Köhlbrandbrücke in Hamburg mit digitalem Zwilling

(16.5.2023) Zwei Softwareprodukte der Nemetschek Group waren 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. Dadurch 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 (siehe Google-Maps). 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 Hilfe von OPEN BIM, dem IFC-Datenaustauschformat und dem BIM Collaboration Format (BCF) und den Nemetschek Marken Allplan und Solibri konnte dieses Projekt in die Tat umgesetzt werden.

Die Köhlbrandbrücke in Hamburg (Bild: HPA, Martin Elsen) 

Einsatz von OPEN BIM

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, sodass dieses von Grund auf neu entworfen werden musste. Hierfür wurden mehrere BIM-Anwendungen eingesetzt, darunter Nemetschek Allplan, mit dem ein sehr detailliertes Modell der Brücke erstellt wurde. Die gesamte Brückenkonstruktion sowie ihre einzelnen Komponenten konnten in diesem Modell dann erstmalig visualisiert werden.

Obwohl es sich um ein Bestandsmodell handelte, erforderte der Entwurfsprozess 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. „Die Modellprüfungslösung Solibri hat sichergestellt, dass die Modelle den Anforderungen des BEP und anderer Qualitätsstandards entsprachen“, so Ville Kyytsönen, CEO von Solibri. Voraussetzung war, dass das Modell korrekt war, bevor es als digitaler Zwilling genutzt wurde.

Ein 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 wurden mit einem digitalen Sensor im Brückenmodell verbunden. Dieser ermöglicht die Echtzeitüberwachung, die von der Hamburg Port Authority gewünscht war, und gibt automatisch Warnungen aus, wenn Probleme oder Mängel erkannt werden. Beide Datensätze wurden dann dem Asset-Management-System der Brücke zur Verfügung gestellt, so dass die vorausschauende Wartung besser geplant und durchgeführt werden konnte.

„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.

Durchführung von Simulationen

Neben der kontinuierlichen Überwachung der Brückenkonstruktion ermöglicht der digitale Zwilling auch die Durchführung verschiedener Simulationen. Auf diese Weise kann die Hamburg Port Authority, wenn sie ein Problem erkannt hat, verschiedene Lösungen und Szenarien testen und die Ergebnisse vor der Umsetzung bewerten. Ein digitaler Zwilling ist nach Ansicht der Nemetschek Group ein wichtiger Schlüssel zur Erreichung dieser beiden Ziele und wird eine entscheidende Rolle beim datengesteuerten Betrieb und der Instandhaltung der Brücke in absehbarer Zukunft spielen.

Weitere Informationen können per E-Mail an Nemetschek Group angefordert werden.