BIM im Verkehrswegebau

Transkript

1 BIM im Verkehrswegebau Prof. Dr.-Ing. André Borrmann Leonhard Obermeyer Center

2 BIM-Stufenplan für Deutschland BIM-Niveau 1: Wichtigste Eckpunkte Modellbasiertes Arbeiten Auftraggeberinformationsanforderungen BIM-Kompetenz als Eignungskriterium bei der Vergabeentscheidung BIM-Abwicklungsplan Nutzung eines Common Data Environment: Datenmanagement nach ISO Übergabe von Daten an den Auftraggeber zu festgelegte Datenübergabepunkten Nutzung von offenen, herstellerneutralen Datenformaten (IFC, OKSTRA, GAEB, etc.) PB 4.0

3 Verkehrswegebau: Interaktion zwischen GIS und BIM GIS GIS Trassenfindung Variantenvergleich Vorentwurf Rückbau Umbau Recycling Revitalisierung Entwurf Planung Gewerkekoordination Kostenermittlung Simulationen, Berechnungen Planableitung Ausschreibung Ausführung Vorfertigung Bauablaufsimulation Baustellenlogistik Baufortschrittskontrolle Abrechnung Instandhaltung GIS Inspektion, Zustand, Wartung, Instandsetzung

4 Digitalisierung im Verkehrswegebau Die digitale Kette OKSTRA IFC OKSTRA IFC InfraGML Geo-Informationen GIS-System Trassenentwurf Trassierungstool Ingenieurbauwerke BIM-Tool 2.5D 2.5D 3D 3D

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6 Softwareeinsatz Brückenentwurf Trassenentwurf 3D-Referenzlinien 3D-Geländemodell OKSTRA IFC OKSTRA IFC 3D-Trassenmodell BIM-Modellierer Obermeyer ProVI CARD/1 RIB Stratis VESTRA Autodesk Civil3D etc. Mengenermittlung IFC IFC 3D-Gesamtmodell

7 Modellübergaben Vorentwurf/Entwurf AIA Ausschreibung BAP Vergabe BAP Projektbearbeitung Modelle Auftraggeber Bieter AN AN Ausführungsplanung IFC AIA Ausschreibung BAP Vergabe BAP Projektbearbeitung Modelle Auftraggeber Bieter AN AN Bauausführung IFC AIA Ausschreibung BAP Vergabe BAP Ausführung Modelle Auftraggeber Bieter AN AN

8 A99: Conceptual Design Model Checking

9 A99: Detailed Design

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12 Industry Foundation Classes (IFC) standardisiertes Produktdatenmodell für das Bauwesen entwickelt von der buildingsmart International (bsi) gegründet 1995 Zusammenschluss von Software-Herstellern, Anwendern, Behörden, ISO-Standard: ISO 16739:2013 von vielen BIM-Tools wird Export und Import von IFC-Files angeboten wichtig: Qualität der Implementierung aktuelle Version: IFC4 zunehmendde Verbreitung Vorgänger: Version 2x3

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14 IFC-Datenmodell Vererbungshierarchie (Ausschnitt) kleiner Ausschnitt! insgesamt: 653 Klassen

15 IFC: Properties Project Properties Project Properties Project Properties Project Properties Project Properties Project Properties Project Properties Project Properties Agency Properties Agency Properties Agency Properties Agency Properties National Properties National Properties International Properties IFC Schema

16 buildingsmart Infra Room IFC5: Erweiterungen für Infrastructure Straßen- und Schienentrassen incl. Brücken, Tunnel, Stützwände harmonisierte Entwicklung mit GIS Standards enge Zusammenarbeit mit OGC KICT

17 Anwendungsfälle beschreiben konkretes Datenaustauschszenario wichtige Grundlage für die Definition der Anforderungen an das Datenmodell

18 OGC & buildingsmart: Gemeinsame Entwicklung Memorandum of Understanding Gemeinsames konzeptionelles Schema (UML) Trassierung Lineare Positionierung TIN StringLine-Repräsentation Oberflächenrepräsentation Querschnitte Implementierung in EXPRESS / GML Harmonisierte Entwicklung erlaubt einfache, verlustarme Konvertierung

19 IFC-Infrastructure Alignment & Overall Architecture Common resources Roadway Design Railway Design Bridge Design Tunnel Design IFC-Road IFC-Rail IFC-Bridge IFC-Tunnel

20 IFC-Alignment Priority project in Infra Room / OGC Entwicklung eines Datenmodells zur Beschreibung der Trassierung (Lageplan, Höhenplan) Entwicklung: AEC3, CSTB, TUM-CMS, OGC Finanzierung: Rijkswaterstaat (NL), Trafikverket (SE) internationales Expert Panel: Anwender, Software-Produzenten, Institutionen IFC 4.1 enthält Trassierung

21 Trassierungsmodellierung Kombination des konventionellen 2D-Ansatzes mit 3D-Ansatz Lageplan implizite 3D-Geometrie Längsprofil Querprofile etablierte Methode Reduktion der Entwurfskomplexität Überprüfung von Regeln LandXML, OKSTRA, etc.

22 OGC InfraGML

23 TUM Open Infra Plattform Open Source Software von TUM-CMS

24 IFC-Alignment Deployment CARD/1 Dassault CATIA Nemetschek Allplan Obermeyer ProVi Autodesk Civil3D Bentley Road MX uvm.

25 Other design engineers Construction company Roadway / railway design engineers Project manager Asset manager Preliminary Design Tender Detailed Design Construction Operation New Infrastructure Project Operation and maintenance 0 Project intent and constraints Road Design review Facility Design review Prepare Tender Design review 1 2 3a 15 6 f Preliminary roadway / railway design Detailed design 4 5 b e Cost calculation Tender model Construction model Construction (Surveying, Machine Control) d c Preliminary facility design (bridge, tunnel, retaining walls, etc.) Cost calculation Detailed facility design Process map for alignment information exchanges

26 IFC-Infra Overall Architecture Nutzung geodätischer Koordinatensysteme digitales Geändemodell Alignment, lineare Positionierung Geometrie (Querprofile, Sweeps) Klassifikation

27 IFC-Infra Overall Architecture

28 IFC-Infra: Cross Section Sweep IfcElement :IfcAlignmentCurve :IfcRoadElement Directix 1 Representation n :IfcProductDefinitionShape Representations :IfcShapeRepresentation Items :IfcFixedDirectionSweptAreaSolid :IfcSectionedSolidHorizontal SweptArea :IfcArbitraryClosedProfileDef :IfcIndexedPolyCurve OuterCurve points :IfcCartesianPointList2DLabel 48

29 IfcCivilElement IfcRelAssociates Classification IfcClassifcation Reference IfcProductDefinitionShape IfcShapeAspect Name=Top IfcShapeRepresentation IfcShapeAspect Name=Bottom Relationhip to be enabled IfcTriangulatedFaceSet IfcShapeRepresentation RepresentationIdentifier=Surface RepresentationType=Tesselation IfcShapeRepresentation RepresentationIdentifier=Surface RepresentationType=Tesselation IfcExternalReference Relationship IfcTriangulatedFaceSet IfcExternalReference Relationship IfcClassifcationReference Identification = Name = Top Surface of Structure IfcClassifcation Name = InfraBIM IfcClassifcationReference Identification = Name = Bottom Surface of Structure

30 IfcRelContainedIn SpatialStructure IfcRoad IfcRelContainedIn SpatialStructure IfcAlignment IfcProductDefinitionShape IfcCivilElement IfcProductDefinitionShape IfcShapeRepresentation RepresentationIdentifier=Axis RepresentationType=Curve IfcShapeRepresentation RepresentationIdentifier=Footprint RepresentationType=Curve IfcProductDefinitionShape IfcShapeRepresentation RepresentationIdentifier=Surface RepresentationType=GeometricCurveSet 101 stationing reference line IfcAlignmentCurve IfcAlignmentCurve 122 edge of pavement IfcAlignmentCurve 121 centerline IfcAlignmentCurve 122 edge of pavement 122 edge of pavement IfcPolyline IfcGeometricCurveSet top surface of pavement 127 breakline IfcPolyline 122 edge of pavement IfcPolyline

31 IfcCivilElement ObjectType=Pavement IfcRelAssociates Classification IfcClassifcationReference Identification = Name = AB IfcProductDefinitionShape IfcShapeRepresentation RepresentationIdentifier=Surface RepresentationType=GeometricCurveSet IfcShapeAspect Name=TopSP IfcPolyline IfcGeometricCurveSet IfcPolyline IfcPolyline IfcExternalReference Relationship IfcShapeRepresentation RepresentationIdentifier=Axis RepresentationType=Curve IfcShapeRepresentation RepresentationIdentifier=Axis RepresentationType=Curve IfcShapeRepresentation RepresentationIdentifier=Axis RepresentationType=Curve IfcShapeAspect Name=LEP IfcExternalReference Relationship IfcShapeAspect Name=CLP IfcExternalReference Relationship IfcClassifcationReference Identification = 127 Name = Breakline IfcShapeAspect Name=REP IfcExternalReference Relationship IfcClassifcationReference Identification = Name = Top surface of pavement IfcClassifcation Name = InfraBIM IfcClassifcationReference Identification = 122 Name = Edge of pavement

32 IFC-Bridge erste Arbeiten durch das französische und das japanische Chapter internationales Standardisierungsprojekt im Februar 2017 gestartet Beteiligung von TUM, RUB, AEC3 deutsche Expertengruppe gegründet (im Auftrag des BMVI) erste Ergebnisse: Use cases Conceptual Model Taxonomy Tim Chipman, Constructivity

33 Example Bridges Railing Bridge Cap Deck Carriageway Part of IfcRoad Safety guard Slab Girder IfcRelContainedInSpatialStructure IfcFacilityPart PredefinedType=Superstructure IfcRailing IfcElementAssembly ObjecType = Deck IfcSlab IfcBeam IfcBeam IfcSlab?

34 IFC-Road umfangreicher Vorschlag aus internationale Standardisierung hat im Oktober 2017 begonnen Lead: Finnland, Korea KICT

35 IFC-Road: Koreanischer Entwurf beinhaltet Datenstrukturen für Straßen, Tunnel, Brücken, Stützwände generelles Prinzip: wenige neue Entities, Nutzung von Aufzählungstypen (enumerations) für Klassifikationen und Property Sets Definition von neuen räumlichen Entities räumliche Aggregationshierarchie Definition von neuen semantischen Objekten Erdbau Straße mit Zerlegung in Blöcke und Segmente Belag, Schulter, Mittelstreifen, Bordstein Ausrüstung, Entwässerung KICT

36 OGC InfraGML LandXML ist weit verbreitet aber: kein OGC Standard Modellierungsfehler Inkompatibilität mit GML Unklare rechtliche Fragen OGC Land and Infrastructure Standards Working Group (LandInfraSWG) InfraGML: Release Juli 2017 gleiches konzeptionelles Modell wie IFC- Alignment

37 OGC LandInfra

38 OKSTRA etablierter Standard in Deutschland tiefe Semantik für den Straßenentwurf GIS-basierte Geometrie (GML) keine Volumenkörper nicht für den Entwurf von Ingenieurbauwerken gute Ergänzung zu IFC Linked Data