Im Leitfaden: 4.3.2 Optimierungskonzepte
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Informationsbasis für die Bestandsmodellierung von Brücken
Für die Bestandsmodellierung einer Brücke ist eine solide Informationsgrundlage notwendig. Oft liegen Daten in Form von 2D-Ausführungsplänen vor. Insbesondere bei älteren Bauwerken sind diese möglicherweise nicht mehr aktuell. Es stellt sich die Frage, ob Instandhaltungsmaßnahmen dokumentiert wurden und wie stark z.B. die Witterung auf die Fahrbahn eingewirkt hat. Hier können 3D-Scandaten eine wertvolle Ergänzung bieten, um den Bestand der Oberfläche, und daraus auch das Volumen, abzubilden. Dies kann entweder mittels herkömmlichem Laserscanning (TLS) oder durch den Einsatz von Drohnen (UAV) erfolgen. Die Besonderheit bei der Brückenmodellierung ist, dass als Bestandsdaten keine Shape-Dateien vorlagen, sondern lediglich 2D-Pläne und Bauwerksdokumente. Diese wurden um Datenaufnahmen aus Scans ergänzt.
Unterschiede der Varianten
Die Massenermittlung von Bestandsbauwerken kann über verschiedener Methodiken stattfinden, darunter die manuelle Berechnung und das Ableiten der Massen aus Modellen, basierend auf 3D-Scandaten.
Bei der manuellen Berechnung werden 2D-Pläne aus der Bauausführung herangezogen. Anhand der aufgeführten Maße erfolgt die Volumenberechnung, welche dann mit den entsprechenden Dichtewerten verrechnet wird, um die Massen zu ermitteln.
Eine Alternative dazu besteht im Scannen des Bauwerks und der anschließenden Modellierung anhand der gesammelten Daten. Dadurch kann der Ist-Zustand des Bauwerkes als 3D-Modell abgebildet werden. Aus diesem Modell ist es möglich sich Volumina und Massen abzuleiten.
Beide Varianten haben Unterschiede in Ihrem/Ihrer:
- Zeitaufwand
Die manuelle Massenermittlung ist vergleichsmäßig eine schnelle Herangehensweise. Der anfallende Aufwand, besteht rein aus der einmaligen Berechnung aller gewünschter Daten. Eine Dokumentation dieses Vorganges, wenn vorhanden, kann intransparent, aufgrund der subjektiven Einflüsse, sein.
Bei der Modellierung eines Bestandbauwerkes fällt ein höherer Zeitaufwand an. Die Tätigkeit des Scannen und Modellieren müssen hier zusätzlich zu der Berechnung mitberücksichtigt werden. Im Gegensatz liegt dadurch auch eine eindeutig nachvollziehbare Berechnungsgrundlage vor. Da die Berechnung in diesem Fall digital abläuft, ist es möglich etwaige Fehler direkt ausfindig zu machen Darüber hinaus, kann das 3D-Modell in weiteren Anwendugsfällen Gebrauch finden. An dieser Stelle ist anzumerken, dass, auf Grund der Eigenschaften der Laserscantechnologie, es nicht möglich ist alle Bauteile mit dieser Methode exakt abzubilden. Ein Bauteil kann durch fehlende Zugänglichkeit nicht scannbar sein. In diese Kategorie fallen zum Beispiel Fundamente, oder andere erdbedeckten Bauteile, aber auch Bauteile, die mangels Zugänglichkeit der Ausrüstung nicht gescannt werden können.
Zeitaufwand für ein Bauwerk (Datenerhebung an Ein- und Mehrfeldbrücken mit Spannweiten zwischen 8,5m und 12m [1])
| Manuell | Laserscan (TLS) | Dronenscan (UAV) |
|---|---|---|
| 2-6.5h | 6-24h | 4-20h |
- Genauigkeit
Mit der Annahme der manuellen Berechnung, als die genauen Daten, muss auch darauf hingewiesen werden, dass es bei der Arbeit mit Scandaten zu Abweichungen kommt. Für die genauen Ursachen dieser Abweichung ist weitere Forschung von Nöten. Eine erste Einschätzung zieht die folgenden Ursachen in Betracht:
- Genauigkeit der Scanmethode
- Aufwand der Modellierung
- weitere
Diese Abweichungen liegen im Bereich von 10-15%. Infolgedessen kann es sinnvoll sein, Überschlagsformeln zur Massenberechnung zu verwenden.
Genauigkeit (Die manuelle Modellierung dient hierbei als Maßstab für die anderen Methoden) [1]
| Manuell | Laserscan (TLS) | Dronenscan (UAV) |
|---|---|---|
| Ø Abw.: 0% | Ø Abw.: 16,96%* | Ø Abw.: 9,61%** |
*bei Ausschluss von Geländermodellierung, aufgrund der erhöhten Komplexität und Ausführung dieser
**ohne Betrachtung der Fundamente
- Betrachtung als Volumina[1]
| Bauteil | Volumen (Plan)
m³ |
Volumen (TLS)
m³ |
Volumen (UAV)
m³ |
|---|---|---|---|
| Überbau | 51,2 | 56,8 | 62,57 |
| Pfeiler + Wiederlager | 11,94 | 10,28 | 10,96 |
Arbeitsschritte für die Arbeit mit Scandaten
Eine Möglichkeit der Bestandsmodellierung von Brücken ist die Nutzung von Scans. Dabei wird das Brückenbauwerk in im Vorlauf der Modellierung mit Hilfe von verschiedenen Methoden (Laserscans, Dronenscans) digitalisiert. Im Gegensatz dazu steht die Ableitung eines Modells aus vorliegenden 2D-Plänen.
Die grundlegende Modellierungsschritte für eine Brücke, im Falle der Nutzung von Scans, werden hier, unter Verwendung der Software Cyclone Register 360, ReCap und Revit, beschrieben. Die wesentlichen Schritte werden erläutern, beginnend mit der Verarbeitung von 3D-Scandaten bis hin zur endgültigen Modellierung.
Öffnen Sie Cyclone Register 360 und laden Sie Ihre Scans. Nutzen Sie die automatische Registrierung oder führen Sie bei Bedarf eine manuelle Registrierung durch. Verwenden Sie "Visual Alignment" für die manuelle Registrierung in Drauf- und Seitenansicht. Erstellen Sie vor dem Exportieren eine LimitBox, um die Größe der Fahrbahn zu begrenzen. Drücken Sie "Abschließen", dann erneut unten rechts auf "abschließen". Exportieren Sie die Fahrbahn als E57-Datei und wählen Sie die zuvor erstellte LimitBox aus.
Öffnen Sie ReCap und importieren Sie die Fahrbahn als E57-Datei aus Cyclone Register 360. Hier können Sie die Fahrbahn beschneiden oder in Bereiche unterteilen. Halten Sie die linke Maustaste gedrückt und ziehen Sie, um einen Bereich zu markieren. Klicken Sie auf "Bereich" und fügen Sie einen neuen Bereich (z.B. "Böschung") hinzu. Wiederholen Sie dies für weitere Bereiche. Speichern Sie das Projekt als RCP-Datei.
Öffnen Sie Revit und erstellen Sie ein neues Projekt. Klicken Sie auf "Einfügen" -> "Fahrbahn" und wählen Sie die RCP-Datei aus ReCap. Unter "Ansicht" -> "Sichtbarkeit/Grafiken" -> "Fahrbahn" können Sie die Scanbereiche aus- und abwählen. Verschieben Sie die Fahrbahn auf Ebene 0 für die richtige Positionierung.
Verwenden Sie Bauteilfamilien für verschiedene Modellierungsoptionen wie Extrusion, Verschmelzen, Rotation und Sweep. Speichern Sie das Projekt regelmäßig, um Datenverlust zu vermeiden.
Beachten Sie, dass dies eine grundlegende Anleitung ist, und es kann erforderlich sein, weitere Ressourcen und Schulungen zu konsultieren, um fortgeschrittene Techniken zu erlernen.
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