BIM-Planung am Hauptbahnhof Dresden

Leistungsspektrum und Leitsätze von EHS
EHS hat ca. 200 Mitarbeiter, die unterschiedlichste Projekte in der Neubauplanung, der Instandsetzung, der Bauüberwachung oder der Bauwerksprüfung bearbeiten. Das Leistungsspektrum von EHS umfasst auch die Objekt- und Tragwerksplanung. In der Objektplanung werden neben Hochbauprojekten überwiegend Ingenieurbauwerke und Verkehrsanlagen entworfen. Im Bereich der Tragwerksplanung gewährleistet EHS die Standsicherheit und Dauerhaftigkeit von Bauwerken. Neben den Planungsleistungen vertritt EHS mit ihren Oberbauleitern auch die Interessen der Bauherren und stellt somit die Einhaltung von Bauverträgen sicher.

Zur Realisierung der Projekte werden oftmals die Autodesk-Produkte AEC Collection und BIM 360 verwendet. Auch beim aktuellen Projekt, Hallendach Hauptbahnhof Dresden, setzte man diese Werkzeuge zur Planung mit der BIM-Methode erfolgreich ein.

Erst digital und dann real bauen – das ist der Leitsatz für BIM und führte dazu, dass in diesem Projekt auch neue Methoden zum Einsatz kamen. So wurde z. B. zur Visualisierung der Planung eine VR-Brille genutzt und so die Variantenuntersuchung und Modellüberprüfung durchgeführt. Der Hauptbahnhof Dresden wird im Bestand durch eine mehrfach gekrümmte Glas-PTFE Membran überspannt, die ausgetauscht werden soll. Diese Dachform ist äußerst komplex und erfordert besondere Planungsmethoden und -werkzeuge. Zudem wurde das Modell vereinfacht, um einen 3D-Druck zu erstellen. An diesem Modell wurden im Windkanal die Windlast- und Schneelastansätze für die statische Berechnung abgeleitet.

Für das Projekt "BIM-Planung Hauptbahnhof Dresden" wurden im Einzelnen die nachfolgenden Tools genutzt:

• Autodesk® Civil 3D® -> DGM-Erstellung
• Autodesk® Vehicle Tracking -> Fahrsimulation, Schleppkurven, Baustelleneinrichtung
• Autodesk® Revit® -> Modellierung, Planableitung
• Autodesk® Dynamo -> Ergänzung von Befehlen in Revit
• Autodesk® Navisworks® -> Bauablauf, Kommunikation am Modell
• Autodesk® 3ds Max® -> Renderings
• Autodesk® Revit Live -> VR-Anwendung
• Microsoft® Teams -> Datenaustausch

Je nach Projekt sind verschiedene BIM-Anwendungsfälle von Interesse. Allen gemein ist das 3D-Modell, dieses steht im Zentrum der BIM-Planung. Die Modellierung des Bestandsmembrandaches war für den beauftragten Vermesser komplex und zeitintensiv, da Werkzeuge wie Revit kaum Standardfamilien für gekrümmte Freiformen beinhalten. Hier war eigenes Modellieren von adaptiven Revit-Familien und teilweise die Unterstützung weiterer Programme erforderlich.

Projekt: Hallendach Hauptbahnhof Dresden
Die Projektanforderungen umfassten daher den Komplettaustausch der Membran in gleicher Form. Im Zuge des Austausches des Hallendaches des Hbf Dresden kommen einige Verbesserungen zur Ausführung. Beim Bestandsdach füllten sich in schneereichen Wintern die Entwässerungstrichter mit Schnee und versagten infolge der Last dabei teilweise. Um dies in Zukunft zu verhindern, werden diese Trichter künftig von Stahl-Glaskonstruktionen, sogenannten Skylights, überdacht. Ohne eine 3D-Modellierung des Daches wäre die Formfindung der Skylights nicht möglich. Die Skylights müssen sich zum einem in das mehrfach gekrümmte Dach integrieren, andererseits aber auch einfach zu bauen sein, da sie aufgrund ihrer Lage weit von den Außenkanten des Hbf nur schwer mit Kränen, aufgrund deren begrenzten Reichweite, als ganzes Bauteil eingebaut werden können. Die Skylights sollen daher in Einzelteilen auf das Dach behoben und erst dort endmontiert werden.

N+P unterstützte EHS und andere planungsbeteiligte Unternehmen bei der Sondierung einer geeigneten CDE. Für die gemeinsame Datennutzung (CDE) war beim Einsatz der genutzten Auto-desk-Werkzeuge BIM 360 Build prädestiniert.

Ausgangssituation und Bauablauf
Als Bestandsunterlagen hat EHS vor Projektbeginn eine 3D-Bestandsmodellierung erhalten. Da bei der Überführung der Vermessung ins Bestandsmodell Fehler passieren können und ein Bauwerk wie ein Hauptbahnhof fortwährenden baulichen Veränderungen unterworfen ist, musste das Bestandsmodell kontrolliert bzw. ständig aktuell gehalten werden. Deshalb wurde das Modell mittels Autodesk-Software in den realen Gegebenheiten vor Ort geprüft und anschließend aktualisiert.

Im Bauablauf ergab sich eine Fülle von Zwangspunkten, die berücksichtigt werden mussten. Die für die Erneuerung erforderlichen Kräne stehen über den Projektzeitraum an ständig wechselnden Positionen um den Bahnhof. Aufgrund der engen Platzverhältnisse war eine Abstimmung mit einer Vielzahl von Trägern öffentlicher Belange und Anrainern erforderlich, um Rettungs- und Verkehrswege sowie Anrainerinteressen zu berücksichtigen. Ebenfalls zu bedenken war, dass im nordwestlichen Bereich des Hauptbahnhofes ein hohes Gebäude für den neuen Zentraler-Omnibus-Bahnhof (ZOB) entstehen soll. Hier war es wichtig, die Lage der geplanten Kräne und das gegenseitige Überschwenken der Kräne der beiden Baufelder sicherzustellen. Außerdem waren bei der Gründung der Kräne die im Untergrund vorhandenen Versorgungsleitungen sowie eine angrenzende Tiefgarage zu berücksichtigen (Kollisionskontrollen mit Bestand). Unterstützung fand EHS über die Kollisionsprüfung im Modell per Navisworks sowie die Schleppkurvenplanung mit Vehicle Tracking für die Planungen im Verkehrsraum.

Ergänzend setze EHS auf Dynamo, um ein Tool für den Bauablauf zu programmieren. Hier wurde beispielsweise automatisch die Bauzeit mit den Attributen der Kräne gekoppelt, sodass in den Bauphasen die Kräne mit unterschiedlicher Farbkennung sichtbar sind.

Aus dem Revit-Modell wurden auch die Modelle zur statischen Berechnung abgeleitet. Wie bereits erwähnt, wurde hieraus ein 3D-Druck erzeugt und anschließend im Windkanal getestet.

Nächste Schritte
EHS plant firmenintern den Aufbau und die Weiterführung einer umfangreichen BIM-Bauteil-Bibliothek, um bei zukünftigen Planungen effektiver arbeiten zu können. Dies soll mit der Unterstützung von N+P realisiert werden. Außerdem ist geplant, das Modell zukünftig auch in der Bauphase zur Bauüberwachung und zur Abrechnung zu nutzen. Darüber hinaus sieht EHS auch Vorteile für den Auftraggeber das entstandene Modell in Zukunft ebenfalls für die Betriebsphase einzusetzen. Mit den beiden geplanten Schritten wäre der komplette Gebäudelebenszyklus gemäß dem Leitsatz der N+P "Planen – Bauen – Betreiben" abgedeckt.

Bildquellen:
EHS beratende Ingenieure für das Bauwesen GmbH (EHS), EPV-GIV Europrojekt Verkehr – Gesellschaft für Ingenieurleistungen im Verkehrswesen mbH (EPV-GIV), IF – Ingenieure für Flächentragwerke GmbH (IF), Wacker Ingenieure GmbH (WI)