Anwendung der Methode BIM in Konformität mit den Regelwerken der FGSV und des IT-Ko - Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen
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Anwendung der
Methode BIM in
Konformität mit den
Regelwerken der
FGSV und des IT-Ko
Berichte der
Bundesanstalt für Straßenwesen
Verkehrstechnik Heft V 354
Anwendung der
Methode BIM in
Konformität mit den
Regelwerken der
FGSV und des IT-Ko
von
Martin Radenberg
Deborah Müller
Lehrstuhl für Verkehrswegebau
Markus König
Philipp Hagedorn
Lehrstuhl für Informatik im Bauwesen
Justin Geistefeldt
Sandra Hohmann
Joshua Heinrichs
Lehrstuhl für Verkehrswesen – Planung und Management
Ruhr-Universität Bochum
Fakultät für Bau- und Umweltingenieurwissenschaften
unterstützt durch
Dirk Stiehler
Johanna Kortemeyer
Schüßler-Plan Ingenieurgesellschaft mbH, Leipzig
Berichte der
Bundesanstalt für Straßenwesen
Verkehrstechnik Heft V 354
Die Bundesanstalt für Straßenwesen veröffentlicht ihre Arbeits- und Forschungs ergebnisse in der Schriftenreihe Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen. Die Reihe besteht aus folgenden Unterreihen: A - Allgemeines B - Brücken- und Ingenieurbau F - Fahrzeugtechnik M- Mensch und Sicherheit S - Straßenbau V - Verkehrstechnik Es wird darauf hingewiesen, dass die unter dem Namen der Verfasser veröffentlichten Berichte nicht in jedem Fall die Ansicht des Herausgebers wiedergeben. Nachdruck und photomechanische Wiedergabe, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung der Bundesanstalt für Straßenwesen, Stabsstelle Presse und Kommunikation. Die Hefte der Schriftenreihe Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen können direkt bei der Carl Ed. Schünemann KG, Zweite Schlachtpforte 7, D-28195 Bremen, Telefon: (04 21) 3 69 03 - 53, bezogen werden. Über die Forschungsergebnisse und ihre Veröffentlichungen wird in der Regel in Kurzform im Informationsdienst Forschung kompakt berichtet. Dieser Dienst wird kostenlos angeboten; Interessenten wenden sich bitte an die Bundesanstalt für Straßenwesen, Stabsstelle Presse und Kommunikation. Die Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) stehen zum Teil als kostenfreier Download im elektronischen BASt-Archiv ELBA zur Verfügung. https://bast.opus.hbz-nrw.de Impressum Bericht zum Forschungsprojekt 02.0427 Anwendung der Methode BIM in Konformität mit den Regelwerken der FGSV und des IT-Ko Fachbetreuung Gerd Kellermann Referat Verkehrsstatistik Herausgeber Bundesanstalt für Straßenwesen Brüderstraße 53, D-51427 Bergisch Gladbach Telefon: (0 22 04) 43 - 0 Redaktion Stabsstelle Presse und Kommunikation Druck und Verlag Fachverlag NW in der Carl Ed. Schünemann KG Zweite Schlachtpforte 7, D-28195 Bremen Telefon: (04 21) 3 69 03 - 53 Telefax: (04 21) 3 69 03 - 48 www.schuenemann-verlag.de ISSN 0943-9331 ISBN 978-3-95606-657-3 Bergisch Gladbach, Januar 2022
3
Kurzfassung – Abstract
Anwendung der Methode BIM in Konformität werken ist diesem Bericht beigefügt. Eine Anleitung
mit den Regelwerken der FGSV und des IT-Ko für die systematische Analyse weiterer Regelwerke
zur Ergänzung der Datenbank für die zukünftige
Durch den Stufenplan Digitales Bauen und Betrei- Fortentwicklung und Datenpflege wurde verfasst.
ben wird vom Bundesministerium für Verkehr und Ein Umsetzungsbeispiel der Datenbank in Form ei-
digitale Infrastruktur (BMVI) die ganzheitliche und nes dreidimensionalen Datenmodells wurde er-
flächendeckende Nutzung von Building Information zeugt. Prüfungen hinsichtlich der Merkmalsabhän-
Modeling (BIM) im Straßenbau gefordert. Demnach gigkeiten können in Zukunft durch gezielte Abfra-
sollen auch für Infrastrukturprojekte moderne,
gen innerhalb eines Modells ergänzt werden. Durch
IT-gestützte Prozesse und Technologien bei Pla-
die beispielhafte Analyse ausgewählter Regelwerke
nung, Bau und Betrieb ähnlich den Strukturen im
und die Entwicklung einer geeigneten Datenbank-
Hochbau verwendet werden. Das Projekt beschäf-
struktur kann dieses Projekt als erster Schritt zu ei-
tigt sich mit der Überprüfung der Konformität der
ner einheitlichen BIM-Struktur für den Infrastruktur-
Methode BIM mit den Regelwerken der Forschungs-
bau dienen.
gesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen
(FGSV) und des Gremiums „Koordinierung der
Bund/Länder Fachinformationssysteme im Stra-
ßenwesen (IT-Ko). Darüber hinaus sollen digitale Application of the BIM method in conformity
und datenbanktaugliche Strukturen mit den wesent- with the regulations of the FGSV and the IT-Ko
lichen Inhalten der R1-Regelwerke erstellt werden,
The Federal Ministry of Transport and Digital
anhand derer die Konformitätsprüfung erfolgen
Infrastructure (BMVI) requires the comprehensive
kann.
and area-wide use of Building Information Modeling
Als erste Grundlage für eine einheitliche Anwen- (BIM) in road construction through the step-by-
dung der Methode BIM in Infrastrukturprojekten step plan Digital Construction and Operation.
dient die Entwicklung eines BIM-konformen Objekt- According to this, modern, IT-supported processes
kataloges für das Verkehrswesen und den Straßen- and technologies are to be used for infrastructure
bau. Die Umsetzung erfolgte in Form einer Daten- projects in planning, construction and operation
bank, in welcher die wichtigsten Begrifflichkeiten similar to the structures in building construction.
The project is dedicated to the application of the
und Definitionen der Regelwerke der FGSV und
BIM method in conformity with the regulations of
des IT-Ko als Merkmalsgruppen und Merkmale im-
the German Road and Transportation Research
portiert wurden. Hierbei wurde eine einheitliche Ver-
Association (FGSV) and the committee “Coordi
wendung von den Begrifflichkeiten innerhalb eines
nation of Bund-Länder Information Systems in Road
Regelwerkes als auch zwischen verschiedenen Re-
Engineering” (IT-Ko).
gelwerken untersucht. Zusätzlich wurden den ein-
zelnen Merkmalen nach Möglichkeit Definitionen, The development of a BIM-compliant object cata
Beschreibungen, Beispiele, Wertebereiche, physi- logue for transportation and road construction
kalische Größen sowie Dimensionen zugewiesen. serves as a first basis for a uniform application
Der Informationsgehalt in der Datenbank ist stark of the BIM method in infrastructure projects. The
von der Detailtiefe im jeweiligen Regelwerk abhän- implementation took place in the form of a database,
gig. Die Analyseergebnisse und die Hinweise zu in which the most important terms and definitions of
nicht harmonisierten Bereichen der einzelnen Re- the rules and regulations of the FGSV and the IT-Ko
gelwerke werden für die weitere Gremienarbeit und were imported as feature groups and features. A
gegebenenfalls erforderliche Abstimmungen zwi- uniform use of the terms within a set of rules as well
schen verschiedenen Gremien zur Verfügung ge- as between different sets of rules was investigated.
stellt. Zusätzliche Hinweise zu abbildbaren und In addition, definitions, descriptions, examples,
nicht abbildbaren Informationen in digitalen Model- value ranges, physical quantities and dimensions
len wurden ebenfalls herausgearbeitet. Eine Liste were assigned to the individual characteristics. The
mit weiteren BIM-relevanten Regelwerken sowie er- information content in the database is strongly
wartete Neuerungen in bereits analysierten Regel- dependent on the level of detail in each set of rules.
4 The results of the analysis and the information on non-harmonised areas of the individual regulations were made available for further committee work and any necessary coordination between different committees. Additional notes on displayable and non-imageable information in digital models were also elaborated. A list of further BIM-relevant rules and regulations as well as expected innovations in already analysed rules and regulations can be found in this report. A guide for the systematic analysis of other rules and regulations and for adding them to the database for future data maintenance was written. An implementation example of the database in the form of a three- dimensional data model was generated. In the future, checks regarding the dependencies of characteristics can be supplemented by specific queries within a model. By the exemplary analysis of selected rules and regulations and the development of a suitable database structure, this project can serve as a first step towards a uniform BIM structure for infrastructure construction.
5
Summary
Application of the BIM method in conformity suitable database structure, this project can serve
with the regulations of the FGSV and the IT-Ko as a first step towards a uniform BIM structure for
infrastructure construction.
1 Introduction and objectives
In the “Step-by-step plan for digital construction and 2 Recording of characteristics and
operation” the Federal Ministry of Transport and characteristic groups
Digital Infrastructure (BMVI) defines goals and
approaches for a holistic and comprehensive The need for data catalogues with characteristics
application of Building Information Modeling (BIM). for specific BIM applications is described in DIN EN
Within the framework of this initiative, the legislator ISO 23386, which is currently undergoing commen
demands the use of modern, IT-supported pro tary. In the introduction of DIN EN ISO 23386 it
cesses and technologies in the planning, cons says:
truction and operation of public infrastructure “In the digital built environment, there will be no
buildings from 2020. The development of a BIM- single data catalogue that contains all the definitions
compliant object catalogue for transportation and needed in all BIM domains. Different groups,
road construction serves as a first basis for a uniform possibly in different countries, will create or have
application of the BIM method in infrastructure already created separate data catalogues tailored
projects. The implementation took place in the form to their needs based on legislation and culture. We
of a database, in which the most important terms are facing and will continue to face different separate
and definitions of the FGSV and IT-Ko regulations data catalogues. They may even be on the same
were imported as property groups and charac platform, but logically they are separate.
teristics. A uniform use of the terms within a set of
For the future of BIM, it is important to ensure that
rules as well as between different sets of rules was
these data catalogues can be interoperable in tools
investigated. In addition, definitions, descriptions,
and applications.
examples, value ranges, physical quantities and
dimensions were assigned to the individual charac • The elements of the data catalogues must be
teristics. The information content in the database is described by the same attributes. If this is agreed
strongly dependent on the level of detail in the upon and implemented by all data catalogue
respective set of rules. The results of the analysis providers, it is possible to map features in
and the notes on non-harmonised areas of the one data catalogue to features in other data
individual regulations were made available for catalogues. This can lead to reuse of features
further committee work and, if necessary, for coordi and harmonization of features across data
nation between different committees. Additional catalogues. It is also an important step in
information on representable and non-representable enabling BIM applications to use multiple data
information in digital models was also elaborated. A catalogues in a consistent manner.
list of further BIM-relevant regulations and expected
• The control of the data catalogues must follow
innovations in already analysed regulations can be
the same rules with respect to the creation
found in this report. A guide for the systematic
and development of the content of the data
analysis of further rules and regulations and for
catalogues.
adding them to the database for future data
maintenance was written. An implementation It is assumed that the data catalogues are
example of the database in the form of a three- independently connected within a coordinated
dimensional data model was generated. In the network of data catalogues (again, multiple such
future, checks regarding the property dependencies networks may exist). Within the network, the data
can be supplemented by specific queries within a catalogues are related to each other, which is
model. Through the exemplary analysis of selected visible, for example, through the use of a particular
rules and regulations and the development of a attribute that maps properties and property sets of
6
different data catalogues to each other. Each data • Attribute
catalogue in the network of coordinated data An attribute is a data element for the machine-
catalogues is independent, i.e. it has its own readable description of a property or a property
processes and committees to govern the elaboration set. An attribute describes only a single detail of
and development of the data catalogue; meanwhile, a property or a property set.
all data catalogues follow the same description and
governance rules described in this standard. According to ISO 23386:2020, eight pieces of
information are kept for machine processing for
This document specifies the attributes for defining each attribute of a property or property set. This
properties and property sets of a single data includes a unique identifier of the attribute, a
catalogue, as well as the processes and committees/ designation and a description. Furthermore,
roles for governance of a single data catalogue information about the management rules in
within a network of coordinated data catalogues. interrelated classifications is defined to ensure
The control processes describe how the single data whether it is mandatory to specify an attribute or
catalogue handles requests and change requests, not. Furthermore, it is stored whether an attribute
as well as the extension of requests to other linked must or can be specified by the user or whether
data catalogues; information from other linked data it is a system-generated value [Source: ISO
catalogues regarding a change is an essential part 23386:2020, 3.4 attribute].
of this process.”
• Category
This document helps to ensure the quality and
The different categories of property sets are:
uniqueness of property descriptions and to avoid
Class (as part of a classification according to
the creation of duplicates.
ISO 12006-2:2015 4.3), Domain (as a summary
DIN EN ISO 23386:2020 makes the following of attributes related to a field of activity),
definitions, which are used within this document: Reference Document (as a reference to a
published technical specification), Composite
• Data catalogue Attributes (as a collection of dependent attri
A data catalogue is a centralised repository for butes), and Alternative Use (for all applications
information about data such as meaning, that cannot be represented by the previous
relationships to other data, origin, use, and ones).
format [Source: ISO 23386:2020, 3.9 data
dictionary].
3 Procedures for reviewing the
• Property
rules and regulations
A property is an inherent or acquired characteristic Selected regulations of the FGSV were first
of an object. Characteristics can be used to analysed for characteristics and characteristic
make a classification. A property may represent groups. These were recorded and described in
the (lowest) level of a classification. A charac detail in a prepared Microsoft-Excel® table. This
teristic may belong to more than one group of includes definitions, examples, data types, value
characteristics [Source: ISO 23386: 2020, 3.17 ranges or units. Due to the complexity of the road
property]. construction and traffic system, all terms of the rules
and regulations were first recorded and only sorted
• Property set and assigned in subsequent work steps. For the
assignment, relations were also created in tabular
A property set is a collection of properties that
form. Relationships are always created by an ID, so
allows features to be organised based on their
that a clear assignment is always possible. Dupli
semantics. There are five categories of possible
cations within these selected sets of rules could be
property sets (cf. Category). Property sets can
eliminated so that a large common structure could
be organised in tree structures. Each property
develop.
assigned to a property set is inherited by the
subgroup(s) of properties [Source: ISO 23386: Subsequently, the evaluation tables were checked
2020, 3.14 group of properties]. and adjusted several times, so that they could finally
7
be imported into a database. In the database 4 Results and evaluation
structure, the hierarchical structures of the individual
terms become clear. Each characteristic is assigned Altogether 67 FGSV regulations and 10 parts of the
to at least one characteristic group according to the instruction road information bank (ASB) of the IT-Ko
given structure. Figure 3-1 shows an excerpt from were analysed. Ten selected reference rules and
the database. regulations of the FGSV were examined in great
detail, commented and imported into the database.
After the final structure of the data collection and The other FGSV rules and regulations were checked
import was established, further R1 rules of the due to the large amount of data, but no duplications
FGSV were analysed and imported into the could be filtered out and eliminated. Figure 4-1
database. The duplications of all evaluated sets of shows the data collection of the selected reference
rules were eliminated in the tables. rules and thus shows the very large scope of the
analysed terms regarding the characteristics, the
After completion of the database, the IT-Ko groups of characteristics, as well as the relations
regulations were compared with the evaluations of between the individual terms.
the FGSV regulations. Many similarities but also
some differences were noticed. The results were With regard to the further development and
recorded in tabular form, so that in the follow-up of maintenance of the database, a short manual was
the project uniform terms and definitions between created, which contains the most important steps
the FGSV and the IT-Ko can be found at the for the analysis of new regulations. In addition, a set
appropriate places. of rules was worked out, which should be analysed
and implemented in the database after the project.
In this context, an indication was also given that
essential rules and regulations will soon be revised,
so that in these cases the new version should be
taken into account if possible. For a few rules and
regulations no meaningful implementation into the
developed structure could take place, because they
are either unfinished rules and regulations or rules
and regulations with mainly geometrical
specifications and limit values.
The 10 selected parts of the ASB were analysed
and compared with the analyses of the FGSV
regulations. These analyses show the currently still
unequal positions between the FGSV and the IT-
Ko, which should be adjusted in the future.
A possible outlook for the application of the
Fig. 3-1: Extract from the created database
developed structures of the evaluation tables and
Fig. 4-1: Data collection of the reference rules
8
and, if necessary, for coordination between different
committees. Additional information on representable
and non-representable information in digital models
was also elaborated. A list of further BIM-relevant
regulations and expected innovations in already
analysed regulations can be found in this report. A
guide for the systematic analysis of further rules
and regulations and for adding them to the database
for future data maintenance was written. An
implementation example of the database in the form
of a three-dimensional data model was generated.
In the future, checks regarding the property
dependencies can be supplemented by specific
queries within a model. Through the exemplary
Fig. 4-2: Possible conversion of the database into a model analysis of selected rules and regulations and the
development of a suitable database structure, this
project can serve as a first step towards a uniform
BIM structure for infrastructure construction.
the database is shown in figure 4-2. From some
data of the database an object catalogue in form of According to the BMVI‘s step-by-step plan “Digital
a model was implemented here. planning and building”, all new infrastructure
projects to be planned should be implemented using
the BIM methodology. It is therefore particularly
5 Summary and outlook important to develop a uniform structure that
conforms to existing regulations and to maintain it
Within the scope of this project, concepts for afterwards. As a further research requirement, the
conformity testing of regulations in connection with information from the other sets of rules and
Building Information Modeling were presented. For regulations mentioned in this report should be
the development of a suitable procedure some incorporated into the developed structure.
reference sets of rules and regulations were Subsequently, further sets of rules and regulations,
selected. The information contained was converted such as those of the BMVI, should be included. The
into properties and property groups according to aim is to promote and standardise the use of the
DIN EN ISO 23386. The captured properties and BIM method in infrastructure construction in
property groups were stored in a graph-based Germany by means of uniform structural and object
database and can be made available in digital form specifications.
in the future.
The selected sets of rules for the processing and
analysis within the scope of this project were
developed by the FGSV and the IT-Ko. In the case
of the FGSV rules and regulations, relevant R1
rules and regulations from 2003 onwards were
analysed, and the IT-Ko analysed several parts of
the Road Information Bank (ASB) instruction. A
uniform use of the terms within a set of rules as well
as between different sets of rules was examined. In
addition, definitions, descriptions, examples, value
ranges, physical quantities and dimensions were
assigned to the individual characteristics. The
information content in the database is strongly
dependent on the level of detail in the respective set
of rules. The results of the analysis and the notes on
non-harmonised areas of the individual regulations
were made available for further committee work
9
Inhalt
1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 8.1.2 Formale Überarbeitung . . . . . . . . . . . . . 48
8.2 Umgang mit identischen Begriffen . . . . 50
2 BIM im Straßenbau/Hintergrund
8.3 Handlungsempfehlung zur
zur Datenmodellierung . . . . . . . . . . . . 11
Erstellung, Pflege und Erweiterung
2.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 von Merkmalssystemen . . . . . . . . . . . . 51
2.2 Anwendungen im Straßenbau . . . . . . . . 12 8.3.1 Erstellung eines Informations-
elementes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.3 Objektkatalog für das Straßen- und
Verkehrswesen (OKSTRA) . . . . . . . . . . 14 8.3.2 Aktivierung eines Informations-
elementes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
2.4 Erfassung von Merkmalen und
Merkmalsgruppen . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 8.3.3 Deaktivierung eines Informations-
elementes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
2.5 Standardisierung von Informations
anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 8.3.4 Modifikation eines Informations-
elementes – Revision . . . . . . . . . . . . . . 52
3 Auswahl der Regelwerke . . . . . . . . . . 20 8.3.5 Ersetzung eines Informations-
elementes (Erstellung und
3.1 Referenzregelwerke . . . . . . . . . . . . . . . 20
Deaktivierung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.2 Weitere analysierte Regelwerke . . . . . . 21
8.3.6 Fragmentierung, Ersetzen eines
3.3 Weitere BIM-relevante Regelwerke . . . . 24 Merkmals durch mehrere Merkmale
(mehrere Erstellungen und eine
4 Verfahren zur Überprüfung der Deaktivierung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Regelwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 8.3.7 Zusammenlegung, Ersetzen mehrerer
4.1 Entwicklung des Verfahrens . . . . . . . . . 28 Merkmale durch ein einziges Merkmal
(eine Erstellung und mehrere
4.2 Aufbau der Auswertungstabellen . . . . . 29 Deaktivierungen) . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
8.3.8 Erstellung einer Referenz zwischen
5 Analyse der Referenzregelwerke . . . . 32
Informationselementen aus verschie-
5.1 Beispielauswertung RStO 12 . . . . . . . . 32 denen Datenkatalogen . . . . . . . . . . . . . 53
5.2 Beispielauswertung ZTV Asphalt-StB
07/13 und TL Asphalt-StB 07/13 . . . . . . 36 9 Umsetzungsmöglichkeiten
der Datenbank . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
5.3 Beispielauswertung Anweisung
Straßeninformationsbank . . . . . . . . . . . 38
10 Workshop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
6 Datenerhebung der Referenzregel-
werke in der Datenbank . . . . . . . . . . . 40 11 Zusammenfassung und
Schlussfolgerung . . . . . . . . . . . . . . . . 58
7 Probleme und Lösungen in den
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Datenbankerfassungen . . . . . . . . . . . 40
Bilder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
8 Hinweise zur Vorgehensweise bei
der Ergänzung von weiteren Tabellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Regelwerken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Der Anhang zum Bericht ist im elektronischen BASt-
8.1 Beispielüberarbeitung RASt 06 . . . . . . . 45
Archiv ELBA unter https://bast.opus.hbz-nrw.de ab-
8.1.1 Inhaltliche Überarbeitung . . . . . . . . . . . 45 rufbar.11
1 Einleitung sen für eine ganzheitliche und flächendeckende An-
wendung von BIM. Klar definierte Prozesse sind für
Im „Stufenplan Digitales Bauen und Betreiben“ defi- die erfolgreiche Einführung von BIM eine wesent
niert das Bundesministerium für Verkehr und digita- liche Voraussetzung. Aus diesem Grund wurde
le Infrastruktur (BMVI) Ziele und Herangehenswei- ein übergeordneter BIM-Referenz-Prozess definiert
sen für eine ganzheitliche und flächendeckende An- (vgl. Bild 2-1). Wesentliche Kernforderungen sind:
wendung von Building Information Modeling (BIM).
Im Rahmen dieser Initiative fordert der Gesetzge- • Der Auftraggeber hat in seinen Auftraggeber-
ber den Einsatz moderner, IT-gestützter Prozesse Informations-Anforderungen (AIA) genau festzu-
und Technologien bei Planung, Bau und Betrieb von legen, welche Daten er wann benötigt.
öffentlichen Infrastrukturbauwerken ab 2020. Im • Zu liefernde Leistungen müssen auf der Grund-
Bereich Verkehrswesen und Straßenbau haben lage von 3D-Modellen in digitaler Form erarbei-
sich bereits ausgereifte Konzepte für Datenhaltung tet und zur Verfügung gestellt werden.
und -austausch wie OKSTRA (Objektkatalog für
das Straßen- und Verkehrswesen), LandXML oder • In der Ausschreibung sind herstellerneutrale Da-
IFC (Industry Foundation Classes) etabliert. Diese tenformate zu fordern, um den Datenaustausch
Konzepte enthalten jedoch entweder nur ausge- unabhängig von den genutzten Softwareproduk-
suchte Informationen für bestimmte Anwendungs- ten zu ermöglichen.
zwecke oder sind untereinander nicht vereinheit-
• Der Prozess zur Bereitstellung der geforderten
licht worden. Damit die notwendigen Informationen
Daten ist unter Festlegung aller dafür notwendi-
immer zur Verfügung stehen und auch einheitlich
gen Rollen, Abläufe, Schnittstellen, Interaktio-
genutzt werden können, muss eine konkrete Be-
nen sowie der genutzten Technologien in einem
schreibung und Harmonisierung erfolgen.
BIM-Abwicklungsplan (BAP) zu definieren.
Die Regelwerke der Forschungsgesellschaft für
• Die Daten der Auftragnehmer müssen an den
Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) und der Koor-
Datenübergabepunkten auf Konformität mit den
dinierung der Bund/Länder Fachinformationssyste-
AIA überprüft werden. Der Auftraggeber sollte
me im Straßenwesen (IT-Ko) definieren solche Ob-
die Prüfkriterien und das Prüfverfahren vertrag-
jekte und deren Eigenschaften für das Verkehrswe-
lich vereinbaren.
sen und den Straßenbau und sind demnach als
sinnvolle Grundlage für die Entwicklung von Infor- • Es ist eine gemeinsame Datenumgebung (engl.
mationsanforderungen anzusehen. Nicht harmoni- Common Data Environment – CDE) im Sinne
sierte Bereiche in den Regelwerken müssen identi- des Informationsmanagements gemäß ISO
fiziert werden. Hierzu werden im Rahmen des Pro- 19650-1/2018 und ISO 1650-2/2018 zur struktu-
jektes ausgewählte relevante Regelwerke der rierten Ablage und zum verlustfreien Austausch
FGSV und der IT-Ko analysiert. Die Analyseergeb-
nisse und die Hinweise zu nicht harmonisierten Be-
reichen innerhalb der Regelwerke werden für die
weitere Gremienarbeit zur Verfügung gestellt. Zu-
sätzlich wird herausgefiltert, welche Informationen
überhaupt in digitalen Modellen abgebildet werden
können und inwiefern sich Anforderungen prüfen
lassen.
2 BIM im Straßenbau/Hinter-
grund zur Datenmodellierung
2.1 Einleitung
Im „Stufenplan Digitales Bauen und Betreiben“ defi-
niert das Bundesministerium für Verkehr und digita- Bild 2-1: Schematische Darstellung des BIM-Referenz-Prozes-
le Infrastruktur (BMVI) Ziele und Herangehenswei- ses [BMVI, 2015]12
der im Planungs- und Bauprozess erzeugten
Daten zu schaffen.
Die AIA bilden die Grundlage für die Beauftragung
der Auftragnehmer und werden sowohl bei der Erar-
beitung des Angebots durch den Auftragnehmer als
auch bei der Prüfung und Auswahl durch den Auf-
traggeber herangezogen. Die Umsetzung der be-
auftragten BIM-Leistungen bzw. BIM-Anwendungs-
fälle werden im BAP geregelt. In den folgenden
Leistungsphasen werden die vereinbarten Modelle
durch die Auftragnehmer auf Basis der AIA erstellt
Bild 2-2: Informationsanforderungen an Modelle zur Projekt
und an definierten Datenübergabepunkten in Open-
abwicklung und zum Betrieb
BIM-Datenformaten an den Auftraggeber und wei-
tere Auftragnehmer geliefert.
Ein analoges Vorgehen ergibt sich für die Aus-
schreibung, Vergabe und Bearbeitung der BIM-Leis-
tungen für die Ausführung. Die Informationen, die
für den Betrieb und den Unterhalt notwendig sind,
müssen initial durch den Auftraggeber in den AIA
definiert worden sein. Der Betrieb und die Unterhal-
tung müssen so organisiert werden, dass die Mo-
delle einfach genutzt und kontinuierlich gepflegt
werden können. Die BIM-fähigen Bestandsdaten
können anschließend für den Aus- und Neubau und
den Rückbau verwendet werden und liefern somit Bild 2-3: A
spekte von Auftraggeber-Informations-Anforderun-
eine Grundlage für die AIA eines zukünftigen Pro- gen
jektes. Bei der Spezifikation der AIA sind Vorgaben
zum Facility Management oder Asset Management 2.2 Anwendungen im Straßenbau
und Vorgehensweisen zur Projektabwicklung zu
Im Rahmen der „Wissenschaftlichen Begleitung der
formulieren. Dadurch entstehen Informationsanfor-
BMVI-Pilotprojekte zur Anwendung von BIM im In
derungen für den Betrieb, die wiederum Vorgaben
frastrukturbau“ wurde eine umfangreiche Material-
in die AIA integriert werden (vgl. Bild 2-2).
sammlung erstellt, welche aktuellen Entwicklungen
Der Umfang und die Ausgestaltung der AIA werden bezüglich der Anwendung von BIM im Infrastruktur-
international als auch national noch recht unter- bau zusammenfasst. Zudem werden Standards
schiedlich interpretiert. Der Aufbau der AIA wird in und Richtlinien sowie rechtliche Rahmenbedingun-
Deutschland gerade intensiv im Rahmen der VDI- gen betrachtet, die in diesem Zusammenhang zu
Richtlinie 2552 Blatt 10 diskutiert. In Abhängigkeit beachten sind. Die Auswertung der Materialsamm-
von der Leistung bzw. des BIM-Anwendungsfalls lung zeigt, dass die Anwendung der BIM-Methodik
und der Leistungsphase soll im Wesentlichen fest- im Straßenbau bisher wenig verbreitet ist [KÖNIG
et al., 2016].
gelegt werden, welche Modellobjekte in welcher
Ausprägung bzw. Detaillierung ein entsprechendes Im Bereich des Straßenbaus haben sich bereits aus-
Modell zu enthalten hat (vgl. Bild 2-3). Die AIA zur gereifte und herstellerneutrale Konzepte zur Daten-
Vergabe der Planung mit BIM beinhalten dann unter haltung und zum Datenaustausch (z. B. OKSTRA,
anderem die zu beauftragenden BIM-Leistungen LandXML) etabliert. Allerdings sind diese auf kon-
in Form von BIM-Anwendungsfällen. Welche BIM- krete Anwendungsfälle bzw. die ausschließliche
Anwendungsfälle relevant und wichtig sind, ergibt Verwendung während einzelner Projektphasen aus-
sich aus den vom Auftraggeber definierten Zielen. gelegt. Die Nutzung von BIM über den gesamten Le-
Hierbei sind Aspekte wie identifizierte Risiken benszyklus erfordert hingegen einen durchgängigen
und eine transparente Entscheidungsunterstützung Datenaustausch zwischen allen Projektbeteiligten.
maßgeblich. Ein entsprechendes Datenformat sollte dabei Erzeu-13
gung, Verwendung sowie Austausch von Informatio- meinsam nutzbares Datenmodell. Dabei werden
nen für die gewünschten BIM-Anwendungsfälle so- etablierte Konzepte zur Datenhaltung im Straßen-
wohl für die Planung und Bauausführung als auch bau berücksichtigt (z. B. OKSTRA, LandXML).
für den Betrieb ermöglichen. In diesem Zusammen-
Neben der Entwicklung von Standards für den offe-
hang könnte die DIN EN ISO 16739 „Industry Foun-
nen Datenaustausch wird die Anwendung von BIM
dation Classes (IFC) für den Datenaustausch in der
in Pilotprojekten erprobt. Beim Neubauprojekt „Tal-
Bauindustrie und im Anlagenmanagement“ verwen-
brücke Auenbach“ der DEGES wird BIM bereits in
det werden. Entwickelt wurden die Industry Founda-
frühen Planungsphasen eingesetzt. Die projektspe-
tion Classes von buildingSMART International, ehe-
zifischen Anwendungsfälle umfassen u. a. eine pa-
mals International Alliance for Interoperability (IAI).
rametrisierte Planung des Brückenbauwerks, wel-
Die Erweiterung des Anwendungsbereiches von IFC
che die Durchführung von Variantenstudien erleich-
wird von buildingSmart angestrebt. Die aktuelle Ver-
tert. Jedoch können die parametrisch erzeugten di-
sion ist IFC4.3 RC1 und wurde im April 2020 als Re-
gitalen Bauwerksmodelle aktuell noch nicht mithilfe
lease Candidate vorgestellt, die aktuelle veröffent-
eines offenen Datenformats ausgetauscht werden.
lichte Version ist IFC4.1.
Beim Datenaustausch werden die parametrischen
Im Unterschied zum Hochbau erfolgt die Planung Bauwerksmodelle in explizite Beschreibungen über-
eines Linienbauwerks anhand einer Trassierungs- führt. Zudem sollen Termin- und Kostensicherheit
achse, die den räumlichen Verlauf der Straße be- durch Verwendung eines modellbasierten Ände-
schreibt. Eine korrekte und eindeutige Definition der rungsmanagements gesteigert werden [BMVI,
Trassierung bildet folglich die Basis für Planung, 2015a]. Beim Projekt „Petersdorfer See“ (DEGES)
Bau, Betrieb und Instandhaltung von Straßen. Ifc handelt es sich um den Ersatzbau einer Brücke, bei
Alignment ist das erste Projekt, welches die Defini- dem die BIM-Methodik in der Ausführungsphase
tion von Datenstandards für digitale Bauwerksmo- eingesetzt wird. Im Vordergrund steht die Modellie-
delle im Bereich Infrastrukturbau thematisiert. Ifc rung von Brücke und Erdbau im IST- und SOLL-Zu-
Alignment (Version 1.0) ermöglicht den Austausch stand. Mithilfe der Modelle sollen sowohl Bauzu-
der Trassierungsdaten von der Planung zur Bau- stände und zugehörige Terminabhängigkeiten als
ausführung zum Asset Management sowie einen auch die Verkehrsführung während der Bauzeit si-
systemneutralen offenen Zugang zu Trassierungs- muliert werden [BMVI, 2015b]. Aktuell werden wei-
daten im Bestand. Folglich kann auch das Erhal- tere BIM-Pilotprojekte in verschiedenen Bundeslän-
tungsmanagement die in Planung und Ausführung dern durch das BMVI gefördert. Hierzu gehören bei-
erzeugten Daten verwenden. Im Folgeprojekt Ifc spielsweise die Grundinstandsetzung der Straßen-
Alignment 1.1 wurden u. a. Möglichkeiten der linea- brücke Bergedorfer Str. B 5/A 1 in Hamburg, der
ren Referenzierung entlang einer Trassierungsach- Neubau der zweiten Gauchachtalbrücke in Ba-
se entwickelt. den-Württemberg oder die Grundhafte Sanierung
der A 40 „Grenze bis AS Wachtendonk“ in Nord-
Während IfcAlignment die Trassierung von Stra-
rhein-Westfalen. Bei allen BIM-Pilotprojekten wur-
ßen, Schienen, Brücken und Tunneln abdeckt, fo-
den bisher eigene und recht unterschiedliche AIA
kussiert IfcRoad die Besonderheiten des Straßen-
definiert und verwendet. Dies hat zur Folge, dass
baus. Das Projekt beinhaltet die „Entwicklung einer
automatisierte Prüfungen von Regelwerken bisher
Erweiterung des internationalen IFC-Standards für
noch nicht möglich waren.
den Datenaustausch in Entwurf, Detailplanung,
Kostenkalkulation, Terminplanung und Durchfüh- Die Praxiserfahrungen mit BIM haben die vielfälti-
rung von Straßenbau- und Erdarbeiten“ [König et gen Potenziale einer ganzheitlichen, digitalen Pla-
al., 2016]. Mithilfe von Experten aus dem Bereich nung gezeigt. In diesem Kontext sind vor allem eine
Straßenbau wird eine Vertretung deutscher Interes- erhöhte Planungssicherheit, verbesserte Projekt-
sen während der Entwicklung internationaler Stan- kommunikation sowie verkürzte Ausführungszeiten
dards für einen offenen Datenaustausch ermöglicht. anzuführen. Der Einsatz von BIM im Straßenbau
Zu diesem Zweck erfolgt eine Analyse und Bewer- beschränkt sich derzeit noch auf in sich geschlos-
tung internationaler Vorschläge für IfcRoad hin- sene Anwendungsfälle wie modellbasierte Termin-
sichtlich ihrer Anwendbarkeit in Deutschland. Wei- planung und Massenermittlung. Konzepte und Da-
terer Kernpunkt ist die Definition und Priorisierung tenmodelle, die eine Anwendung über den gesam-
von BIM-Anwendungsfällen für den Straßenbau ten Lebenszyklus eines Straßenbauwerks ermögli-
und daraus resultierende Anforderungen an ein ge- chen, stehen noch nicht umfassend zur Verfügung.14
2.3 Objektkatalog für das Straßen- den, sondern meistens nur eine sehr kleine Teil-
und Verkehrswesen (OKSTRA) menge, kann dieser auf die für einen konkreten
Anwendungsfall zugeschnittene Menge von Objek-
Der Objektkatalog für das Straßen- und Verkehrs- ten mithilfe sogenannter OKSTRA-Profile reduziert
wesen (OKSTRA) ist ein herstellerneutrales, offe- werden.
nes Datenaustauschformat, das der umfassenden
geometrisch-semantischen Beschreibung von Stra-
ßen und dem Austausch entsprechender Daten
2.4 Erfassung von Merkmalen und
dient. OKSTRA wurde im Auftrag der BASt entwi-
Merkmalsgruppen
ckelt und in der ersten Version 1999 verabschiedet.
Die Weiterentwicklung und Pflege des OKSTRA Die Notwendigkeit für Datenkataloge mit Merkma-
liegt bei der OKSTRA-Pflegestelle, die in administ- len für bestimmte BIM-Anwendungen wird in der
rativer Hinsicht von einer Bund-Länder-Projektgrup- DIN EN ISO 23386 beschrieben, die im März 2020
pe beaufsichtigt wird. Die aktuelle Version trägt die in der ersten Ausgabe veröffentlicht wurde. In der
Versionsnummer 2.019. Einleitung der DIN EN ISO 23386 heißt es (Zitat):
Das OKSTRA-Schema ist sehr umfangreich und „In der digitalen gebauten Umwelt wird es keinen
besteht aus zahlreichen Teilschemata (Pakete), da- einzelnen Datenkatalog geben, der alle Definitio-
runter u. a. Entwurf, Bauwerke, Flächenmodell, nen enthält, die in allen BIM-Domänen benötigt
Grunderwerb, Lichtsignalanlage, Straßenausstat- werden. Verschiedene Gruppen, möglicherwei-
tungen, Topografie und Verkehr. Damit ist OKSTRA se in verschiedenen Ländern, werden gesonder-
in der Lage, einen großen Teil der anfallenden Infor- te Datenkataloge erstellen oder haben dies be-
mationen über den gesamten Lebenszyklus von reits getan, die auf der Grundlage der Gesetzge-
Straßen abzubilden. Der OKSTRA-Standard ist mit bung und Kultur auf ihre Bedürfnisse zugeschnit-
seinen fast 14.000 Attributen wohl einer der um- ten sind. Wir sind mit verschiedenen gesonder-
fangreichsten Standards seiner Art, die sich derzeit ten Datenkatalogen konfrontiert und werden es
in Verwendung befinden. Das Datenmodell ist sehr auch künftig sein. Sie können sich sogar auf der-
eng auf die Anforderungen von deutschen Verwal- selben Plattform befinden, logisch sind sie je-
tungsbehörden und die deutsche Gesetzgebung doch voneinander getrennt.
zugeschnitten.
Für die Zukunft von BIM ist es wichtig sicherzu-
Um den OKSTRA-Standard flexibel anpassen zu stellen, dass diese Datenkataloge in Tools und
können, werden beispielsweise Schlüsseltabellen Anwendungen interoperabel sein können.
genutzt. Bei sehr vielen Schlüsseltabellen ist der
• Die Elemente der Datenkataloge müssen
Wertekatalog direkt im Datenmodell hinterlegt. Da-
durch dieselben Attribute beschrieben wer-
durch kann die Zulässigkeit von Werten sicherge-
den. Wenn dies vereinbart und von allen Da-
stellt werden. Gleiches gilt für die Fachbedeutungs-
tenkatalog-Anbietern umgesetzt wird, ist es
listen, die im Zusammenhang mit allgemeinen Geo-
möglich, Merkmale in einem Datenkatalog auf
metrieobjekten verwendet werden können. Dabei
Merkmale in anderen Datenkatalogen abzu-
wird grob vereinfacht einem allgemeinen Geome
bilden. Dies kann datenkatalogübergreifend
trieobjekt eine eindeutige ID zugewiesen, die in ei-
zur Wiederverwendung von Merkmalen und
ner Fachbedeutungsliste näher spezifiziert ist. Die
zur Harmonisierung von Merkmalen führen.
Komplexität dieser Auszeichnung erhöht sich da-
Außerdem ist dies ein wichtiger Schritt, um es
durch, dass jedes Bundesland eigene Fachbedeu-
BIM-Anwendungen zu ermöglichen, mehrere
tungslisten einbringen darf und diese auch in ver-
Datenkataloge einheitlich zu nutzen.
schiedenen Versionen vorliegen dürfen. Zur Prüfung
der hinterlegten Wertekataloge wird eine kostenlose • Die Steuerung der Datenkataloge muss hin-
Software (das OKSTRA Werkzeug) bereitgestellt. sichtlich der Erstellung und Entwicklung des
Die Software überprüft außerdem, ob die im Daten- Inhalts der Datenkataloge nach denselben
satz auftretenden Fachbedeutungen Bestandteil der Regeln erfolgen.
angegebenen Fachbedeutungsliste sind.
Es wird davon ausgegangen, dass die Datenka-
Da nicht bei jedem Datenaustauschszenario alle taloge unabhängig voneinander innerhalb eines
Objekttypen des OKSTRA-Standards benötigt wer- koordinierten Netzwerks von Datenkatalogen15
miteinander verbunden sind (auch hier dürfen stellen. Ein Merkmal kann zu mehreren Merkmals-
mehrere derartige Netzwerke vorhanden sein). gruppen gehören.
Innerhalb des Netzwerks stehen die Datenkata-
[Quelle: ISO 23386:2020, 3.17 property]
loge miteinander in Beziehung, was beispielswei-
se sichtbar wird durch die Verwendung eines be-
stimmten Attributs, welches Merkmale und Merk- Merkmalsgruppe
malsgruppen verschiedener Datenkataloge auf- Eine Merkmalsgruppe ist eine Sammlung von Merk-
einander abbildet. Jeder Datenkatalog in dem malen, die es ermöglicht Merkmale auf Grund ihrer
Netzwerk koordinierter Datenkataloge ist unab- Semantik zu organisieren. Es gibt fünf Kategorien
hängig, d. h. er verfügt über seine eigenen Pro- von möglichen Merkmalsgruppen (vgl. Kategorie).
zesse und Ausschüsse zur Steuerung der Erar- Merkmalsgruppen können in Baumstrukturen orga-
beitung und Entwicklung des Datenkataloges; nisiert werden. Jedes Merkmal, das einer Merk-
unterdessen folgen alle Datenkataloge derselben malsgruppe zugeordnet ist, wird an die Untergrup-
Beschreibung und denselben Regeln zur Steue- pe(n) von Eigenschaften vererbt.
rung (en: governance), die in diesem Dokument
beschrieben werden. [Quelle: ISO 23386:2020, 3.14 group of properties]
Dieses Dokument legt die Attribute zur Festle-
Attribut
gung von Merkmalen und Merkmalsgruppen ei-
nes einzelnen Datenkatalogs sowie die Prozesse Ein Attribut ist ein Datenelement für die maschinen-
und Ausschüsse/Rollen für die Steuerung eines lesbare Beschreibung eines Merkmals oder einer
einzelnen Datenkatalogs innerhalb eines Netz- Merkmalsgruppe. Ein Attribut beschreibt nur ein
werks koordinierter Datenkataloge fest. In den einzelnes Detail eines Merkmals oder einer Merk-
Steuerungsprozessen wird beschrieben, wie der malsgruppe.
einzelne Datenkatalog Anfragen und Änderungs-
anträge sowie die Ausweitung von Anfragen auf Zu jedem Attribut eines Merkmals oder einer Merk-
andere verbundene Datenkataloge behandelt; malsgruppe werden gemäß der ISO 23386:2020 je-
Informationen von anderen verbundenen Daten- weils acht Informationen für die maschinelle Verar-
katalogen bezüglich einer Änderung sind ein we- beitung vorgehalten (vgl. Tabelle 2-1). Dies beinhal-
sentlicher Bestandteil dieses Prozesses. tet einen eindeutigen Identifikator des Attributs, eine
Bezeichnung und eine Beschreibung. Weiterhin
Dieses Dokument trägt dazu bei, die Qualität und werden Information über die Verwaltungsregeln in
die Einzigartigkeit von Merkmalsbeschreibungen miteinander verbundenen Klassifikationen definiert,
sicherzustellen und die Erzeugung von Duplika- um sicherzustellen, ob es verpflichtend ist, ein Attri-
ten zu vermeiden.“ but anzugeben oder nicht. Des Weiteren ist hinter-
legt, ob ein Attribut vom Nutzer angegeben werden
In der DIN EN ISO 23386:2020 werden folgende muss bzw. kann oder ob es sich um einen vom Sys-
Definitionen getroffen, die innerhalb dieses Doku- tem generierten Wert handelt.
mentes verwendet werden:
[Quelle: ISO 23386:2020, 3.4 attribute]
Datenkatalog
Kategorie
Ein Datenkatalog ist ein zentralisierter Speicher für
Informationen über Daten wie Bedeutung, Bezie- Die verschiedenen Kategorien von Merkmalsgrup-
hungen zu anderen Daten, Herkunft, Verwendung pen sind: Klasse (als Bestandteil einer Klassifika
und Format. tion gemäß ISO 12006-2:2015 4.3), Domäne (als
Zusammenfassung von Merkmalen bezüglich eines
[Quelle: ISO 23386:2020, 3.9 data dictionary]. Tätigkeitsbereiches), Referenzdokument (als Refe-
renz auf eine publizierte technische Spezifikation),
Merkmal zusammengesetzte Merkmale (als Sammlung ab-
hängiger Merkmale) und die alternative Verwen-
Ein Merkmal ist ein inhärentes oder erworbenes
dung (für alle Anwendungen, die nicht durch die
Charakteristikum eines Objektes. Anhand der Merk-
vorherigen abgebildet werden können).
male kann eine Klassifikation erfolgen. Ein Merkmal
kann die (unterste) Ebene einer Klassifikation dar- [Quelle: ISO 23386:2020, 3.17 group of properties]16
Managementregel
Managementregel
für miteinander Liste von
Code Name Beschreibung Beispiel für das Anfrage Typ
verbundene Werten
formular
Datenkataloge
global eindeutiger global eindeutiger 936DA01F-9ABD-4D9D- vorgeschrieben, String,
PA001 nicht maßgebend
Bezeichner Bezeichner 80C7-02AF85C822A8 berechnet Einzelwert
Status des Merkmals
vorgeschrieben, Aufzählung, aktiv,
PA002 Status während seines aktiv nicht maßgebend
berechnet Einzelwert inaktiv
Lebenszyklus
Datum der Validierung Datum nach ISO 8601
Datum der der Anfrage zur vorgeschrieben, (alle Teile)
PA003 2014-04-30T10:39:53Z nicht maßgebend
Erstellung Erstellung des Merkmals berechnet Format = YYYY-MM-
durch Sachverständige DDThh:mm:ssTZD
Datum nach ISO 8601
Datum, nach dem das vorgeschrieben, wenn
Datum der (alle Teile)
PA004 Merkmal verwendet 2014-04-30T10:39:53Z das Merkmal validiert nicht maßgebend
Aktivierung Format = YYYY-MM-
werden kann ist, berechnet
DDThh:mm:ssTZD
Datum der Validierung Datum nach ISO 8601
vorgeschrieben, wenn
Datum der letzten der letzten Änderungs (alle Teile)
PA005 2014-04-30T10:39:53Z das Merkmal sich nicht maßgebend
Änderung anfrage durch Format = YYYY-MM-
geändert hat, berechnet
Sachverständige DDThh:mm:ssTZD
Datum nach ISO 8601
Datum der Datum der vorgeschrieben, (alle Teile)
PA006 2014-04-30T10:39:53Z nicht maßgebend
Überarbeitung Überarbeitung berechnet Format = YYYY-MM-
DDThh:mm:ssTZD
… … … … … … … …
Tab. 2-1: Auszug der Meta-Informationen (Attribute) zu einem Merkmal nach [DIN EN ISO 23386:2020]
Die Informationen aus den FSGV-Regelwerken Die Vorgabe hinsichtlich der Modellstruktur beinhal-
werden nach DIN EN ISO 23386 in Merkmalsgrup- tet im Wesentlichen die räumliche Strukturierung
pen und Merkmale aufgeteilt und datentechnisch und Vorgaben zur Umsetzung von Beziehungen
abgebildet (vgl. Kapitel 4.2). zwischen einzelnen Modellobjekten. Im Hochbau
werden für die Strukturierung von digitalen Bau-
werksmodellen in der Regel folgende Strukturele-
2.5 Standardisierung von mente verwendet: Gebäude, Geschosse, Räume
Informationsanforderungen und Zonen. Entsprechende Strukturen müssen
auch für den Straßenbau definiert werden. Für den
Damit digitale Straßenbaumodelle einheitlich ange- Infrastrukturbereich wurden von buildingSMART
fordert und ausgetauscht werden können, müssen International im Rahmen der Entwicklung des IFC-
Vorgaben hinsichtlich des Detaillierungsgrades Datenformates allgemeine Elemente zur räumli-
(LOIN – Level of Information Need), der Modell- chen Strukturierung erarbeitet (vgl. Bild 2-4). Diese
struktur und des Datenformats definiert werden. Strukturen können anschließend zur Umsetzung
von nationalen Vorgehensweisen zur räumlichen
Das LOIN-Konzept sieht eine Beschreibung der
Strukturierung verwendet werden.
geometrischen Detaillierung (LOG – Level of Geo-
metry) und der semantischen Detaillierung (LOI – Neben den räumlichen Strukturelementen müssen
Level of Information) vor. Aktuell wird noch über die auch Beziehungen zwischen einzelnen Modellob-
Detaillierung hinsichtlich der Dokumentation disku- jekten beschrieben werden. Hierzu wurden von buil-
tiert. Hierzu wird aktuell auf europäischer Ebene dingSMART International allgemeine Beziehungs
die DIN EN 17412 zur Definition und Ausprägung typen definiert (vgl. Bild 2-5), die wiederum für den
des LOIN-Konzeptes erarbeitet. Ein Entwurf wurde Infrastrukturbau konkretisiert werden müssen.
bereits 2019 veröffentlicht und 2020 erweitert. Mit
einer ersten gültigen deutschen Fassung wird im Straßenbaumodelle, die auf Grundlage der LOIN-
Laufe des Jahres 2021 gerechnet, da eine endgül- Definitionen und Modellstrukturen umgesetzt wur-
tige Fassung der gespiegelten britischen BS EN den, werden anschließend mithilfe eines Datenfor-
17412-1:2020 veröffentlich wurde. Die Norm ver- mats im Rahmen der definierten Anwendungsfälle
mittelt nur generelle Konzept und Hinweise zur Er- ausgetauscht. Hierzu muss das Datenformat auch
stellung von LOIN-Definitionen, enthält jedoch kei- die entsprechenden Konzepte unterstützen. Aus
ne konkreten LOIN-Definitionen für den Straßen- diesem Grund werden im Rahmen der Standardi-
bau. sierung LOIN-Konzepte, Modellstrukturen und Da-17
Bild 2-4: Räumliche Strukturierungselemente nach buildingSMART International [MOON, ANDERSON, BORRMANN et al., 2020]
Bild 2-5: Beziehungstypen nach buildingSMART international [MOON, ANDERSON, BORRMANN et al., 2020]
tenformate in der Regel gemeinsam betrachtet und nen. Im Rahmen des Projektes IFC Road wurden
entwickelt. Die konkrete Ausprägung, d. h. konkrete verschiedene neue Klassen für die Abbildung von
geometrische, semantische und räumliche Informa- speziellen Objekten, räumlichen Strukturen und
tionen, können auf Basis des Standards anschlie- räumlichen Beziehungen für den Straßenbau abge-
ßend auch national bzw. projektspezifisch festge- stimmt. An dieser Stelle wird auf die aktuellen Arbei-
legt werden. ten im Rahmen des IFC Road Projektes verwiesen.
Eine umfassende Beschreibung der einzelnen Ele-
Für den Austausch von digitalen Straßenbaumodel- mente kann der Dokumentation von buildingSMART
len im BIM-Kontext wird aktuell das IFC-Datenfor- International entnommen werden. Es werden hier
mat im Rahmen des Projektes IFC Road durch buil- nur einzelne UML-Diagramme (UML = Unfied Mo-
dingSMART International erweitert. Die Definitionen deling Language) auszugsweise abgebildet (vgl.
umfassen somit auch international einheitliche geo- Bild 2-6). Die vorgeschlagenen Klassen, räumli-
metrische, semantische und räumliche Informatio- chen Strukturen und Beziehungen werden im Rah-18
Bild 2-6: Pakete und Klassen des Projektes IFC Road nach buildingSMART International [MOON, ANDERSON, BORRMANN et al.,
2020]
die Merkmale zu Asphalteigenschaften in Tabelle
2-2 zu sehen. Es wird empfohlen, die Merkmale und
Merkmalsgruppen der FGSV-Regelwerke zum Ab-
schluss dieses Forschungsprojektes mit den inter-
national definierten Merkmalen und Merkmalsgrup-
pen abzugleichen.
In der Regel können auf internationaler Ebene
nur sehr wenige Merkmale und Merkmalsgruppen
Bild 2-7: Merkmale, die im Rahmen des Projektes IFC Road einheitlich abgestimmt werden. Daher bietet das
erarbeitet werden sollen [MOON, ANDERSON, IFC-Datenformat die Möglichkeit, nationale oder
BORRMANN et al., 2020]. auch projektspezifische Merkmale und Merkmals-
gruppen zu ergänzen bzw. zu berücksichtigen (vgl.
men des Forschungsprojektes mit den identifizier- Bild 2-8).
ten Informationen der FGSV-Regelwerke abgegli-
Mit der Spezifikation von nationalen Merkmalen und
chen und dokumentiert.
Merkmalsgruppen beschäftigt sich buildingSMART
Auch im Rahmen des Projektes zu IFC Road wur- Deutschland e. V. im Rahmen der Fachgruppe zum
den einige Merkmale einheitlich definiert. Hierbei ist Verkehrswegebau. Aktuell lag der Fokus der natio-
jedoch anzumerken, dass die Merkmale noch nicht nalen Bearbeitung in der Spezifikation von Objekt-
final abgestimmt wurden. Die Merkmale und Merk- typen (Merkmalsgruppe der Kategorie Klasse). Hier
malsgruppen wurden aufgeteilt und priorisiert. Die wurden beispielsweise (nur ein Auszug) folgende
einzelnen Merkmalsgruppen und deren Priorität Objekttypen definiert:
sind in Bild 2-7 zu sehen. Die einzelnen Merkmale
• Deckschicht,
können der Dokumentation von buildingSMART In-
ternational entnommen werden. Auszugsweise sind • Aufbauschicht,19
(Course) Material – Material Asphalt Common
Name Type Description
The amount of spaces between the mineral grains not filled with the
Air-Void Content lfcPositiveRatioMeasure binder in compacted asphalt. It is indicated as the percentage of the
total volume.
Compactness indicated as percentage measured density in relation to
Compactness lfcPositiveRatioMeasure a reference density. Local standards and methods define the reference
density.
Mass Density lfcMassDensityMeasure Material mass density
The maximum aggregate size of the asphalt. The smallest sieve
Max Aggregate Size lfcPositiveLengthMeasure
through which 100 percent of the aggregate particles pass.
The largest sieve that retains only a limited portion of the aggregate
particles, generally not more than a few per cent by weight. This in
Upper Sieve Aggregate Size lfcPositiveLengthMeasure
contrast to Max Aggregate Size, which is the smallest sieve through
which 100 percent of the aggregate particles can pass.
Description of any substance added to the binder to alter the
Admixtures Description lfcText
characteristics of the final material.
Amount of additive indicated as the percentage of the total amount
Admixtures Fraction lfcPositiveRatioMeasure
of binder.
Description of the workability of the fresh asphalt defined according
Workability lfcText
to local standards.
Bituminious Binder Fraction lfcPositiveRatioMeasure The bitumen fraction of the total volume occupied by material.
A designation according to the local bitumen type designations and
Bituminious Binder Type lfcLabel
standards.
A designation according to the local bitumen grade designations and
Bituminious Binder Grade lfcLabel
standards.
Tab. 2-2: Asphaltmerkmale, die im Rahmen des Projektes IFC Road erarbeitet wurden [MOON, ANDERSON, BORRMANN et al.,
2020].
Bild 2-8: Erweiterungskonzept von Merkmalen im Rahmen des IFC-Datenformats [MOON, ANDERSON, BORRMANN et al., 2020]
• Bordstein, • Baugrundsicherung,
• Einfassung, • Bodenverbesserung,
• Bettung, • Geotextile/Gitter,
• Schalung, • Planum,
• Bewehrung • Verbau,
• Fundament • Anker.Sie können auch lesen
