Brückenbauen mit BIM Wie WSP Finland die Vorteile der 3D-Planung und -Modellierung nutzt
WSP Finland, ein international tätiges Planungs- und Dienstleistungsunternehmen, gilt als führender Experte im Bereich der Brückenplanung mit Building Information Modeling (BIM). Bereits sehr früh hat das finnische Unternehmen die Vorteile der BIM-basiert
Seit vielen Jahren setzt WSP Finland im Brückenbau auf 3D-Planungstools. Das finnische Unternehmen ist Teil der WSP Group mit Hauptsitz in Montreal und entwirft und betreut Großprojekte auf der ganzen Welt. Es betreibt 550 Büros in 40 Ländern. Für den Pionier der 3D-Brückenplanung ist der Wandel zur 3D-Modellierung eine natürliche Weiterentwicklung und längst kein Hype mehr. Das Unternehmen hat es sich zur Aufgabe gemacht, seine Spitzenposition bei Innovationen aufrechtzuerhalten, um seine Kunden mit optimalen Lösungen zu unterstützen.
Vorteile der 3D-Planung und Modellierung
3D-Modelle bieten relevante Informationen für den gesamten Lebenszyklus eines Projekts – von der Planung über die Instandhaltung bis hin zur Wartung und Sanierung. Die Investition in eine 3D-Software zahlt sich also auch auf lange Sicht aus. „Wir verwenden Tekla Structures, weil es sich um ein parametrisches Modellierungswerkzeug handelt und das Modell alle für das Projekt relevanten Daten enthält – von der Konzeption über die Detaillierung bis zur Fertigung“, sagt Matti-Esko Järvenpää, Entwicklungsleiter, Bridges & Structures bei WSP Finland. „Die genauen
Daten können beim Bau vor Ort und sogar für das spätere Asset Management in der Wartung verwendet werden.“
Einer der größten Vorteile von 3D-basierter Planung ist der direkte Datenaustausch zwischen Modell und Baustelle sowie eine effizientere Kommunikation zwischen den Projektbeteiligten. Sie erhalten Zugriff auf alle Modell-Daten in Echtzeit. Probleme bei der Konvertierung von Daten werden dadurch eliminiert und Konstruktionsfehler minimiert: Kollisionen sind frühzeitig erkennbar und können noch während der Planung behoben werden.
Effiziente Planung mit Software von Trimble
Die BIM-Software Tekla Structures von Trimble bietet die Möglichkeit, alle Komponenten, Bauteile und Strukturen im 3D-Modell zu entwerfen und zu visualisieren sowie die für Fertigungs- und Konstruktionszwecke erforderlichen 2D-Zeichnungen zu erstellen. Projektbeteiligte können jederzeit auf exakte, strukturierte Daten zugreifen. Zusätzlich werden die Projekt-Teams durch Tekla Model Sharing unterstützt, ein innovatives Tool für die BIM-Zusammenarbeit. Die Cloud-Lösung ermöglicht ortsunabhängig an ein und demselben BIM-Modell zu arbeiten. Der Bridge Creator, eine Erweiterung der TeklaStructures-Software, optimiert die gesamten Arbeitsprozesse im Brückenbau. Vom
ersten Entwurf bis hin zur ausführungsreifen Modellierung und Detaillierung unterstützt die Erweiterung Brückenplaner in jeder Phase des Projekts. „Die Modellierung mit Tekla Structures ist einfach und der Bridge Creator zählt sicherlich zu den effizientesten Tools, die man auf dem Markt für die gesamte Brückenplanung finden kann. Die Trassierung wird automatisch importiert und die Brückengeometrie lässt sich leicht erstellen. Selbst bei komplexer Geometrie ist es mit der Erweiterung möglich, ein beeindruckend genaues Modell des Brückenüberbaus zu erstellen“, erzählt Hannu Suojanen, Projektingenieur für Brücken bei WSP Finland.
Ein Projekt der Superlative in Indien
Ein Beispiel für die Vorteile der BIM-basierten Planung ist der Bau der Chenab-Brücke in Indien. Im nordindischen Kashmir-Tal entsteht eine der höchsten und längsten Eisenbahnbrücken der Welt über den Fluss Chenab. Bisher fehlt in der Region ein angemessenes Straßennetz. Der Bau der Chenab-Brücke soll die Entwicklung der Region vorantreiben und für eine bessere Anbindung der lokalen Bevölkerung sorgen. Die Abgelegenheit der Region und der bergige, raue Untergrund des Himalaya stellen das Planungsteam von WSP Finland vor ganz neue Herausforderungen.
„Das Projekt ist logistisch äußerst anspruchsvoll, da die Straßen im Kaschmir-Gebiet schlecht sind. Aufgrund des unwegsamen Geländes und des rauen Klimas ist der Bau eine Herausforderung für eine termingerechte Fertigstellung, technische Spitzenleistungen und das logistische Management.“, sagt Pekka Pulkkinen, Leiter des Bereichs Brücken bei WSP. Die Brücke wird 320 Metern über der
Oberfläche des Flusses errichtet und erstreckt sich über eine Gesamtlänge von 1.315 Metern. Der Hauptbogen überspannt 467 Meter und zählt zu den längsten Brückenbögen der Welt. Auf einer Breite von 13,5 Metern finden zwei Gleisspuren Platz.
Die Verwendung eines 3D-Modells war eine Voraussetzung bei der Vergabe des Projekts und WSP, führender Projektplaner, entschied sich für Tekla Structures von Trimble. Die Software verfügt über eine Vielzahl von Schnittstellen und weist eine umfangreiche Kollisionsprüfung auf, die Risiken frühzeitig erkennt und beseitigt. Außerdem werden Temperaturunterschiede zwischen Stahl und Beton berücksichtigt. Zunächst wurden mithilfe von BIM alle Strukturen der Brücke, temporären Abspannungen und die zugehörigen Verankerungstürme entworfen. Die Betonfundamente der Brücke sind 40 Meter hoch und 50 Meter breit und werden direkt auf den Felsen des Himalaya gebaut. Brückenbogen und -pfeiler bestehen aus einer Stahlfachwerkkonstruktion. Zunächst wird der Bogen mit Hilfe von Abspannungen errichtet.
Im Anschluss daran folgt der Bau der Fahrbahn. Auch für die Planung der Montagereihenfolge sowie die Geometrie- und Qualitätskontrolle vor Ort wurde BIM verwendet. Werkstattzeichnungen und CNC-Daten wurden direkt aus dem Modell abgeleitet. Neben Auftragnehmern und Konstrukteuren bedienen sich auch Drittunternehmen an den verwendeten Modellen und darin enthaltenen Daten, um Überprüfungen durchzuführen. Ein genaues 3D-Modell vereinfacht die Prozesse in jedem Arbeitsschritt, erleichtert die Absprache und Genehmigung mit Behörden und ist anschaulicher und leichter zu prüfen als herkömmliche 2D-Zeichnungen.
BIM fördert den Workflow
Die Arbeitsweise im Bereich von Entwurfsprozessen für Brückenprojekte hat sich allmählich in Richtung modellbasierter Entwürfe verlagert, bei denen Daten zwischen verschiedenen Parteien über das Modell ausgetauscht werden. Die Visualisierung der Informationen erleichtert den Parteien, den Prozess zu verstehen. Bereits im Planungszeitraum können die Komponenten mit Zeitinformationen verknüpft werden. Damit lassen sich die Abläufe der Konstruktion leicht veranschaulichen. Die Komponenten enthalten alle wichtigen Informationen, die in der Implementierungsphase genutzt werden.
Während des gesamten Prozesses stellt BIM seine Fähigkeiten auf verschiedene Weise unter Beweis. Durch die Verwendung von BIM- und Tekla-Structures
Software für die Chenab-Brücke können die Informationen in jeder Phase des Konstruktionsprojekts bewertet werden. Gleichzeitig werden Effizienz und Produktivität verbessert sowie Nacharbeiten auf ein Minimum reduziert. Die Zusammenarbeit zwischen allen Projektbeteiligten wird dank BIM erheblich gefördert und der Workflow deutlich optimiert. ( anm) ■