Veien mot en helhetlig digital arbeidsflyt i bergsikringsbransjen

Abstract

Digitalisering er på full fart inn i anleggsbransjen. I denne masteroppgaven er det testet forskjellig programvare for å kunne foreslå en helheltlig digital arbeidsflyt for sikring av bergskjæringer. Hovedfokuset er å se hvordan parametrisk design og BIM kan nyttiggjøres til dette formålet. Arbeidet er utført i samarbeid med Norges Geotekniske Institutt (NGI), og sees i sammenheng med deres pågående prosjekter.

Arbeidet i oppgaven er basert på ulike punktskyer. Disse er laget gjennom programmet Agisoft Metashape. For at orienteringer skal kunne hentes ut er det viktig at modellen blir riktig georeferert gjennom kontrollpunkter. Programmet Maptek PointStudio er nyttig for uthenting av plan manuelt og semiautomatisk. Disse planene kan brukes videre gjennom eksempelvis å eksportere til Excel. Programmet har også en funksjon som kan brukes til å lage storskala ruhetsprofiler.

Det visuelle programmeringsmiljøet Grasshopper, sammen med DAK-programmet Rhino er testet som analyseverktøy og til design av sikring. Det er utført stabilitetsanalyse for en plan utglidning etter partialfaktorprinsippet. Blokken viste seg å være ustabil med vanntrykk og seismisk kraft. Forspenning av en bolt på 50 kN gjorde stabiliteten tilstrekkelig. Sprekkeplan kan importeres fra Maptek PointStudio til Grasshopper. Disse kan videre brukes til å hente ut volum på blokk og areal på glideflate. Ved hjelp av en algoritme i Grasshopper kan det hentes ut skjæringslinje mellom to plan. Fall og fallretning på glideplan og skjæringslinje kan brukes til utplassering bolter etter teoretisk optimal boltevinkel. Et annet potensiale med programmet er mulighet for å skrive ut lister av sikringsmengder til Excel.

Grasshopper kan brukes til 3D-design av bolter, flettverksnett, steinsprangnett, wirenett, sognemur, sprøytebetong og inndeling av peler og pelnummer. Fra rapporten etter raset på E18, desember 2019, er spesielt to forhold viktige, nemlig bolting og inndeling av pel og pelnummer. Den mulige misforståelsen mellom geolog og entreprenør om boltevinkler, kunne kanskje vert unngått med bedre visualisering og formidling av bolteplan. Rapporten anbefalte videre en inndeling av pel og pelnummer. En inndeling er mulig å lage i Grasshopper. BIMCollab er egnet program for visning av BIM-modeller, da det kan ta inn både punktskyer og IFC-filer.

Digitalization is rapidly entering the construction industry. In this master's thesis different software has been tested to propose a complete digital workflow for rock support in road cuts. The main focus is to see how parametric design and BIM can be utilized for this purpose. The work has been carried out in collaboration with the Norwegian Geotechnical Institute (NGI), and is seen in the context of their ongoing projects.

The work is based on various point clouds. These are created through a software named Agisoft Metashape. In order to use the point cloud in further work, it is important that the model is correctly georeferenced through control points. The software Maptek PointStudio is useful for manually and semiautomatic defining discontinuities. These can be exported to Excel. The software can also be used to create large-scale roughness profiles.

The visual programming language Grasshopper together with the CAD program Rhino, have been tested as analytical tools and for the design of rock support. Stability analysis has been performed for a planar sliding of a block, according to the partial factor principle. The block proved to be unstable with water pressure and seismic forc. Tightening a bolt of 50 kN made the stability sufficient. Discontinitues can be imported from Maptek PointStudio to Grasshopper. Further these can be used to extract the volume of the block and the area of the sliding surface. Using an Grasshopper algorithm, the intersection line can be extracted between two planes. Dip and dip direction on sliding plane and cutting line can be used to place bolts according to theoretically optimal bolt angle. Another feature of the program is the ability to print lists of rock support amounts to Excel.

Grasshopper can be used for 3D design of different rock support and to divide a road cut into different sections. From the report after the rockslide on E18, december 2019, two conditions are particularly important, namely rock bolting and division into section. The possible misunderstanding between geologist and contractor about bolt angles, might have been avoided with better visualization of planned bolting. In addition the report recommended a division into different section of a road cut. This is possible to do in Grasshopper. BIMCollab is a suitable application for displaying BIM models, as it can import both point clouds and IFC files.