Mehr als wichtige Verkehrswege
Digital die größten Brücken bauen
Dabei bietet die Digitalisierung zahlreiche Vorteile entlang des gesamten Lebenszyklus einer Brücke – von der Planung bis zur Sanierung oder zum Rückbau. Bereits gebaute Brücken können durch eine nachträgliche Digitalisierung und die Nutzung digitaler Tools im laufenden Betrieb deutlich effizienter betrieben und gewartet werden, wie die Nemetschek Group erläutert.
Durch die mangelnde Kollaboration verbringen Planungsteams wertvolle Zeit damit, Fehler nachzuarbeiten und zu korrigieren – Zeit, die sie neuen Projekten widmen könnten, würde die Kollaboration reibungslos funktionieren. Außerdem kann es durch inkonsistente Planungsdaten zu Verzögerungen bei der Errichtung einer Brücke kommen – was wiederum Zeit und Geld kostet. Und zu guter Letzt werden durch Nach- und Umbauarbeiten wertvolle Baumaterialien verschwendet und unnötig viel CO2 ausgestoßen.
Deutlich effizienter und weniger fehleranfällig gestaltet sich die Planung mit kollaborativen digitalen Tools, betont Nemetschek. Planänderungen können in 3D-Modellen eingearbeitet werden, auf die alle am Projekt beteiligten Zugriff haben. So entstehen Workflows statt Silos. Digitale Tools haben sich imPraxiseinsatz in verschiedenen Projektphasen bewährt – vom Neubau bis zur Bestandserfassung.
Die Queensferry Crossing in der Nähe von Edinburgh in Schottland ist eine Schrägseilbrücke mit drei über 200 m hohen Pylonen – und eines der größten Infrastrukturprojekte in Europa. Die neue Brücke Queensferry Crossing dient mit zwei Fahrstreifen und einem zusätzlichen Standstreifen pro Richtung ausschließlich dem Straßenverkehr.
Der Entwurf und die Gestaltung der Queensferry Crossing waren dabei eine echte Herausforderung für die Planer. Die Vorgabe der Bauleute war ambitioniert: Die Brücke sollte ein Pendant zum Weltkulturerbe der Forth Bridge werden. Das Ergebnis des Entwurfsprozesses war eine 2094,5 m lange Schrägseilbrücke mit drei Pylonen im Wasser. Zwischen ihren bis zu 210 m hohen Stahlbetontürmen erstreckt sich jeweils eine Haupttragweite von 650 m. Dieses Maß resultiert aus der Breite der darunterliegenden Schifffahrtskanäle.
Als konstruktiv besonders anspruchsvoll erwies sich der mittlere der drei Pylonen. Bei klassischen Schrägseilbrücken wird der mittige Pylon über am Rand liegende steife Seitenfelder rückverankert.
Diese Vorgehensweise ist jedoch bei einer Drei-Pylonen-Brücke aufgrund sehr hoher Biegemomente nicht möglich.Zusätzlich zu dieser Einschränkung sollte die Brücke im Kontext zu den zwei bereits bestehenden Bauwerken nicht übermäßig dominant auftreten.
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Diese planerische und statische Herausforderung meisterten die Planer durch den Einsatz digitaler Tools. So entstand mithilfe der OPEN-BIM-Softwarelösung Allplan Engineering eine vollständige 3D-Bewehrungsplanung, die dezentral bearbeitet werden konnte, wie Nemetschek berichtet. Durch die passgenauen und kollisionsfreien Planungen konnten Termine und Kosten eingehalten werden. Insbesondere bei Infrastrukturprojekten ist beides keine Selbstverständlichkeit, so die Unternehmensgruppe.
Aber nicht nur bei der Neuplanung von Brücken sind digitale Tools wertvolle Helfer, auch im Bestand bergen siegroßen Nutzen. Ein Beispiel ist die 1974 erbaute Köhlbrandbrücke in Hamburg. Sie ist die zweitlängste Straßenbrücke Deutschlands und eine der am stärksten befahrenen. Die Schrägseilbrücke spielt damit eine wichtige Rolle für die lokale Wirtschaft am Hamburger Hafen. DieBetreiber der Brücke, die Hamburg Port Authority, suchten nach einer Möglichkeit, sie effektiver zu warten und zubetreiben.
Daraufhin wurde 2019 das Projekt smartBRIDGE Hamburg initiiert. Mit Hilfe von OPEN BIM, ICF-Datenaustauschformaten und dem BIM Collaboration Format (BCF) wurde ein digitaler Zwilling der Brücke erstellt.
Aufgrund des Alters der Brücke und des täglichen Verkehrsaufkommens war eine kontinuierliche Überwachung in Echtzeit der beste Weg, um jene Mängel frühzeitig zu erkennen, die die Sicherheit und den Betrieb der Brücke beeinträchtigen könnten. So können auch notwendige Reparaturen frühzeitig geplant und die Behinderung des Verkehrs minimiert werden.
Allerdings existierte aufgrund desAlters der Brücke kein BIM-Modell. Dieses musste von Grund auf neu entworfen werden. Hierfür wurden mehrere BIM-Anwendungen eingesetzt, mit denen ein sehr detailliertes Brückenmodell erstellt wurde. Die gesamte Brückenkonstruktion sowie ihre einzelnen Komponenten konnten in diesem Modell dann erstmalig visualisiert werden, betont die Nemetschek Group.
Mit dieser Datenbasis für ihren digitalen Zwilling konnten die Betreiber IoT-(Internet-of-Things)-Sensordaten und traditionell gesammelte Brückeninspektions- und Wartungsdaten in ihr Brückenmodell integrieren. Dies ermöglicht eine Echtzeitüberwachung und gibt automatisch Warnungen aus, wenn Probleme oder Mängel erkannt werden. Die Datensätze wurden dann dem Asset-Management-System zur Verfügung gestellt,sodass die vorausschauende Wartung besser geplant und durchgeführt werden kann.
