Eine Untersuchung des Aufwands zur Bestimmung einer Raumzerlegung aus Oberflächenbeschreibungen einzelner Bauteile und Räume
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Projekt adressierte die Erarbeitung und die Untersuchung des Laufzeitverhaltens eines Algorithmus, der aus gegebenen geometrischen Beschreibungen der Oberfläche von Objekten in digitalen Bauwerksmodellen folgende topologischen Informationen bestimmt: • Überschneidungen von Objekten • Lücken zwischen Objekten bzw. Leerräume im Innern eines Bauwerksmodells, an denen keine Objekte vorhanden sind • den Außenraum • alle topologischen Nachbarschaftsbeziehungen. Im Projekt wurde ein Algorithmus erarbeitet, der für digitale Modelle von Bauwerken den aufgeführten Anforderungen genügt. Der Algorithmus wurde in Java umgesetzt. Sein Laufzeitverhalten und sein Speicherbedarf sind für Modelle mit mehr als 1.000 Objekten akzeptabel. Die Herausforderung ist der Umgang mit den Ungenauigkeiten bei der Zahlendarstellung im Rechner. Im Projekt werden Ganzzahlen für Koordinaten verwendet. Die gegebenen Punkte der Objekte werden auf das ganzzahlige Raster gerundet und in ein Netz von Tetraedern eingefügt. Die Oberflächen der Objekte werden im Netz rekonstruiert. Schnittpunkte werden berechnet. Hierbei wird ggf. das Koordinatensystem verfeinert. Die Ergebnisse sind überzeugend und können Berechnungen durchführen, zu denen die heute im Bauwesen eingesetzten Modellierungswerkzeuge nicht in der Lage sind. Heute verfügbare Modellierungswerkzeuge verfügen über Algorithmen zur Bestimmung von Durchdringungen. Lücken oder Leerräume werden unzureichend oder teilweise gar nicht erkannt. Auch ist die Bestimmung des Außenraums in diesen Werkzeugen eine Herausforderung und nicht in allen Fällen mit korrekten Ergebnissen durchführbar. Die im Projekt durchgeführten Untersuchungen haben eine starke Nähe zu Arbeiten auf dem Gebiet der Netzgenerierung. Diese Arbeiten sind insbesondere ausgerichtet auf das Generieren von Netzen mit bestimmten Eigenschaften, um die Modelle beispielsweise zur numerischen Berechnung von physikalischem Verhalten nutzen zu können. Sie adressieren dabei nicht oder nur bedingt die oben aufgeführten topologischen Informationen, die im Bauwesen für die Nutzung digitaler Modelle relevant sind.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
-
Accuracy Aspects when Transforming a Boundary Representation of Solids into a Tetrahedral Space Partition, in Abualdenien, J. et al. (Ed.): Workshop on Intelligent Computing in Engineering (EG-ICE 2021), pp. 320 – 329, ISBN: 978-1-7138- 5547-7, 2021
Vetter, J. & Huhnt, W.
-
Space Partitioning asaHolistic Alternative toTraditional Geometric Modeling Workflows intheAEC Industry. Lecture Notes in Civil Engineering, 415-426. Springer Nature Switzerland.
Huhnt, Wolfgang; Vetter, Joanna Zarah & Sternal, Maximilian
-
Transforming Building Components intoaSpace Partition toIdentify Indoor andOutdoor Spaces inDigital Building Models. Lecture Notes in Civil Engineering, 403-413. Springer Nature Switzerland.
Vetter, Joanna Zarah & Huhnt, Wolfgang
