Pilotprojekt des Bundes: BIM im Tiefbau - Brücke

Im Rahmen der Neubaustrecke Stuttgart-Ulm entsteht zwischen den Bauabschnitten Boßlertunnel und Steinbühltunnel eine der höchsten Eisenbahnbrücken in Deutschland. Das technisch anspruchsvolle Bauwerk mit einer Höhe von 85 m besteht aus zwei eingleisigen Brücken mit einer Länge von 485 m und 472 m. Das sechsfeldrige Durchlaufträgerbauwerk wurde mittels Vorschubrüstung hergestellt und besteht aus zwei eingleisigen Brückenüberbauten. Die Brücken wurden als Y-Brücken mit wenigen Stützen konzipiert um eine gefälligere Einbettung in das Landschaftsbild zu ermöglichen.

Die Filstalbrücke ist eine Eisenbahnüberführung über das Filstal und wird als Teil der neuen Hochgeschwindigkeitsstrecke Wendlingen-Ulm errichtet. Das Bauwerk besteht aus zwei einspurigen Brücken mit einer Länge von 485 m und 472 m. Die Brücken besitzen eine maximale Höhe von 85 m und eine maximal Spannweite von 150 m. Die Brücken befinden sich direkt zwischen den Portalen der beiden Tunnelröhren des Albaufstiegs. Derzeit befindet sich das Projekt in der Ausführungsphase. Die beiden größten Pfeiler der Brücken wurden als Y-Pfeiler konstruiert, um die Gesamtzahl der Pfeiler zu reduzieren und eine Einpassung in die Landschaft zu ermöglichen. 

Herausforderungen

Aufgrund der Komplexität des Brückenbauwerks wurde bereits in der Planungsphase ein 3D-Modell der Brückengeometrie erstellt. Die BIM-Methodik wurde im Projekt anschließend in den Leistungsphasen 8 und 9 nach HOAI eingesetzt. Auch bei der Filstalbrücke wird auf partnerschaftliche Zusammenarbeit gesetzt, welche eine offene Kommunikation und einen offenen Informationsaustausch unterstützt.

Zielsetzung

Beim Einsatz von BIM-Technologien galt es, ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Innovation und Implementierungsrisiken zu finden. Dabei kam eine Mischung aus bereits erprobten und neuen Technologien zum Einsatz.

Folgende BIM-Ziele wurden im Pilotprojekt Filstalbrücke definiert. Projektrisiken, insbesondere Termin- und Kostenrisiken, sollen gemindert werden. In den Bereichen Bauüberwachung, Bauabrechnung, Termin- und Kostensteuerung, Berichtswesen und Besprechungswesen sowie in der Dokumentation sollen die Prozesse analysiert und die Effizienz gesteigert werden. Die Entwicklung und Veränderung von Rollenbildern, die Organisation und die Zusammenstellung von Projektteams, die Zusammenarbeit von Auftraggebern und Auftragnehmern und der Einsatz von Hard- und Software sollen analysiert und Erfahrungen gesammelt werden. Die Kommunikation und die Vernetzung der Projektbeteiligten sollen verbessert werden.

Diese Maßnahmen und BIM-Anwendungen wurden auf Basis dieser Ziele festgelegt und durchgeführt:

  1. Bauablaufplanung und Statusmeldung
  2. Zustandsfeststellung mittels mobiler Lösungen
  3. BIM-basierte/s Abrechnung, Qualitätsmanagement, Mängelmanagement und Kostencontrolling

Fazit

Visualisierungen und die Simulation von Bauzuständen unterstützen die Kommunikation mit Dritten. Positive Effekte gibt es auch bei der Analyse der Terminplanfortschreibung mit Hilfe von virtuellen Bauablaufsimulationen. Es hilft Projektbeteiligten, Zusammenhänge bezüglich des Bauablaufs schneller zu verstehen, da Informationen zusätzlich visuell aufbereitet werden.

Durch die Verknüpfung der Informationen der Baustelle mit dem 4D-Modell und deren regelmäßige Rückmeldung erfolgt eine monatliche Leistungsmeldung. In Bezug auf die Abrechnung erhält man auf diese Weise auch eine visuelle Plausibilisierung von Abrechnungsdaten. Auf der Baustelle werden cloudbasierte Anwendungen über Tablets und Web-Portale genutzt und getestet, welche als Informations- und Dokumentationsplattform dienen. Zukünftig wird weiterer Nutzen durch den Vergleich der klassischen Rechnungsstellung Bau mit einer modellbasierten Rechnungsstellung erwartet.

Beteiligte Organisationen

BIM-Berater
AEC3 Deutschland GmbH, München
Die AEC3 Deutschland GmbH ist ein auf Integrationsmethoden im Bauwesen spezialisiertes, unabhängiges Beratungsunternehmen, das sich schon seit über 10 Jahren  mit den Themen "Durchgängigkeit", "3D Planung", "Schnittstellen" und "BIM" beschäftigt. Hauptaugenmerk gilt der Prozessintegration mit dem Ziel einer durchgängigen Nutzung moderner IT Systeme. AEC3 unterstützt Planungsbüros, Baufirmen und öffentliche Auftraggeber bei der Standardisierung der Übergabeprozesse sowie der Überwindung von Medienbrüchen und Schnittstellenproblemen. Eine wichtige Beratungs- und Entwicklungsarbeit ist die Erstellung von BIM Handbüchern und Richtlinien für Bauprojekte, in denen die jeweiligen Aufgaben der Beteiligten nach dem Prinzip "Wer liefert was wann und in welcher Qualität?" festgelegt sind. Neben diesen Kompetenzen im Bereich Projektvorbereitung und -durchführung besitzt AEC3 umfangreiche Erfahrung aus nationalen und internationalen Forschungs-, Entwicklungs- und Standardisierungsprojekten.
  • München
Software
Ceapoint aec technologies
  • Essen
Bauherr
DB Projekt Stuttgart-Ulm GmbH
  • Stuttgart
Bauunternehmer
Firmengruppe Max Bögl
  • Sengenthal
BIM-Berater, Entwurfsplaner
OBERMEYER Planen + Beraten GmbH
  • München
Universität
Ruhr-Universität Bochum, Fakultät für Bau- und Umweltingenieurwissenschaften / Lehrstuhl für Informatik im Bauwesen

Der Lehrstuhl für Informatik im Bauwesen (IIB) der Ruhr-Universität Bochum, geleitet von Prof. Dr.-Ing. Markus König, befasst sich im Rahmen der Forschung mit Methoden zur Digitalisierung im Bauwesen. Bereits seit 2010 beschäftigt sich der Lehrstuhl mit dem Einsatz von digitalen Bauwerksmodellen zur Unterstützung von Planungs-, Ausführungs- und Betriebsprozessen. Die Schwerpunkte am IIB liegen auf den Forschungsthemen Datenmanagement, künstliche Intelligenz und Sensorik & Visualisierung.
Zur Optimierung der Verfügbarkeit, Zugänglichkeit und Qualität von Daten für die Planung, den Bau und den Betrieb von Bauwerken, werden unter anderem graphenbasierte Modellierungstechnologien, Blockchain-basierte Smart Contracts und Digital Twins eingesetzt.
Im Bereich künstliche Intelligenz konzentrieren sich die Forschungsvorhaben auf Technologien, welche die Planung, den Bau und die Überwachung von Bauwerken intelligenter, sicherer und kostengünstiger machen. Ziel ist es maschinelles Lernen mit modernem Datenmanagement in der Bauindustrie und BIM-Systemen zu verknüpfen.
Computer Vision birgt hier ein enormes Potenzial für den Bausektor. Die Fähigkeit der Objekterkennung sorgt dafür, dass zahlreiche Datenquellen wie Punktwolken, Bilder und Videoaufnahmen in Echtzeit untersucht werden können. Mittels weiterer KI-Verfahren können z.B. Materialien ermittelt, Bauteile rekonstruiert und Schäden detektiert werden. 
Weitreichendes Wissen wird auch im Bereich Sensorik & Visualisierung gewonnen. Dort wird in Projekten geforscht, in denen digitale Modelle für die Simulation von Produktions- und Logistikprozessen sowohl in Hoch-, Tief- als auch Tunnelbau verwendet werden.
Aktuell wird an der Weiterentwicklung von digitalen Modellen und der Generierung sowie Nutzung von digitalen Zwillingen durch die Integration von Echtzeit- und Nutzungsdaten für die Betriebsphase geforscht. Um die Potentiale dieser neuen digitalen Technologien voll auszuschöpfen, entstehen am IIB neue Visualisierungstechniken und Schnittstellen, um auch Augmented und Virtual Reality effizient zu nutzen und neue Ansätze für die Mensch-Modell Interaktion zu kreieren.

  • Bochum
BIM-Berater, Ausführungsplaner
SSF Ingenieure
  • München