Bei Diskussion über Zustand der Brücken rückt die 3D-Planung in den Fokus

Knapp 12 % davon in marodem, sanierungsbedürftigem Zustand. Angesichts der sich daraus ergebenden wachsenden Auftragslage, gerät der Brückenbau für Planungs- und Ingenieurbüros vermehrt in den Fokus und steht vor einigen Herausforderungen, denn die Planung erfolgt oftmals noch in 2D. Das Kieler Ingenieurbüro Trebes hat bereits 2017 den Schritt von der 2D-Planung auf die 3D-Planung gewagt.

Mit der BIM-Software Tekla Structures von Trimble und einer kontinuierlichen Ausweitung der BIM-basierten Planung ist das Ingenieurbüro nach eigener Aussage auch im Brückenbau erfolgreich aufgestellt. Auf der bauma finden Interessierte das Unternehmen unter der Standbezeichnung A2.437.

Fünf Standorten in Deutschland

Seit seiner Gründung im Jahr 1971 hat das Ingenieurbüro Trebes laut eigener Aussage stets den Anspruch gehabt, an der Spitze der technologischen Innovationen zu stehen. Mit Erfolg: 93 Mitarbeitende an fünf Standorten in Deutschland decken heute ein breites Spektrum an Leistungen ab und unterstützen Kunden bei der gesamten Tragwerksplanung im Hochbau und im konstruktiven Ingenieurbau, einschließlich Ausführungsplanung für Ortbeton, Fertigteilbau und Stahlbau.

Die Projekte reichen von Industrie- und Gewerbebauten über größere Wohnungsbauprojekte bis zu Brücken und anderen Ingenieurbauten. 2017 entschied sich Trebes für die Einführung der 3D-BIM-Software Tekla Structures von Trimble und gilt damit in der Baubranche als einer der Vorreiter in Sachen BIM-basierter Planung. Im Brückenbau arbeitet das Ingenieurbüro in erster Linie mit öffentlichen Auftraggebern zusammen.

Neben kleineren Stahlbrücken sowie Wellstahlbauwerk für Fußgänger und Radfahrer, plant das Team Straßenbrücken im Stahlbeton-Verbund sowie Ersatzneubauten (inklusive Rückbau). Seit einiger Zeit verzeichnet Trebes eine steigende Auftragslage im Brückenbau – anders als zum Beispiel im Hochbau.

Detaillierter und besser visualisieren

Die ersten Auftraggeber fordern bereits BIM-fähige Software, aber eine 3D-basierte Planung ist im Brückenbau meistens keine Pflicht und 2D-Zeichnungen sind häufig noch Standard. Trotzdem setzt das Ingenieurbüro bereits auf das Tekla-3D-Modell und sieht viele Vorteile.

Eine Planung in 3D ermöglicht es, Brückenstrukturen detaillierter und besser zu visualisieren, was eine präzisere Planung und eine effizientere Umsetzung sicherstellt. Zudem können potenzielle Probleme und Kollisionen früher erkannt und behoben werden, bevor die Ausführung beginnt, heißt es von den Verantwortlichen.

Darüber hinaus fördert BIM die Zusammenarbeit und Kommunikation zwischen den verschiedenen Projektbeteiligten und ermöglicht eine bessere Koordination und Kontrolle des Projekts. Nina Precht, die als Konstrukteurin seit vielen Jahren für die Brückenprojekte bei Trebes verantwortlich ist, sieht die Vorteile für ihre Arbeit über den gesamten Projektverlauf.

"Die Integration von 3D-Modellen in die Brückenprüfung vereinfacht den Prozess und ermöglicht eine kontinuierliche Überwachung der Brücke über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg. Und bereits in der Entwurfsphase werden Probleme ersichtlich, um die man sich sonst erst bei der Ausführung Gedanken gemacht hat. Zudem können wir diese am Modell einfacher visualisieren und erklären, ohne die technischen Zeichnungen lesen zu müssen."

Precht hat den Umstieg von 2D auf 3D selbst miterlebt. Bereits 2017 plante sie ihr erstes Projekt mit Tekla Structures in 3D. "Bei einer Planung in 2D habe ich oft mit komplexen, kniffligen Stellen gekämpft. In 3D kann ich sie lösen und präzise im Modell und auf den Plänen darstellen."

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Sie ergänzt: "Wie alle Bereiche der Baubranche, steht auch der Brückenbau unter Zeit- und Kostendruck. Die Deadlines sind sehr eng und zusätzlich dazu kann es im Projekt jederzeit zu Änderungen kommen. Diese in 2D umzusetzen, ist eine große Herausforderung, weil ich jeden Strich neu zeichnen muss. Zudem werden Kollisionen oftmals erst auf der Baustelle ersichtlich. In Tekla Structures werden hingegen bei Änderungen alle Komponenten, Zeichnungen und Reports automatisch angepasst."

Vorteile, die sich bei Trebes schon in vielen Projekten bewährt haben, unter anderem bei dem Projekt Ersatzneubau BW 506, bei dem Precht Tekla Structures und den Bridge Creator für den kompletten Brückenentwurf einsetzte.

Der Bridge Creator ist ein Werkzeug, das in Tekla Structures integriert ist. Damit lassen sich komplexe Brückenstrukturen – unabhängig von Material und Größe – in 3D entwerfen und visualisieren. So kann die Straßengeometrie importiert, etwa als LandXML-Datei, sowie der Querschnitt entlang der Straßengeometrie automatisch erstellt werden.

Bei Projekt Ersatzneubau BW 506 ging es um eine zweifeldrige Spannbetonbrücke aus den 1960er-Jahren, die über die Autobahn 7 führte. Die Brücke war im Laufe der Jahre stark in Mitleidenschaft gezogen worden und zuletzt wegen erheblicher Schäden nur noch eingeschränkt befahrbar. "Angesichts der Spannungsrisskorrosion der Carolabrücke, bin ich sehr froh, dass diese alte Brücke nun ersetzt wurde", erklärt die Expertin.

Modellierung des neuen Überbaus

Der Bridge Creator wurde für den Überbau und die Trassierung eingesetzt. Zunächst modellierte Precht die alte Brücke in Tekla Structures auf Grundlage von alten Bauplänen nach, um die benötigten Betonmengen für den Abbruch zu ermitteln. Anschließend erfolgte die Modellierung des neuen Überbaus aus Stahlbeton-Verbund (Stahlträger, Fertigteilplatten, Ortbeton).

Da die Brücke eine wichtige Verkehrsverbindung ist, konnte sie für die Dauer der Bauarbeiten nicht gesperrt werden. Deshalb wurde eine Behelfsumfahrung in Tekla Structures modelliert, um sicherzustellen, dass der Verkehr während der Zeit reibungslos fließen konnte.

"Die Arbeit mit Tekla Structures ermöglicht es uns, alle Aspekte des Projekts präzise zu planen und zu koordinieren", erklärt die Fachfrau. "Von der Modellierung der alten und neuen Brücke bis hin zur Planung der Behelfsumfahrung konnten wir alle Details genau festlegen und so einen effizienten und erfolgreichen Ersatzneubau sicherstellen."

Eine zusätzliche Herausforderung bei diesem Projekt ergab sich zwei Wochen vor dem Abgabetermin, als die Behelfsbrücke von einer einfeldrigen Brücke auf eine zweifeldrige Brücke umgestellt wurde. Der Fangedamm und die Spundwände mussten angepasst und eine zusätzliche Mittelstütze sowie eine neue Baugrube eingeplant werden. Mit Tekla Structures und dem 3D-Modell war es möglich, diese Änderungen in kürzester Zeit durchzuführen.

Der Wandel muss schrittweise erfolgen

Mit der fortschreitenden Digitalisierung und der wachsenden Bedeutung der BIM-Methode steht die Branche an einem Wendepunkt. Unternehmen müssen sich entscheiden, ob sie an traditionellen Arbeitsweisen festhalten oder den Sprung in die digitale Zukunft wagen und so wettbewerbsfähig bleiben. Für das Ingenieurteam Trebes steht fest, dass an BIM kein Weg vorbeiführt, um erfolgreich zu sein.

"Wir freuen uns darauf, Teil des Wandels zu sein und aktiv dazu beizutragen, den Brückenbau effizienter und sicherer zu gestalten", betont Precht. Letztendlich ist die Umstellung auf eine Planung in 3D und BIM nicht nur eine Frage der Technologie, sondern auch der Einstellung. Alle Baubeteiligten müssen von der BIM-Methode überzeugt und bereit sein, gewohnte Arbeitsweisen zu überdenken und zukunftstauglich zu gestalten. Der Wandel muss schrittweise und strukturiert erfolgen und ist nicht nur eine Sache, die Planer und Ausführende betrifft, auch bestehende Standards müssen angepasst werden.