ИНЖЕНЕРНА ГЕОДЕЗИЯ И ХИДРОГРАФИЯ
ГЕОМЕТРИЧНО МОДЕЛИРАНЕ НА МЕТАЛНА КОНСТРУКЦИЯ ПО ДАННИ ОТ ЛАЗЕРНО СКАНИРАНЕ
Гл . ас . д-р инж . Гергана Антова , доц . д-р инж . Вътю Танев , ас . инж . Велина Павлова , Стиляна Любенова , УАСГ
SUMMARY
Scan-to-BIM brings documentation of an existing buildings into line with the modern digital planning methodology called building information modelling ( BIM ). This article describes how scan-to-BIM uses 3D laser scanning to capture digitally an existing building as a point cloud for creation and updating of a BIM model . Renovation of an existing old lattice grid structure , out of service for more than ten years , was a real challenge for investigation , capturing geometry and later determining residual load-carrying capacity . The original structure was calculated and produced in Italy and assembled in Bulgaria during the 80s of 20th century and was covered with a single layer textile membrane . It was used for 30 years before it was left without service and maintenance for more than 10 years . Strong corrosion processes were investigated for some of the members and almost all applied bolts which reduce seriously the rest load-carrying capacity . Laser scanning technology was chosen for getting the complex 3D geometry of the lattice grid structure . It was a real challenge to find a software for processing the scanned data and extracting the axial geometry of structure . Investigations for determining of the applied steel class and class of bolts was done on the site and at laboratory . Different concepts for rehabilitation were discussed before choosing the double layered stressed textile membrane . Numerical FEM models was used for proofing the adequacy of chosen structural solution . Modelling is a necessary process for converting the point cloud to a useful CAD representation .
Key words : laser scanning , point clouds , SCAN-TO-BIM , FEM analysis
РЕЗЮМЕ
Scan-to-BIM привежда документацията на съществуващите сгради в съответствие със съвременната методология за цифрово планиране , наречена строителен информационен модел . Тази статия описва как може да се използва 3D лазерно сканиране на съществуваща метална конструкция за създаване на точен геометричен модел . Обновяването на стара прътова структура , която не беше в експлоатация повече от десет години , беше истинско предизвикателство за обследване , възстановяване на геометрията и по-късно определяне на остатъчната товароносимост . Оригиналната структура е изчислена и произведена в Италия и сглобена в България през 80-те години на 20-ти век и е покрита с еднослойна текстилна мембрана . Използвано е 30 години , преди да остане без обслужване и поддръжка повече от 10 години . Изследвани са силни корозионни процеси за някои от елементите и почти всички приложени болтове , които намаляват сериозно остатъчната товароносимост . Технологията за лазерно сканиране е избрана за получаване на сложната 3D геометрия на решетъчната структура . Истинско предизвикателство беше да се намери софтуер за обработка на сканираните данни и извличане на аксиалната геометрия на структурата . Изследванията за определяне на клас на приложената стомана и клас на болтове бяха направени на площадката и в лабораторията . Различни концепции за рехабилитация бяха обсъдени преди да се избере двуслойната напрегната текстилна мембрана . За доказване на адекватността на избраното конструктивно решение са използвани числени модели на МКЕ .
Ключови думи : лазерно сканиране , облак от точки , напрегнати мембрани
1 . ВЪВЕДЕНИЕ
Целта на статията е да представи нови методи , които могат да бъдат използвани за автоматично , или поефективно полуавтоматично 3D , моделиране на съществуващи конструкции по данни от геодезически измервания . Чрез използване на лазерно сканиране се създава подробна 3D информация , облаци от точки , която пресъздава в цифров вид съществуващата конструкция . Обработката на „ облака “ е неефективно да се извършва ръчно , поради което се използват технологии , които разпознават в облака от точки различни геометрични примитиви ( цилиндри , паралелепипеди , сфери , равнини , повърхнини и др .) и създават от тях подходящи CAD обекти .
Търсенето на точни 3D модели , на построени , съществуващи сгради нараства в последните години . Някои от областите на приложение , които изискват или могат да се възползват от наличието на такива модели , са :
• Планиране ( разкриване на противоречия , извеждане от експлоатация , промени в дизайна );
• Реконструкция и модернизация на стари обекти ;
• Внедряване на услуги , базирани на виртуална и добавена реалност ;
• Анализиране на безопасността ;
• Откриване на промени .
Въпреки че повечето от новите индустриални обекти са проектирани с помощта на 3D CAD техники , в повечето случаи първоначалният модел се различава от окончателно изградената конструкция или съоръжение . Освен това промишлените съоръжения често са много динамична среда , където са необходими постоянни промени за подобряване на здравето и безопасността , повишаване на ефикасността и намаляване на опасните емисии в съответствие с екологичните разпоредби . В резултат , след няколко години има голяма разлика между документирания модел и изградения . В повечето случаи не е рентабилно или практично тези модели да се актуализират в края на строителството или след всяка промяна . За старите и наследени строителни обекти ситуацията е още по-лоша , тъй като повечето от тях са проектирани чрез стари 2D CAD техники и няма налични 3D модели . Следователно , и в двата случая при планиране на нови промени се изисква 3D информация за изграждането .
46 ГКЗ 1-2 ’ 2021