Technologie hilft bei der Umsetzung eines Projekts in einer Bergregion
GESPONSERTER ARTIKEL: Innovatoren im Bereich Straßen und Autobahnen bei der YII-Konferenz und den Going Digital Awards von Bentley Systems ausgezeichnet.
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KATEGORIE: Straßen und Autobahnen
Dieser Artikel, verfasst von Mitarbeitenden von Cadalyst, wurde ursprünglich von Cadalyst veröffentlicht.
29. November 2023
Auf den ersten Blick mag die Aufgabe, einen stark befahrenen Abschnitt des Colorado Interstate Highway neu auszurichten, so einschüchternd erscheinen wie die Berge, die den Projektkorridor umgeben. Angesichts der herausfordernden Topografie, der beengten Geländebedingungen, zahlreichen Umweltaspekten und einer Vielzahl von Interessengruppen standen die Planer des Projekts I-70 Floyd Hill vor komplexen, anspruchsvollen Zielen. Das Projekt erforderte zahlreiche Modernisierungen, um den Verkehrsfluss, die Erreichbarkeit und die Sichtweite zu verbessern und gleichzeitig die veraltete Infrastruktur in einer eindrucksvollen natürlichen Umgebung zu ersetzen.
Mithilfe digitaler Technologie konnte das Entwurfsteam die enorme Aufgabe erfolgreich bewältigen und dabei erhebliche Zeit- und Kosteneinsparungen erzielen. Mit dem erfolgreichen Unterfangen gewannen die leitenden Planer des Projekts, AtkinsRéalis, den Preis für das beste Projekt in der Kategorie „Straßen und Autobahnen“ bei der Veranstaltung Year in Infrastructure und Going Digital Awards, die von Bentley Systems, Incorporated in Singapur vom 11. – 12. Oktober ausgerichtet wurde.
Komplexe Ausbauarbeiten
Als Projektträger wollte das Verkehrsministerium von Colorado (CDOT) die Sicherheit und Mobilität entlang der Strecke verbessern sowie Gehwege, Brücken und andere Infrastrukturkomponenten erneuern. Das Projekt mit einer Streckenlänge von ca. 12,8 Kilometern, das etwa 40 Kilometer westlich von Denver liegt, erforderte das Zusammenspiel zahlreicher Entwurfsdisziplinen und die Präsentation verschiedener Alternativen für den Kunden und die Allgemeinheit. Die digitale Technologie ermöglichte es dem Team, im Verlauf des Entwurfs realistische Modelle zu erstellen und den Entwurfsfortschritt im Verlauf des Projekts zu teilen.
„Es handelt sich um ein sehr sichtbares Projekt“, so Alan Carter, Project Manager und Lead Roadway Designer bei AtkinsRéalis. „Viele Augen sind auf das Projekt gerichtet, die Leute interessieren sich für das, was wir tun. Die Möglichkeit, die Modelle zu zeigen, war für die öffentliche Koordinierung unerlässlich.“
Zu den planerischen Herausforderungen gehörte die Einrichtung einer dritten Fahrspur auf der I-70 in Richtung Westen, um einen zweispurigen Engpass zu beseitigen – keine einfache Aufgabe angesichts der bergigen Topografie und eines Baches, der entlang einem Großteil der Fahrbahn verläuft. Mit dem neuen Entwurf wird ein Teil der neuen Fahrspuren in Richtung Westen auf Brückenbauwerken erhöht. So sollen alle Komponenten auf engstem Raum untergebracht und einige zuvor scharfe Kurven abgeflacht werden.
Mithilfe der Bentley-Software OpenRoads Designer für den geometrischen Entwurf, OpenBridge Modeler für die Brückenmodellierung, LumenRT für die Visualisierung, ProjectWise für die Dateiverwaltung und verschiedenen anderen Werkzeugen von Bentley für fachspezifische Aufgaben erstellte das Team von AtkinsRéalis ein 3D-Modell des gesamten Projekts, das in verschiedenen Formaten, einschließlich Standbildern und Videos mit virtuellem Durchflug, freigegeben werden konnte.
„Die Werkzeuge ermöglichten es uns, schnell 3D-Modelle zu erstellen und Geometrien und spezifische Parameter wie die Sichtweite auszuwerten“, so Carter. „Wir konnten an Besprechungen mit Interessengruppen teilnehmen und im Modell herumfliegen, um ein Gefühl dafür zu bekommen, wie das Projekt aussehen wird.“
Der Entwurf sah auch den Bau eines fehlenden Abschnitts der Nebenfahrbahn von ca. 3,2 Kilometern Länge, die Verbesserung von Verbindungsrampen und anderen Zugangspunkten sowie die Modernisierung eines Grünzugwegs vor. Zu den Maßnahmen zur Verringerung der Umweltbelastung gehörten zwei neue Wildtierpassagen unter Brückenspannweiten, um zuvor getrennte Naturgebiete miteinander zu verbinden. Außerdem wurden verschiedene andere Maßnahmen ergriffen, um die Luft- und Wasserqualität, den Zustand der Gewässer und die Erholungsmöglichkeiten in dem Korridor zu verbessern.
Ein multidisziplinäres Team
Da verschiedene Entwurfsdisziplinen an dem Projekt arbeiteten, spielte die Kompatibilität der Werkzeuge von Bentley eine Schlüsselrolle für den Erfolg des Projekts, so S. Y. Liu, Digitalization Manager bei AtkinsRéalis. „Es war wichtig, eine Suite zu haben, die eine Kommunikation miteinander ermöglichte“, sagte er. „Wir haben die Vorteile sehr schnell erkannt. Wir konnten die neuesten Modelle in einem Format erstellen, das die Menschen leicht verstehen konnten. Die Gewissheit, dass das auf dem Bildschirm angezeigte 3D-Modell mit der übermittelten Zeichnung übereinstimmt, gab unseren Ingenieuren das Vertrauen, dass das Modell das widerspiegelt, was entworfen wurde.“
Die Arbeit in einer vernetzten digitalen Umgebung sparte zudem Zeit und Geld. Das Team schätzt, dass es bei der Verwaltung von mehr als 1.000 Dateiblättern über 1 Millionen USD einsparen konnte, einschließlich 5.500 Arbeitsstunden für die Koordinierung und 97 % des Aufwands für die Entwicklung und Veröffentlichung digitaler Zwillinge zur Überprüfung. Mit dem vollständig digitalen Ansatz war das Team in der Lage, die Entwurfsabsicht klar zu vermitteln, die Einbindung der Gemeinschaft zu fördern und die Modelle schnell zu aktualisieren, um die ökologischen und sozialen Auswirkungen zu mildern.
Digitaler Technologie sei Dank
Es handelt sich um ein sehr sichtbares Projekt. Viele Augen sind auf das Projekt gerichtet, die Leute interessieren sich für das, was wir tun. Die Möglichkeit, die Modelle zu zeigen, war für die öffentliche Koordinierung unerlässlich.
Mit dem Bau des 700-Millionen-Dollar-Projekts wurde Anfang des Jahres begonnen und es soll bis 2028 abgeschlossen werden. Der Bauunternehmer Kraemer North America baut das Projekt in drei Abschnitten, wobei die Bauarbeiten am östlichen Ende beginnen und hauptsächlich in westlicher Richtung fortschreiten. Dabei überschneiden sich die drei Abschnitte teilweise zeitlich.
Mit Blick auf die Zukunft sieht Carter viele Möglichkeiten für die Anwendung des im Rahmen des Projekts erworbenen Wissens über digitale Technologien. „Wir haben gelernt, wie wir die volle Leistungsfähigkeit dieser Werkzeuge nutzen können, aber wir fangen gerade erst an. Im Bereich von BIM und digitalen Zwillingen gibt es noch viel zu tun“, sagte er. Das Team nutzte iTwin Experience von Bentley in erster Linie als Überprüfungstool, um Modellinformationen mit dem Kunden und den Teammitgliedern zu teilen. Carter geht davon aus, dass in Zukunft zusätzliche Funktionen zur Verwaltung von Projektdaten genutzt werden können. „Das ist eine ganz andere Welt, angefangen bei der Anlagenverwaltung, der Kennzeichnung von Elementen und Zahlungsposten sowie der Automatisierung von Mengen“, sagte er.
Liu fügte hinzu, dass Datensensoren und andere Technologien zur Überwachung der Leistung der Anlagen bei diesem und zukünftigen Projekten eingesetzt werden. „Es ist sehr spannend, all diese Daten zu verstehen und zu analysieren, um den [Betrieb von Anlagen] zu verbessern“, meinte er.
Weitere Finalisten in der Kategorie Straßen und Autobahnen
Zu den weiteren Finalisten in der Kategorie Straßen und Autobahnen gehörten die Schnellstraße Hengyang-Yongzhou in Hunan (China) und das Projekt zur Anschlussstelle Montrose in Mbombela, Mpumalanga (Südafrika).
Die Schnellstraße Hengyang-Yongzhou umfasst einen 105,2 Kilometer langen Korridor, der die Verkehrsbedingungen verbessern und die Fahrtzeiten zwischen den beiden Städten verkürzen soll. Gleichzeitig soll damit industrielle Zusammenarbeit und eine bessere Erreichbarkeit entlang der Touristenroute ermöglicht werden. Das Projekt, das inmitten von ertragreicher landwirtschaftlicher Nutzflächen liegt, stellte die verschiedenen Fachbereiche, Bezirke und Landkreise vor Herausforderungen im Hinblick auf die Umwelt, Technik und Koordination. Die Projektentwickler, Hunan Provincial Communications Planning, Survey & Design Institute Co., Ltd., verwendeten die offenen, integrierten 3D-BIM- und Reality-Modeling-Anwendungen von Bentley zur Gewährleistung einer einheitlichen Datenkompatibilität.
Das digitale Modell und der Entwurf des Straßenverlaufs trugen dazu bei, die Auswirkungen auf die landwirtschaftlichen Nutzflächen um 10 Hektar zu verringern. Durch den Vergleich der Punktwolkendaten der Baustelle in OpenRoads Designer stellte das Team fest, dass kein Bedarf an drei Brücken bestand, wodurch Kosten in Höhe von 40 Millionen CNY eingespart wurden. Mit dem kollaborativen digitalen Entwurf und Datenintegration verbesserte das Team die Effizienz der Kommunikation um 50 % und verhinderte 20 Baufehler auf der Baustelle, was Einsparungen von 5 Millionen CNY ermöglichte. Dank der BIM-Lösungen von Bentley soll das Projekt ein Jahr früher als geplant für den Verkehr freigegeben werden.
Das Projekt zur Anschlussstelle Montrose wurde initiiert, um eine bestehende höhengleiche T-Kreuzung auf der Schnellstraße N4 zu ersetzen und so die Mobilität und Sicherheit des Verkehrs sowie die lokale Wirtschaft und Tourismusangebote zu fördern. Das zwischen zwei Flüssen in steilen Tälern inmitten von Bergen gelegene Projekt stellte die Planer von SMEC South Africa vor schwierige Geländebedingungen für die Realisierung des neuen hochmodernen Autobahnkreuzes. Für das Projekt stand außerdem nur ein kurzer Zeitrahmen zur Verfügung und es lagen keine Vermessungsdaten vor.
SMEC nutzte iTwin Capture Modeler, um ein Reality Mesh des bestehenden Geländes und der Infrastruktur zu entwickeln, und für LumenRT, um sein Konzept zu präsentieren. Das Unternehmen erhielt den Zuschlag für den Planungsauftrag und erstellte in Rekordzeit einen umsetzbaren Entwurf. OpenRoads Designer erleichterte die Integration mit der Modellierungssoftware des Brückenteams, während die Tools für die Korridormodellierung genaue Berechnungen für den Erdbau und der Materialmengen ermöglichten. Durch die Arbeit in einer kollaborativen digitalen Umgebung konnten etwa 2.500 Stunden an Entwurfszeit und schätzungsweise 2,5 Millionen ZAR an Entwurfskosten eingespart werden.
Diese drei einzigartigen Projekte mit großen Entwurfsherausforderungen zeigen, wie digitale Technologie dazu beitragen kann, den wachsenden Infrastrukturbedarf auf der ganzen Welt zu decken. Man kann sich nur fragen, ob diese Projekte auch ohne digitale Werkzeuge durchgeführt werden könnten.
Sehen Sie sich das Interview an
Erfahren Sie mehr über das Projekt direkt von den Gewinnern. Die Redaktionsleiterin von Cadalyst, Lara Sheridan, traf sich mit Alan Carter und S. Y. Liu in Singapur.
