B87 in 6D

In einem Pilotprojekt in Sachsen etabliert die Sch├╝├čler-Plan Ingenieurgesellschaft 3D-basierte BIM-Methoden im Stra├čenbau.

In einem Pilotprojekt des Bundesministeriums f├╝r Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) unter Federf├╝hrung der Deutschen Einheit Fernstra├čenplanungs- und -bau GmbH (DEGES) soll ein rund 14 Kilometer langer Streckenabschnitt der Bundesstra├če 87 zwischen Eilenburg und Mockrehna in der Vorplanungsphase mittels BIM untersucht werden. Damit beauftragt wurde die Sch├╝├čler-Plan Ingenieurgesellschaft mbH.

Die Anforderungen an die ben├Âtigten Modelle sowie die Definition des Planungsziels, Festlegungen zur Planungsgenauigkeit, den Liefergegenst├Ąnden und Prozessabl├Ąufen wurden von der DEGES in den Auftraggeber-Informationsanforderungen (AIA) beschrieben. Diese beinhalteten f├╝r das Projekt unter anderem die BIM-Projektziele, die BIM-Anwendungsf├Ąlle, die technischen Anforderungen zur Software, Datenaustausch und Daten├╝bergabeformaten sowie Aussagen zu 3D (Ist-Zustand und Planung), 4D (Bauablauf und Termine), 5D (Kosten) und 6D (Lebenszyklusbetrachtung). Basierend auf diesen Anforderungen wurde in Zusammenarbeit mit dem Planer und dem Auftraggeber das ÔÇ×DrehbuchÔÇť ÔÇô der BIM-Abwicklungsplan (BAP) ÔÇô f├╝r den Planungsprozess geschrieben.

Die Sch├╝├čler-Plan Ingenieurgesellschaft konnte aus dem 3D-Planungsmodell eine Visualisierung ableiten, die Merkmale des fertigen Bauwerks aufweist ÔÇô hier beispielsweise eine Bahnstrecke, Erschlie├čungsstra├čen oder ein CityGML-Modell von Eilenburg. Foto: Sch├╝├čler-Plan Ingenieurgesellschaft mbH

F├╝r die erfolgreiche Umsetzung des Projekts musste sich der Ingenieur-Dienstleister auf neue Methoden einlassen: So erforderte die Planung mittels BIM etwa eine neue Herangehensweise bei der Trassenuntersuchung. W├Ąhrend bei der traditionellen Planung Korridore mit einem geringen Raumwiderstand auf zweidimensionalen Karten im Grundriss gesucht und anschlie├čend im Aufriss betrachtet werden, erfolgt im Rahmen der BIM-Methode von Beginn an alles dreidimensional. ÔÇ×Planungsgrundlage ist nicht mehr der Lageplan, erg├Ąnzt um einen H├Âhenplan, sondern das 3D-Modell. Aus den im Vorfeld erhobenen Vermessungsdaten wurde dann ein digitales Gel├Ąndemodell generiert, in welches alle weiteren Informationen ÔÇô etwa die Fl├Ąchennutzung, Leitungsinformationen oder Umweltinformationen ÔÇô zu integrieren sindÔÇŁ, sagt Dirk Stiehler, Mitarbeiter von Sch├╝├čler-Plan und Gutachter f├╝r die Bundesverkehrswegeplanung 2030. Das daraus entstehende Bestandsmodell bildet somit die 3D-Grundlage f├╝r die Linienfindung.

Unterschiedliche Softwarel├Âsungen

Bei der Erstellung des Planungsmodells bis zur 6D-Tiefe war die Anwendung unterschiedlicher Softwaretypen erforderlich: In Abh├Ąngigkeit von der Planungsphase waren das CAD-, AVA- sowie Projektmanagementl├Âsungen. Im vorliegenden Projekt wurde als Trassierungs-CAD-Software VIS-All 3D von Softwareservice John zur Trassenfindung sowie card_1 von IB&T zur Feintrassierung eingesetzt. Die Modellierung, also die Erstellung des gewerke├╝bergreifenden Gesamtmodells mit BIM-Analyse und -Koordination, erfolgte mit der BIM-Analysesoftware desiteMD von ceapoint, welche sich auch mit der AVA-Software iTWO von RIB oder Managementl├Âsungen wie MS-Projekt verkn├╝pfen l├Ąsst.

Per CPIXML-Schnittstelle wurden die einzelnen Trassen als 3D-Objekt inklusive Attributierung an desiteMD ├╝bergeben. Damit bei eventuellen ├änderungen nicht immer ein Gesamtexport aller Trassen an das Planungsmodell ├╝bergeben werden musste, entschied sich Sch├╝├čler-Plan hier f├╝r die Methode der Einzeltrassen-Abschnitte. Daf├╝r wurde der Ingenieurgesellschaft von IB&T eine Stapelausgabe zur Verf├╝gung gestellt. So konnte Sch├╝├čler-Plan in der vorgegebenen Zeit 21 Varianten analysieren und letztlich vier davon f├╝r die Voruntersuchung ausw├Ąhlen. W├╝rde man alle Varianten abbilden wollen, w├╝rde man mehr als drei Millionen 3D-Objekte ben├Âtigen ÔÇô durch die angewandte Arbeitsweise im Baukastensystem konnte die Anzahl der 3D-K├Ârper nach Angaben der Ingenieurgesellschaft jedoch auf etwa 300.000 reduziert werden.

Die Planungsvariante der B87, die hier ├╝ber die bereits vorhandene Bahnstrecke verl├Ąuft. Foto: Sch├╝├čler-Plan Ingenieurgesellschaft mbH

Im Laufe des Projekts traf Sch├╝├čler-Plan bei der Erstellung des Bestandsmodells auf einige Herausforderungen, so etwa die Aufbereitung der vorhandenen Leitungen. Da diese bis dato nicht vermessen worden waren und zumeist in 2D-Zeichnungen in den Formaten .dwg und .dxf vorlagen, war nach Angaben von Sch├╝├čler-Plan erheblicher Arbeitsaufwand n├Âtig, um daraus BIM-f├Ąhige Daten zu erhalten. Dabei wurde der Ingenieur-Dienstleister von card_1 unterst├╝tzt. ├ťber den in der Softwarel├Âsung integrierten Leitungskorridor sowie CardScript, die Programmiersprache von card_1, konnten die Experten der Ingenieurgesellschaft schlie├člich dialogbasierend allen 2D-Leitungslinien DGM, ├ťberdeckungsh├Âhen, Nennweiten und Dimensionen des Sicherheitsabstands (3D-Glask├Ârper) f├╝r die 3D-Modellierung zuweisen. Dar├╝ber hinaus wurden automatisch alle relevanten Informationen den 3D-Leitungen als Attribute mitgegeben.

Apropos Automatisierung: ÔÇ×Dank der engen Zusammenarbeit mit IB&T hat sich unser anf├Ąnglich halbautomatisches System zum vollautomatischen I weiterentwickeltÔÇŁ, sagt Dirk Stiehler. ÔÇ×Das bedeutet, dass die in einer Datenbank vorgehaltenen Schl├╝sselattribute schon direkt bei der Querprofilentwicklung vergeben werden k├Ânnen.ÔÇŁ

Positives Fazit trotz Schwierigkeiten

Auch die Kollisionspr├╝fung im 3D-Modell erwies sich als Herausforderung. Weil die 3D-Modelle aller Fachdisziplinen im Rahmen der ├ťberpr├╝fung in einem multidisziplin├Ąren, konsolidierten Koordinationsmodell zusammengef├╝hrt werden, wiesen die 3D-Modelle eine beachtliche Datengr├Â├če auf. Damit einhergehend stiegen auch die Anforderungen an die Hardware. Zudem zeigte sich bei der Kollisionspr├╝fung, dass es sinnvoll war, mehr 3D-Objekte zu modellieren als es zun├Ąchst notwendig schien. Der Grund: Die Informationen lagen teilweise mit geringeren Genauigkeiten vor als f├╝r das Projekt ben├Âtigt. Ein Beispiel daf├╝r war die Darstellung von Leitungsbest├Ąnden, da die aufbereiteten Daten nach Angaben von Sch├╝├čler-Plan zumeist nur in einer relativ ungenauen geografischen Lage abgebildet werden konnten. ÔÇ×W├╝rde die Kollisionspr├╝fung nun mit dem nachmodellierten 3D-K├Ârper der Leitung gegen die Planung erfolgen, w├Ąren Fehlinterpretationen wahrscheinlich. Weiterhin k├Ânnte der Betrachter des 3D-Modells zu dem Schluss kommen, dass die Lage der Leitungen wirklichkeitsgetreu darstellt wirdÔÇŁ, erkl├Ąrt Dirk Stiehler. Um dieses Problem zu umgehen, modellierten die Experten einen zus├Ątzlichen ÔÇ×Glask├ÂrperÔÇť als Unsicherheitsbereich um die Leitungen. So konnten Risikobereiche definiert werden, die in einer sp├Ąteren Planungsphase n├Ąher untersucht wurden. Auch stellten fehlende Standarddefinitionen eine Herausforderung dar. So verzichtete Sch├╝├čler-Plan beispielsweise auf die Ausmodellierung von Zwickelfl├Ąchen, B├Âschungskegeln und Einm├╝ndungen. Zudem wurde auf die Darstellung von Schutz- und Leiteinrichtungen verzichtet.

Trotz dessen zieht Sch├╝├čler-Plan ein positives Fazit aus dem Pilotprojekt. Wie die Ingenieurgesellschaft erkl├Ąrt, k├Ânne die BIM-Methode mit Programmerg├Ąnzungen von einem gr├Â├čeren Nutzerkreis angewandt werden. Dar├╝ber hinaus erm├Âglicht das Verfahren den Planern einen gr├Â├čeren Freiraum f├╝r verschiedenste Untersuchungen im Planungsprozess. Im Ergebnis f├╝hrt BIM laut den Experten von Sch├╝├čler-Plan zu einer klaren Steigerung der Qualit├Ąt von Planung und Unterlagen. Dirk Stiehler res├╝miert: ÔÇ×Letztlich kann dies f├╝r den gesamten Planungsprozess nur positiv seinÔÇŁ.

www.schuessler-plan.de

www.card-1.com