BIM-Anwendung für Brückenbau: die Vorteile eines openBIM-Workflows

BIM im Brückenbau hat die Planungs-, Bau- und Managementprozesse dieser wichtigen Infrastrukturprojekte erheblich verbessert. Diese fortschrittliche Methodik integriert verschiedene Technologien, um die Effizienz, die Zusammenarbeit und die Nachhaltigkeit beim Bau von Brücken zu optimieren.

Dank der openBIM-Standards wird jeder Aspekt der BIM-Anwendung für Brücken verbessert, von der Planung und der Erkennung von Problemen in jeder Lebensphase der Infrastruktur bis hin zum langfristigen Management derselben.

In diesem Artikel vertiefen wir, wie die Nutzung von IDS, bSDD und IFC sicherstellt, dass alle Informationen interoperabel und konform mit den Standards verwaltet werden, was die Zusammenarbeit zwischen den verschiedenen Stakeholdern verbessert und die technische und normative Konformität während des gesamten Lebenszyklus der Brücke gewährleistet.

Schlüsselvorteile von openBIM in der Brückenplanung

Die Verwendung von BIM in der Planung und im Bau von Brücken, oft als Bridge Information Modeling (BrIM) bezeichnet, bietet in Verbindung mit openBIM-Standards wie IDS, bSDD und IFC eine signifikante Verbesserung in jeder Phase des Projekts:

• Fortgeschrittene Planung und Gestaltung: BIM bietet eine verbesserte 3D-Visualisierung und fördert die Zusammenarbeit zwischen multidisziplinären Teams. Dies ermöglicht es den Planern, verschiedene Planungsalternativen zu testen, potenzielle Konflikte frühzeitig zu identifizieren und die Projekte vor Baubeginn zu optimieren. Durch die Integration der openBIM-Standards wird der Planungs- und Gestaltungsprozess von Brücken noch effizienter. Der IFC (Industry Foundation Classes) ermöglicht die Erstellung detaillierter dreidimensionaler Modelle, die zwischen verschiedenen Softwareanwendungen und multidisziplinären Teams geteilt werden können, und stellt sicher, dass alle Beteiligten mit denselben aktualisierten Datensätzen arbeiten. Dies verringert das Risiko von Fehlern, die durch fragmentierte Informationen entstehen. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung von IDS (Information Delivery Specification) eine klare Definition der Informationsanforderungen bereits in den frühen Phasen des Projekts. Das bedeutet, dass während der Planung sofort überprüft werden kann, ob das Modell den festgelegten Kriterien wie Abmessungen, Materialien und technischen Spezifikationen entspricht. Die openBIM-Standards erleichtern somit die Identifizierung und Lösung von Konflikten bereits in der Planungsphase, wodurch Verzögerungen und zukünftige Kosten reduziert werden;
• Lebenszyklusmanagement: BIM fungiert als umfassendes Repository für Informationen über Vermögenswerte während des gesamten Lebenszyklus einer Brücke. Dies umfasst das Management von Daten für Wartung und Inspektionen. Einer der Hauptvorteile von BIM, der durch die openBIM-Standards verstärkt wird, ist das effektive Management des Lebenszyklus der Brücke. Durch die kombinierte Nutzung von bSDD und IFC können BIM-Modelle detaillierte und strukturierte Informationen über Materialien, Wartungszustände und Inspektionspläne enthalten. Das bSDD (buildingSMART Data Dictionary) ermöglicht es, das Modell mit standardisierten und konsistenten Informationen anzureichern, wodurch sichergestellt wird, dass die während der Wartungs- und Managementphase der Brücke verwendeten Daten zuverlässig und interoperabel sind. Dies erleichtert die Integration von Technologien wie IoT-Sensoren oder Drohnen für die Echtzeitüberwachung und verbessert die Vorhersagbarkeit der Wartungsoperationen. Die im IFC-Modell gespeicherten Daten können kontinuierlich aktualisiert werden, um den aktuellen Zustand der Brücke widerzuspiegeln, was eine proaktive Wartung erleichtert und die Lebensdauer der Struktur verlängert;
• Kosten- und Zeitersparnis: Die Verwendung von BIM kann zu erheblichen Kosteneinsparungen während des Baus führen – durch Reduzierung von Abfällen und Verbesserung der Projekteffizienz. Darüber hinaus optimiert BIM den gesamten Zeitrahmen des Projekts von der Planung bis zum Abschluss.

Der openBIM-Workflow: IDS, bSDD und IFC

Um die Vorteile von BIM in der Brückenplanung voll auszuschöpfen, ist es entscheidend, einen openBIM-Ansatz auf der Grundlage offener Standards zu verfolgen. Drei Schlüsselkomponenten dieses Workflows sind die Information Delivery Specification (IDS), das buildingSMART Data Dictionary (bSDD) und die Industry Foundation Classes (IFC).

Information Delivery Specification (IDS)

Die IDS ist ein grundlegendes Dokument, das die Informationsanforderungen für den Datenaustausch in BIM-Projekten definiert. Entwickelt von buildingSMART, ist die IDS so konzipiert, dass sie sowohl von Menschen als auch von Computern leicht lesbar ist, um eine klare und präzise Kommunikation zwischen den beteiligten Parteien zu gewährleisten.

Die IDS spezifiziert im Detail, welche Informationen bereitgestellt werden müssen und wie sie strukturiert sein sollten. Sie wird verwendet, um sicherzustellen, dass die BIM-Modelle den Anforderungen des Auftraggebers entsprechen. Dank Werkzeugen wie usBIM.IDS können die IFC-Modelle gemäß den IDS-Spezifikationen validiert werden, um Informationslücken zu identifizieren und Fehler schnell zu beheben​.

Um eine effektive IDS zu erstellen, muss man:

1. die für das Brückenprojekt erforderlichen Informationen identifizieren;
2. Werkzeuge wie usBIM.IDSeditor verwenden, um das IDS-Dokument zu erstellen;
3. das Dokument strukturieren, einschließlich Einleitung, Informationsanforderungen, Datenformat und Verantwortlichkeiten;
4. die IDS-Datei validieren, um sicherzustellen, dass sie die Projektanforderungen erfüllt.

buildingSMART Data Dictionary (bSDD)

Das bSDD ist ein Online-Wörterbuch, das Klassen, Eigenschaften und standardisierte Werte sammelt, um die Qualität und Konsistenz der Informationen in BIM-Modellen zu gewährleisten. Es ermöglicht die Anreicherung der Modelle mit präzisen und konsistenten Informationen, erleichtert die Klassifizierung der strukturellen Elemente und stellt sicher, dass alle Informationen zugänglich und interoperabel sind.

Um das bSDD effektiv zu nutzen:

1. auf das bSDD über Werkzeuge wie usBIM.bSDD zugreifen;
2. die relevanten Klassifikationen und Eigenschaften für das Brückenprojekt auswählen;
3. die Informationsanforderungen für jedes Element des Projekts definieren;
4. die Elemente in Meilensteine oder Phasen des Projekts organisieren.

Industry Foundation Classes (IFC)

Der IFC ist das am weitesten verbreitete offene Austauschformat in der BIM-Welt. Dieser Standard erleichtert die Interoperabilität zwischen verschiedenen Softwareplattformen und ermöglicht ein effizientes Datenmanagement während allen Phasen eines Projekts, von der Planung bis zur Wartung. Die Integration des IFC in die BIM-Prozesse für Brücken verbessert die Zusammenarbeit zwischen den verschiedenen beteiligten Akteuren und reduziert Fehler und Unklarheiten der Daten.

Implementierung des openBIM-Workflows in Brückenprojekten

Ein effizienter openBIM-Workflow für Brücken folgt einem klar definierten Prozess, der die Vorteile der Standards IDS, bSDD und IFC optimal nutzt. Die Schritte dieses Prozesses sind:

• Erstellung einer IDS: Die Erstellung der IDS beginnt mit der Definition der Informationsanforderungen des Projekts, wobei die relevanten Klassen und Eigenschaften über das bSDD ausgewählt werden. Jedes Element des Projekts, wie Gründungspfähle oder Spannweiten, wird einer entsprechenden IFC-Entität zugeordnet​;
• Validierung des IFC-Modells: Nachdem die IDS erstellt wurde, wird das IFC-Modell mithilfe von Werkzeugen wie usBIM.IDS validiert, um zu überprüfen, ob alle erforderlichen Eigenschaften vorhanden und konform sind​. Etwaige Fehler können mit einem Online-IFC-Editor, wie usBIM.editor, der es ermöglicht, die Werte des Modells in Echtzeit zu ändern, behoben werden;
• Datenmanagement während des Lebenszyklus: Nach Abschluss und Überprüfung des Modells wird dieses während aller Phasen des Lebenszyklus der Brücke, einschließlich der Wartung, verwendet, dank der umfangreichen Informationen, die durch den IFC-Standard bereitgestellt werden​.

Praxisbeispiel: Die Musmeci-Brücke in Potenza

Ein konkretes Beispiel für die Anwendung der openBIM-Standards ist das Projekt der Musmeci-Brücke in Potenza. Während der Sitzung „openBIM^® Seeing is Believing“ der IHEEP Conference 2024, präsentiert von Min Song von buildingSMART USA, wurde gezeigt, wie ein IFC-Modell der Brücke mithilfe fortschrittlicher openBIM-Tools verwaltet werden kann​.

Min Song und Ian Howell von buildingSMART USA: eine innovative Fallstudie, die das Potenzial der Interoperabilität in der Welt des integrierten openBIM mit GIS hervorhebt.

Der Prozess beginnt mit der Erstellung einer Information Delivery Specification (IDS), basierend auf den Spezifikationen des buildingSMART Data Dictionary (bSDD).

Erstellung der IDS-Datei durch Entnahme der Eigenschaften der Entitäten aus dem bSDD von buildingSmart International

Anschließend wird über die Plattform usBIM.geotwin das IFC-Modell der Brücke geöffnet, um es zu klassifizieren und die erforderlichen Eigenschaften mit usBIM.bSDD hinzuzufügen.

Eingabe der Eigenschaften der Brückenentitäten unter Verwendung von usBIM.bSDD

Nach Abschluss der Klassifizierung wird das Modell mit usBIM.IDS überprüft. Während der Validierung des Modells wird ein Fehler bezüglich einer fehlenden Eigenschaft von usBIM.IDS gemeldet.

Validierung der Eigenschaften, die aus dem buildingSmart Data Dictionary (bSDD) gemäß den in einer IDS-Datei festgelegten Spezifikationen entnommen wurden

Dieses Problem wird schnell mit der Verwendung von usBIM.editor gelöst, indem das Modell aktualisiert wird, um es den Anforderungen anzupassen.

Ändern, Hinzufügen und Löschen von Eigenschaften, die nicht den Anforderungen der IDS-Datei entsprechen, über usBIM.editor

Dieses Fallstudie demonstriert konkret den Wert der openBIM-Methodik durch Standards wie IFC und Werkzeuge wie bSDD und IDS, und zeigt, wie diese angewendet werden können, um das Management von Infrastrukturprojekten und die Zusammenarbeit zu verbessern.

Sehen Sie sich das vollständige Video an über „Wie man openBIM bei Brücken anwendet: Ein Leitfaden zum openBIM-Workflow mit den Standards IDS, bSDD und IFC“