Kategorie: Automatisierung

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Brückenbau-Modul Trogbrücken – Automatisierte Planung mit Revit und Dynamo

Im letzten Jahr konnten Hendrik und ich ein komplettes Modul zur Planung von Trogbrücken-Typen der DB Netz erstellen. Dabei war die Entwicklung quasi ein Wettbewerb, ursprünglich angedacht zwischen den Software Autorensystem Autodesk Revit und Siemens Nx. Mitbewerber anderer Autorensysteme / Add-Ons wollten zwar parallel etwas ähnliches erstellen, geliefert auf Augenhöhe haben aber nur wir (Hendrik / Ich) und Siemens Nx (Team Max Bögl).

Wenn ich schreibe „auf Augenhöhe“, dann meine ich, dass selbst ein begeisterter und erfahrener Siemens-Anwender uns zugestand, dass Revit doch sehr viel mehr kann, als er vermutet hätte und am Ende beide Autorensysteme sehr eng beieinander liegen. Natürlich hat jedes System seine Vor- und Nachteile. Und wenn die Revit-Entwickler ein wenig mehr auf uns Anwender hören würden, hätten wir schon längst in allen Familien-Editoren die gleichen großartigen Werkzeuge wie in den Adaptiven Bauteilen. Außerdem könnten wir dann vielleicht auch endlich Fasen, Rundungen und dergleichen direkt erstellen und wir wären einige Limitationen los, was die Verwendung der Berichtsparameter anbelangt.

Es war in jedem Fall ein sehr spannendes Projekt, bei dem auch wir wieder dazu gelernt haben und bei dem sich wieder einmal gezeigt, hat, dass die Beherrschung der Adaptiven Bauteile im Ingenieurbau unabdingbar ist. Dynamo (Player) spielte auch ein Rolle, ist als Bindeglied zu dem von uns entwickelten User Interface hervorragend geeignet und ermöglicht uns auch die Lagegenaue Platzierung von Überbau und Widerlagern. Basis dabei ist die Gradiente (bspw. als DWG Unterlage) und die vom Konstrukteur vorgegeben Lagerachsen.

Bei unserer Lösung werden auch die relevanten Werte des Überbaus in die Widerlager geschrieben, so dass diese nicht einfach nur abgesetzt werden, sondern am Ende wirklich auf Knopfdruck lagerichtig und mit den passenden Parameter-Werten.

Hier könnt ihr das Ergebnis auch im Schnelldurchlauf sehen:

Welche Anforderungen es insgesamt gab, wie wir das ganze in einer agilen und ebenso zielgerichteten wie auch angenehmen Arbeitsweise gelöst haben, ist nachfolgend noch einmal zusammengefasst.

Wenn auch Ihr ähnliche Aufgabenstellungen habt, Hendrik und ich stehen gern zur Verfügung und würden uns freuen, Euch dabei zu unterstützen!

Ausgangssituation

Infrastruktur besser planen, bauen und betreiben

Das Ziel der Deutschen Bahn ist eindeutig und die aktuelle Lage um die bestehenden Brücken der Bahn ist es auch.

Laut einer Analyse der Deutschen Bahn und des BMVI (Bundestag, April 2020) sind bei 70% aller Bahnbrücken in Deutschland Maßnahmen erforderlich. So sind bspw. Bei 30% dieser Brücken Instandsetzungsmaßnahmen erforderlich. In den kommenden 9 Jahren sind 2.000 Brücken betroffen und es wird mit Kosten in Höhe von 9 Mrd. Euro gerechnet.

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Quellennachweis

Die Erstellung dieser digitalen Bauwerksmodelle kann mit unterschiedlichen Autorensystemen erfolgen. Das Projekt sollte deshalb auch dazu dienen, die beiden Lösungen Autodesk Revit und Siemens NX bei gleicher Aufgabenstellung miteinander vergleichen und bewerten zu können.

1.    Problem

Wie erstellt man ein Brückenbau-Modul für Dickblechtrogbrücken des AG inkl. der Widerlager und verkehrstechnischen Randbedingungen, dass es dem Anwender ermöglicht, entsprechende Bauwerke einfach und effizient zu erstellen? Wie kann ein User-Interface gestaltet werden, das hilft, die Vielzahl an Parametern möglichst übersichtlich einzugeben? Wie kann es zudem so erstellt sein, dass der Auftraggeber selbst es anpassen kann, ohne auf den ursprünglichen Auftragnehmer warten / zurückgreifen zu müssen? Welche visuelle Unterstützung kann es sowohl bei der Eingabe der Parameter geben als auch bei der Änderung von Werten?

Wie kann die Einbaulage in Höhe, Schiefwinkligkeit und Neigung eingegeben bzw. geändert werden? Wie kann eine vom Ist abweichende Soll-Neigung eingegeben werden – als Neigungswert, als Höhendifferenz? Was, wenn sich die Neigung aufgrund der neuen Trassierung umkehrt? Inwieweit können unterschiedliche Flügeltypen in Relation zu dem erforderlichen Winkeln ausgewählt und gesteuert werden? Wie lassen sich Abmessungen und Werte aus dem Überbau automatisch übertragen in die Widerlager, da deren Lage und Ausprägung davon abhängig sind.

2.    Lösung

In einer agilen Arbeitsweise wurde schrittweise eine Lösung erarbeitet. Sehr wertvoll waren dabei der offene Austausch und die Zuarbeit seitens des AG. Dieses erörterte mit den Richtlinien-Autoren Fragen und Problempunkte, die sich aus der Aufgabenstellung und den wöchentlichen Sprints ergaben. Auf diese Weise konnte sehr effizient an einer praxisgerechten Umsetzung der Aufgabenstellung seitens unseres Teams gearbeitet werden.

Im Kern besteht die Lösung aus drei Bausteinen:

Baustein 1: Parametrisierte Bauteil-Familien für Überbau und Widerlager

Voll parametrisierter Überbau und Widerlager inkl. Flügel- und Vouten-Steuerung (in Rot dargestellt)
Schnittführung im Auflagerbereich parametrisiert, Steifen im Feld und im Auflagerbereich sowie Endquerträger in Ausrichtung und Lage gem. Richtlinie

Baustein 2: Drei kompakte Dynamo-Player Scripte für die Platzierung und geometrische Ausprägung der Bauteile

Baustein 3: Ein auf Excel basierendes User Interface, das die Möglichkeit bietet alle notwendigen Parameter vorzugeben

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5 unterschiedliche Flügeltypen – Abmessungen und auch Neigungen parametrisiert

3.    Ergebnis: Verkürzte Planungszeit

Der Anwender kann mit einfachen Revit Funktionen einen Lageplan verknüpfen, die Lagerachsen an den erforderlichen Stellen konstruieren und die Gradiente hinzufügen. Anschließend lässt er Überbau und Widerlager passgenau platzieren. Die geometrischen Werte trägt er im Excel User-Interface ein und überträgt diese ins Projekt mittels des zweiten Knopfdrucks im Dynamo-Player.

Erforderliche Anpassungen, sei es die Anzahl der Steifen oder die Winkel der Flügel oder Vouten, können jederzeit manuell im Projekt oder durch Veränderung der Werte in Excel.

Diese Teilautomatisierung der Entwurfsplanung verkürzt die Planungszeit von mehreren Tagen auf wenige Stunden. Am Ende entsteht ein geometrisch exaktes, digitales Abbild einer neuen Dickblechtrogbrücke.

Alle Abbildungen erstellt mit enscape