Siltojen geoteknisten piirustusten tuotannon automatisointi mallipohjaisessa suunnittelussa

Abstract

Kolmiulotteinen mallintaminen eli 3D- mallinnus on lisääntynyt infra-alan suunnitteluprojekteissa. Usein kuitenkin geotekniikassa suunnitelmien luovutusaineisto koostuu perinteisistä kaksiulotteisista suunnitelmapiirustuksista eli tasopiirustuksista. Tasopiirustusten muokkaaminen vie paljon geoteknisten suunnittelijoiden resursseja, koska suunnittelijan täytyy tehdä kaikki muutokset käsin.

Opinnäytetyössä toteutettiin yleispätevä työkalu, jonka avulla siltojen geoteknisten tasopiirustusten tuottaminen helpottuisi. Työkalu toteutettiin algoritmista suunnittelua apuna käyttäen. Opinnäytetyössä huomioitiin geotekniikan yksikön lisäksi siltayksikön tarpeita. Opinnäytetyö tehtiin Ramboll Finland Oy:n toimeksiannosta. Opinnäytetyö tehtiin yrityksen toiveesta kehittää toimintaansa ja hyödyntää algoritmista suunnittelua enemmän.

Algoritmisella suunnittelulla on mahdollista nopeuttaa tavanomaisia ja toistuvia suunnittelutöitä. Algoritminen suunnittelu perustuu valmiiksi asetettuihin ohjeisiin ja sääntöihin. Algoritmisella suunnittelulla tarkoitetaan rutiininomaisten suunnittelutöiden automatisointia.

Työ toteutettiin Rhinoceros 3D-ohjelmalla ja sen Grasshopper-lisäosalla. Työkalulla voidaan luoda siltojen IFC (Industry Foundation Classes) – malleista melkein valmiita leikkauskuvia. Työkalu tekee leikkauskuvat suunnittelijan haluamasta kohdasta. Työkaluun on mahdollista lisätä myös muita mallinnettuja objekteja, kuten kallionpinta, maanpinta sekä alittavan tien tasaus.

Siltojen suunnittelu ja geotekninen suunnittelu tapahtuvat erillään ja lopulta suunnitelmat yhdistetään, jolloin selviää muokkaustarpeet. Työkalu nopeuttaa suunnittelun aikana geoteknisiin leikkauskuviin tulevien muutosten korjaamista. Työkalu tekee mekaaniset muutostyöt muutaman napin painalluksella. Työkalu helpottaa myös siltayksikön nopeita muutostarpeita, kun geotekniset piirustukset saadaan nopeasti muokattua. Työkalu vähentää geoteknisten suunnittelijoiden mekaanista työtä ja antaa lisää resursseja varsinaista suunnittelua varten.

Three-dimensional (3D) modelling has increased in infrastructure design projects. In geotechnical engineering, plans are often implemented as 2D drawings. The designer must make all the changes manually.

The objective of this study was to make a universal tool that can be used to produce geotechnical 2D drawings of bridges using algorithmic design. Algorithmic design refers to the automatisation of routine design work. The thesis was commissioned by Ramboll Finland Ltd. This thesis was conducted in collaboration with the geotechnical unit and the bridge unit.

The data for this thesis was gathered from the guidelines and requirements of the infrastructural building information modelling, as well as from the Rhinoceros 3D program and its Grasshopper add-on. The study involved interviews with industry professionals. The observations of the study were utilised in the development of the tool. The tool can be used to create almost ready cross section from IFC (Industry Foundation Classes) models of bridges. It is also possible to add other modelled objects to the tool, such as the rock surface, the ground surface, and the levelling of the road below.

Bridge and geotechnical design take place separately and eventually the plans are cross checked. The tool makes it faster to correct the geotechnical cross sections during the design. The tool performs mechanical modifications with a few clicks of a button. Faster changes in the geotechnical unit enabled by the tool give bridge designers more time to make their own changes. The tool provides geotechnical designers additional resources for actual design.