Prof. Dr.-Ing. Christian Koch

Die Professur Intelligentes Technisches Design beschäftigt sich in Lehre und Forschung mit der Anwendung neuer Informations- und Kommunikationstechnologien im Entwurf, in der Planung, in der Bauausführung und im Betrieb baulich-technischer Infrastruktur, wie z.B. von Gebäuden, Brücken, Tunneln, Straßen- und Leitungsnetzwerken. Dabei werden gezielt Methoden des Building Information Modelling (BIM), des Maschinellen Sehens und Lernens sowie der Virtuellen und Erweiterten Realität eingesetzt, um Entscheidungsträger fundiert, effizient und nachhaltig zu unterstützen. 

Erstellt: 08. Dezember 2020

Neue Publikation in Tunnelling and Underground Space Technology

In der Januarausgabe der Fachzeitschrift "Tunnelling and Underground Space Technology" ist der Artikel "From digital models to numerical analysis for mechanised tunnelling: A fully automated design-through-analysis workflow" erschienen.

Große Infrastrukturprojekte, die den Bau von Tunneln in städtischen Gebieten beinhalten, stellen komplexe, integrierte und multidisziplinäre Systeme dar, für die Bau- und Konstruktionsinformationsmodellierung sowie rechnerische Entwurfsbewertungswerkzeuge für die Entscheidungsfindung in allen Projektphasen und während des gesamten Lebenszyklus erforderlich sind. Selbst wenn die zugrundeliegenden Informationen, die für die rechnerische Analyse benötigt werden, in einem Informationsmodell gespeichert sind, ist die Übersetzung in rechnerische Modelle immer noch umständlich und erfordert erhebliche manuelle Arbeit für die Modellerstellung und -einrichtung sowie übermäßige Rechenressourcen und Zeit. Um diese Defizite zu beheben, wird in diesem Beitrag eine systematische Zusammenfassung von Konzepten zur integrierten Informationsmodellierung, numerischen Analyse und Visualisierung für den maschinellen städtischen Tunnelbau vorgestellt. Unser erster Ansatz "BIM-to-FEM" zeichnet sich durch eine vollautomatische Verbindung zum fehlerfreien Datenaustausch zwischen einem eigenständigen Tunnelbau-Informationsmodell und dem prozessorientierten Simulationsmodell für den maschinellen Tunnelbau "ekate" aus. Im zweiten Ansatz "SATBIM" wird ein vollautomatischer Datenaustausch-Workflow zwischen einem parametrischen Mehrebenen-Informationsmodell für den Tunnelbau und mehrstufigen numerischen Modellen, die sowohl auf der Finite-Elemente- als auch auf der Isogeometrie-Analyse basieren, etabliert, wobei Metamodelle für die Entwurfsbewertung in Echtzeit eingesetzt werden. Wir diskutieren die verschiedenen Anwendungen dieser Konzepte, wie z.B. die szenariobasierte Exploration von Entwurfsalternativen, die Echtzeit-Entwurfsbewertung innerhalb eines TIM auf der Basis von Metamodellen und die Potenziale der Nutzung dieser Modelle für die Prozesssteuerung während des Baus. Darüber hinaus stellen wir zwei Fallstudien vor, bei denen reale Projektdaten für die Integration von Informationen und numerischer Modellierung verwendet wurden. Die Beispiele in diesem Beitrag zeigen klare Vorteile dieses Ansatzes im Vergleich zu traditionellen Ansätzen in Bezug auf die Effizienz der Modellierung, die durch reduzierte Benutzerinteraktionen und fehlerfreien Informationsaustausch erreicht wird, und zeigen die Vorteile der mehrstufigen Modelldarstellung und Echtzeit-Analyseaufgaben.

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Zum Team gehören Herr Prof. Koch, Frau Nöthlich und weitere Mitarbeiter/-innen.

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