Sie überspannen Täler, Flüsse und Verkehrswege und sind auch identitätsstiftende Symbole: Brücken sind ein wichtiger Teil unserer Baukultur. Dabei ist nicht nur die Sicherheit und Tragfähigkeit der Brücken von Relevanz, sondern auch ihre Gestaltung. Es gibt kreative Formfindungsansätze, die den Kraftfluss in der Konstruktion architektonisch spannend thematisieren. Brücken waren immer eine Leistungsschau der Ingenieurskunst und sind zunehmend auch Symbole für das Zukunftsthema Nachhaltigkeit, sei es durch optimierten Materialeinsatz, oder die Verwendung nachwachsender Rohstoffe. Übergeordnetes Ziel von Brückenbauwerken bleibt die Transportlogistik zu verbessern. Die ersten Brücken wurden bereits in der Jungsteinzeit errichtet. Heute bilden Brücken das Fundament jeder modernen Verkehrsinfrastruktur. Die Leistungsfähigkeit des Bundesfernstraßennetzes in Deutschland beispielsweise basiert auf 39.500 Brücken, mit einer Gesamtlänge von über 2.000 Kilometern.
Die Planung und der Bau weitspannender Brücken gilt als „Königsdisziplin“ im Ingenieurswesen: Große, tonnenschwere Bauteile müssen fristgerecht gefertigt, geliefert und in bestehende Infrastruktur genau eingepasst werden. Dabei kommt es auf erfahrene Konstrukteure und Tragwerksplaner an und auf eine gute Zusammenarbeit mit Bauunternehmen und Behörden– damit später auf der Baustelle unter den vielfältigen Umwelteinflüssen nichts schief gehen kann.
Doch häufig erfolgt die Planung von Brücken derzeit noch alles andere als kollaborativ: Planungsdaten stammen aus unterschiedlichen Datenquellen und Formaten von verschiedenen Beteiligten, so dass die einzelnen Brückenmodelle (geometrische, statische, konstruktive sowie ggf. detaillierte Modelle für die Spannkabel) nicht exakt übereinstimmen. In manchen Fällen wird mit mehreren Modellen von weltweit verteilten Teams parallel gearbeitet. Brücken sind meist jedoch sehr komplexe Bauwerke. Jeder Änderungsprozess gestaltet sich daher außerordentlich aufwendig. Dennoch gehören Modifizierungen sowie zeitaufwendige Synchronisierungen im Brückenbau zum Tagesgeschäft. Mögliche Inkonsistenzen und Fehlinformationen können sich durch alle Planungsphasen hindurchziehen. Das Endergebnis spiegelt sich dann in zahlreichen Herausforderungen wider: Durch die mangelnde Kollaboration verzögert sich die Planung und Planungsteams verbringen wertvolle Zeit damit, Fehler nachzuarbeiten und zu korrigieren - Zeit, die sie mit einer veränderten, kollaborativen Planung bereits neuen Projekten widmen könnten. Zudem kann es durch inkonsistente Planungsdaten zu Verzögerungen bei der Errichtung einer Brücke kommen – was wiederum Zeit – und Geld – kostet. Und zu Guter Letzt werden durch Nach- und Umbauarbeiten wertvolle Baumaterialien verschwendet und unnötig viel CO2 ausgestoßen.
Um diese Herausforderungen zu meistern, benötigen wir eine digitale Revolution in der Brückenplanung.
Brückenbau 2.0
Die Herausforderung bei Brücken – und bei der Planung und dem Bau liegen in ihrem Bauwerk: Es ist geometrisch komplex und die Planung muss immer an Trassierung und Baugrund angepasst werden. Mit den traditionellen 2D-Werkzeugen mussten Planungsänderungen in Hunderten von Zeichnungen und Berechnungen immer wieder händisch nachgepflegt werden. Dadurch kam es zu Planungsfehlern und Inkonsistenzen, die auf den Baustellen zu Verzögerungen und Kostenüberschreitungen führen.
Als Gegenmaßnahme haben viele industrialisierte Länder den Einsatz von BIM (Building Information Modeling, ein partnerschaftlichen Planungsansatz auf der Grundlage von semantischen 3D-Modellen) verpflichtend vorgeschrieben. Allerdings gab es anfänglich keine BIM-fähigen, für den Brückenbau geeigneten Planungswerkzeuge.
Es ist Zeit, eine neue Phase des Brückenbaus einzuläuten. Dafür notwendig: eine durchgängige, modellbasierte Planungslösung, die nicht auf ein Denken in Silos und zweidimensionalen Plänen setzt, sondern auf Kollaboration und 3D-Modelle. Das sichert nicht nur Qualität, Termine und Kosten, sondern kann auch genutzt werden, um den Materialverbrauch zu verringern und so geringere CO2-Emissionen zu verursachen. Eine optimale Lösung basiert daher auf einem gemeinsamen, detaillierten und vollparametrischen 4D-Modell, das nicht nur die Geometrie der Brücke in 3D abbildet, sondern mit dem Bauablauf und der statischen Berechnung und Nachweisführung ergänzt, und alle Informationen so in sich vereint, dass auch Änderungen am Planungsmodell zu jeder Zeit schnell, konsistent und intuitiv umgesetzt werden können. So müssen nicht mehrere Modelle oder Versionen erstellt werden, es können Berechnungen direkt aus dem Modell abgeleitet und dadurch Planungsfehler vermieden werden.
Parametrische Planungslösungen revolutionieren den Brückenbau, indem sie auf Kommunikation und Kollaboration, statt auf Silodenken und Fragmentierung setzen. Dadurch sind nicht nur Kosteneinsparungen möglich, sondern auch eine massive Reduktion der Planungszeiten. Mit derselben Mitarbeiterzahl können mehr Projekte in kürzerer Zeit abgeschlossen werden. In Anbetracht des Fachkräftemangels leisten innovative IT-Lösungen einen wichtigen Beitrag zur beschleunigten Abarbeitung des Investitionsstaus bei Infrastrukturbauwerken.
Die Lösung im Brückenbau, nicht nur was die Bauweisen oder die Materialien angeht, liegt in einem Mehr an Digitalisierung – an modellbasierter, kollaborativer Planung und an Innovationskraft. Die digitale Transformation der Brückenplanung ist der Schlüssel zu einer neuen Art des Brückenbaus.
Die neue, digitale Art der Brückenplanung wird in diesem Video beschrieben
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