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BIM im Straßen- und Tiefbau

Maßnahmen im Infrastrukturbau zeichnen sich durch eine besonders hohe Komplexität der Aufgaben, einen damit verbundenen sehr großen Zeitaufwand und hohe Kosten aufgrund der eingesetzten Ressourcen aus. Daher ist es nicht verwunderlich, dass Investitionen des Bundes und der Länder in dringend notwendige straßenbauliche Maßnahmen oft nicht in der Höhe ausfallen, in der sie tatsächlich nötig wären. Die Stuttgarter RIB Software AG, die sich bereits seit mehreren Jahren mit besonders effizienten und wirtschaftlichen Prozessen durch eine modellorientierte Projektbearbeitung im Hochbau beschäftigt, erarbeitet aktuell analoge Lösungen für den Straßen-, Tief- und Infrastrukturbau.

Wie ein dreidimensionales Bauwerksmodell hierbei umfassend unterstützen kann und wie konkrete Einsparpotenziale für die Praxis aussehen könnten, hat das Unternehmen mit Unterstützung durch Anwender der RIB-Softwareprogramme im Infrastrukturbau untersucht. Neue Software, die hierfür erste Lösungsvarianten darstellt, will der Hersteller sukzessive im Rahmen des iTWO-5D-Produktportfolios in den Markt einführen.

Datenvolumina elegant und schnell reduziert

Bei jedem Infrastrukturprojekt gilt es zunächst, die erfassten Daten soweit zu reduzieren, dass lediglich für die Baumaßnahme relevante Informationen für die Projektverantwortlichen und -ausführenden zurück bleiben. Bei Aufnahmen eines Geländes via Laserscanning werden in einem ersten Schritt bereits viele Störfaktoren, beispielsweise im Umfeld geparkte Autos oder Bepflanzungen aller Art, entfernt. Dennoch genügt diese primäre Reduktion in der Regel nicht, um weiter verwertbare Basisdaten für die Planung oder alternativ Geländeinformationen direkt für die Baustelle – etwa für eine darauf folgende Mengenberechnung – herzustellen. Die benötigten Informationen lassen sich nur mit einem erheblichen händischen Bearbeitungsaufwand der Längsschnitte, Querprofile und Digitalen Geländemodellen (DGM) gewinnen.

Mit Attributen und Filtern zum modellbasierten Leistungsverzeichnis
Attribute und Filter-Funktionen helfen dabei, den zu bearbeitenden Volumenkrpern automatisiert Positionen eines Leistungsverzeichnisses zuzuweisen.Foto: Grafik: RIB

Eine zeitsparende Alternative bietet hier ein 3D-Modell auf Basis der Scandaten. Zunächst ermittelt eine intelligente Softwarekomponente die einzelnen Mengen eines per Scan erfassten Straßen- oder Erdbaukörpers, die diesem an den jeweiligen Stellen exakt zugewiesen werden. Der erfasste Volumenkörper für ein Infrastrukturprojekt wird sukzessive mit
individuellen Attributen, beispielsweise den Baulosen oder beteiligten Subunternehmern, bestückt. Weiter fließen sämtliche Informationen aus der Planung, wie etwa Stationsbereiche, in das Bauwerksmodell ein und fungieren fortan ebenfalls als Attribute des Projekts. Diese Attribute sowie eine spezifische Filter-Funktion im System schaffen anschließend die Basis, um die zu bearbeitenden Volumenkörper vollautomatisiert den Positionen eines Leistungsverzeichnises (LV) zuzuweisen. Ein Prozess, der genauso vice versa funktioniert: So soll es außerdem möglich sein, mit Hilfe von speziellen Attributen – ebenfalls automatisiert – Positionen für Leistungen zu erzeugen und anschließend ein LV daraus zu generieren.

3D-Modell erleichtert den Dialog mit Partnern
Neben Digitalen Gelndemodellen, Lngs- oder Querprofilen knnen zum Beispiel auch Elemente, die mit einem Hochbau-Konstruktionswerkzeug geplant wurden, wie Lrmschutzwnde, direkt in das Modell einflieen.Foto: Grafik: RIB

Auch typisch für Projekte im Infrastrukturbau: Die Anzahl der beteiligten Unternehmen ist oft höher als bei Hochbaumaßnahmen. Daher stammen die Elemente aus der Planung oft aus unterschiedlichen und nicht immer straßen- und tiefbaubezogenen Planungs-Tools. Damit Fehler erst gar nicht entstehen, ist ein durchgängiger Informationstransfer zwischen allen am Projekt Beteiligten unabdingbar. Hierbei hilft ein Softwaresystem, das nicht auf Infrastrukturprogramme des Tiefbau-Sektors beschränkt ist. So können neben Digitalen
Geländemodellen, Längs- oder Querprofilen beispielsweise Elemente wie Lärmschutzwände, die mit einem Hochbau-Konstruktionswerkzeug geplant wurden, direkt in das Modell einfließen. Diese bekommen genauso individuelle Attribute im System zugewiesen. Durch die exakte Identifikation aller Körper im Modell und die konsequente Anbindung an alle verwendeten Planungssysteme sind die Informationen zu jeder Zeit auf dem aktuellen Stand. Alle Parteien wissen stets Bescheid, wann immer Änderungen in den Plänen erfolgt sind.

Ein großer Vorteil für Straßenbauprojekte. Denn in diesem Sektor werden spezielle Maßnahmen nahezu grundsätzlich fremd vergeben. Viele Firmen bieten etwa den Einbau von Deckschichten an. Andere sind spezialisiert auf Kanal- und Rohrleitungsbaumaßnahmen und Entwässerungssysteme, beispielsweise die Realisation von Regenrückhaltebecken
auf Autobahnen. Durch die Anbindung sämtlicher Partnerunternehmen an das Modell hat jede Firma direkten Zugriff auf die für ihre Aufgaben relevanten Informationen. Und diese sind nicht auf das Leistungsverzeichnis beschränkt. Denn – analog zu Projekten im Hochbau – kann bei modellbasiertem Arbeiten auch die Ablaufplanung direkt an das Modell angedockt werden.

Worst-Case-Szenarien am PC durchspielen
Integration von Modell und Zeitplan: Logistische Prozesse optimal erfassen, bevor die eigentliche Arbeit auf der Baustelle beginnt.Foto: Grafik: RIB

An dieser Stelle beginnt intelligentes Kostenmanagement. Denn ein weiteres Charakteristikum von Straßen-, Tiefbau- und Infrastrukturbaumaßnahmen sind die weitaus kostenintensiveren Ressourcen, als sie der Hochbau benötigt. Man denke an große Bagger, Raupen, Lkw oder Grader, die – beispielsweise bei Straßenbauprojekten mit mehreren
Abschnitten – in großer Anzahl vorhanden sein müssen. Damit die Arbeit trotzdem wirtschaftlich bleibt, sollten diese stets ausgelastet sein. Ein Lkw, der aufgrund eines Defekts steht, bzw. seine individuellen Tätigkeiten innerhalb eines vorgeplanten Zeitraums, sollte schnellstmöglich durch andere, funktionale Fahrzeuge ersetzt werden. Ist der Zeitplan mit dem Modell verzahnt, können solche Planungen frühzeitig erfolgen und Worst-Case-Szenarien durch Vorab-Simulationen am Bildschirm ausgeschlossen werden. Ferner hilft die
Visualisierung dabei, stets im Hinblick auf die beste Ausführungsqualität vorausschauend zu planen. Welche Schichten baue ich bei einer Straße in welcher Reihenfolge ein? Welche Partnerleistung wird zu welchem Zeitpunkt benötigt, und welche Maschinen sollten dafür zur Verfügung stehen? Allesamt Fragen, die sich bereits vor dem Baubeginn virtuell
durchspielen und beantworten lassen. Denn ist der Bau bereits gestartet, können die Kosten schnell aus dem Ruder laufen. Und unverhofft kommt auf Baustellen bekanntlich oft.

Visualisierte Mengen statt Zahlen-Chaos
Die neue Lsung von RIB soll bereits in diesem Sommer in den Markt eingefhrt werden.Foto: Grafik: RIB

Mit Hilfe der Integration von Modell und Zeitplan können logistische Prozesse optimal erfasst werden, bevor die eigentliche Arbeit auf der Baustelle beginnt. Und auch während der laufenden Baumaßnahme hilft das Modell bei der weiteren Planung. So sind beispielsweise große Erdbewegungen über gezielte und individuelle Abfragen ersichtlich und müssen nicht langwierig in komplexen Tabellen gesucht werden.

Controlling vollintegriert

Auch die Abrechnung kann mit Unterstützung durch ein an Leistungspositionen und Ablaufpläne angebundenes Modell deutlich schneller erfolgen: Das Controlling kann simpel und elegant nach Fertigstellungsgraden abrechnen. Welche Leistung ist zu welchem Zeitpunkt wie geplant erfolgt und zu wie viel Prozent bereits fertiggestellt? Auf diese Weise können Informationen zu Bauleistungen gezielt und ohne Fehlerrisiko abgefragt und anschließend in Rechnung gestellt werden.

Fazit + BewertungDie Frage stellt sich, ob eine solche modellorientierte Arbeitsweise auch den Investoren auf Bund- und Länderseite helfen kann, bereits frühzeitig zu wissen, welche Sanierungen wann erfolgen sollten und welche Gelder dafür benötigt werden. Die Antwort ist ja. Denn ein Modell kann von der ersten Planungsphase an Aspekte der Instandhaltung beinhalten. Somit stellen Projektverantwortliche bereits in der frühen Vorplanung klar, wie lange etwa einzelne Straßenschichten auf alle Fälle halten sollten und somit wann die nächste Instandhaltung ansteht.

Im Moment freilich in vielen Punkten noch Zukunftsmusik – doch die beschriebenen Situationen zeigen auf, an welchen Stellen im Straßen- und Tiefbausektor eine modellorientierte
Arbeitsweise von Vorteil sein kann. Erste Produkte dazu vom Stuttgarter Softwarefabrikanten RIB wurden bereits auf Projekttagen des Unternehmens sowie auf der Messe Intergeo 2014 vorgestellt.

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