Lehrstuhl für Verkehrswegebau

BIM im Straßenbau

Building Information Modeling (BIM) im Straßenbau unter besonderer Berücksichtigung der Erhaltungsplanung

Ansprechpartnerin: Deborah Müller, M.Sc.

Das Projekt widmet sich der Nutzung der BIM-Methode für die Planung von Erhaltungsmaßnahmen im Straßenbau. Die eingeschränkte Datengrundlage bei der Planung von Erhaltungsmaßnahmen führt zu einem stark erhöhten Aufwand bei der erneuten Erfassung zur Priorisierung bzw. Vorbereitung von Erhaltungsmaßnahmen. Mit der durchgehenden Nutzung hochwertiger digitaler Modelle kann die Datengrundlage erheblich verbessert werden. Eine einheitliche Datendefinition ermöglicht es, die bereits in der Planungsphase gewonnenen Daten auch in der Erhaltungsphase zu berücksichtigen. Aufwendige, zumeist verlustbehaftete Konvertierungsprozesse entfallen. Neue Möglichkeiten für eine effiziente Erhaltungsplanung ergeben sich durch die projektübergreifende Analyse der Daten. Gegenüber der bislang üblichen Dokumentation im Zuge einer ZEB-Erfassung und Bewertung sowie dem Archivieren der gewonnenen Daten im IT-ZEB-Server liegt der Vorteil der Verwendung der BIM-Methodik vor allem in der höheren Objektschärfe und in der dreidimensionalen Abbildung inkl. der Möglichkeit zur Beschreibung einer zeitlichen Komponente. Ein weiterer Vorteil liegt in der Kontinuität der Datenbeschreibung durch den Einsatz einheitlicher Formate bei Planung, Bau und Erhaltungsmanagement.
Das Projekt hat in umfassender Weise den Stand der Technik in der internationalen Anwendung der BIM-Methode analysiert und darauf aufbauend ein Datenmodell zur Beschreibung von Straßen und den erhaltungsrelevanten Informationen erarbeitet. Das im Rahmen des Projekts definierte Datenmodell orientiert sich am internationalen Datenaustauschstand Industry Foundation Classes (IFC), für den derzeit die Erweiterung IFC-Road entwickelt wird, und den vorhandenen Möglichkeiten des Objektkatalogs für das Straßen- und Verkehrswesen (OKSTRA). Das Datenformat erlaubt die dreidimensionale Beschreibung von Bauwerken und ihrer Komponenten und die Zuordnung von fein aufgelösten semantischen Informationen. Der aktuelle Stand der internationalen Standardisierung wird ausführlich dargelegt.
Auf der Basis des internationalen Datenmodells wurden nationale Merkmale definiert. Diese umfassen zum einen Merkmale, die detailliert die einzelnen Aufbauschichten beschreiben und im Rahmen des As-built-Modells beim Abschluss einer Baumaßnahme übergeben werden müssen. Zum anderen werden Merkmale definiert, die die Ermittlung der ZEB-Zustandsgrößen und die daraus berechneten Zustandswerte widergeben. Zudem werden Hinweise gegeben, wie die räumliche Struktur des IFC-Modells eingesetzt werden kann, um die Lage und Ausdehnung der ZEB-Erfassungsabschnitte zu beschreiben.
Der entwickelte Ansatz wurde in umfassender Weise validiert. Zum einen durch ein fiktives Beispiel eines kurzen geraden Straßenabschnitts, zum anderen durch Anwendung auf einen realen Abschnitt der Autobahn A40. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Methodik prinzipiell funktioniert, gleichzeitig aber die erforderlichen Daten heute noch nicht in vollem Umfang verfügbar sind.
Auf Basis der Ergebnisse des Projekts wurden Empfehlungen für Standardisierungen abgeleitet. Diese fokussieren auf der Verabschiedung eines deutschlandweit anzuwendenden Standards für den Einsatz der BIM-Methode im Straßenwesen. Dieser Standard muss zum einen das zu verwendende Datenmodell festlegen; die Autoren empfehlen hierzu den künftigen internationalen Standard IFC-Road. Darüber hinaus müssen die definierten Merkmale als nationaler Standard verabschiedet werden, die die Eigenschaften der Aufbauschichten bzw. die Erfassungsdaten widergeben. Zum anderen müssen genaue Vorgaben hinsichtlich der Aufteilung von Straßen in geeignete räumliche Strukturen gemacht werden.
Die größte Herausforderung liegt im verbindlichen Einfordern von As-built-Modellen einschließlich der definierten Merkmale beim Abschluss der Bau- bzw. Instandhaltungsmaßnahme. Nur dann kann die gewünschte Datenkontinuität gewährleistet werden und Informationen aus der Bauausführung für die Planung von Erhaltungsmaßnahmen herangezogen werden.