Köhlbrandbrücke in Hamburg: So unterstützt der digitale Zwilling die präventive Instandhaltung

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Mit Open BIM, ICF-Datenaustauschformaten, dem BIM Collaboration Format (BCF), IoT-Sensortechnik und den Nemetschek Marken Allplan und Solibri konnte die Hamburg Port Authority (HPA) eine präventive Instandhaltung für die Köhlbrandbrücke einführen.

• Zwei Softwarelösungen der Nemetschek Group waren maßgeblich an der Erstellung eines digitalen Zwillings der Köhlbrandbrücke in Hamburg beteiligt.

• Das Modell, das die Grundlage für das Projekt SmartBridge Hamburg bildet, wurde mit Allplan und Solibri erstellt und geprüft.

• Somit konnte die Hamburg Port Authority (HPA) eine präventive – statt reaktive – Instandhaltung für diese kritische Infrastruktur einführen.

Die 1974 erbaute Köhlbrandbrücke ist die zweitlängste Straßenbrücke Deutschlands und eine der am stärksten befahrenen. Die Schrägseilbrücke wird täglich von rund 36'000 Fahrzeugen befahren und spielt damit eine wichtige Rolle für die lokale Wirtschaft. „Die HPA als Betreiber der Brücke suchte nach einer Möglichkeit, die Brücke effektiver zu warten und zu betreiben. Nachdem wir das Potenzial digitaler Zwillinge erkannt haben, wurde 2019 das Projekt SmartBridge Hamburg initiiert“, so Jens Meier, CEO der HPA. Mit Open BIM, ICF-Datenaustauschformaten und dem BIM Collaboration Format (BCF) und den Nemetschek-Marken Allplan und Solibri ließ sich dieses Projekt realisieren.

Mit BIM gemeinsam bauen

Aufgrund des Alters der Brücke und des täglichen Verkehrsaufkommens war eine kontinuierliche Überwachung in Echtzeit der beste Weg, um Reparaturarbeiten zu erkennen und eine Behinderung des Verkehrs zu minimieren. Andernfalls könnten Mängel unentdeckt bleiben und zu größeren Problemen führen, die die Sicherheit und den Betrieb der Brücke beeinträchtigen könnten.

Zudem war – wieder aufgrund des Alters der Brücke – kein BIM-Modell der Brücke vorhanden. Somit galt es, dieses von Grund auf neu zu entwerfen. Hierfür kamen mehrere BIM-Anwendungen zum Einsatz, darunter Allplan, mit dem ein sehr detailliertes Modell der Brücke entstand. Die gesamte Brückenkonstruktion sowie ihre einzelnen Komponenten ließen sich in diesem Modell dann erstmalig visualisieren.

Einsatz von Open BIM für Datenverwaltung und -austausch

Obwohl es sich um ein Bestandsmodell handelte, erforderte der Entwurfsprozess dennoch einen BIM Execution Plan (BEP) und eine Einigung zwischen allen Beteiligten über die Anforderungen an die Elementtaxonomie und den Level of Detail (LOD). „Durch den Einsatz von Open BIM - einer Kernfunktionalität von Allplan – wurde die Verwaltung und der Austausch von Daten zwischen verschiedenen Beteiligten und Anwendungen möglich und gleichzeitig effizient“, erklärt Detlef Schneider, CEO von Allplan.

Bei einem Projekt wie diesem, bei dem mehrere Lösungen zusammenkommen, ist die Sicherstellung der Konsistenz und Einhaltung der BIM-Anforderungen eine Herausforderung, zumindest ohne eine Software wie Solibri. „Die Modellprüfungslösung Solibri hat sichergestellt, dass die Modelle den Anforderungen des BEP und anderer Qualitätsstandards entsprachen“, so Ville Kyytsönen, CEO von Solibri. Dies gab der Hamburg Port Authority die Sicherheit, dass das Modell korrekt war, bevor es als digitaler Zwilling Anwendung fand.

Köhlbrandbrücke: Praktisches Beispiel für einen digitalen Zwilling

Mit dieser Datenbasis für ihren digitalen Zwilling konnte die Hamburger Hafenbehörde IoT (Internet-of-Things)-Sensordaten und traditionell gesammelte Brückeninspektions- und Wartungsdaten in ihr Brückenmodell integrieren. Mehr als 500 IoT-Sensoren hat man dabei mit einem digitalen Sensor im Brückenmodell verbunden. Dieser ermöglicht die Echtzeitüberwachung, die von der Hamburg Port Authority gewünscht war. Er gibt automatisch Warnungen aus, wenn Probleme oder Mängel erkannt werden. Beide Datensätze wurden dann dem Asset-Management-System der Brücke zur Verfügung gestellt. So ließ sich die vorausschauende Wartung besser planen und durchführen.

„Es ist oft schwierig, Projekte zu finden, in denen digitale Zwillinge tatsächlich vollständig so umgesetzt werden, wie anfangs geplant. Das Projekt SmartBridge Hamburg zeigt die praktische Anwendung eines digitalen Zwillings in einem realen Kontext und demonstriert, wie wertvoll diese Technologie insbesondere für kritische Infrastrukturen sein kann“, erläutert César Flores-Rodríguez, Chief Division Officer Operate & Manage und Digital Twin. „Mit unserem Portfolio an Open-BIM-Lösungen kann die Nemetschek Group diese Technologie über den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes oder Infrastruktur hinweg unterstützen.“

Vorausschauende Planung für die Köhlbrandbrücke mit Insight-gestützten Entscheidungen

Neben der kontinuierlichen Überwachung der Brückenkonstruktion ermöglicht der digitale Zwilling auch die Durchführung verschiedener Simulationen. So kann die HPA, hat sie ein Problem erkannt, Lösungen und Szenarien testen sowie die Ergebnisse vor der Umsetzung bewerten. Für ein so wichtiges Infrastrukturbauwerk wie die Köhlbrandbrücke sind diese Erkenntnisse von entscheidender Bedeutung. Denn sie gewährleisten die Sicherheit und minimieren Unterbrechungen. Ein digitaler Zwilling ist der Schlüssel zur Erreichung dieser beiden Ziele. Er wird daher eine entscheidende Rolle beim datengesteuerten Betrieb und der Instandhaltung der Brücke in absehbarer Zukunft spielen.

Bild oben: Die Köhlbrandbrücke in Hamburg. Bildquelle: HPA, Martin Elsen

Weitere Informationen: https://www.allplan.com/de und https://www.solibri.com/

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