Interview mit Lutz Bettels, Bentley Systems

„Viele Tunnel-Betreiber wissen noch nicht, welchen Nutzen ein digitaler Zwilling bietet“

Das international tätige Unternehmen Bentley Sytems entwickelt Konstruktionssoftware, die auch bei Infrastrukturprojekten wie dem Tunnelbau zur Anwendung kommt. Lutz Bettels, Vice President, Regional Executive bei Bentley Systems sprach im tunnel-Interview über aktuelle BIM-Projekte aus dem Tunnelbau, in die das Unternehmen involviert ist, über Unterschiede zwischen Building Information Modeling im Hoch- und Tiefbau sowie die Nutzung des BIM-Modells in der Betriebsphase als Grundlage für die Erstellung eines digitalen Zwillings.

tunnel: Herr Bettels, in wie vielen Tunnel-Projekten ist Bentley engagiert? Gibt es da einen Überblick?

Lutz Bettels: Es kommen weltweit schon viele Projekte zusammen, aber ein genauer Überblick ist insofern schwierig, weil wir von unseren Kunden nicht über jedes Projekt informiert werden, das sie gerade bearbeiten. Aber es gibt schon einige Projekte, wo wir besonders stark involviert sind. Bekanntestes Beispiel ist das Thema Crossrail in London, wo ein großer Teil der Strecke unterirdisch verläuft. Crossrail geht jetzt in die Betriebsphase über, und das BIM-Modell, das wir im Rahmen von Crossrail erstellt haben, wird dabei ebenfalls an den Betrieb übergeben, so dass es zum digitalen Zwilling wird.

BIM ist ein Instrument für Planung und Ausführung; wenn es dann aber in den Betrieb hineingeht, man dieses BIM-Modell weiterverwenden möchte und mit anderen Informationen ergänzt – erst dann wird es zum digitalen Zwilling. Deshalb ist das gerade eine sehr interessante Phase.

Ein Beispiel aus dem asiatischen Raum wäre Singapur, wo das unterirdische Schienennetz auch mit Bentley betrieben wird und Planungen mit Bentley-Produkten ausgeführt werden. Noch ein drittes Beispiel wäre Kuala Lumpur, Malaysia. Ähnlich wie in Singapur haben wir dort unsere Planungslösungen – also OpenRail und OpenSite –eingeführt, und die Daten werden auch über unser Common Data Environment im Projekt verwaltet. Im deutschsprachigen Raum sind unsere Kunden, was das Thema Tunnel betrifft, im Wesentlichen in der Schweiz.

tunnel: Haben Tunnelplaner und -betreiber die Notwendigkeit schon erkannt, von BIM in Richtung digitaler Zwilling zu gehen?

Lutz Bettels: Interessanterweise ist dieses Thema im Tunnelbereich bei den Planern mehr angekommen als bei den Betreibern, weil man sich da noch gar nicht so viele Gedanken gemacht hat, wie sich das BIM-Modell im Betrieb nachher nutzen lässt. Viele Betreiber wissen gar nicht, was sie mit diesem „Ding“ eigentlich machen sollen. Sie wissen noch nicht, welchen Nutzen ein digitaler Zwilling bietet.

Da liegt es auch an uns als Software-Hersteller, Visionen aufzuzeigen, in welcher Art und Weise sich diesen Daten verwenden lassen. Dafür werden gemeinsam mit den Betreibern Anwendungsfälle erarbeitet, wie man ein Tunnelmodell für die Betriebsphase nutzen kann. In der Wartungsplanung zum Beispiel, wenn sich vielleicht Risse im Beton gebildet haben, lassen sich im 3D-Modell die Fotos von diesen Rissen einbinden. Im Rahmen eines Asset-Managements ließe sich so etwas dann auch automatisch auswerten. Und wenn bestimmte Ereignisse eintreten oder ein bestimmter Schadensgrad erreicht ist, dann müssen die Alarmglocken angehen und Wartungsmaßnahmen angestoßen werden. Das sind Szenarien, die wir im Tunnelbau mit unseren Kunden diskutieren.

tunnel: Wo liegt der Unterschied in der Herausforderung zwischen Tiefbau und Hochbau, beziehungsweise zwischen Tunnelbau und Hochbau?

Lutz Bettels: Ich sehe da zwischen Hochbau und Tiefbau schon einen erheblichen Unterschied. In der Tat haben der Tiefbau und der Tunnelbau eine Dimension mehr in der Komplexität, und das ist die gesamte Geotechnik. Bei einem Hochbau wird vorher das Grundgutachten erstellt, durchgerechnet und dann das Haus darauf gebaut. Speziell im Tunnelbau ist natürlich die Geotechnik in der Bauphase eine ganz andere Herausforderung. Wenn ein Tunnel gebohrt wird, dann muss auch darauf geachtet werden, was für Auswirkungen das auf die Umgebung hat. Das galt auch für Crossrail in London, wo die Tunnel teilweise mit nur einem Meter Abstand zu einer schon bestehenden Röhre gebohrt wurden. Da muss über Berechnungen eigentlich permanent simuliert werden, welche Auswirkungen es hat, wenn etwas gemacht wird. Oder wenn sich während der Bauphase die Bedingungen ändern und man dann auf einmal aufgrund von starken Regenfällen einen sehr aufgeweichten Boden hat, was letztlich Einfluss auf den Baufortschritt haben kann.

Das ist eine Komplexität, die gibt es im Hochbau so nicht. Im Tunnelbau ist es wichtig, die Geotechnik mit der BIM-Planung zusammenzubringen. Dadurch ergeben sich im ganzen BIM-Planungskontext ganz andere Potenziale, weil hier im Vorfeld wesentlich detaillierter analysiert werden kann, was für mögliche Konsequenzen sich für das Projekt ergeben, wenn sich die Randbedingungen in der Beschaffenheit des Erdreichs verändern.

tunnel: Gibt es eine spezielle Software, mit der man diese Geodaten in das BIM-System einbringen kann?

Lutz Bettels: Zum einen wird ein System benötigt, mit dem geotechnische Informationen gesammelt und verwaltet werden können. Da haben wir bei Bentley Systems ein Produkt, das sich gINT nennt, mit dem Bohrlöcher dokumentiert werden können. Zu den entsprechenden Bohrlöchern können auch die Informationen hinterlegt werden.

Im Jahr 2018 hat Bentley Systems die Firma Plaxis akquiriert. Diese Software erlaubt es, eine geotechnische Analyse vorzunehmen – eine Finite-Elemente-Analyse, bei der zunächst aufgrund der Bohrinformationen, die vorliegen, die Bodenbeschaffenheit modelliert wird. Über ein Simulationsverfahren kann man dann Aussagen machen, wie sich das Erdreich bei bestimmten Baumaßnahmen verhalten wird.

Diese Erkenntnisse stellen wir auch den BIM-Planern zur Verfügung. In diesem Zusammenhang hat Bentley Systems im Mai 2019 die Akquisition des britischen Unternehmens Keynetix bekanntgegeben. Mit dem cloudbasierten geotechnischen Datenmanagement von Keynetix können die Informationen einem weiteren Kreis an Planern und anderen Personen, die diese Daten verwenden, zur Verfügung gestellt werden.

tunnel: Gibt es Ansätze, vorhandene Tunnel, durch nachträgliche Datenerfassung in ein BIM-Modell oder gar in einen digitalen Zwilling umzuwandeln?

Lutz Bettels: Ja, diese Ansätze gibt es. Die ersten Ansätze, mit denen ich in dieser Richtung konfrontiert war, kamen übrigens gar nicht aus dem Tunnelbau, sondern aus dem Mining-Bereich. Dort hat man angefangen, Schächte in der Mine mit Hilfe von Fotoaufnahmen zu dokumentieren. Aus diesen Fotoaufnahmen lassen sich 3D-Modelle erzeugen, die man dann wiederum intelligent machen kann. So kann über die Zeit hinweg der gesamte Verlauf beispielsweise eines Schadens dokumentiert werden.

tunnel: Also wenn man zum Beispiel jedes halbe Jahr eine Aufnahme macht?

Lutz Bettels: Genau. Dann kann immer ein aktuelles Bild erstellt werden, und das wäre dann mein digitaler Zwilling. Digitaler Zwilling heißt ja, dass man ein aktuelles Abbild erhält. Bei einem Tunnel ist es etwas schwieriger, weil entsprechend viel erfasst werden muss. Da könnte man aber auch sagen: es zählt schon als digitaler Zwilling, wenn das halbjährlich geschieht. Auf diese Weise lassen sich Veränderungen im Bauwerk ermitteln sowie dokumentieren, und es können entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden.

Selbst wenn man kein BIM-Modell hat, wenn es noch klassisch 2D ist, kann man, ausgehend von Fotos, über ContextCapture – eine Software für Realitätsmodellierung – ein 3D-Modell erzeugen. Dort kann man auch die 2D-Planinformation hinterlegen, über diese Annotierung das 3D-Modell intelligent machen und es dann beispielsweise mit Wartungssystemen verknüpfen. Schadensdokumentation, Protokolle von Inspektionen und so weiter – all diese Daten können ebenfalls mit dem Modell verknüpft werden. Auf diese Weise erstellt man für bestehende Bauwerken, die sich schon längst in Betrieb befinden, einen digitalen Zwilling.

www.bentley.com

The Year in Infrastructure – Konferenz 2019

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