Anwendungsfach Bauingenieurwesen

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1 Anwendungsfach Bauingenieurwesen Kontakt: Prof. Dr.-Ing. Uwe Rüppel Fachbereich Bau und Umweltingenieurwissenschaften Institut für Numerische Methoden und Informatik im Bauwesen Altbau Fachbereich 13 Institut für Numerische Methoden und Informatik im Bauwesen Prof. Dr.-Ing. Uwe Rüppel 1

2 Ein Bauingenieur erfand den ersten programmierbaren Computer! Konrad Zuse, Computer Z3, 1941 Zuse 1948, Z4 Zuse, gestorben 1995 Bau des Z1 im Wohnzimmer der Eltern in Berlin 1936 Fachbereich 13 Institut für Numerische Methoden und Informatik im Bauwesen Prof. Dr.-Ing. Uwe Rüppel 2 Z3 Deutsches Museum, München

3 Überblick Wasser, Abwasser, Umwelt und Raumplanung Verkehrswesen Projektentwicklung, Facility Management Bauinformatik - Modelle, Simulationen, Prozesse - Stahlbau, Massivbau Entwurf und Konstruktion von Bauwerken Fachbereich 13 Institut für Numerische Methoden und Informatik im Bauwesen Prof. Dr.-Ing. Uwe Rüppel 3

4 Prozesse Planung der Gründung des Gallileo Hochhauses, Commerzbank (Dresdner Bank) Frankfurt, 38 Stockwerke, m 2 Bürofl. 190 Mio., Dokumente Architektur Tragwerksplanung Geotechnik Technische Gebäudeausrüstung statische Prüfung Bauaufsicht Bauherrenaktivitäten Stadt- Planung Stadtbahnbau Umweltüberwachung Aufzugs- und Fördertechnik Spezialtiefbau Spartensicherung Bauherrenaktivitäten Fachplanungen Hoheitliche Aktivitäten Bauausführung Sonstige Aktivitäten Wasserhaltung Stahlbetonbau Fachbereich 13 Institut für Numerische Methoden und Informatik im Bauwesen Prof. Dr.-Ing. Uwe Rüppel 4 weitere Aktivitätsbereiche Abstimmung mit Anliegern

5 Simulationen Wellenausbreitung Kranbahn Olympiastadion in Sydney FE Simulation eines Schirms Fachbereich 13 Institut für Numerische Methoden und Informatik im Bauwesen Prof. Dr.-Ing. Uwe Rüppel 5

6 Umweltsimulationen Windgeschwindigkeiten zwischen Hochhäusern Sichtanalyse für ein Hochhaus Fachbereich 13 Institut für Numerische Methoden und Informatik im Bauwesen Prof. Dr.-Ing. Uwe Rüppel 6

7 Modelle: Building Information Modeling (BIM) Building Information Model Digitales Modell eines Bauwerks, das geometrische und semantische Informationen zu allen relevanten Bauobjekten, wie z.b. Bauteile, Baugruppen oder Räume, und deren Beziehungen für die Nutzung im Rahmen des gesamten Lebenszyklus in objektorientierter Form zur Verfügung stellt. Building Information Modeling Prozesse zur Spezifikation eines Building Information Models und seine Verwendung, Verwaltung und Adaption im Rahmen des gesamten Lebenszykluses. Ohne BIM: Symbole auf Papier und Modell im Kopf Mit BIM: Modell im Computer und im Kopf Quelle: Arbeitskreis der Bauinformatik-Professuren Fachbereich 13 Institut für Numerische Methoden und Informatik im Bauwesen Prof. Dr.-Ing. Uwe Rüppel 7

8 Intelligentes Gebäude: BIM und RFID - Indoor-Navigation für die Feuerwehr (Multimethodenansatz) UWB WLAN BIM Festpunkte, Wegegraphen, Webservice Einsatzkraft Einsatzleitung RFID Inertial- Sensoren Bluetooth Neuer gebäudeoptimierter integrierter RFID- Multimethodenansatz: 1. Büroumgebungen: WLAN und aktive RFIDs Nutzung der bestehenden technischen Gebäudeinfrastruktur Ergänzung durch aktive RFIDs an Brandschutzelementen zur Feinkalibrierung 2. Passagier- und Gepäckhallen: Ultra-Wide-Band (UWB) mit zentralen Sensoren und Rückkanal (WLAN, GSM bzw. UMTS) Geringer Installationsaufwand: Pro Einsatzkraft 1 UWB-Tag und pro Halle ca. 4 Sensoren 3. Technikräume und Tiefgaragen: Aktive RFIDs mit Ortinformationen RFID-Position als Referenz für die Position der Einsatzkraft Fachbereich 13 Institut für Numerische Methoden und Informatik im Bauwesen Prof. Dr.-Ing. Uwe Rüppel 9

9 Indoor-Navigation: Praxistest im FTC bei Fraport Quelle: Fachbereich 13 Institut für Numerische Methoden und Informatik im Bauwesen Prof. Dr.-Ing. Uwe Rüppel 9

10 Fachbereich 13 Institut für Numerische Methoden und Informatik im Bauwesen Prof. Dr.-Ing. Uwe Rüppel 10 2 Min. Video ohne Ton

11 BIG: Building Information (Serious) Gaming Erweiterung der BIM Modelle um für das Gaming erforderliche Element Beweglichkeit der Türen Öffnung von Fenster Ziel: Entfluchtung in einem Gebäude mit künstlichen Avataren testen 1 Min. Fachbereich 13 Institut für Numerische Methoden und Informatik im Bauwesen Prof. Dr.-Ing. Uwe Rüppel 13

12 VR und AR am IIB: Darmstadt Civil, Environmental and Safety Engineering Lab (DACES) VR1: 3D aktiv Stereo Power Wall (Shutterbrillen) VR2: Handy mit Cardboard Quelle: Google VR4: VR-Brille im Laufstall VR3: VR-Brille mit Body-Tracking im begrenzten Bereich (5x5m) AR: Virtuelle Objekte in reale Welt eingeblendet VR5: VR-Brille mit Rucksack PC: Freie Bewegung

13 VR1 (PowerWall): Anwendungsbeispiel: Entfluchtungsimulation des Institutsgebäudes mit BIM & Unity BIM-Gebäude in Revit 2 Min., kein Ton Erleben derartiger Anwendungen ermöglicht intuitive und umfassende Kontrolle Automatisch generiertes, anpassbares NavigationMesh in der Unity Engine; Wegfindung mittels A*-Algorithmus

14 VR2 (Smartphone): Visualisierung (SimpleVR) Lowcost-VR mittels Smartphone Google Cardboard Google Daydream Umsehen in der virtuellen Welt mit Hilfe von Inertialsensoren in mobilen Endgeräten Anwendungsszenarien: Modelle von Bauteilen in VR Visualisierung physikalischer Vorgänge (z.b. Wärme, Feuchte, Rauchgas etc.) Visualisierung von physikalischen Vorgängen in VR

15 Feuerlöscher-Training in VR3: Bewegung und Interaktion in digitaler Umgebung; Nutzung von VR-Headsets (Brillen) & Controllern für Positionierung und Interaktion; Beschränkungen durch Sensorbereich, Kabellänge etc.

16 VR4 (Motion Platform): Erweiterung der Mobilität Kontinuierliches Laufen ohne Grenzen Beschränkungen bestimmter Bewegungen nach wie vor gegeben Umsetzung erfolgt auf einfachster Ebene über sog. motion platform Cyberith Virtualizer Virtuix Omni Anwendungsszenarien: Feuerwehrtraining mit erweiterter Mobilität Unity Software Development Kit 15 Sek.

17 VR5 (Rucksack-PC): Volle Mobilität mit großflächigem (Body-)Tracking Freie Bewegung im Gebäude mit VR Brille Navigation/Tracking erfolgt bspw. über: Multimethodensatz (z.b. WLAN, UWB, RFID, Google VPS mit Tango ( z.b. Lenovo Phab 2 Pro)) Nutzung für Feuerwehrangriff im beliebigen BIM-Gebäude, z.b. ausgeführt in einer Halle mit Indoor Navigation/Tracking Gesamtes Video: (Unteres Video auf der rechten Seite)

18 5. and 6. Semester Hauptfach Bauingenieurwesen Pflichtmodul 4. Semester Fachbereich 13 Institut für Numerische Methoden und Informatik im Bauwesen Prof. Dr.-Ing. Uwe Rüppel 18

19 Datenbanken für Ingenieuranwendungen Vorlesungsankündigung SoSe 2018 Univ.-Prof. Dr.-Ing. Uwe Rüppel NN Vorlesung BIM/CAD-Einführung; Standard Software-Methoden und Schnittstellen im Bauplanungsprozess ; Datenbanken ; Grundlagen der softwaregestützten Projektentwicklung; Exemplarische Anwendung der vorgestellten Informationsmodelle im Bereich der Entwicklung von Projekten des Bau- und Umweltingenieurwesens Übung AutoCAD (Bauzeichnungen) Autodesk Revit (3D Modellierung) Eigene Programme mit MS Excel, C# SQL-Datenbank (sqlite) Java ERM Zielgruppe Diese Lehrveranstaltung hat einen Umfang von 6 CP und richtet sich an Studierende folgender Studiengänge: B.Sc. Bauingenieurwesen und Geodäsie B.Sc. Umweltingenieurwissenschaften B.Sc. Wirtschaftsingenieurwesen Technische Fachrichtung Bauingenieurwesen B.Sc. Computational Engineering (bei Vertiefungsrichtung Bauingenieurwesen) Termine Vorlesungsbeginn: 09. April 2018 Vorlesung: Mo. 13:30-15:10 Raum: L4/ Hörsaalübung: Mo. 15:20-17:00 Raum: L4/02-201

20 Module ctd. Beste Arbeitsplatzaussichten, da die Digitalisierung der Baubranche (in D ca. 5% vom BIP; MB ~4%; INF ~3%) mit BIM und Ingenieurinformatik- Methoden gegenwärtig eine große Herausforderung darstellt! Fragen? Fachbereich 13 Institut für Numerische Methoden und Informatik im Bauwesen Prof. Dr.-Ing. Uwe Rüppel 20