Algoritmiavusteinen putki-ja johtokaivannon geotekninen suunnittelu

Abstract

Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli tutkia algoritmiavusteisen suunnittelun mahdollisuuksia ja kehittää toimeksiantajan käyttöön työkalu putki- ja johtokaivantojen geotekniseen tietomallintamiseen. Työ toteutettiin yhteistyössä Geosolver Oy:n kanssa, ja sen keskeisenä tavoitteena oli tehostaa kaivantojen mallintamista sekä vähentää manuaalisen työn määrää.

Työssä hyödynnettiin Autodesk Civil 3D -suunnitteluohjelmistoa, Python-skriptiä sekä Dynamo-visuaalista ohjelmointiympäristöä, joiden avulla kehitettiin automatisoitu menetelmä kaivantojen muodostamiseen. Työn tietoperusta koostui kaivantoihin liittyvästä alan ohjeista ja määräyksistä, putki- ja johtokaivantojen yleisistä laatuvaatimuksista sekä talogeotekniikan tietomallinnuksen periaatteista. Nykyisten suunnittelukäytäntöjen selvittämiseksi työssä toteutettiin haastattelut geosuunnittelijalle ja LVI-suunnittelijoille.

Työn tuloksena löydettiin vaihtoehtoisia tehokkaampia tapoja mallintaa putki- ja johtokaivantoja. Lisäksi kehitettiin Python-koodiin ja tilavuuskappaleisiin perustuva työkalu, joiden avulla pystytään muodostamaan putki- ja johtokaivannot automaattisesti annettujen lähtötietojen avulla. Menetelmää testattiin käytännön case-kohteessa, jossa sen tuottamia malleja verrattiin perinteisesti mallinnettuihin kaivantoihin. Tulosten perusteella automatisointi nopeutti ja poisti manuaalista työtä suunnitteluprosessissa etenkin IFC-tiedostojen paremman hyödyntämisen kautta.

Opinnäytetyö osoittaa, että algoritmiavusteinen suunnittelu soveltuu aputyökaluksi geotekniseen tietomallintamiseen ja sen avulla on mahdollista tehostaa suunnittelutyötä. Kehitettyjä uusia menetelmiä voidaan hyödyntää jatkossa vastaavissa suunnittelukohteissa sekä kehittää työn aikana syntyneitä automatisointityökaluja edelleen tehokkaammiksi.

The aim of this thesis was to investigate the possibilities of algorithm-assisted design and to develop a tool for the customer for geotechnical information modelling of pipe and cable trenches. The work was carried out in collaboration with Geosolver Oy, and its primary objective was to improve the efficiency of trench modelling and to reduce the amount of manual work.

The work utilised Autodesk Civil 3D design software, Python scripting and the Dynamo visual programming environment, with which an automated method for creating trenches was developed. The knowledge base of the thesis consisted of industry guidelines and regulations related to excavations, general quality requirements for pipe and cable trenches, and the principles of building geotechnical information modelling. To examine current design practices, interviews were conducted with a geotechnical designer and HVAC designers.

As a result of the work, alternative and more efficient methods for modelling pipe and cable trenches were identified. In addition, a tool based on Python code and solid geometry was developed, which enables the automatic formation of pipe and cable trenches based on given input data. The method was tested in a real case project, where the models it produced were compared to traditionally modelled trenches. Based on the results, automation accelerated the design process and eliminated manual work, particularly through better utilisation of IFC files.

The thesis demonstrates that algorithm-assisted design is suitable as a supporting tool for geotechnical information modelling and that it can significantly improve design efficiency. The new methods developed can be utilised in similar future projects, and the automation tools created during the work can be further developed to be even more effective.