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Building-Information-Modeling im Anwendungsfeld von Fahrwegen für den Kraftfahrzeugverkehr

Erstellt am: 07.08.2019 | Stand des Wissens: 07.08.2019
Ansprechpartner
Bauhaus-Universität Weimar, Professur Verkehrssystemplanung, Prof. Dr.-Ing. Plank-Wiedenbeck

Bei einem Aus- oder Neubau von Straßen sind sowohl während der Entwurfsphase als auch im Zuge der Realisierung des Vorhabens zahlreiche Behörden und Interessengruppen sowie die bauausführende Firma mit ihren Subunternehmern beteiligt. Um diese Projektbeteiligten besser zu koordinieren und einen verlustfreien Datenaustausch zu gewährleisten, soll Building-Information-Modeling (BIM) die notwendige Grundlage schaffen. Zudem können mittels BIM Bauvorhaben über die Realisierung hinaus während der Betriebsphase zu Instandhaltungs- und Wartungszwecken begleitet werden [BMVI15v].
Der Ursprung der Anwendung von BIM liegt im Hochbau. Doch auch wenn es einige Gemeinsamkeiten gibt, wie das Arbeiten an Fachmodellen und deren regelmäßige Zusammenfügung zu koordinierenden Gesamtmodellen, bestehen auch deutliche Unterschiede zur Anwendung von BIM im Hochbau, sodass die Werkzeuge aus dem Hochbau nicht einfach übernommen werden können. Vorhaben im Bereich der Infrastruktur haben zum Beispiel deutlich größere räumliche Ausdehnungen als Gebäude. Dies muss mit der Wahl geeigneter Koordinatenreferenzsysteme berücksichtigt werden. Außerdem ist für die Trassierung maßgeblich, dass beispielsweise die Geometrie von Infrastrukturbauwerken an der Trasse ausrichtbar ist. Mit der Förderung und Begleitung von Pilotprojekten im Rahmen des Stufenplans des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur werden unter anderem diese Anforderungen an BIM-Modelle erforscht. Seit der zweiten Stufe des Stufenplans werden neben Infrastrukturbauten auch Straßenbauvorhaben in der Strecke gefördert. Dazu gehören unter anderem das Pilotprojekt B 31, Immenstaad - Friedrichshafen/Waggershausen in Baden-Württemberg und das Pilotprojekt B 87n, Eilenburg-Mockrehna in Sachsen. Beide werden von der Deutsche Einheit Fernstraßenplanungs- und -bau GmbH (DEGES) betreut. Im Rahmen der erweiterten Projektphase werden zudem Pilotprojekte im Bereich Straße durch die Arbeitsgemeinschaft "BIM4INFRA 2020" begleitet, erforscht und dokumentiert [BMVI17an]. Die verschiedenen Projekte decken unterschiedliche BIM-Anwendungsfälle, Projektphasen und Bauwerkstypen ab.
Für die sieben Kilometer lange Strecke der B 31 westlich von Friedrichshafen bis Immenstaad entlang des Bodensees wurde BIM zunächst in der Vorentwurfs- und Entwurfsphase zur Modellierung des Bestands und der verschiedenen Planungsvarianten verwendet. Die Planung wurde anschließend innerhalb einer Virtual-Reality-Umgebung visualisiert und mit Nutzung von Virtual-Reality-Brillen "begehbar" gemacht. Weiterhin bildet BIM die Grundlage zur Ermittlung der Hauptmassen des Projekts [DEGES18]. Ziel ist es, das Modell über die Planungs- und Kalkulationsphase hinaus bis in die Bauphase zu überführen und im Anschluss als Bestandsmodell dem Straßenbaulastträger für den Betrieb der Straße zu übergeben [4]. Erste Erkenntnisse sind, dass die verfügbare Software bisher nicht alle Darstellungsdetails des Modells automatisch in die erforderlichen Pläne zur Prüfung und Genehmigung überführt. Dies betrifft insbesondere die Festlegungen zu Layout und Struktur der CAD-Zeichnungen. Durch die Visualisierung der Planung mittels Virtual-Reality-Brillen verbesserte sich jedoch die Darstellung des Projektes gegenüber der Öffentlichkeit [DEGES17].
Die Planungsaufgabe des 13,5 Kilometer langen Ersatzneubaus der B 87a im Abschnitt von Eilenburg bis Mockrehna nordöstlich von Leipzig umfasst die Vorplanung, Variantenuntersuchung und Trassenoptimierung nach wirtschaftlichen, ökologischen und immissionsschutzrechtlichen Gesichtspunkten [DEGES18]. Mittels BIM werden 3-D-Modelle anhand des Bestands und den Planungsvarianten erstellt und die verschiedenen Fachmodelle koordiniert. Auf Basis der Modelle werden sogenannte Kollisionsprüfungen mit dem Ziel der systematischen Beseitigung von Planungskonflikten beziehungsweise Planungswidersprüchen durchgeführt sowie 2-D-Pläne abgeleitet. Für eine Fortschrittskontrolle der Planung und eine Darstellung des Bauablaufs wird das 3-D-Modell um die zeitliche Dimension erweitert (4-D-Modell), für eine Abschätzung der Mengen und Kosten erhält es eine weitere Dimension (5-D-Modell). Im 6-D-Modell werden schließlich zusätzlich die Lebenszykluskosten abgeschätzt [DEGES17a, DEGES19].
Ziel der Anwendung von BIM ist dabei unter anderem, die Organisation, Kommunikation und Schnittstellenkoordination des Projekts durch die einheitliche, interdisziplinäre, modellorientierte Bearbeitung zu verbessern und dadurch ebenfalls die Termin- und Kostensicherheit zu erhöhen [DEGES19].
Auf Grundlage des erarbeiteten Modells zum Abschnitt der B87a zwischen Eilenburg und Mockrehna wurden iterativ die Vorzugsvariante ermittelt, Mengenberechnungen durchgeführt und Pläne abgeleitet. Die Auftraggeber-Informations-Anforderung (AIA) wurde von der DEGES formuliert und die bearbeitende Schüssler plan GmbH erarbeitete entsprechend den BIM-Abwicklungsplan (BAP) [DEGES17b]. Anschließend galt es, die Vergabeunterlagen zur Leistungsphase 3 und 4 der Honorarordnung für Architekten und Ingenieure (HOAI) für den vorliegenden Abschnitt der B 87 Eilenburg - Mockrehna nach der BIM-Methode vorzubereiten und zu veröffentlichen [DEGES19].
Eine der bisherigen Erkenntnisse des Pilotprojekts ist es, dass die Datenmengen sehr stark ansteigen und die verwendete Hard- und Software dadurch schnell an ihre Leistungsgrenze kommt. Dies wird auch in Zukunft eine große Herausforderung bleiben. Des Weiteren konnte festgestellt werden, dass auf verschiedenen Ebenen die Vereinheitlichung von Vorschriften und Prozessen auszuweiten und konsequent zu nutzen ist [DEGES17b].
Ansprechpartner
Bauhaus-Universität Weimar, Professur Verkehrssystemplanung, Prof. Dr.-Ing. Plank-Wiedenbeck
Zugehörige Wissenslandkarte(n)
Effizientere Fahrwege mittels Bauwerksdatenmodellierung und Anwendung der Methode des Building-Information-Modeling (Stand des Wissens: 12.08.2019)
https://www.forschungsinformationssystem.de/?502813
Literatur
[BMVI15v] Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (Hrsg.) Stufenplan Digitales Planen und Bauen - Einführung moderner, IT-gestützter Prozesse und Technologien bei Planung, Bau und Betrieb von Bauwerken, 2015/12
[BMVI17an] Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (Hrsg.) Umsetzung des Stufenplans Digitales Planen und Bauen - Erster Fortschrittsbericht, 2017/01
[DEGES17] Deutsche Einheit Fernstraßenplanungs- und -bau GmbH Building Information Modeling im Straßenbau - Erfahrungen und Perspektiven, 2017
[DEGES17a] Deutsche Einheit Fernstraßenplanungs- und -bau GmbH Building Information Modeling (BIM) im Straßenbau - Aktueller Stand der DEGES-Aktivitäten, 2017/10/05
[DEGES17b] Deutsche Einheit Fernstraßenplanungs- und -bau GmbH Building Information Modeling (BIM) im Straßenbau - Erfahrungsaustausch BIM-Pilotprojekte, 2017/10/23
[DEGES18] Deutsche Einheit Fernstraßenplanungs- und -bau GmbH Pilotprojekt B 31, Immenstaad - Friedrichshafen/Waggershausen, 2018
[DEGES19] Deutsche Einheit Fernstraßenplanungs- und -bau GmbH Pilotprojekt B 87n, Eilenburg - Mockrehna, 2019
Glossar
Baulastträger Der Baulastträger ist die für die Planung, den Bau, den Betrieb und die Unterhaltung einer Straße verantwortliche Institution.

Auszug aus dem Forschungs-Informations-System (FIS) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur

https://www.forschungsinformationssystem.de/?502246

Gedruckt am Freitag, 18. September 2020 14:54:40