Sand ist Geld

Durchgängige Aufbereitung von gescannten Geländedaten in Deutschlands erstem Tiefwasserhafen

Bis der erste deutsche Tiefwasserhafen, der JadeWeserPort (JWP), im Jahr 2012 bereit für die großen Containerschiffe war, gab es über und unter Wasser eine Menge zu tun. Fahrrinne, Zufahrt und Hafenbecken mussten auf eine Tiefe von 20 Metern ausgebaggert werden. Zusammen mit zwei Sandentnahmestellen reichte der Aushub, um daraus das Fundament des neuen, knapp 1,8 Kilometer langen und 650 Meter breiten Hafenterminals zu bauen. Heute ist das Hafengelände mehr oder weniger vollendet. Doch dies gilt nicht für das Land unter Wasser. Hier muss die Wassertiefe kontinuierlich geprüft und bei Bedarf korrigiert werden. Damit bleiben sowohl das Ingenieurbüro, das für Vermessung und Ausbaggern zuständig ist, als auch das Systemhaus, das Software, Schulung und Beratung liefert, im wahrsten Sinne im Boot.

Riesige Datenmengen

Fahrrinne, Zufahrt und Hafenbecken für den JadeWeserPort muss auf eine Tiefe von 20 Metern ausgebaggert werden. Zusammen mit zwei Sandentnahmestellen reichte der Aushub, um daraus das Fundament des neuen, knapp 1,8 Kilometer langen und 650 Meter breiten Hafenterminals zu bauen. Das Gelände unter dem Wasserspiegel zu vermessen, ist kompliziert genug. Danach sind die gemessenen Werte mit den Planungsdaten zu vergleichen. Und schließlich ist die Information, wo wie viel Gelände abzutragen ist, „verständlich“ an die Baggerführer zu übermitteln. Es gilt, genau die richtige Menge Sand unter Wasser zu bewegen, denn abgerechnet wird nach Kubikmetern. Das Vermessungsbüro – Geo Ingenieurservice aus Wilhelmshaven – nutzt ein Multibeam-Verfahren, um den Hafenboden unter Wasser zu vermessen. Mit Hilfe eines Fächersonars wird der Boden vom Schiff aus in einem engmaschigen Raster gescannt – je nach Wassertiefe und Aufgabenstellung werden bis zu 100 Punkte pro Quadratmeter erfasst. Die gescannten Werte werden dann in einem Raster von 1×1 Meter ausgegeben. Selbst dann verbleiben noch  mehrere Millionen Tiefeninformationen die verarbeitet werden müssen.

UDS – Vorreiter unter Wasser

Der Weg von dieser Punktemenge zu ver­wertbaren Aussagen führt über die Soft­ware AutoCAD® Civil 3D®. Um diese Lö­sung optimal nutzen zu können, hat das Team vom Geo Ingenieurservice schon früh das Systemhaus UDS Urbane Daten­systeme GmbH aus Hamburg ins Projekt eingebunden. Bei UDS kannte man die Herausforderung – schon die Städte Ham­burg und Lübeck hatten ihr Know-how ge­nutzt. „Wir sind bei Unterwasserprojekten Vorreiter“, erzählt UDS-Geschäftsführer Roman Börnchen. „Was man wissen muss, um Geländemodelle aus Unterwasserdaten zu entwickeln und sie weiterzubearbeiten, haben wir uns in den letzten Jahren ange­eignet.“

Ziel des IT-Projekts war eine durchgängige Datenaufbereitung. Mit möglichst wenigen manuellen Eingriffen sollte es möglich sein, die vom Multibeamsystem erfassten Ge­ländedaten in AutoCAD® Civil 3D® zu übertragen, ein digi­tales Geländemodell daraus zu berechnen und dieses allen am Projekt Beteiligten so zur Verfügung zu stellen, dass sie damit weiterarbei­ten können. UDS hat geholfen, dafür eine optimale Datenstruk­tur zu entwickeln. Die Daten mussten als Mes­spunkte, als Karte und als nummerische Werte für die Abrechnung zur Verfügung stehen. Dazu waren auch Anpassungsarbeiten notwendig: UDS pro­grammierte Tools für die Datenauswer­tung. Danach wurden sechs Mitarbeiter beim Geo Ingenieurservice und weitere vier Mitarbeiter beim Betreiber und beim Bau­herrn in der Bedienung der Software ge­schult. Noch immer ist das Team von UDS in engem Kontakt mit den Benutzern – ob es nun Fragen zur Bedienung gibt oder ob neue Ideen verwirklicht werden sollen.

Zeit und Geld gespart

Geo Ingenieurservice hat von Beginn der Planung mit AutoCAD® Civil 3D® gearbei­tet. So stand immer ein digitales, dreidi­mensionales Sollmodell zur Verfügung. Die regelmäßig gepeilten, aktuellen Daten des Hafengrundes werden mit diesem Modell verglichen. Auf den Baggerschiffen sind Computer installiert, auf denen die Baggerführer exakt sehen, wo sie wie viel Sand ab- oder auftragen müssen. Gleichzeitig kann das Ingenieurbüro allein aus diesen Daten die zu bewegenden Mengen ermit­teln. Dass dies „eigentlich“ keine Funktion von AutoCAD® Civil 3D® ist, merken die Benutzer überhaupt nicht. Sie brauchten keine zusätzliche Software zu installieren und müssen die Messdaten nicht von einer Software zu anderen übertragen: Ihr Pro­gramm ermittelt die Mengen und legt sie im REB-Format, also gemäß den Regeln der elektronischen Bauabrechnung, ab. Dadurch hatten alle am Projekt Beteiligten eine einheitliche, nachprüfbare und geset­zeskonforme Abrechnungsgrundlage, die von allen Abrechnungsprogrammen ver­arbeitet werden kann. Diese Transparenz freut die öffentliche Hand und die Steuer­zahler, die dieses ehrgeizige Projekt letzt­lich bezahlen. „Natürlich sind wir bei diesem Projekt auch oberirdisch aktiv“, sagt Roman Börnchen. Der gesamte Hafenplan für die Betreiber­gesellschaft wurde dank UDS mit Hilfe von AutoCAD® Civil 3D® entwickelt. „Ob La­ger, Eisenbahn- oder Autobahnanschluss – sämtliche Tiefbauprojekte sind mit der gleichen Software geplant worden. Die Be­treiber besitzen dadurch heute eine durch­gängige Dokumentation.“

Die beste Technologie: BIM

AutoCAD® Civil 3D® ist für solche Projekte besonders geeignet: Die Software nutzt die sog. BIM-Technologie. BIM steht für Building Information Modeling. Das be­deutet, dass sämtliche Informationen zu einem Gebäude oder zu einem Bauwerk (Straßen, Brücken, Bahnanlagen, Gelände) in einem einzigen digitalen Modell zusam­mengefasst sind. Änderungen an einem Punkt werden automatisch im gesamten Modell nachgeführt, und sämtliche Aus­wertungen – Pläne, Listen, Karten usw. – enthalten die korrekten Informationen. Für Jens Roschke, dem Prokuristen von Geo Ingenieurservice, sind sowohl die Software AutoCAD® Civil 3D® als auch das Softwarehaus UDS unverzichtbare Partner: „Nur in dieser Partnerschaft konnten wir die Vorgabe des Bauträgers umsetzen: von der Unterwassermessung bis zur norm- und prüfgerechten Aufbereitung der Daten dürfen maximal 24 Stunden vergehen.“

Neue Herausforderungen warten

Die Chancen stehen gut, dass der Tiefwas­serhafen JWP zu Hochform aufläuft, wenn die Wirtschaft sich weiter erholt. Die UDS bleibt auch dann an Bord – mit Aufgaben an Land und unter Wasser. „Die Anforde­rungen steigen“, sagt Roman Börnchen. „Dateien vergleichen war gestern. Heute sollen die Daten auf mobilen Geräten online verfügbar sein, am liebsten in Echtzeit. Wir sind dazu bereit.“ Das Facility Management wird neben der Unterwasservermessung eine wichtige Rolle spielen: Ob es um die Simulation von Logistikprozessen, um das Verwalten von echten Containerdaten und ihren Positionen oder um „ganz normale“ Wartungs- und Reparaturarbeiten geht – durch Software und Dienstleistungen von UDS lassen sich Abläufe im Vorfeld testen. ­

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3D-Software für Wiens Jahrhundertprojekt

WERNER CONSULT konstruiert mit Autodesk Revit Structure einen Teil des Wiener Hauptbahnhofs. Das Gesamtprojekt, das ein Stadtviertel zum Leben und Arbeiten für rund 33.000 Menschen einschließt, ist derzeit das bedeutendste Infrastrukturprojekt in Österreich.

Wien Hauptbahnhof

Noch ist es eine knapp drei Kilometer lange Baustelle, die sich inmitten der Wiener Innenstadt über ein Areal von 105 Hektar erstreckt. Die ersten Züge rollten zwar schon, wenn auch ohne Halt, durch den Hauptbahnhof. Bis zur geplanten Eröffnung im Dezember 2014 wartet aber noch jede Menge Arbeit auf die Projektbeteiligten. 1.000 Züge und 145.000 Menschen sollen den neuen Durchgangsbahnhof der österreichischen Hauptstadt zukünftig pro Tag frequentieren. Zusätzlich geplant ist ein Stadtviertel, das sich mit seinem Herzstück, dem Wiener Hauptbahnhof, durch beste Verkehrsanbindungen sowie hohe Wohn- und Lebensqualität auszeichnen soll. Ein Jahrhundertprojekt, das durch seine zentrale Lage, besondere Sicherheitsvorkehrungen und beengte Platzverhältnisse viele Herausforderungen für die Planer bereithält. Für das Projekt wurde die Arbeitsgemeinschaft Wiener Team gegründet, bestehend aus zehn Architekten- und Ingenieurbüros. Die Planungs- und Consulting-Gesellschaft WERNER CONSULT übernimmt die Geschäftsführung dieses Zusammenschlusses und setzt auf Autodesk-Lösungen, um den erhöhten Konstruktionsanforderungen gerecht zu werden sowie eine verbesserte Projektkoordination zu erzielen.

Pionierarbeit am Wiener Hauptbahnhof

Der neue Durchgangsbahnhof soll ein zentraler Knotenpunkt im transeuropäischen Schienennetz werden. Erstmals wird es in Wien möglich sein, Züge aus allen Himmelsrichtungen an einem Ort zu verknüpfen. Zusätzlich zur Verkehrsstation wird an den Bahnhof angrenzend ein ganzes Stadtviertel errichtet – mit Büroflächen auf über 550.000 Quadratmetern, Wohnungen für rund 13.000 Menschen, einem acht Hektar großen Park sowie Schulen und Kindergärten. Mit diesem Viertel soll ein Lebensraum in zentraler Lage mit kompletter städtischer Infrastruktur und einem Stück Natur vor der Haustür geschaffen werden.

Die WERNER CONSULT Ziviltechniker GmbH blickt mit über 60 Jahren Erfahrung bei der Erstellung von Gutachten und Studien bis hin zur Generalplanung von Großbauprojekten bereits auf mehr als 3.000 erfolgreich umgesetzte Projekte zurück. Die Planung und Konstruktion des neuen Hauptbahnhofs stellt für WERNER CONSULT allerdings in Umfang und Anspruch eine neue Projekt-Dimension dar. Besonderes Augenmerk wurde auf die Planung der rund 200 Meter langen Halle Nord gelegt, die das Verbindungsglied zwischen dem Bahnsteigbereich und dem nördlich liegenden Teil der Bürogebäude ist. Sie stellt den Zugang zur Bahnhofshalle dar und ist das erste Gebäude, das der Gast auf dem Weg zum Fernverkehr durchquert, wenn er mit der U‑Bahn oder dem Bus anreist.

Die Herausforderungen bei der Konstruktion lagen vor allem in den örtlichen Gegebenheiten. Aufgrund der zentralen Lage der Baustelle – nur zweieinhalb Kilometer vom Stephansdom entfernt – herrschten auf dem gesamten Gelände beengte Platzverhältnisse. Zudem mussten die Planer den Anschluss an eine U-Bahn-Station sowie den laufenden Bahnbetrieb mit einkalkulieren. Hinzu kamen besondere Sicherheitsvorkehrungen, die aufgrund des Bahnbetriebs einzuhalten sind. So müssen beispielsweise besondere Vorschriften für den Brand- sowie Korrosionsschutz und für Ausführungsklassen beachtet werden, damit die Konstruktion Worst-Case-Szenarien wie der Entgleisung eines Zuges standhält. Eine weitere, sehr gewichtige Herausforderung lag in der Komplexität der Halle Nord, da in deren Stahldach eine Haustechnik-Zentrale integriert werden sollte. Die Entscheidung, eine derart schwere Komponente auf dem Gebäude unterzubringen, entspricht nicht der üblichen Vorgehensweise, war aber aufgrund der Möglichkeiten und Platzverhältnisse in diesem Fall unumgänglich. Diese Randbedingung hat die Konstruktionsanforderungen erhöht, da es sich somit bei der Halle um kein gängiges statisches Konzept handelte.

Digitale Planung mit Building Information Modeling

WERNER CONSULT arbeitete bis zur Planung des Hauptbahnhofs in Wien mit AutoCAD und entschied sich während des laufenden Projekts aufgrund seiner Komplexität für den Wechsel zu Autodesk Revit Structure. „Da wir in unserem Büro in einer Vielzahl verschiedener Disziplinen tätig sind, war das DWG-Format von AutoCAD für uns ein optimales Kommunikationsmittel als gemeinsame Schnittstelle“, erklärt Wolfgang Sünder, CAD Administration bei WERNER CONSULT. „Die oberste Prämisse bei dem Wechsel zu Autodesk Revit Structure war für uns die Kompatibilität mit dem DWG-Format. Da diese Schnittstelle gut funktionierte, konnten wir uns die Vorteile von Autodesk Revit zunutze machen. Der Wechsel war ein großer Schritt in Richtung der Implementierung der BIM‑Philosopie.“

Autodesk Revit Structure ist eine BIM (Building Information Modeling) Lösung und unterstützt Anwender bei der Planung und Verwaltung hochwertiger, energieeffizienter Gebäude. BIM stellt ein Konzept der digitalen Planung dar, bei dem alle Vorgänge rund um den Lebenszyklus eines Gebäudes miteinander in Verbindung stehen. Kern des Ganzen bildet ein virtuelles, digitales Abbild des geplanten Gebäudes am Computer, das als zentrale Drehscheibe allen Beteiligten die notwendigen Projektdaten zur Verfügung stellt. Es entsteht ein „digitales Gebäude“ als 3D-Modell. Sämtliche Informationen sind dabei in einer einzigen Datenbank abgelegt, werden koordiniert und automatisch aktualisiert. So wird ein vollständiges Datenmodell geschaffen, aus dem konsistente und aktuelle Informationen abrufbar sind: alle Pläne wie Grundrisse, Ansichten oder Schnitte, aber auch Sachdaten für Mengen, Fristen und Kosten sowie physikalische Werte für Lichtanalysen oder energetische Berechnungen. Das auf BIM basierende Autodesk Revit Structure vereint Werkzeuge für Architekturentwürfe, Gebäudetechnik und konstruktiven Ingenieurbau zu einer umfassenden Komplettlösung. Auf der Revit-Plattform können Planer ihre Arbeitsabläufe mit umfangreichen Funktionen optimieren und die Zusammenarbeit zwischen den verschiedenen Gewerken verbessern. „Wir mussten während der Planung häufig grundlegende Dinge ändern. Dank Autodesk Revit Structure hatten wir auch nach dem Umplanen einzelner Elemente schnell wieder unsere gewohnten und übersichtlichen 3D-Ansichten und Plandarstellungen“, ergänzt Sünder.

Bessere Kommunikation dank 3D

Für WERNER CONSULT hat sich der Wechsel zu Autodesk Revit Structure ausgezahlt. „3D war ein ganz großes Plus bei der Planung und Konstruktion der Halle Nord“, sagt Wolfgang Sünder. „Mit Autodesk Revit Structure erreichten wir eine höhere Qualität der Planung bei gleichbleibender Auslastung. Dank des anschaulichen 3D-Modells konnten wir Problemstellen sehr früh und auf einen Blick erkennen, noch bevor die Modelle mit einem Finite Elemente-Programm durchgerechnet wurden. So wurden Kollisionen rechtzeitig vermieden und wir sparten dementsprechend Zeit und Geld.“ Die 3D-Planung hat jedoch nicht nur für die Planer Vorteile. Auch die Kommunikation zwischen den verschiedenen Projektbeteiligten konnte erheblich verbessert und der Planungsaufwand dadurch verringert werden, wie Srecko Sljivic, BIM-Manager des Projekts berichtet: „Der Bauherr brauchte nur einen Blick auf das 3D-Modell zu werfen und ihm war zu jedem Zeitpunkt der Planung sofort ersichtlich, wie das Gebäude letztlich aussehen würde. Das Modell diente uns somit als Kommunikationswerkzeug, um die Umsetzung von Maßnahmen an alle Projektbeteiligten anschaulich zu vermitteln.“ Positive Erfahrungen sprechen für sich: WERNER CONSULT arbeitet derzeit bei fast jedem neuen Projekt mit Autodesk Revit. Auf lange Sicht will das Ingenieurbüro die komplette Tragwerksplanung ausschließlich mit Revit abwickeln.

Das Projekt Hauptbahnhof Wien wird WERNER CONSULT noch bis Ende 2014 begleiten. Dann gibt es wie jedes Jahr im Dezember einen Fahrplanwechsel in Wien, um gravierende Änderungen im Verkehrsnetz einfließen zu lassen, wie in diesem Fall die Eröffnung des neuen Hauptbahnhofs.

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Linz – Vorreiter im Bereich 3D-Stadtplanung

Die Stadtplanung Linz erstellt ihre Modelle für Bebauungsstudien mit Autodesk InfraWorks in 3D.

3D-Modell Baulücke Ebelsberg

Früh haben zuständige Stellen daher begonnen, Projekte der Stadtplanung in 3D zu visualisieren, um die Umsetzbarkeit und die Auswirkungen verschiedener Konstruktionsansätze schon vor Baubeginn absehen zu können. Die Stadt Linz stellt Bürgern und ansässigen Unternehmen außerdem seit dem Jahr 2013 das gesamte Stadtmodell in 3D zur Verfügung: Über die Homepage steht es sofort für jeden zum Download bereit. Realisiert hat Linz die Visualisierungen für Bebauungsstudien mit Autodesk InfraWorks: Unterschiedlichste Daten werden in einem Modell zusammengefasst, an dem alle am Projekt Beteiligten gemeinsam arbeiten können.

Stadtplanung und Geodatenmanagement arbeiten Hand in Hand

Zuständig für die Bereitstellung der IT-Infrastruktur der Stadt Linz und aller städtischen Unternehmen, ist die IKT Linz GmbH. Seit der Gründung 2009 kümmern sich die knapp 140 Mitarbeiter der GmbH zum Beispiel um das Geodatenmanagement der Stadt und arbeiten kontinuierlich daran, die 3D-Daten noch detaillierter aufzuarbeiten. „Wir sind stolz darauf, eine der ersten Städte in Österreich zu sein, die ihre Geodaten in 3D zur Verfügung stellen kann. Schon seit 2013 sind die Daten für jeden online abrufbar (Link: www.data.linz.gv.at). Ich würde sagen, wir haben da eine gewisse Vorreiterrolle in Österreich und vielleicht auch darüber hinaus“, freut sich Christian Ganhör von der IKT Linz GmbH. Aus GIS-, CAD- und Rasterdaten, die zentral durch das Geodatenmanagement verwaltet werden, wurde das 3D- Stadtmodell erstellt – ein vorhandenes digitales Oberflächenmodell, fotogrammetrische Dachauswertungen und Gebäudegrundrisse wurden außerdem in 3D-Modelle umgewandelt. Dank des 3D-Stadtmodells ist es zum Beispiel der Stadtplanung Linz möglich, diese Daten für Projekte, die in InfraWorks erstellt werden, zu nutzen. Die Stadtplanung Linz arbeitet schon seit langem mit den Softwareprodukten von Autodesk. Um mit der Zeit zu gehen, hat sich die Stadtplanung dafür entschieden, städtebauliche Studien in 3D zu realisieren und mit Autodesk InfraWorks zu arbeiten. „Es hilft uns enorm, dass die Geodaten bereits in 3D verfügbar sind. Wir können sie für unsere Projekte nutzen, ohne selbst erst mühsam eine Umgebung erstellen zu müssen“, so Günther Perchthaler von der Stadtplanung Linz.

Machbarkeiten visuell kommunizieren

In InfraWorks lassen sich Projektinformationen zusammenfügen, die dann ein genaues Abbild der realen Welt darstellen. Zahlreiche Daten können in das Programm importiert werden: Satellitenbilder, Punktwolken oder, wie im Fall der Stadtplanung Linz, 3D-Geodaten. So können in einem 3D-Modell Vorhaben schneller geplant, im Team bearbeitet und visuell kommuniziert werden. Dank fotorealistischer Renderings bleiben Bauvorhaben keine abstrakten Vorstellungen mehr. „InfraWorks hilft uns dabei, ein Projekt realistisch zu erfassen. Oft erstellen wir mehrere Varianten, um abwägen zu können und so die beste Lösung für alle zu finden“, erklärt Günther Perchthaler. Auch schwierige Bauvorhaben lassen sich mit InfraWorks gut simulieren, um die verschiedenen Möglichkeiten der Projekte auszuloten.

Projekt Ebelsberg

„Kürzlich haben wir für eine Baulücke im Süden von Linz zwei Machbarkeitsstudien erstellt. Gerade bei Baulücken gilt es, die verschiedensten Einfluss-Faktoren zu berücksichtigen – in einem 3D-Modell sehen wir genau, wo Schwierigkeiten entstehen und wie wir unsere Projekte noch optimieren können“, so Günther Perchthaler. Die Umgebung des Projekts Ebelsberg gehört zum historischen Stadtgebiet außerdem liegt der Bauplatz an einem Hang. Visualisierungen aus InfraWorks zeigen, wie sich das neue Gebäude in die Umgebung einpasst und wie die schwierige Hanglage bewältigt werden kann. „Erst im Kontext mit Umgebung und Nachbargebäuden wird ersichtlich, ob sich ein Projekt tatsächlich am vorgesehen Baustandort realisieren lässt“, schließt Günther Perchthaler.

Lego für die Großen

Ausgewählte Bauvorhaben werden in Linz also von Planungsbeginn an in einem 3D-Stadtmodell erstellt. Für die Stadtplanung lässt sich so schnell erkennen, ob ein Entwurf beispielsweise zu wuchtig ist und deshalb vielleicht nicht in die Umgebung passt. Verschiedene Varianten ermöglichen es, Vor- und Nachteile einzelner Entwürfe gegeneinander abzuwägen: Welche Auswirkungen hat es, wenn das Gebäude zwei Stockwerke höher gebaut wird? Wäre es sinnvoll das Objekt breiter zu bauen, dafür aber etwas niedriger? Um Varianten zu erhalten, müssen lediglich Attribute in den erstellten Polygonen geändert werden – das 3D-Programm rechnet die im SDF-Format vorhandenen Informationen dann in 3D um. „Körper in InfraWorks zu erstellen, ist fast ein bisschen wie Lego bauen“, erklärt Günther Perchthaler. Auch den Bedenken von Anwohnern und betroffenen Parteien lässt sich mit den erstellten Modellen nachgehen. Befürchtungen wie zum Beispiel ungünstiger Schattenwurf lassen sich mit Simulationen schnell aus der Welt schaffen. Auch für Bauherren und politische Entscheidungsträger sind die Visualisierungen in 3D hilfreich. „Wir haben die Erfahrung gemacht, dass Entscheidungsprozesse für oder gegen ein Bauvorhaben wesentlich beschleunigt werden können“, erklärt Günther Perchthaler von der Stadtplanung Linz. „Ich zeige in Besprechungen mit Bauherren, Architekten und politischen Entscheidungsträgern oft das 3D-Modell des geplanten Objekts – zusammen können wir dann die Möglichkeiten für das Bauvorhaben durchgehen. Ich kann aber auch deutlich machen, wo die Grenzen liegen, denn wir als Stadtplanung haben ja auch die Aufgabe zu regulieren.“ Durch die 3D-Lösung fällt es zum Beispiel leichter die maximale Höhe für ein Gebäude festzulegen und die Vorgabe visuell an Entscheider und Bauherren zu kommunizieren. „Durch farbiges Markieren kann ich in InfraWorks außerdem auch gut zeigen, welche Flächen eines Gebäudes gewerblich und welche für private Wohnungen genutzt werden können“, so Perchthaler.

Ausblick

Auch in Zukunft werden die IKT Linz und die Stadtplanung Linz ihre Projekte in der 3D-Planung fortführen und weiterentwickeln. „Schon jetzt stellen wir zum Beispiel einzelne Projekte in die Cloud – alle Beteiligten können so den aktuellen Stand eines Projekts einsehen und bleiben so immer Up-to-Date“, erklärt Perchthaler. Durch eine kontinuierliche Weiterentwicklung der Nutzung von 3D-Softwareprodukten trägt die Stadt Linz einen großen Teil dazu bei, Building Information Modeling (BIM) als Standard festzulegen, zu verbreiten und dadurch einen Wandel in Richtung schnelleres, wirtschaftlicheres und nachhaltiges Bauen einzuleiten.

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Ins Hotel? Digitale Simulation einer Hotel-Zuwegung im künftigen Weltkulturerbe

Bauliche Eingriffe in einem denkmalge­schützten Gebiet sind eine delikate Angele­genheit: Wie kann man die funktionalen An­forderungen so erfüllen, dass schützenswerte Strukturen erhalten bleiben? Noch enger sind die Grenzen gesteckt, wenn – wie im Fall der Speicherstadt in Hamburg – ein Stadtviertel zum Weltkulturerbe werden soll. Ingenieure und Architekten müssen Bauherren und Be­hörden frühzeitig beweisen, dass ihre Lö­sungen auch unter dem Gesichtspunkt des Denkmalschutzes nachhaltig sind und die Grundlagen für die Erteilung des UNESCO-Ti­tels „Weltkulturerbe“ nicht zerstören. Bei der Umgestaltung eines Verwaltungsgebäudes in ein Hotel war vor allem die Gestaltung der Zuwegung herausfordernd. UDS unterstützte das beauftragte Ingenieurbüro durch ein In­fraWorks-Projekt zur überraschend einfachen und wirksamen Visualisierung und Verkehrs­simulation.

 AMERON Hotel Speicherstadt Hamburg

AMERON Hotel Speicherstadt Hamburg

 

Moderne Speicherstadt

Natürlich zeigt die Ende des 19. Jh. erbaute Speicherstadt schon heute Merkmale ei­ner modernen Großstadt: Der Sandtorkai ist sechsspurig ausgebaut, man findet in der Reihe der ehemaligen Lagerhäuser auch Bau­ten jüngeren Datums. Das achtstöckige Haus Nummer 4 ist in den 60er Jahren des vorigen Jahrhunderts entstanden und wurde als Ver­waltungsgebäude genutzt. Nun gehört es der Ameron-Kette und wird zu einem Hotel mit 192 Zimmern umgebaut; die Eröffnung ist für Sommer 2014 geplant.

Herausforderung für Ingenieure

Allerdings bedürfen die baulichen Verände­rungen insbesondere bei der Gestaltung der Zuwegung eines gewissen Fingerspitzenge­fühls. Das Gebäude besitzt keine Tiefgarage, für oberirdische Parkmöglichkeiten ist kaum Platz. Es muss eine hinreichend große Vor­fahrt geschaffen werden – für Busse, Taxis, private PKWs und Lieferanten. Fußgänger und Radfahrer müssen das Gebäude bequem und gefahrlos passieren können. Eine funktionelle und stadtplanerisch ver­trägliche Lösung zu finden, ist Aufgabe des Ingenieurbüros Dierk Münster. Es muss seine Planungsideen möglichst früh so präsentie­ren, dass auch technische Laien sicher ent­scheiden können, ob das Vorhaben im Sinne des Weltkulturerbes verträglich ist. Wie geht das – einfach, kostengünstig, schnell und wir­kungsvoll?

Schmelztiegel für Daten

Das Ingenieurbüro hatte schon des Öfteren mit der UDS GmbH als Consultingbüro und Systemhaus zusammengearbeitet, und UDS fand auch für diese Herausforderung eine Lösung: Autodesk InfraWorks. Diese Software kann Daten und Modelle aus verschiedenen Autodesk-Produkten verarbeiten und gleichzeitig GIS-, Raster-, DGN- und Sketch-Up-Daten importieren. Daraus bildet sie ein gemeinsames Datenmodell, das sich leicht visualisieren und verändern lässt. Vor allem ist es möglich, Situationen zu simulieren. Daten waren zum Glück reichlich vorhan­den: Das Gebäude war mit Hilfe von Au­todesk Revit geplant worden, die Stadt lieferte das digitale Stadtmodell im DXF-Format, die Straßenplanung war mit Auto­desk Civil 3D erstellt worden. Dazu kamen digitale Fotos der Hotelumgebung im JPG-Format sowie eine Grobplanung der Zuwe­gung aus Civil 3D. Aus dieser Vielfalt das künftige Hotel samt Zufahrt in der echten Umgebung zu visualisieren, war ein Leich­tes. Roman Börnchen, Geschäftsführer von UDS, erklärt: „Wenn man sich einen Tag lang mit der Software beschäftigt, geht das fast intuitiv.“

Visualisieren und Simulieren

 Auch muss man kein Konstruktionsspezi­alist sein, um das Ergebnis zu verstehen: Jeder Laie erkennt die dargestellte Situa­tion. „Wir können schon bei der Präsenta­tion Dinge verändern und dem Bauherrn alternative Möglichkeiten aufzeigen“, freut sich Dierk Münster. „Wie soll die Vorfahrt gepflastert werden? Wo und wie lassen sich historische Steine verbauen? Was ist zu tun, damit sich die Zufahrt möglichst harmo­nisch in die Umgebung einfügt?“ Und InfraWorks kann noch mehr: Es zeigt das Gebäude im Tagesverlauf – vom Son­nenaufgang bis in die tiefe Nacht ist die Wirkung von Tages- und Kunstlicht zu be­obachten; man sieht das Hotel auf Wunsch an strahlenden Sonnentagen oder bei be­decktem Himmel. Und schließlich erleben die Betrachter die Zufahrt in Aktion: Wie stark darf der Verkehr sein, damit pro Stun­de 20 Gäste mit Taxi oder PKW an- und abreisen kön­nen? Blockiert der Bus die Straße, wenn morgens eine schier endlose Zahl von Fahr­rädern am Hotel vorbeifährt? Kann der Müllwagen in die Zufahrt einbiegen, wenn man die Grünstreifen-Variante wählt? Die Infra­structure Design Suite stellt alle virtuellen Verkehrsteilnehmer zur Verfügung, und ihre Frequenz lässt sich mit Schiebereglern ganz einfach einstellen.  Die Planer haben die Bauherrin und die Hamburger Behörden mit dieser Präsen­tation begeistert. Auch Projektbeteiligte ohne Ingenieurwissen konnten sich einbrin­gen und Vorschläge machen. So erhielten die Ingenieure wertvolle Impulse für die weitere Planung; das Vertrauen der Auf­traggeber ist gewachsen. Für dieses Ergebnis lohnt sich die Investi­tion – egal, ob man sich entscheidet, die Software selbst anzuschaffen und zu er­lernen oder ob man projektbezogen einen Dienstleister engagiert. Roman Börnchen schätzt den Aufwand für eine solche Prä­sentation auf zwei bis drei Tage: „Da ist allerdings das Beschaffen der Daten von ex­ternen Stellen schon eingerechnet.“

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Seminartipp: Internetpräsenz, Web 2.0 und Social Media für Architekten

Webauftritt und Social Media-Aktivitäten gehören zu den zahlreichen Möglichkeiten für Architekten, auf sich aufmerksam zu machen. Wer sich unsicher ist, wie er das anstellen soll, Starthilfe benötigt oder wissen möchte, was alles möglich ist, der kann das bei einem der Seminare und Vorträge von Eric Sturm tun. Der studierte Architekt ist nicht nur Dozent für „Interaktive Medien“ an der Hochschule Bochum, sondern berät Architekten und Ingenieure bei allen Fragen rund um eine Internetpräsenz. Die Seminare sind praxisorientiert und auf die Arbeitssituationen von Architekten und Ingenieuren abgestimmt.

Seminarinhalte und -termine sowie weitere Informationen unter: ericsturm.de

Seminare für Architekten und Ingenieure

Seminare für Architekten und Ingenieure

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Zusammenarbeit in Echtzeit

Autodesk BIM 360 Glue hilft M Moser dabei, Projektabläufe für den Ausbau der Alzheimer Gesellschaft in Manhattan zu beschleunigen, Entwurfsoptionen abzugleichen und Ideen innerhalb des Kostenrahmens zu realisieren.

In den frühen 1980er Jahren war China gerade dabei, dem internationalen Markt seine Tore zu öffnen. Der visionäre amerikanische Architekt Moira Moser erkannte die Gelegenheit und gründete 1981 M Moser Associates, eine der ersten Firmen in Hong Kong, die sich auf Innenarchitektur und Arbeitsplatzlösungen für internationale Firmen spezialisierte. Heute hat M Moser über 4500 Projekte abgeschlossen und beschäftigt 700 Angestellte an 16 Standorten weltweit.

Visualisierung des Gebäudes der Alzheimer Gesellschaft in Manhattan

Visualisierung des Gebäudes der Alzheimer Gesellschaft in Manhattan

Bei M Moser spielt die 3D-Modellierung mit Building Information Modeling (BIM)-Lösungen eine wichtige Rolle. Es ermöglicht M Moser und seinen Kunden, einen Arbeitsplatz-Entwurf bereits zu erleben, noch bevor er realisiert wird. „Unser Ziel ist es, die Kommunikation ins Zentrum unserer Projektabläufe zu stellen.“ erklärt Chris Swartout, Senior Partner bei M Moser Associates. „Wir wollen die Kraft der Informationen, die durch 3D möglich sind, nutzen. Nicht nur um am Ende potenzielle Konflikte zu lösen, sondern um die besten Ergebnisse zu erzielen, indem wir von Anfang an die Erfahrungen aller mit einfließen lassen.“

M Moser nutzt Autodesk BIM 360 Glue um die Kommunikation der Projektbeteiligten mithilfe von 3D-Modellen zu verbessern und dadurch Fehler in der Bauphase sowie daraus entstehende, unnötige Kosten vermieden.

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Ohio State University nutzt BIM für Facility Management

Die Ohio State University nutzt Autodesk BIM-Lösungen, um Entscheidungsprozesse beim Facility Management zu verbessern und zu beschleunigen.

Die Ohio State University (OSU) ist eine öffentliche Universität in den USA. Mit über 64.000 eingeschriebenen Studenten ist sie eine der größten. Die Verwaltung der Gebäude der OSU ist keine kleine Aufgabe. Allein auf dem Hauptcampus gibt es mehr als 507 Gebäude, inklusive 53, die zum Universitätsklinikum gehören. Die Gebäude-Informationsabteilung im Waxner Medical Center an der Ohio State Universität unterzog sich kürzlich einer ehrgeizigen Initiative, um die Möglichkeiten von Building Information Modeling (BIM) für ihr Gebäudemanagement zu nutzen. Dem Erfolg der Initiative ist es zu verdanken, dass die Ohio State Universität BIM nun auch auf ihren Hauptcampus ausweitet.

3D-Modell der Ohio State University

3D-Modell der Ohio State University

In der Regel assoziiert mit dem Entwurf von Gebäuden, ist BIM ein Prozess, der intelligente, digitale Gebäude-Modelle einsetzt, um den Nutzen im Gebäudelebenszyklus zu erhöhen. Mithilfe von Autodesk Revit erstellt die OSU 3D-Modelle für Gebäude. „Wir haben die Erfahrung gemacht, dass uns das Arbeiten mit den 3D-Modellen hilft, die Gebäude zu verstehen und effektiver mit den Menschen zusammenzuarbeiten, die sie nutzen“, sagt Joe Porostosky, Senior Manager für Facilities Information and Technology Services an der OSU. „Der Kernnutzen von BIM besteht für uns darin, in der Lage zu sein, bessere, effektivere Entscheidungen schneller zu treffen.“

Mit BIM und der Hilfe von Autodesk Revit war die OSU in der Lage:

  • Geld und Zeit bei der Planung von Gebäudesanierung zu sparen
  • Entscheidungsprozesse beim Facility Management zu verbessern und zu beschleunigen
  • Die Nutzerzufriedenheit in Bezug auf Renovierungsergebnisse zu erhöhen
  • Bessere Gebäudeinformationen für Energiesparprojekte zur Verfügung zu stellen

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Projektsteuerung in der Cloud

Mit BIM-Lösungen und Cloud-Services setzt GOLDBECK Maßstäbe

Seit 1969 konzipiert, baut und betreut GOLDBECK Komplettlösungen für den gewerblichen und kommunalen Hochbau. Schwerpunkt des Leistungsspektrums sind Industrie- und Logistikhallen, Bürogebäude und Parkhäuser. Darüber hinaus realisiert das Unternehmen Schulen, Sporthallen und Solaranlagen. Bevor ein maßgeschneidertes Konzept für ein komplettes Bauvorhaben steht, gilt es, unzählige Details zu durchdenken – Grundstücksauswahl, kundenspezifische Objektplanung, Erweiterungsplanung und die Betrachtung der Kosten über den gesamten Lebenszyklus des Gebäudes. Die Anforderungen lauten dabei Wirtschaftlichkeit, Qualität und Schnelligkeit. GOLDBECK setzt auf die BIM-Lösungen von Autodesk, um diesen Kundenansprüchen gerecht zu werden und Bauprojekte von Konzept über Planung und Erstellung bis zum Gebäudemanagement erfolgreich umzusetzen. Die Projektkoordination soll in Zukunft in der Cloud erfolgen, mit Autodesk BIM 360 Glue.

 

GOLDBECK nutzt Autodesk für die Realisierung einer fünfgeschossigen Büroimmobilie

GOLDBECK nutzt Autodesk für die Realisierung einer fünfgeschossigen Büroimmobilie

 

Planen in 3D

GOLDBECK beschäftigt etwa 3.300 Mitarbeiter. Diese arbeiten an 29 Standorten in Deutschland und zehn Standorten im europäischen Ausland. Für die Zusammenarbeit aller Projektbeteiligten ist Building Information Modeling (BIM) von größter Bedeutung. BIM bezeichnet ein Konzept der digitalen Planung, bei dem alle Vorgänge und Daten rund um den Lebenszyklus eines Gebäudes miteinander in Verbindung stehen. Kern des Ganzen bildet ein virtuelles, digitales 3D-Modell des geplanten Gebäudes am Computer, das als zentrale Informationsdrehscheibe allen Beteiligten die notwendigen Projektdaten zur Verfügung und in Bezug zueinander stellt. Projekte lassen sich detailliert planen, das Aussehen des zukünftigen Gebäudes exakt visualisieren und Faktoren wie Kosten, Planungsabläufe und Umwelteinflüsse besser nachvollziehen. BIM betrachtet keinen Aspekt isoliert, sämtliche Gesichtspunkte eines Bauvorhabens werden gegeneinander abgewogen und Varianten ausprobiert. Das hilft allen Beteiligten in einem kosteneffizienten und durchgängigen Prozess, die beste Lösung zu finden.

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Rettung eines Weltkulturerbes

Das Stadtplanungsamt Bamberg visualisiert die Auswirkungen eines ICE-Projekts in einem 3D-Stadtmodell in der Cloud

Die alte Kaiser- und Bischofsstadt Bamberg gilt als eine der schönsten Städte Deutschlands. Die Altstadt ist der größte unversehrt erhaltene historische Stadtkern der Bundesrepublik und seit 1993 Weltkulturerbe der UNESCO. Das Bewusstsein für diesen besonderen Status ist bei den Bambergern sehr ausgeprägt. Umso größer war die Aufregung, als die Deutsche Bahn eine Veränderung der ICE-Trasse durch die Domstadt entwickelte.

Durch die Stadt Bamberg soll bald eine ICE-Trasse führen.

Durch die Stadt Bamberg soll bald eine ICE-Trasse führen.

Bamberg liegt an der geplanten Hochgeschwindigkeitsstrecke München-Berlin, die zum Verkehrsprojekt Deutsche Einheit gehört. Mit bis zu 200 Kilometern pro Stunde sollen ICEs und Güterzüge in Zukunft durch die oberfränkische Stadt fahren. Die Planungen der Deutschen Bahn AG sahen vor, die ICE-Trasse auf vier Gleise auszubauen und mit hohen Lärmschutzwänden einzurahmen. Auf einer Strecke von vier Kilometern sollte sich die bis zu sechs Meter hohe Mauer mitten durch die Stadt ziehen. Betriebsverlagerungen sowie Eingriffe in die Bausubstanz, in Wasserschutzzonen sowie in gärtnerische Nutzflächen wären unausweichlich.

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Rohstoffwandel zum Greifen nah

Die Planungsgesellschaft Scherr+Klimke realisierte mit Building Information Modeling-Lösungen von Autodesk den Bau einer innovativen und europaweit einzigartigen Bioraffinerie-Anlage

 

Erdöl ist weltweit einer der wichtigsten Energieträger und wird zudem in großem Maße als Rohstoff in der chemischen Industrie eingesetzt. Doch aufgrund ständig steigender Nachfrage nach dieser begrenzten Ressource werden sich die natürlichen Vorkommen irgendwann dem Ende zuneigen. Chemieunternehmen bemühen sich deshalb seit Jahren, Erdöl durch nachwachsende Rohstoffe wie Pflanzen, Stroh, Holz oder Mikroalgen zu ersetzen. Mit dem Bau des Fraunhofer chemisch-biotechnologischen Prozesszentrums (CBP) in Leuna soll nun ein Rohstoffwandel vorangetrieben werden, weg vom Erdöl hin zur Nutzung von Biomasse.

 

Als Chemiestandort blickt Leuna auf eine mehr als 90-jährige Geschichte zurück. Seit mehreren Jahren wird dort auch die chemische Nutzung nachwachsender Rohstoffe erforscht. Allerdings reichten die bisherigen Kapazitäten des Labors nicht für die Übertragung auf große, produktrelevante Mengen aus. Das CBT des Fraunhofer Instituts eröffnet nun neue Möglichkeiten und schließt die Lücke zwischen Labor und industrieller Umsetzung. In einer dreijährigen Pilotphase der Bioraffinerie‑Anlage soll die vollständige Verwertung von erneuerbaren Ressourcen in Chemieprodukte erstmals in großen Dimensionen getestet werden. Bis zu einer Tonne Holz kann die europaweit einzigartige Anlage pro Woche verarbeiten.

 

Aussenansicht des Forschungsgebäudes

Außenansicht des Forschungsgebäudes

Am 2. Oktober 2012 wurde das CBT von Bundeskanzlerin Angela Merkel eingeweiht. Die insgesamt über 2.000 Quadratmeter große Fläche umfasst ein Hauptgebäude mit Laboren, Utility- sowie Büroräumen und ein separates Gebäude mit Lagerräumen für Rohstoffe, Hilfsstoffe und Endprodukte. Für eine bestmögliche Koordination der Gebäude- und Anlagentechnik arbeitete die zuständige Planungsgesellschaft Scherr+Klimke AG mit Building Information Modeling (BIM)-Lösungen von Autodesk.

 

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