Komplexer Straßenausbau mit BIM

Die Modus Consult Gericke GmbH & Co. KG wurde vom Regierungspräsidium Stuttgart mit dem Ausbau der L 1107 zwischen Bietigheim und Löchgau beauftragt. Zum Einsatz kam der Neue Straßenentwurf in card_1, mit dem die komplexen Anforderungen an das BIM Verkehrswegeprojekt abgedeckt wurden.

Bei der Planung von Infrastrukturprojekten gewinnen digitale Methoden und modellbasierte Arbeitsweisen, wie BIM, zunehmend an Bedeutung. Gerade bei komplexen Projekten bietet die BIM Methode entscheidende Vorteile. Projektvarianten lassen sich frühzeitig und realitätsnah visualisieren, Zusammenhänge werden unmittelbar verständlich und Planungsentscheidungen können auf Basis eines konsistenten, weitgehend widerspruchsfreien Modells getroffen werden. Kollisionsprüfungen, simulationsgestützte Bauabläufe und die Möglichkeit, das Modell schrittweise um weitere Dimensionen, wie Zeit oder Kosten, zu erweitern, tragen zu einer höheren Planungssicherheit und einer besseren Abstimmung aller Beteiligten bei.

Im ersten Planungsschritt galt es, Längsschnitte, Krümmungsband und Querneigungen der Strecke zu betrachten.

Der Straßenentwurf wurde um eine Busspur ergänzt.

Ein Knotenpunkt schließt den Rad- und Wirtschaftsweg an die Straße an.

Für die Planung der barrierefreien Bushaltestelle nutzte das Projektteam ConKit.

Eine Kreuzung verbindet die L 1107 künftig mit der K 1633 und einem Wirtschaftsweg.

Ein Fall für BIM

Der Ausbau der L 1107 umfasste einige planerische Besonderheiten, wie das Anlegen einer Busspur auf einem Teilabschnitt der circa 4 km langen Strecke, das Anbinden eines parallel zur Landesstraße verlaufenden Geh- und Radweges und der barrierefreie Ausbau von vier Bushaltestellen. Die Planung eines Knotenpunktes auf der Strecke erforderte zudem eine Variantenuntersuchung. So sollte ermittelt werden, welche Knotenpunktform dem Verkehrsfluss zuträglich ist.

Vor diesem Hintergrund entschied sich das Regierungspräsidium Stuttgart beim Ausbau der L 1107 für eine BIM-basierte Planung. Die Modus Consult Gericke GmbH & Co. KG setzt seit 2014 die Softwarelösung card_1 ein. Mit dem Neuen Straßenentwurf in card_1 stand eine Technologie zur Verfügung, die die BIM Methodik konsequent unterstützt und die über passende Schnittstellen für BIM Koordinationstools verfügt, wie DESITE BIM (jetzt VDC Manager).

Klassische Ingenieurvermessung

Für das Projekt lieferte der Auftraggeber ein IFC-Bestandsmodell des Straßenabschnitts. Auf Basis des Bestandsmodells wurden die Grundlagen für die BIM-basierte Planung mittels klassischer Ingenieurvermessung geschaffen. Die benötigten Hintergrundkarten wurden per Mapping erfasst. Zwar erwies sich das Aufbereiten der Grunddaten für die Arbeit mit BIM als zeitintensiv, doch machte sich die saubere Vorarbeit im späteren Verlauf des Projekts bezahlt, beispielsweise bei der Mengenermittlung und der Kostenberechnung.

Trassenfindung und Straßenentwurf in card_1

Nachdem die Grundlagen definiert und damit ein Großteil der Vorarbeit geleistet war, erfolgte im nächsten Schritt die Trassenfindung in card_1. Auf Basis der berechneten Achse wurden die Gradienten optimiert und getrennt für Haupt- sowie Knotenpunktachsen betrachtet. Für den Trassenentwurf gemäß RAL 2012 nutzten die Modus-Fachleute den Neuen Straßenentwurf in card_1.

Nach Eingabe verschiedener Definitionskriterien und Parameter im Dialogfeld, wie Straßenkategorie, Entwurfsklasse und DTV-Wert, modellierte das System anhand der vorher definierten Achse und Gradiente ein dreidimensionales, BIM-fähiges Straßenmodell. Die Geometrien wurden regelwerkskonform und automatisiert abgeleitet, wobei die Mindestlängs- und Querneigungen zur Gewährleistung der Entwässerung und Fahrdynamik kontinuierlich überprüft wurden.

Entwurf verfeinern

Die integrierten Regelwerke und Automatisierungen des Neuen Straßenentwurfs beschleunigten den Weg zum ersten Entwurf des Umbaus der L 1107 erheblich. In den nächsten Schritten konnte sich das Projektteam auf die Planungsbesonderheiten des Projekts konzentrieren und die weitere Ausgestaltung der Landstraße vornehmen.

So wurde unter anderem ein neuer Fahrstreifen für die geplante Busspur ergänzt. Anschließend erfolgte die Anbindung des bestehenden Rad- und Wirtschaftswegs, der parallel zur L 1107 verläuft. Hierzu wurde mit dem Neuen Straßenentwurf ein Knotenpunkt entworfen, der den Radweg und den Wirtschaftsweg an die Landstraße anbindet. Die Ausgestaltung der Anbindung erfolgte mithilfe des smarten Konstruktionsbaukastens ConKit in card_1.

Mit ConKit lassen sich mit wenigen Parametern sogenannte Fachobjekte erstellen und bearbeiten, die das gewünschte Ergebnis – in diesem Fall den Seitenraum des Knotenpunkts – definieren. Hierzu wurde der vordefinierte Parametersatz Restfläche aus dem Dialog verwendet und entsprechend angepasst. Die Berechnung des Seitenraums erfolgte automatisiert auf Basis der zuvor ausgewählten fachlichen Eigenschaften, der verwendeten Parameter und der Beziehungen zu den bestehenden Objekten rund um den Knotenpunkt.

Auch beim Ausbau der barrierefreien Bushaltestellen nutzten die Modus-Fachleute diese Arbeitsweise und erstellten mithilfe einer Restfläche und dem Element Allgemeine Leitlinie eine Busbucht mit Markierung. Um die Leitlinie der Busbucht nach den entsprechenden Vorgaben auszugestalten, ordneten die Planer ihr zunächst die entsprechenden Höhen mittels Topografielinien zu. Anschließend wurde daraus das ConKit-Element Randeinfassung mit dem Element Kasseler Sonderbord lokal modifiziert.

Knotenpunkt-Varianten

Auch die Knotenpunkte auf dem Projektabschnitt der L 1107 sollten überarbeitet werden. Insbesondere für den Knotenpunkt, an dem die K 1633 in die L 1107 mündet und an dem eine Hofzufahrt in Form eines Wirtschaftswegs für einen Landwirtschaftsbetrieb ergänzt werden soll, musste mittels einer Variantenuntersuchung die geeignete Knotenpunktform ermittelt werden.

Mit dem Neuen Straßenentwurf lassen sich Knotenpunkte, wie Einmündungen, Kreuzungen oder Kreisverkehre, in card_1 automatisiert berechnen. Dabei werden die Regeln und Standardisierungen der RAL 2012 berücksichtigt, sodass die Abbiege- und Zufahrtstypen vorschriftenkonform bestimmt und abgebildet werden. Im ersten Schritt erstellte das Projektteam einen Knotenpunkt des Typs Kreuzung. Die Verkehrsführung der Geh- und Radwege der K 1633 erfolgte als Querung zur übergeordneten Straße mit einer abgesetzten Führung. Im nächsten Schritt konnten per Dialogoption weitere Details, wie das Material für den Wirtschaftsweg, angepasst werden.

Im Rahmen der Variantenuntersuchung wurde auch ein Kreisverkehr als möglicher Knotenpunkt in Erwägung gezogen. Da die L 1107 jedoch die Hauptverkehrsachse zwischen Bietigheim und Löchgau ist und von der K 1633 sowie dem Wirtschaftsweg weniger Verkehrsaufkommen zu erwarten ist, fiel die Entscheidung auf eine klassische Kreuzungsvariante.

Regelkonform und schnell

Die Modus Consult Gericke GmbH & Co. KG zieht für die Planung des BIM Projektes in card_1 ein positives Fazit. Bei dem Neuen Straßenentwurf handelt es sich um ein sehr komplexes Tool, das eine gewisse Einarbeitungszeit erfordert. Die Ergebnisse in Form digitaler 3D- Modelle sind für das BIM-konforme Arbeiten jedoch von großem Vorteil. Die saubere Grundlagenaufbereitung zu Beginn des Projekts half dabei, die Massenermittlung und Kostenberechnung im BIM Koordinationstool DESITE BIM schnell und präzise abzuwickeln.

Zudem liefert der Neue Straßenentwurf regelkonforme Ergebnisse in kurzer Zeit, was insbesondere bei Machbarkeitsstudien oder Variantenuntersuchungen vorteilhaft ist.