Fotodokumentation

Erfahrungsgemäß kann die Bestandsmodellierung von Ingenieurbauwerken nach der BIM-Methodik aufwändig bis sehr aufwändig sein. Das hängt hauptsächlich von der Anzahl und Komplexität der vorhandenen Anlagen, von dem erforderlichen Detaillierungsgrad (z. B. Tonnage des zu demontierenden Bauwerks, Teilabbruch, etc.) und von der Attributierung (z.B. Materialien, Baujahr, etc.) der Bauteile ab.

Im Fall der zu erneuernden, schotterlosen Eisenbahnbrücke über die Unstrut wurde das Bestandsmodell auf Grundlage einer kombinierten Aufnahme aus parametrischem Aufmaß und Laserscan (Punktwolke) erstellt. Darüber hinaus wurde das Bauwerk stellenweise (z. B. Knoten des Fachwerks, Gründung) anhand einer früheren Nachrechnung eingehend modelliert. Die Lage und Geometrie der bestehenden Brunnengründung waren für die weiteren Planungsphasen maßgebend.

Bauzustand

Die BIM-Methodik ermöglicht die Verknüpfung der 3-Dimensionalen Fachmodelle mit der Zeit (4D) und den Kosten (5D). So werden räumliche Kollisionen und Diskrepanzen während der Bauphasen (z. B. Bauzustände, Anschluss des Neubaus am Bestand) vermieden. Darüber hinaus kann der geplante Bauablauf im Modell geprüft und die Kostenabwicklung in der Zeit genauer prognostiziert werden.

Im Bestandsmodell der Eisenbahnbrücke über die Unstrut ist der Neubau in Rot, der Abbruch in Gelb, der Bestand in Grau und die Geländeoberfläche transparent dargestellt. So erkennt man in einem Augenblick das räumliche Verhältnis zwischen Bestand, Bauzustand und Neubau.

Überbau

Als Ersatzneubau der bestehenden Eisenbahnbrücke über die Unstrut wurde eine Fachwerkbrücke gemäß Ril 804.9010 geplant. Der Detaillierungsgrad des Entwurfes bzw. Fachmodells wurde in jeder Leistungsphase (Vor, Entwurfs- und Ausführungsplanung) erhöht.

Die letzte Version des Fachmodells enthält alle Details der Ausführungsplanung: Knoten, innere Steifbleche, Schweiß- und Schraubverbindungen, Bauteile für die Montage, etc. Dieses Fachmodell entspricht dem globalen FE-Modell der Tragwerksplanung. Abschließend werden alle Ausführungspläne aus diesem Fachmodell direkt abgeleitet.

Erstellung eines Leistungsverzeichnisses

Zur Erstellung eines teilautomatisierten Leistungsverzeichnis wird die Qualität, vor allem die Kollisionsfreiheit, des Fachmodells zuerst überprüft und bewertet, um Fehler bei der Mengenermittlung zu vermeiden. Nach der Verknüpfung der zu bewertenden Elementen bzw. Bauteilen des Fachmodells mit den Positionen der Kostenermittlung bzw. des Leistungsverzeichnisses werden die Mengen automatisch ermittelt.

Die verknüpften Positionen enthalten bereits die Kurz- und Langtexte des zu erstellenden Leistungsverzeichnis. Die Positionen, die nicht im Fachmodell enthalten sind (z. B. Technische Bearbeitung) werden manuell ergänzt. Wenn alle Positionen vollständig sind, wird das Leistungsverzeichnis automatisch erstellt. Bei Umplanungen werden die Kostenermittlung und das Leistungsverzeichnis automatisch aktualisiert, was das Fehlerpotential und den Aufwand erheblich minimiert.

Planableitung

Obwohl das Endergebnis einer BIM-Planung die Erstellung der Fach- bzw. Koordinationsmodelle für die weitere Planungsphasen, Bauausführung, Überwachung, Inbetriebnahme und Inspektion der Bauwerke sind, wird auf die konventionellen 2D-Plänen nicht verzichtet.

Die Bauwerks-, Ausführungs- und weitere Pläne werden aber nicht manuell erstellt, sondern direkt aus den Fachmodellen abgeleitet. Es werden ausgewählte Grundrisse, Schnitte und Ansichten der Fachmodelle in den Plänen dargestellt und die geplanten Bautätigkeiten (z. B. Abbruch, Bauzustand und Neubau) anhand der vorgegebenen Attribute (z. B. Bezeichnung, Material, Tonnage, etc.) automatisch beschriftet.

Bei Ausführungsplanungen werden die Schal-, Bewehrungs- und Werkstattpläne anhand der 3D-Modellierung sehr effektiv erstellt. Die Bewehrungslisten und Mengenermittlungen (z. B. Tonnage, Verbindungen) werden automatisch aus dem Fachmodell generiert und in tabellarischer Form in den Plänen dargestellt.

Lastfälle

Im Rahmen der Tragwerksplanung wird i.d.R. mind. ein (3D/4D*)-FE-Modell (Finiten-Elementen-Modell) für die Berechnung und Nachweisführung erstellt. Dieses Fachmodell kann mit dem BIM-Planungsmodell verknüpft werden. Somit werden alle Änderungen, die sich aus statischen und konstruktiven Gründen ergeben, im BIM-Planungsmodell widerspiegeln. Anpassungen des BIM-Planungsmodells werden wiederum im FE-Modell teilautomatisiert aktualisiert.
*Bauphasen

Bei komplexen Bauwerken werden nicht nur die konventionellen statischen und linearen Berechnungen im FE-Modell durchgeführt, sondern auch dynamische und nichtlinearen Berechnungen, z. B. zur Ermittlung des Resonanzrisikos oder der Interaktion zwischen Oberbau und Überbau bei langen Eisenbahnbrücken. Bei der Eisenbahnbrücke über die Unstrut wurde die Einhaltung der zulässigen Längskraftabtragung des Gleises gemäß Ril 804.3401 mittels einer nichtlinearen Berechnung in einem zweiten FE-Modell nachgewiesen.

Bauteil 1

Das BIM-Planungsmodell kann mit mehreren Fachmodellen der Tragwerksplanung bzw. FE-Modellen (Finiten-Elementen-Modellen) verknüpft werden. Somit können nicht nur das globale System der statischen Berechnung, sondern auch lokale Systeme im BIM-Planungsmodell integriert werden.

Die Erstellung von weiteren FE-Modellen im Rahmen der Tragwerksplanung dient u.a. der Berechnung und Nachweisführung von Bauteilen, die im globalen System nicht explizit modelliert werden können. Aus diesem Grund werden diese Bauteile (z. B. Steifbleche) gesondert nachgewiesen.

Im Fall der Eisenbahnbrücke über die Unstrut wurde die lokale Tragfähigkeit des Endquerträgers (inkl. aller inneren Steifbleche) für den Lastfall „Lageraustausch“ anhand eines zusätzlichen lokalen FE-Modells gesondert nachgewiesen. Darüber hinaus wurden die Auswirkungen des bauzeitlichen Lastfalls „Montage des Überbaus“ in diesem FE-Modell untersucht.

Bauteil 2

Das BIM-Planungsmodell kann mit mehreren Fachmodellen der Tragwerksplanung bzw. FE-Modellen (Finiten-Elementen-Modellen) verknüpft werden. Somit können nicht nur das globale System der statischen Berechnung, sondern auch lokale Systeme im BIM-Planungsmodell integriert werden.

Die Erstellung von weiteren FE-Modellen im Rahmen der Tragwerksplanung dient u.a. der Berechnung und Nachweisführung von Bauteilen, die im globalen System nicht explizit modelliert werden können. Aus diesem Grund werden diese Bauteile (z. B. Steifbleche) gesondert nachgewiesen.

Für den Nachweis der lokalen und globalen Standsicherheit der Eisenbahnbrücke über die Unstrut wurden mehrere FE-Modelle erstellt. Die hoch beanspruchten Knoten des Fachwerks wurden anhand von zusätzlichen lokalen FE-Modellen gesondert untersucht. Somit wurde nachgewiesen, dass kein Bauteil bzw. Stahlblech der Endknoten die zulässigen maximalen Spannungen überschreitet.