie
• Im-und Export von Daten.
Das Buch konnte nur durch die Unterstützung des Verfassers durch mehrere Personen entste
hen. Mein Dank gilt vor allem meiner Familie - meiner Frau für das Verständnis für die vielen
einsamen Abende während der Erstellung dieses Werkes und meinen Töchtern, die leider oft
auf einen Spielpartner verzichten mussten. Besonderen Dank gilt Herrn RolfMilde und seinen
Mitstreitern bei igm für die Motivation und die fachliche Beratung. Darüber hinaus bedanke
ich mich für die Unterstützung durch m&T und durch den Teubner Verlag.
Bei der Zusammenstellung der Texte und Abbildungen wurde mit größter Sorgfalt vorgegan
gen. Trotzdem können Fehler nicht vollständig ausgeschlossen werden. Für konstruktive Ver
besserungsvorschläge und Hinweise bin ich dankbar.
Dresden, Dezember 2003 Veit Kuczora
2 Inhalt
Inhaltsverzeichnis
1 EINLEITUNG ..•............................................................................................................... 7
1.1 SYSTEMBESCHRElBUNG •..........•....•.•...•.................•.....................•............................... 7
1.2 PROGRAMMSTRUKTUR ............•....•.......•.............................................................•..... 10
1.2.1 CARD-Zentralprojekt ....................................................................................... 10
1.2.2 Demo-Projekte ................................................................................................. 11
1.2.3 Anwenderprojekte ............................................................................................ 11
1.3 DATENMANAGEMENT ............................................................................................... 11
2 PROGRAMMGRUNDLAGEN .....•.......•••....•.•................•.•........•..•.•.•.....•...............•.... 13
2.1 CARD/I-0BERFLÄCHE ............................................................................................ 13
2.2 HII.FEFUNK.TIONEN ................................................................................................... 14
2.2.1 CARD/1 'Windows-Hilfe ................................................................................... 14
2.2.2 CARD/1 Dokumentation .................................................................................. 15
2.3 DATEIVERWALTUNG .................................................................................................. 16
2.4 STANDARDFUNKTIONEN ........................................................................................... 17
2.4.1 Zeichnen .......................................................................................................... 17
2.4.2 Zeigen .............................................................................................................. 17
2.4.3 Ausschnitt. ........................................................................................................ 19
3 CARD/l-ENTWURFSVORGANG ............................................................................ 21
3.1 ARBEITSSCHRnTE .................................................................................................... 21
4 ANWENDERPROJEKTE BEARBEITEN ................................................................. 25
4.1 NEUES PROJEKT ANLEGEN ........................................................................................ 25
4.2 VORHANDENE PROJEKTE VERWALTEN ...................................................................... 25
5 LAGEPLANBEARBEITUNG ...•...•..................................•...............................•.....•..... 26
5.1 DATENSTRUKTUR ..................................................................................................... 26
5.2 LAGEPLANDATEN IMPORTIEREN ................................................................................ 28
5.3 LAGEPLANDATEN EXPORTIEREN ............................................................................... 30
5.4 LAGEPLANDATEN BEARBEITEN ................................................................................. 31
5.4.1 Punkte .............................................................................................................. 32
5.4.2 Linien ............................................................................................................... 33
5.4.3 Böschungen ...................................................................................................... 33
5.4.4 Symbole ............................................................................................................ 34
5.4.5 Bäume .............................................................................................................. 35
5.4.6 Texte ................................................................................................................. 36
5.5 LAGEPLANDATENAUSWERTEN ................................................................................... 37
6 ACHSENTWURF UND -AUSWERTUNG ..........•...•..•....•...•...................................... 39
6.1 GRUNDLAGEN ........................................................................................................... 39
Inhalt 3
6.2 GRUNDELEMENTE .....•...•.•••••.•..•.•.••.•......•.•.........•••.•••...••.•••..•...•.•.•...•..••••.•..••.•..•••...• 39
6.3 ACHSENTWURF •.••••..•.•.•..••.•.............•..•.•.•.•.•.•...•...•.•.•.•...•.••.•.••....•.•...•.•..•....•.••.•.••••• 39
6.3.1 Konstruktion von Grundelementen .................................................................. 41
6.3.1.1 Grundsätze bei der Grundelementkonstruktion ........................................................ 41
6.3.1.2 2 Punkte ................................................................................................................... 41
6.3.1.3 Parallel zu einer Achse ............................................................................................. 43
6.3.1.4 Verziehung ............................................................................................................... 44
6.3.2 Ändern von Grundelementen ........................................................................... 46
6.3.2.1 Verkettung ................................................................................................................ 46
6.3.2.2 Elementpunkt ........................................................................................................... 47
6.3.2.3 Radius ...................................................................................................................... 48
6.3.2.4 Übergangsbogen ....................................................................................................... 49
6.3.2.5 Endgültige Lage ....................................................................................................... 51
6.3.3 Achsberechnung .............................................................................................. 59
6.4 ACHSPARAILELEN ...•........•••.•......•.•...........•.•...•••.•...•.••.•....•.•..••.••........•.••.........•....••• 60
6.5 ACHSAUSWERIUNG .•.•...•..•.•...•.••.•...•......••..•......•.•..•......•.•......•..••••.•...•.•••.•••.••••.••..••• 61
6.5.1 Einzelauswertungen ........................................................................................ 61
6.5.1.1 Abstand Achse - Punkt ............................................................................................ 61
6.5.1.2 Schnitt Achse - Achse .............................................................................................. 62
6.5.2 Hauptpunktlisten ............................................................................................. 63
6.5.3 Andere Listen ................................................................................................... 65
6.5.3.1 Achsen ...................................................................................................................... 65
6.5.3.2 Erweiterte Kleinpunkte. ............................................................................................ 66
7 KN'OTENPUNKTENTWURF ..................................................................................... 68
7.1 GRUNDLAGEN .......................................................................................................... 68
7.2 EINMÜNDUNG •••.•••...........•••.....•.•....•..•.•.....•..••.••.•..•....•••.•.•...••••........••.•••.•..•....••.•.••. 70
7.2.1 Grundlegende Knotenpunktdejinitionen .......................................................... 70
7.2.2 Konstruktion der Knotenpunktelemente .......................................................... 71
7.2.2.1 Tropfen ..................................................................................................................... 71
7.2.2.2 Dreiecksinsel ............................................................................................................ 73
7.2.2.3 Fahrbahnrandausrundungen für Rechtsabbieger ...................................................... 74
7.2.2.4 Fahrbahnrandausrundungen für Rechtseinbieger ..................................................... 75
8 DIGITALES GELÄNDEMODELL .•.•..••.•...•.•.....•...••....•...••.•.......••••.••••..••..•..•.•..•......• 77
8.1 DATENSTRUKTUR .•••..•...•••..•..•.••.•.••.•.••.•••.•...•.•.••••••.••.•.•..•.•...•.•.•.••...••..••••..•..•.••...•... 77
8.2 ANLEGEN EINES DIGITALEN GELÄNDEMODELLS .•.•..•.••••.•.•..•.•••••.•....••......•.•..•••.......• 79
8.3 BEARBEITEN EINES DIGITALEN GELÄNDEMODELLS .................................................. 80
8.4 AUSWERIUNG EINES DIGITALEN GELÄNDEMODELLS ................................................ 82
8.5 TYPISCHE FEHLER IN EINEM DIGITALEN GELÄNDEMODELL ....•.•....•.•..••.•...........•....•. 83
8.5.1 Fehlender Punkt bei Bruchkantenimport ........................................................ 83
8.5.2 Punkt ohne Höhe ...........................................................................................•. 84
8.5.3 Lageidentische Punkte ..................................................................................... 85
8.5.4 Punkt au/Kante ............................................................................................... 85
8.5.5 Punkt au/Grenze ............................................................................................. 87
8.5.6 Schnitt Kante -Kante ...................................................................................... 88
8.5.7 Schnitt Kante -Grenze ..................................................................................... 89
4 Inhwt
9 GRADIENTENENTWURF .......................................................................................... 90
9.1 GRUNDLAGEN ......•.......•.....................••.....•............................................................... 90
9.2 GRADIENTENVERWALTUNG UND -KONSTRUKTION ........................•.•...•..................... 90
9.2.1 Grundsätze ....................................................................................................... 91
9.2.2 Gradiente neu .................................................................................................. 91
9.2.3 Gradiente sichern / Gradiente sichern als ....................................................... 92
9.2.4 Gradiente verwerfen / Gradiente löschen ........................................................ 93
9.2.5 Gradiente drucken ........................................................................................... 93
9.2.6 Gradienteprü/en .............................................................................................. 93
9.2.7 Schnittpunkte ................................................................................................... 94
9.2.7.1 Schnittpunkte eingeben / zwischensetzen / löschen ................................................. 94
9.2.7.2 Schnittpunkte verschieben ....................................................................................... 97
9.2.7.3 Schnittpunkte auf Tangente verschieben .................................................................. 99
9.2.7.4 System verschieben ................................................................................................ 101
9.2.8 Tangenten ....................................................................................................... 104
9.2.8.1 2 Punkte ................................................................................................................. 105
9.2.8.2 Ausgleichende Gerade ........................................................................................... 107
9.2.8.3 Löschen .................................................................................................................. 108
9.2.8.4 Steigung ändern ..................................................................................................... 108
9.2.9 Ausrundungen ................................................................................................ 110
9.2.9.1 Eingeben ................................................................................................................ 110
9.2.9.2 Ziehen ..................................................................................................................... 111
9.2.9.3 Ausrundungsanfang aufStationiAusrundungsende ................................................ 112
10 STATIONSDATEN .................................................................................................. 114
10.1 ALLGEMEINES UND SCHEMATISCHER ABLAUF ................................•....................•.. 114
10.2 STATION ..•.•.•.•.•....•.•..•..•..•.•..•.•.•......•.......•.•....................•.............•........•..............•.. 114
10.2.1 Formatbeschreibung ...................................................................................... 114
10.2.2 Automatisches Erstellen einer Stationsliste ................................................... 115
10.3 QUERNEIGUNG ...........•..•....•..........•...•.....•..•......•.•.•...•...•......•.....•..•..•.•..................•. 116
10.3.1 Formatbeschreibung ...................................................................................... 116
10.3.2 Halbautomatisches Generieren einer Querneigungsdatei ............................. 116
10.4 BREITE ................................................................................................................... 117
10.4.1 Verfahrensbeschreibung ................................................................................. 118
10.4.2 Formatbeschreibung ...................................................................................... 118
11 QUERPROFILENTWICKLUNG• ••.••••••••••..•••••••••••••.••..••••.•••••••••••••••••••••••••••••••.••• 120
11.1 PROFILE ENTWICKELN .•.••.•....•.•..•...••.....•.....•.•...............•.......•.......•......................... 120
11.1.1 Achse wechseln .............................................................................................. 121
11.1.2 Querprofilentwicklungsdatei neu anlegen ..................................................... 121
11.1.3 Querprofilentwicldungsdatei editieren ........................................................... 122
11.1.3.1 Vereinbarungen festlegen ................................................................................... 123
11.1.3.2 Steueranweisungen ............................................................................................ 125
11.1.3.3 Anweisungen zur Profilentwicklung .................................................................. 126
11.1.3.4 Anweisungen zur Profilmanipulation ................................................................ 129
11.1.3.5 Beispielquerprofilentwicklungsdatei ................................................................. 130
Inhalt 5
11.1.4 Querprofilentwicklungsdatei wählen ...... ,. . , ................................................... 130
11.1.5 Querprofilentwicklungsdatei ausführen ........................................................ 131
11.2 PROFILE IM-UND EXPORTIEREN .•....................................................................•....... 132
12 LAGEPLAN AUS QUERPROFILEN ................................................................... 135
13 SICHTWEITEN ...................................................................................................... 139
13.1 THEORETISCHER HINTERGRUND DES BERECHNUNGSVERFAHRENS ........................ 139
13.2 BERECHNUNG ........................................................................................................ 141
13.2.1 Vorgang neu ................................................................................................... 141
13.2.2 Vorgang kopieren ........................................................................................... 141
13.2.3 Vorgang wählen / Vorgang über Gradiente wählen ....................................... 141
13.2.4 Vorgang bearbeiten ....................................................................................... 142
13.2.5 Vorgang aktualisieren .................................................................................... 142
13.2.6 Vorgang löschen ............................................................................................ 143
13.2.7 Notiz .............................................................................................................. 143
13.2.8 Parameterbeschreibung ................................................................................ 143
13.2.9 Fehlermeldung .............................................................................................. 148
13.3 ERGEBNISSE .................................•......................................................................... 149
13.3.1 Dateien .......................................................................................................... 149
13.3.2 Darstellung im Modul QUERPROFIL .......................................................... 150
13.3.3 Darstellung im Modul GRADIENTE ............................................................. 151
13.3.4 Darstellung als Band in den Modulen LAGEPLAN und ACHSEN ............... 152
13.3.5 Darstellung im Modul FAHRSIMULATION. ................................................. 154
14 FAHRSIMULATION .............................................................................................. 156
14.1 ALLGEMEINES UND VORAUSSETWNGEN ................................................................ 156
14.2 MODELLIERUNGSDATEI .......................................................................................... 157
14.2.1 Definition der Oberfläche und der Fahrbahnen ........................................... 157
14.2.2 Definition der Ausstattungselemente ............................................................. 159
14.2.3 Texturierung der Oberfläche ......................................................................... 162
14.3 BEISPIELDATEI. ....................................................................................................... 165
15 ZEICHNUNGSERSTELLUNG ............................................................................. 166
15.1 ALLGEMEINGÜLTIGE BEFEHLE ................................................................................ 167
15.2 LAGEPLANZEICHNUNG ERSTELLEN ......................................................................... 168
15.2.1 Schematischer Ablauf ................................................................................... 168
15.2.2 BeJehlserläuterungen .................................................................................... 169
15.3 ACHSZEICHNUNG ERSTELLEN ................................................................................. 172
15.3.1 Schematischer Ablauf ................................................................................... 172
15.3.2 BeJehlsreihenJolge ......................................................................................... 172
15.3.3 BeJehlserläuterungen .................................................................................... 172
15.3.3.1 AllgerneineVereinbarungen ............................................................................... 172
15.3.3.2 Zeichnungsanweisungen .................................................................................... 173
15.3.3.3 Beschriftungen ................................................................................................... 176
6 Inhalt
15.4 LÄNGSSCHNmZEICHNUNG ERSTELLEN .................................................................. 177
15.4.1 Schematischer Ablauf. ................................................................................... 177
15.4.2 Befehlserläuterungen ..................................................................................... 178
15.4.2.1 Definitionen ....................................................................................................... 178
15.4.2.2 Vereinbarungen die Grundeinstellungen ändern ................................................ 178
15.4.2.3 Längsschnittlinien und Bänder zeichnen ........................................................... 178
15.4.2.4 Längsschnittlinien mit Elementen ergänzen ...................................................... 180
16 SCHNITTSTELLEN ............................................................................................... 181
16.1 ÜBERBLICK ............................................................................................................. 181
16.2 KA40-SCHNmSTELLE ........................................................................................... 181
16.3 DA21-SCHNmsTELLE ........................................................................................... 183
16.4 DXF-SCHNmsTELLE ............................................................................................. 184
16.4.1 Lageplandaten ............................................................................................... 184
16.4.2 Zeichnungen .................................................................................................. 190
17 LITERATURVERZEICHNIS ................................................................................ 192
Systembeschreibung 7
1 Einleitung
1.1 Systembeschreibung
CARDIl ist ein grafisch-interaktiv orientiertes Entwurfsprogramm fiir die Schwerpunkte Stra
ßen-, Bahn-, Landschafts-und Kanalplanung sowie Vermessung, Erd-und Wasserbau. Da sich
die Aufgaben der einzelnen Bereiche teilweise überschneiden, besitzt CARD/I einen modula
ren Aufbau. Jedes Modul erfiillt eine spezielle Aufgabe.
Die nachfolgende Skizze zeigt die Verbindung der einzelnen Module untereinander. Es wer
den nicht alle erwerbbaren Module dargestellt.
L ]
IOBERTRAGUNG KOSTEN
VERSCHNEID
--
[
- MODELL2
1
LAGEPLAN MODELL
HYBRIDI HYBRID2 KNOTENPUNKT GRADIENTE
RASDIGI ACHSE
LAGEQ PROFIL
PROFMASSEN
FAHRSIMULATION
I
z I DA001-lmport 1 LAGEPLAN
(!) ===---==--==-
~ I I ~ [ ACHSE
HPGL-Import
§I i ~ I GRADIENTE
DXF-Import
I
~ N QUERPROFIL
[öXF-Export
I l
cn OKSTRA
CARD-PLOT
Bild 1-1: Verbindung ausgewählter Module
V. Kuczora, Straßenentwurf mit CARD/1
© B.G. Teubner Verlag / GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2004