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Bewehrungsplan

Bewehrungsplan

Der Bewehrungsplan ist für die Ausführung von Stahlbetonbauteilen erforderlich. Im Bewehrungsplan werden die Stahleinlagen aus Betonstahl dargestellt. Es sind reine Ausführungspläne, nach denen der Betonbauer (Flechter) die Bewehrung auf der Baustelle verlegt. Bei sehr komplexen Bauwerken werden die Bewehrungspläne durch Bauingenieure nach der zuvor erstellten Statik angefertigt. Normale Bewehrungspläne werden durch Bauzeichner oder Bautechniker gezeichnet. Weitere Grundlage für den Bewehrungsplan ist meistens der dazugehörige Schalplan, der die Form des Stahlbetonbauteils darstellt. Zum größten Teil werden Bewehrungspläne heute am Computer mit Hilfe von CAD-Programmen erstellt. Selten werden Bewehrungspläne noch manuell von Hand mit einer Zeichenmaschine hergestellt. Bewehrungspläne werden, ebenso wie die statische Berechnung, in Deutschland durch einen Prüfingenieur für Baustatik überprüft. Kategorie:Bauingenieurwesen

Stahlbeton

Stahlbeton ist ein künstlicher Baustoff, ein sogenannter Verbundwerkstoff bestehend aus den beiden Komponenten Beton und Bewehrungsstahl.

Komponenten

Beton

Siehe Hauptartikel Beton Beton ist ein künstliches Gestein aus Zement, Betonzuschlag (Sand und Kies oder Splitt) und Wasser. Dieser Baustoff ist preiswert herzustellen, einfach formbar und besonders geeignet für massige Bauteile. Seine mechanischen Eigenschaften sind gekennzeichnet durch eine relativ hohe Druckfestigkeit sowie eine niedrige Zugfestigkeit (ungefähr 10% der Druckfestigkeit). Druckfestigkeit

Bewehrungsstahl

Siehe Hauptartikel Bewehrungsstahl Bewehrungsstahl, auch als Betonstahl bezeichnet, ist ein spezieller, heutzutage gerippter oder profilierter Rundstahl mit einer hohen Zugfestigkeit. Dieser wird in die Schalung des Bauteils eingebaut und anschließend einbetoniert. Dabei wird der Betonstahl durch den Beton komplett eingehüllt, was den Verbund zwischen beiden Baustoffen bewirkt. Schalung

Tragverhalten

Der Verbund zwischen dem Beton und dem Betonstahl entsteht durch die Haftung des Bindemittels Zement (Haftverbund), durch die Reibung zwischen Stahl und Beton (Reibungsverbund) und durch den infolge der Rippung des Betonstahls erzeugten Formschluss (Scherverbund). In ungerissenem Stahlbeton sind die Dehnungen der beiden Baustoffe gleich groß. Dieser Zustand, ohne Relativverschiebungen zwischen Beton und Stahl, wird auch als vollkommener Verbund bezeichnet. Unbewehrter Beton versagt bei Zugbeanspruchung (z. B. Biegezug) aufgrund seiner Sprödigkeit ohne ankündigende Rissbildung schlagartig. Dies geschieht im Vergleich zur Druckbeanspruchung schon bei geringer Belastung, da die Zugfestigkeit klein ist. Aus diesem Grund werden die zugbeanspruchten Bereiche des Betons mit Bewehrungsstahl versehen, der einbetoniert ist. Da der Beton auf Zug den großen Dehnungen des Stahls nicht folgen kann, reißt er im Zugbereich. Im Bereich eines Risses sind dann nur noch die Bewehrungsstäbe wirksam. Zug- bzw. biegezugbeanspruchte Bauteile können daher so bemessen und hergestellt werden, dass sich das Bauteilversagen durch eine intensive Rissbildung und signifikante Verformungen vorankündigt. Bei Bauteilen, die auf Druck beansprucht werden, können Stahleinlagen die Tragfähigkeit auf Druck erhöhen. Voraussetzung für die Anwendung des Verbundwerkstoffs Stahlbeton sind die in etwa gleich großen Wärmeausdehnungskoeffizienten (10^-5 nach den Stahlbetonnormen) von Stahl und Beton, was bei Temperaturänderungen in etwa gleich große Wärmedehnungen der beiden Materialien zur Folge hat und somit keine nennenswerten Eigenspannungen im Verbundwerkstoff Stahlbeton bewirkt.

Risse

Eigenspannung Eigenspannung Aufgrund des Tragverhaltens sind Risse bei dem Verbundbaustoff Stahlbeton im Regelfall möglich und zulässig. Nur Sonderbauteile, wie Bodenplatten von Tankstellen, müssen rissfrei sein, was durch entsprechende Bauteilgeometrien und Dehnfugen oder Vorspannen sichergestellt wird. Sonst dürfen die Risse, je nach Umweltbedingungen und Nutzung des Bauteils, rechnerisch nicht breiter als 0,1 bis 0,4 mm sein. Eine konstruktive Maßnahme gegen zu große Rissbreiten ist das Einlegen einer ausreichenden Bewehrung, die die Risse zwar nicht verhindert, aber dafür sorgt, dass statt einiger weniger, breiter Risse entsprechend mehr aber schmale und somit ungefährliche Risse entstehen. Von diesen unvermeidbaren konstruktiven Rissen sind Oberflächenrisse zu unterscheiden, die grundsätzlich unerwünscht sind und häufig betontechnologische Gründe haben, wie eine ungünstige Frischbetonzusammensetzung (mit z.B. zu hoher Hydratationswärmeentwicklung), einen nicht ordnungsgemäßen Betoneinbau und eine ungenügende Nachbehandlung der Frischbetonoberfläche.

Bauchemie des Stahlbetons

Eine weitere Voraussetzung für den Verbundwerkstoff ist der Zementstein im Beton und dessen alkalisches Milieu mit einen pH-Wert von 10-11, das den Bewehrungsstahl vor Korrosion schützt. Dadurch ist bei ausreichender Betondeckung ein dauerhafter Korrosionsschutz des Stahls sichergestellt.

Bewehrungsüberdeckung

Eine ausreichende Bewehrungsüberdeckung, in Deutschland üblicherweise als Betondeckung bezeichnet, ist bei Stahlbetonbauteilen erforderlich, um den notwendigen Verbund zwischen Beton und Bewehrung, eine genügende Dauerhaftigkeit des Bauteils sowie einen entsprechenden Feuerwiderstand sicherzustellen. Aufgrund des erforderlichen Verbundes sollte die Bewehrungsüberdeckung mindestens dem Betonstahldurchmesser entsprechen. Aus den Umweltbedingungen ergibt sich nach der DIN 1045-1 für die erforderliche Dauerhaftigkeit die notwendige Betondeckung über dem Betonstahl. Kleiner als 15 mm darf sie nicht sein, üblich sind 20 bis 50 mm. Gewährleistet wird die Betondeckung durch Abstandhalter und Unterstützungsböcke bzw. -körbe. Unterstützungsböcke bestehen meist aus entsprechend gebogenem Betonstahl und werden vor allem für die obere Bewehrungslage von Platten verwendet. Abstandhalter werden dagegen zur Sicherstellung der Distanz zwischen Bewehrung und Schalung verwendet. Diese gibt es in verschiedensten Variationen. Es können unter anderem kleine Klötzchen oder Schlangen aus Beton bzw. Faserbeton sein, daneben sind auch Leisten oder Ringe aus Kunststoff üblich.

Einbauteile

Neben dem Betonstahl werden planmäßig auch andere Bauelemente einbetoniert. Diese werden als Einbauteile bezeichnet. Sie dienen meist der Befestigung von Bauelementen am Stahlbetonbauteil, wie zum Beispiel Stahlkonstruktionen. Dazu zählen unter anderem Ankerplatten und Ankerschienen. Weitere Einbauteile, wie Dübelleisten oder Seilschlaufen, ersetzen eine geometrisch schwierige und aufwändige Betonstahlbewehrung durch eine für die Beanspruchung des Betons spezielle entwickelte "Stahlkonstruktion" .

Bedeutung und Anwendung

Stahlbeton ist der universelle Werkstoff des 20. Jahrhunderts. Dabei ist der Beton mit über 100 Millionen Kubikmetern im Jahr der wichtigste Baustoff Deutschlands, während der Anteil des Betonstahls an der Stahlproduktion in Deutschland ca. 12 % bzw. ungefähr 6 Millionen Tonnen beträgt. Der Einsatz von Stahlbeton statt des unbewehrten Betons ist immer dann notwendig, wenn im Bauteil Zugspannungen auftreten können, die größer sein können als die Zugfestigkeit des Betons. Im Vergleich zu anderen Baustoffen, wie Stahl, Holz oder Kunststoff, ist seine Anwendung immer dann sinnvoll, wenn keine filigranen und leichte Tragstrukturen notwendig sind. Wie der Einsatz beim Bau von Bunkern zeigt, ist Stahlbeton bei ausreichenden Abmessungen auch für extreme Einwirkungen geeignet. Vorteilhaft sind insbesondere die Nichtbrennbarkeit und der hohe Feuerwiderstand. Grenzen bei der Benutzung des Baustoffes ergeben sich aus dem hohen Eigengewicht des Betons, was als tote Last die erforderliche Betonstahlmenge vergrößert und bei schlanken Konstruktionen infolge der Rissbildung zu großen Verformungen führt. In diesen Fällen ist der Einsatz einer Verbundkonstruktion oder von Spannbeton besser. Der Spannbeton unterscheidet sich vom Stahlbeton durch eine planmäßige Vorspannung (=Vordehnung) der Stahleinlagen, der so genannten Spannglieder. Damit wird eine zusätzlichen äußere Drucklängskraft aufgebracht, wodurch die Zugspannungen überdrückt werden und eine Rissbildung, somit die Bauteilverformung, stark reduziert wird.

Geschichte

Grundlage der Entwicklung waren die Erfindung des Romanzement im Jahre 1798 durch den Engländer J. Parker und des Portlandzement durch den Engländer J. Aspdin im Jahre 1824. In der Mitte des 19. Jahrhunderts wurden erstmals in Frankreich Betonbauteile durch Stahleinlagen verstärkt. 1855 baute J. L. Lambot ein Boot aus eisenverstärktem Zementmörtel, seit 1861 stellte der Gärtner Joseph Monier Pflanzkübel aus Zementmörtel her, die er mit einem Eisengeflecht verstärkte, damit sie nicht so leicht zerbrachen. 1867 erhielt er darauf ein Patent. Bis heute heißen die verwendeten Eisenteile Moniereisen. Ältere Bezeichnungen für Stahlbeton sind Eisenbeton und Monierbeton. Bereits 1861 veröffentlichte F. Coignet Grundsätze für die Verwendung von bewehrtem Beton und stellte 1867 auf der Weltausstellung in Paris Träger und Röhren aus bewehrtem Beton aus. Der Gutspächter Joseph Loius Lambot meldete 1855 ein Patent für einen neuen "Holzbauwerkstoff" an, der er "Ferciment" nannte. Seiner Patentschrift kann folgendes entnommen werden: "Meine Erfindung hat ein neues Erzeugnis zum Gegenstand, das dazu dient, das Holz im Schiffsbau und überall dort zu ersetzen, wo es feuchtigkeitsgefährdet ist, .. Ich gebe diesem Netz (aus Draht und Stäben) eine Form, die im bestmöglichen Maße dem Gegenstand angepasst ist, den ich herstellen will und bette es anschließend in hydraulischen Cement oder ähnliches wie Bitumen, Teer oder ihren Gemischen ..." Dieses Patent wurde dann von Coignet erweitert. Parallel zu den französischen Ingenieuren führte ein amerikanischer Rechtsanwalt namens Thadeus Hyatt seit 1855 Versuche über die Verwendung von Stahleinlagen in Beton durch. In seinem Grundpatent von 1878 schrieb er unmissverständlich: " ... Hydraulic cements and concretes are combined with metal bars and rods, so as to form slabs, beams and arches. The tensible strength of the metal ist only utilized by the position, in which it is placed in slabs, beams etc. ...". Damit erkannte Hyatt eindeutig die richtige Tragwirkung. In Deutschland erwarben 1885 G. Wayss und A. Freytag die Monierpatente und beauftragten Emil Mörsch mit einer ersten wissenschaftlich begründeten und brauchbaren Darstellung der Wirkungsweise des Eisenbetons, wie der Stahlbeton bis 1920 genannt wurde. Diese wurde 1902 veröffentlicht. Dazu führte Emil Mörsch als einer der Ersten umfangreiche Versuchsreihen durch. Er war schließlich von 1916 bis 1948 Professor für Statik der massiven Tragwerke, gewölbten Brücken und Eisenbetonbau an der Technischen Hochschule Stuttgart und hat dort die Bemessungsverfahren für Stahlbeton entscheidend mitgeprägt. Siehe auch: Übergreifungsstoß Spannbeton

Literatur

- K. Bergmeister und J.-D. Wörner: Betonkalender 2005. Ernst & Sohn 2004, ISBN 3-433-01670-4
- F. Leonhardt und E. Mönnig: Vorlesungen über Massivbau. Dritter Teil: Grundlagen zum Bewehren im Stahlbetonbau. Springer-Verlag Berlin, ISBN 3-540-08121-6

Weblinks

- http://www.bdzement.de/bautechnik/merkblatt.php Literatur des Zementverbandes Kategorie:Beton Kategorie:Verbundwerkstoff ja:鉄筋コンクリート

Betonbauer

Beton- und Stahlbetonbauer sind die Spezialisten bei der Verarbeitung des Baustoffes Beton. Von der Herstellung der Schalung, der Vorbereitung und dem Einbau der Bewehrung bis zur Herstellung, Verarbeitung und Nachbehandlung des Betons zieht sich das Spektrum des Berufes. Neben handwerklichen Arbeitsmethoden werden auch hochtechnisierte und computerunterstützte Hilfsmittel eingesetzt. An Bedeutung gewinnt auch die Herstellung von Fertigteilen in Werkhallen. Die Ausbildung dauert normalerweise drei Jahre.

Weblinks

- [http://www.bibb.de/de/ausbildungsprofil_1691.htm Ausbildungsprofil]
- [http://berufenet.arbeitsamt.de/systematik/44.html Ausbildungs- und Tätigkeitsbeschreibung] Kategorie:Beruf Kategorie:Bauwesen Kategorie:Beton

Bewehrung

Eine Bewehrung oder Armierung ist die Verstärkung eines Objekts durch ein anderes. Ein Ritter wird durch eine Rüstung, eine Burg oder eine Stadt durch entsprechende Befestigungsanlagen bewehrt. Im Bauwesen wird so die Verstärkung eines Baustoffes bezeichnet.
- In den Beton der selbst nur geringe Zugkräfte aufnehmen kann wird Stahl zur Aufnahme der Zugkräfte oder zusätzlicher Druckkräfte eingelegt. Man spricht dann von Stahlbeton. Die spezielle Betoneinlage wird als Bewehrungsstahl oder Betonstahl bezeichnet. Zur Verlegung der Bewehrung wird ein Bewehrungsplan ,hierbei wird zwischen Druck- und Zugbewehrung unterschieden, erstellt. Wird der Stahl mechanisch vorgespannt und unter dieser Spannung eingebaut, spricht man von Spannbeton. Die Verwendung von Glasfaser- oder Kunstfasergeweben ist (zur Zeit noch) ebenso die Ausnahme wie die Verwendung kurzer Fasern.
- Putze werden in kritischen Bereichen durch die Einlage von Kunststoff-Gewebematten oder auch durch Streckmetallgitter verstärkt. Die Bewehrung verringert die Rissebildung von Putzen. Die ist insbesondere bei Wärmedämmverbundsystemen wichtig.
- Estriche werden ebenfalls zur Vermeidung von Rissen bewehrt, dies insbesondere, wenn rißempfindliche Bodenbeläge (z.B. Fliesen) darauf verlegt werden sollen. Es kommen einfache Stahl- oder Kunststoffgewebe zum Einsatz, in jüngster Zeit vermehrt eingestreute, kurze Fasern (Stahl, Glas oder Kunststoff). Auf ähnlichen Prinzipien beruht die Herstellung von GFK (Glasfaserverstärkter Kunststoff) und Faserzement.
- In der Heraldik, dem Wappenwesen, beschreibt die Bewehrung die bei Tieren vorkommenden Krallen, Hörner, Zähne, Schnäbel und dergleichen. Die Farbe der Bewehrung unterscheidet sich meist von der Farbe des Schildes oder des Schildbildes. Im Wappen der Stadt Braunschweig beispielsweise zeigt der Löwe weiße Zähne und schwarzen Krallen. Siehe auch: Befestigung Kategorie:Beton Kategorie:Baukonstruktion Kategorie:Heraldik

Baustelle

Eine Baustelle ist der Ort, an dem Bauarbeiten aus dem Hochbau (Gebäude) oder Tiefbau (Straßen, unterirdische Bauwerke (z.B. Kanalisation, U-Bahn-Tunnel) durchgeführt werden. Gleichzeitig ist die Baustelle auch die technische Umsetzung einer Baumaßnahme und der Arbeitsplatz der beteiligten Bauhandwerker und Bauarbeiter. Eine Baustelle im öffentlichen Umfeld und Verkehr (also nicht auf Privatgrund) muss immer vorschriftsmäßig abgesichert sein. Dazu gehören Warnschilder, Warnhinweise und eine entsprechend wirksame Absperrung. Besteht Gefahr durch herabfallende Materialien ist ein Bauzaun, wenn nötig auch mit Überdachung erforderlich. Bei Dunkelheit sind Straßenbaustellen angemessen zu beleuchten. Im übertragenen Sinn bezeichnet Baustelle einen unfertigen Zustand, bei dem man trotz (starken) Bemühens noch nicht ein befriedigendes Ergebnis erreicht hat (Mein Leben ist eine Baustelle). In ähnlicher Weise werden leere Internet-Domains oder -Seiten von den Seiteninhabern gerne als "Baustelle" gekennzeichnet, um die Absicht zu betonen, bald etwas auf die Seite zu stellen. In diesem Sinne existiert auch die Dauerbaustelle.

Siehe auch

- Baustellenverordnung Kategorie:Bauausführung

Statische Berechnung

Eine Statische Berechnung (umgangssprachlich auch Statik) ist die Berechnung der Kräfte, Spannungen und Verformungen einer Konstruktion beispielsweise im
- Bauingenieurwesen (Baustatik),
- Maschinenbau,
- Schiffbau (Längsfestigkeit, Querfestigkeit).

Zweck

Ziel ist festzustellen, ob die Konstruktion mit ausreichender Sicherheit nicht unter der geplanten Belastung versagen (brechen, knicken usw.) wird oder zu untersuchen, welche Belastungen die Konstruktion aushält, ohne zu versagen. Die Belastungen und Materialkennwerte werden mit Teilsicherheitsfaktoren beaufschlagt, u.a. um Vereinfachungen des jeweiligen Berechnungsverfahrens sowie Streuungen der Last-Annahmen und Materialeigenschaften auszugleichen. Desweiteren ist es Aufgabe der Statik die Gebrauchstauglichkeit einzelner Bauteile zu gewährleisten (Verformungen und Schwingungen erträglich zu begrenzen).

Praxis im Bauingenieurwesen

In Deutschland, wie in vielen anderen Ländern, muss ein Bauvorhaben von der zuständigen Behörde genehmigt werden. Dazu stellt man einen Bauantrag und reicht u.a. die Ergebnisse aller schriftlich fixierten Berechnungen zur Tragstruktur des Bauwerks mit dem Nachweis der Tragfähigkeit, oft auch Standsicherheit genannt, der Gebrauchstauglichkeit und der Dauerhaftigkeit ein. In Deutschland muss je nach Bauwerksgröße die statische Berechnung von einem behördlich zugelassenen zweiten Statiker (auch landläufig Prüfingenieur genannt) überprüft werden.

Praxis im Schiffbau

Die Klassifikationsgesellschaften geben Regeln zur Dimensionierung von Bauteilen heraus, die die statische Berechnung unterstützen und teilweise ersetzen. Wenn davon abgewichen wird, ist mit einer eigenen statischen Berechnung ein Festigkeitsnachweis zu erbringen. Statische Berechnungen bestehen aus der Längsfestigkeit - das Schiff wird näherungsweise als Biegebalken unter dem ungleichmäßig verteilten Einfluss von Gewicht, Ladung und Auftrieb betrachtet - und aus der Querfestigkeit, in der eine herausgeschnittene "Scheibe" unter dem Einfluss von Eigengewicht, Ladung und hydrostatischem Druck nach Balkentheorie berechnet wird. Ähnlich wie der Prüfstatiker im Bauingenieurwesen erbringen Klassifikationsgesellschaften die Dienstleistung, Festigkeitsrechnungen im Schiffbau und schiffbaunahen Branchen zu zertifizieren.

Einfache Statik

Im Bauwesen wird mitunter scherzhaft von ql²/8-Statik gesprochen wenn man eine sehr einfache Statik vorliegen hat. Der sogenannte Siemens-Lufthaken ist die Ankerstelle um unsinniges doch noch zum Halten zu bringen. Kategorie:Baustatik Kategorie:Technische Mechanik

Bauzeichner

Bauzeichner zeichnen maßstabgerechte Bauzeichnungen und Baupläne, Schalpläne und Bewehrungspläne nach den Vorgaben eines Architekten oder Ingenieurs. Sie setzen Entwurfsskizzen um und erstellen normgerechte Bau- und Ausführungszeichnungen mit Grundrissen, Schnitten, Ansichten und Details für Genehmigungsverfahren und für die Bauausführung. Während früher mit Bleistift und Tusche gezeichnet wurde, wird heute zunehmend am Bildschirm mit CAD gezeichnet. Bauzeichner ist ein Ausbildungsberuf. Die Ausbildung nach dem Berufsbildungsgesetz findet im dualen System im Betrieb und in der Berufsschule statt. Die reguläre Ausbildungszeit ist vier Jahre. Bauzeichner und Bauzeichnerinnen werden vor allem im
- Hochbau einschließlich raumbildender Ausbau
- Ingenieurbau
- Tief-, Straßen- und Landschaftsbau ausgebildet. Bauzeichner und Bauzeichnerinnen sind in der Planung und Ausführung von Architektur- und Ingenieurbauwerken sowie im Tiefbau, Straßenbau und Landschaftsbau tätig. Sie arbeiten in Unternehmen der Bauindustrie, in Ingenieurbüros, in Architekturbüros und in Verwaltungen. Ein Bauzeichner kann sich durch Weiterbildung zum Bautechniker qualifizieren.

Sonstiges

Bauzeichner ist eigentlich eine eigenständige Berufsbezeichnung (auch technischer Zeichner), aber bei der aktuellen Konjunktur werden auch gerne fertige Architekten oder Studenten der Architektur unter dem Label "Bauzeichner" für wenig Geld in Architekturbüros angestellt (wenn's gut läuft) oder als Freier Mitarbeiter (wesentlich häufiger anzutreffen) beschäftigt ...

Weblinks

- [http://www.ihk-koeln.de/Navigation/AusUndWeiterbildung/Ausbildungsplatzsuche/Ausbildungsprofile/Ausbildungsprofileind/Bauzeichner.jsp IHK Bauzeichner/-in]
- [http://www.hu-berlin.de/berufsausbildung/berufe/bauz.html Berufsbild Bauzeichner] Kategorie: Beruf Kategorie: Bauingenieurwesen

Schalplan

Ein Schalplan ist ein Werkplan für Ingenieurbauwerke aus Beton auf denen diese maßstäblich und mit allen Details dargestellt sind. Nach diesen Plänen wird die Schalung hergestellt, die selbst aber nicht dargestellt ist. Die Schalung ist die Form, in die auf einer Baustelle der flüssige Beton gegossen wird und in der er erhärtet. Schalpläne zeigen die Draufsicht (Grundriss), Ansichten (Seitenrisse) und ggf. mehrere Schnitte der herzustellenden Beton- oder Stahlbetonbauten mit Bemaßung. Schalpläne wurden früher von Bauzeichnern mit Bleistiften oder Tusche auf transparentem Papier (zum Vervielfältigen durch Pausen) gezeichnet, heute meist am Computer mit CAD-Programmen. Sichtbare Bauteilkanten und Schnittkanten werden in verschiedenen Strichstärken gezeichnet, wobei geschnittene Bauteilkanten dicker gezeichnet sind; dahinter liegende (unsichtbare) Kanten werden gestrichelt gezeichnet. Aussparungen werden mit bestimmten Symbolen gekennzeichnet. Für Schalpläne gilt die DIN 1356-1 "Bauzeichnungen" (Arten, Inhalte und Grundregeln der Darstellung). Die Blattgrößen sind genormt (nach DIN 476 und DIN 823) und auch wie man das Blatt falten muss, ist genormt (DIN 824). Manchmal sind bei komplizierten Betonbauten zur Verdeutlichung dreidimensionale Zeichnungen erforderlich (Isometrien). Neben dem Schalplan wird auf einer Baustelle für die Betonierarbeiten auch der Bewehrungsplan benötigt. Deswegen werden Schal- und Bewehrungspläne meistens zusammen erstellt. Für sehr komplizierte Bauteile wird zusätzlich zum Schalplan ein Schalungs- und Rüstungsplan erstellt, der dann die Schalung- und Rüstung darstellt. Ein Schalplan hat absolut nichts mit einem "Schaltplan" zu tun, wird aber von Nicht-Fachleuten gern damit verwechselt. Kategorie:Bauingenieurwesen Kategorie:Bauplanung

Computer Aided Design

Computer Aided Design (CAD) (engl. computergestützte Konstruktion) ist eine Art "elektronisches Zeichenbrett". Mit CAD-Programmen erstellt man nicht nur technische Zeichnungen. Mit den aufwändigeren Programmen werden zunächst einmal dreidimensionale Volumenmodelle erstellt. Daraus können zwei- oder dreidimensionale Zeichnungen und sogar bewegte Visualisierungen der Objekte abgeleitet werden. CAD-Software kommt in allen Fachbereichen, in denen Konstruktionen entwickelt werden, zur Anwendung: zum Beispiel im Anlagenbau, Maschinenbau, Schiffbau und auch in Architektur und Bauwesen. Mit den Volumenmodellen kann man mit Hilfe spezieller Software verschiedenste Simulationen durchführen, zum Beispiel Belastungssimulationen (Finite-Elemente-Methode) bei Bauteilen, Lichtsimulationen oder Simulationen des Innenklimas bei Gebäuden, Strömungssimulationen (Wind oder Wellen), Crashsimulationen im Fahrzeugbau und Simulationen verschiedener Fertigungsverfahren (z. B. Spritzgießen). Die Volumenmodelle kann man noch für viele andere Dinge wie Festigkeitsberechnungen, generativer Fertigungsverfahren und natürlich auch in der CNC-Fertigung mit Maschinen verwenden. CAD ist auch Bestandteil der computerintegrierten Produktion (CIM), bei der sich dem Entwurf die Fertigung anschließt. Moderne Programme basieren auf objektorientierten Datenbanken. Jedes Bestandteil des Designs besteht aus einem oder mehreren programmtechnischen Objekten. Änderungen und Spezifikationen sind die Parameter der Objekte. Parameter können auf Relationen mit anderen Design Aspekten beruhen und Versionen und Variationen desselben Designs verfügbar machen. Objektorientierten Datenbanken erlaubt optimale Wiederverwendbarkeit von Designbestandteilen, die bestmögliche Aufzeichnung der Intention des Designers sowie die Möglichkeit schneller Adaption. Zusammen machen diese Vorteile das objektorientierte parametrische Modellieren 'State of the Art'.

CAD-Programme

CAD-Programme gibt es für zahlreiche verschiedene Anwendungsfälle und Betriebssysteme. Siehe dazu die Liste mechanischer CAD-Lösungen und die Liste elektronischer CAD-Lösungen.

2D und 3D Konstruktionsanwendungen

Mechanische CAD-Lösungen finden sich vor allem in den folgenden Bereichen:
- Architektur
- Vermessungswesen
- Raumplanung
- historische Rekonstruktion
- Anlagenbau
- Textilindustrie
- Produktdesign
- Holztechnik
- Maschinenbau
- Fahrzeugbau
- Mechanische Simulation, Siehe auch Finite-Elemente-Methode(FEM/FEA)
- Verpackungsentwicklung und Stanzformenbau (DIECAD V.10.5)

Elektronische Schaltungen

Ein weiteres Anwendungsgebiet ist der Entwurf von elektronischen Schaltungen. Diese Programme heißen ECAD. Siehe dazu auch die Liste elektronischer CAD-Lösungen Im Prozessverlauf einer solchen elektrotechnischen Entwicklung stehen im Mittelpunkt:
- der Entwurf der Schaltung in Form eines Schaltplans,
- die Verifizierung der Funktion,
- die Simulation unter verschiedenen Toleranz-Bedingungen, z.B. mit der Software SPICE,
- die Erstellung von Gehäuse und Bauteilbibliotheken,
- die Überführung des Schaltplans in ein Layout (Leiterplatte),
- die Erstellung von Belichtungsmasken für die Produktion,
- die Ableitung von produktionswichtigen Daten wie etwa Stücklisten und Prüfplänen. Hierzu verwandt ist das Design von programmierbaren Bausteinen wie Gate Arrays, GALs, FPGA und anderen Typen programmierbarer Logik (PLDs) unter Benutzung von z.B. VHDL, Abel etc. Als weiterhin ähnlich kann man das computerbasierte Design auf dem Chip (Silizium) Level von frei entworfenen Analog und Logikschaltkreisen, in so genannten ASICs, bezeichnen. Auch in der klassischen Installationstechnik finden sich zahlreiche Anwendungsbereiche für Computersoftware. Ob große Hausinstallationen für Industrie oder öffentliche Gebäude, oder der Entwurf und die Umsetzung von SPS basierten Steuerungsanlagen für die jeweiligen Zwecke - selbst in diesem Sektor wird heute das individuelle Design der jeweiligen Anlage stark vom Computer unterstützt. Im Bereich der Mikrosystemtechnik ist es mit den von microTEC entwickelten Lösungen möglich, Schaltungsdaten (OrCAD) direkt in die Produkt-Konstruktionsdaten (CAD) zu übernehmen und mit solchen Daten direkt Mikrosysteme herzustellen.

Technik

2D

Einfache 2D CAD-Systeme sind vektororientierte Zeichenprogramme. Zeichnungselemente sind Punkte, Linien, Linienzüge, Kreisbögen, Splines. Werkzeuge ermöglichen das Erzeugen, Positionieren, Ändern und Löschen von Zeichnungselementen. Die Arbeitsweise unterscheidet sich wenig von der klassischen Arbeit am Zeichenbrett. Wesentliche Fortschritte werden durch die Verwendung von Ebenen (Layertechnik) und die Arbeit mit vordefinierten Symbolen (etwa für Norm- und Wiederholteile) erreicht. Weiter entwickelte CAD-Systeme unterstützen die semi- oder vollautomatische Erzeugung von Bemaßungen und Schraffuren. Ein weiteres Leistungsmerkmal moderner 2D CAD Systeme ist die Verwendung von Assoziativität zwischen Zeichnungselementen, zum Beispiel zwischen Linien und Bemaßungen. Leistungsfähige CAD-Systeme stellen Programmierschnittstellen zur Erweiterung der Funktionalität oder zur anwenderspezifischen Anpassung bereit.

2 1/2 D

dies ist kein 'echtes' 3 D - das bedeutet, dass mit Flächen und Geraden im Raum gearbeitet wird. Diese Methode ist weniger rechenintensiv als 3D und wird oft von Architekten- Programmen genutzt, weil scheinbar ähnliche Ergebnisse möglich sind wie bei Volumenmodellen. siehe auch Isometrie, Isometrische Darstellung

3D

Ein 3D CAD-System verarbeitet ein Volumenmodell des Konstruktionsobjektes. Dabei sind die folgenden Modellierungsverfahren verbreitet
- Kantenmodell - dabei werden die Körperkanten durch eine mathematische Beschreibung abgebildet. Eine exakte Beschreibung der zwischen den Kanten liegenden Flächen ist in diesem Fall jedoch nur bei planaren Flächen gegeben.
- Flächenmodell - dabei werden die den Körper begrenzenden Flächen durch eine mathematische Beschreibung, zum Beispiel durch NURBS-Flächen beschrieben. Zusätzlich wird in der Regel noch die Topologie der Flächen, das heißt, welche Fläche grenzt an welche andere Fläche, mit abgespeichert.
- Konstruktionshistorie - Das Konstruktionsobjekt wird durch eine Reihe von Konstruktionsschritten (wie zum Beispiel Vereinen, Schneiden) aus Grundgeometrien wie Quader, Zylinder, Kegel, hergeleitet. Die Reihenfolge der Konstruktionsschritte sowie die geometrischen Parameter der Grundkörper werden gespeichert. Ein wesentlicher Vorteil des history-basierten Modellierens ist die hohe Flexibilität. Durch Änderungen an den einzelnen Konstruktionsschritten kann die Geometrie auch im Nachhinein vielfältig geändert werden. Moderne 3D CAD-Systeme unterstützen alle 3 Modellierungsverfahren. Ein weiteres Merkmal moderner CAD-Systeme ist die weitgehende Assoziativität zwischen verschiedenen Geometrieelementen und besonders zwischen dem 3D-Objekt und der davon abgeleiteten Zeichnung. Beispielsweise kann durch Änderung des Durchmessermaßes an der Zeichnung einer Bohrung das 3D-Modell des Teiles der Baugruppe, in der das Teil verbaut ist, modifiziert werden - darüber hinaus gleichzeitig aber auch das für die Fertigung erforderliche Werkzeug.

Datenformate

Die meisten Programme setzen auf ein eigenes Dateiformat. Das erschwert den Datenaustausch zwischen verschiedenen CAD-Programmen, weshalb es Ansätze zur Standardisierung gibt. Im 2D-Bereich hat sich das DXF-Format als Standard weitgehend etabliert. Die überwiegende Zahl der CAD-Systeme kann DXF-Dateien lesen und schreiben, jedoch gehen dabei häufig CAD-systemspezifische Besonderheiten verloren. Im 3D-Bereich ist zwischen CAD-Systemneutralen und Systemspezifischen Datenformaten zu unterscheiden. Wesentliche CAD-Systemneutrale Datenformate sind VDAFS, IGES, SAT und STEP sowie für spezielle Anwendungen die STL-Schnittstelle. Die Datenformate im Einzelnen:
- VDAFS - Datenaustauschformat für Flächen, entwickelt vom Verband Deutscher Automobilbauer (VDA), in der Vergangenheit quasi-Standard für diesen Bereich;
- IGES - Datenaustauschformat für 2D-Zeichnungen und 3D-Daten (Flächen), in fast allen CAD-Anwendungen als Austauschformat üblich und möglich. Löst aufgrund der besseren Einsetzbarkeit VDAFS mehr und mehr ab, ist umfangreicher und systemunabhängiger als DXF einsetzbar;
- STEP - ein standardisiertes Dateiaustauschformat, welches international entwickelt wurde mit dem Anspruch, auch parametrische Daten übertragen zu können. Einziges Datenformat, welches Solid bzw. Volumen fast verlustfrei und mit Parametrik (bei Solids) überträgt. Ebenfalls zur Übertragung von Zeichnungsdaten nutzbar (dort aber nicht so mächtig wie im 3D-Bereich).
- VRML97-ISO/IEC 14772, wurde ursprünglich als 3D-Standard für das Internet entwickelt. Die meisten 3D-Modellierungswerkzeuge ermöglichen den Im- und Export von VRML Dateien, wodurch sich das Dateiformat auch als ein Austauschformat von 3D-Modellen etabliert hat. Mit diesen Formaten gelingt in der Regel nur die Übertragung von Kanten-, Flächen- und Volumenmodellen. Die Konstruktionshistorie geht in der Regel verloren, damit sind die übertragenen Daten in der Regel für eine Weiterverarbeitung nur bedingt geeignet. CAD-Systemspezifische Datenformate ermöglichen die Übertragung der vollständigen CAD-Modelle, sie sind jedoch nur für wenige Systeme verfügbar. Für die Weitergabe von PCB-Daten zur Erstellung von Belichtungsfilmen und Leiterplatten hat das so genannte Gerber-Format große Bedeutung (siehe Fotografischer Film).

Geschichte

Die Anfänge der CAD-Programme liegen in den 1960er Jahren. Am MIT in Boston zeigte Ivan Sutherland 1962 mit seiner Sketchpad Entwicklung, dass es möglich ist, an einem computergesteuerten Radarschirm interaktiv (Lichtstift, Tastatur) einfache Zeichnungen (engl: Sketch(es)) zu erstellen und zu verändern. 1965 wurden bei Lockheed (Flugzeugbau, USA) die ersten Anläufe für ein kommerzielles CAD-System zur Erstellung technischer Zeichnungen (2D) gestartet. Dieses System, CADAM (Computer Augmented Design And Manufacturing), basierend auf IBM-Großrechnern, speziellen Bildschirmen, und mit hohen Kosten verbunden, wurde später von IBM vermarktet und war, zumindest im Flugzeugbau, Marktführer bis in die 1980-er Jahre. Es ist teilweise in CATIA (s. unten) aufgegangen, ist aber praktisch vom Markt verschwunden. An der Universität in Cambridge, England, wurden Ende der 1960er Jahre die ersten Forschungsarbeiten aufgenommen, ob es möglich ist, 3D-Grundkörper zu verwenden und diese zur Abbildung komplexerer Zusammenstellungen (z.B. Rohrleitungen im Chemieanlagenbau) zu nutzen. Aus diesen Arbeiten entstand das System PDMS (Plant Design Management System), das heute von der Fa. Aveva unter dem Namen VPD vermarktet wird. Ebenfalls Ende der 1960er Jahre begann der französische Flugzeughersteller Avions Marcel Dassault (heute Dassault Aviation) ein Grafikprogramm zur Erstellung von Zeichnungen zu programmieren. Daraus entstand das Programm CATIA. Die Mirage war das erste Flugzeug, das damit entwickelt wurde. Damals benötigte so ein Programm noch die Leistung eines Großrechners. Nachdem anfang der 1980er Jahre die ersten Heimcomputer in Firmen und Haushalten standen, kamen auch CAD-Programme dafür auf den Markt. 1982 erschien AutoCAD für das Betriebssystem DOS. Das Vorgehen bei der Konstruktion blieb jedoch beinahe gleich wie davor am Papier. Das 2D-CAD brachte jedoch als Vorteil sehr saubere Zeichnungen, die einfach wieder geändert werden konnten. Es war schneller möglich, verschiedene Versionen eines Bauteils zu zeichnen. Bereits Mitte der 1980er Jahre kam mit dem deutschen 3D-CAD-System PYTHA ein erster Farb-Renderer auf den Markt. In den 1980er Jahren begann wegen der sinkenden Arbeitsplatzkosten und der besser werdenden Software ein CAD-Boom. In der Industrie wurde die Hoffnung gehegt, mit einem System alle anstehenden Zeichnungs- und Konstruktions-Aufgaben lösen zu können. Dieser Ansatz ist aber gescheitert. Heute wird für jede spezielle Planungsaufgabe ein spezielles System mit sehr leistungsfähigen Spezialfunktionen benutzt. Für seine Kritik und sein praktisches Engagement gegen den Einsatz von CAD bei Lucas Aerospace und für seine Vorschläge die Produktion auf zivile und nützliche Güter umzustellen, erhielt Mike Cooley 1981 den alternativen Nobelpreis. Der Schritt zur dritten Dimension wurde durch die immer höhere Leistungsfähigkeit der Hardware dann gegen Ende der 1980er Jahre auch für kleinere Firmen erschwinglich. So konnte virtuelle Körper von allen Seiten begutachten werden. Ebenso wurde es möglich, Belastungen zu simulieren und Fertigungsprogramme für computergesteuerte Werkzeugmaschinen (CNC) abzuleiten. Seit Anfang der 2000er Jahre gibt es erste Ansätze, die bis dahin immer noch zwingend notwendige Zeichnung verschwinden zu lassen. In die immer öfter vorhandenen 3D-Modellen werden von der Bemaßung über Farbe und Werkstoff alle notwendigen Angaben für die Fertigung eingebracht. Wird das 3D-Modell um diese zusätzlichen, geometriefremden Eigenschaften erweitert, wird es zum Produktmodell. Die einzelnen einheitlichen Volumenobjekte werden zu Instanzen unterschiedlicher Klassen. Dadurch können Konstruktionsregeln und Verweise zwischen einzelnen Objekten (z.B. Fenster wird in Wand verankert) realisiert werden.

Weblinks

- [http://www.cad.de CAD-Portal]
- [http://www.aip-institut.de/service/cad_markt.html AIP-Institut]: Online-Übersicht und Marktstudie über CAD-Systeme Kategorie:Technische Informatik Kategorie:Konstruktionslehre Kategorie:CAD-Programm Kategorie:Wirtschaftsinformatik ja:CAD

Ravne na Koroškem

(-Slovenian, German: Gutenstein) The largest city in region of Carinthia - Koroška - Kärnten Carinthia, Kärnten, Slovenia. And the capital of region. It's the center of culture, sport and industry. City history: It was first known as Guttenstein. But it get its city rights in 1952. It is a very young city. City of Ravne has a long (380 years) history of steel industry. Image:Ravne-history.jpg Cultural center of Ravne: Old mansion in city park; there is a very important library. In castle is also a museum, chapel,... Park is arranged as "English parks", very quiet, relaxing, and very importatnt meeting point of cultural society. In summer, there are a lot of events happening there. Image:Castle Ravne.jpg Ravne - suburbia: Industrial zone near city centre and technopol in suburbia, ist one of the largest in Slovenia. Suburbia in city of Ravne is developing very fast as shoping city and technopol on area of: Dobje, Dobja vas, Janeče. But there are also many townhouses. Especialy interesting is suburbia Kotlje. Birthplace of Prežihov Voranc, who was a writer. Image:Ravne_Dobje.jpg Freetime in Ravne City of Ravne is a center of sport activities. There are several gym-halls there, stadium, lots of tennis cuorts, swimming pools, recreation areas, ski center,... City is located in montain region, so there is a lot of possibilities to do some mountain-biking, climbing, or just walkin in nature. Image:Ravne-sport.jpg ja:ラヴネ・ナ・コロシュケム

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