BIM im deutschen Brückenbau - Teil 2

Nachdem in Teil 1 zu BIM im deutschen Brückenbau die Herausforderungen erläutert wurden, stellen wir im zweiten Teil eine völlig neue Lösung vor, die den Brückenbau mit BIM revolutionieren wird.

Ab 2020 wird die Verwendung der BIM-Arbeitsmethode entsprechend dem Stufenplan Digitales Planen und Bauen des BMVI in sämtlichen öffentlichen Infrastrukturprojekten vorgeschrieben sein. In besonderem Maße von dieser Entwicklung betroffen sind Straßenbrücken. Für eine Großzahl dieser Strukturen steht im Rahmen der Bauwerksüberprüfungen eine Sanierung oder ein Neubau an. Über die besonderen Herausforderungen der Anwendung der BIM-Arbeitsmethode im Brückenbau berichteten wir bereits in Teil 1 zu BIM im deutschen Brückenbau. In dieser Fortsetzung wenden wir uns nun einer völlig neuartigen Komplettlösung zu, die eine parametrische Modellierung, statische Berechnung und Konstruktion von Brücken in sich vereint und damit genau das leistet, was BIM soll: maximale Effizienz.

Bislang waren im Brückenbau zwei BIM-Workflows denkbar. Beim ersten erstellt der Statiker entsprechend den statischen Bedürfnissen des Bauwerks ein Berechnungsmodell (Finite-Elemente-Modell), welches dann wiederum in ein Konstruktionsmodell überführt wird – „form follows function“, sozusagen. Der zweite Weg verläuft in entgegengesetzter Richtung: Ein Architekt setzt mit einem Konstruktionsmodell die Rahmenbedingungen des Projekts, aus dem der Statiker wiederum ein analytisches Modell ableitet. Bislang ließ sich jedoch gerade im Brückenbau die komplexe Geometrie nicht ohne Weiteres fehlerfrei in ein FE-Modell überführen. Bis jetzt: In einem technologischen Durchbruch ist es den Entwicklern von ALLPLAN Bridge 2020 gelungen, erstmalig das statische Modell automatisch aus dem geometrischen abzuleiten.

Die Ableitung basiert auf der Bernoulli-Balkentheorie, die gleichsam erweitert wurde, um auch Änderungen im Querschnitt korrekt zu berücksichtigen. Daneben wird eine nichtlineare Berechnung zeitabhängiger Effekte wie Kriechen, Schwinden und Relaxation unter Beachtung der genormten Bemessungsregeln durchgeführt. All dies geschieht jedoch nicht etwa in einer „Black-Box“, sondern bleibt völlig transparent, sodass der Ingenieur stets die volle Kontrolle behält und etwa entscheiden kann, welche Brückenteile zum Tragverhalten beitragen sollen und welche nur Lasten darstellen. Dadurch wird ALLPLAN Bridge 2020 zur weltweit ersten vollintegrierten Lösung, in der ein gemeinsames parametrisches Modell sowohl für die statische Berechnung als auch für die Konstruktion genutzt wird.

Die vollintegrierte parametrische Modellierung definiert ein neues Optimum von Zeit- und Arbeitsaufwand sowie Präzision und Fehlerreduktion. So sind etwa Änderungen in der Trassierung, die früher eine mühsame komplette Neukonstruktion der Brücke nach sich zogen, nun kein Problem mehr. Ändern sich Parameter in der Trassierung, passen sich sämtliche Brückenelemente – inklusive des statischen Modells – dem automatisch an. Damit leistet BIM im Brückenbau endlich das, was es soll: maximale Effizienz.