With the ongoing development of building information modelling (BIM) towards a comprehensive coverage of all construction project information in a semantically explicit way, visual representations became decoupled from the building information models. While traditional construction drawings implicitly contained the visual representation besides the information, nowadays they are generated on the fly, hard-coded in software applications dedicated to other tasks such as analysis, simulation, structural design or communication. Due to the abstract nature of information models and the increasing amount of digital information captured during construction projects, visual representations are essential for humans in order to access the information, to understand it, and to engage with it. At the same time digital media open up the new field of interactive visualizations. The full potential of BIM can only be unlocked with customized task-specific visualizations, with engineers and architects actively involved in the design and development process of these visualizations. The visualizations must be reusable and reliably reproducible during communication processes. Further, to support creative problem solving, it must be possible to modify and refine them. This thesis aims at reconnecting building information models and their visual representations: on a theoretic level, on the level of methods and in terms of tool support. First, the research seeks to improve the knowledge about visualization generation in conjunction with current BIM developments such as the multimodel. The approach is based on the reference model of the visualization pipeline and addresses structural as well as quantitative aspects of the visualization generation. Second, based on the theoretic foundation, a method is derived to construct visual representations from given visualization specifications. To this end, the idea of a domain-specific language (DSL) is employed. Finally, a software prototype proofs the concept. Using the visualization framework, visual representations can be generated from a specific building information model and a specific visualization description. / Mit der fortschreitenden Entwicklung des Building Information Modelling (BIM) hin zu einer umfassenden Erfassung aller Bauprojektinformationen in einer semantisch expliziten Weise werden Visualisierungen von den Gebäudeinformationen entkoppelt. Während traditionelle Architektur- und Bauzeichnungen die visuellen Reprä̈sentationen implizit als Träger der Informationen enthalten, werden sie heute on-the-fly generiert. Die Details ihrer Generierung sind festgeschrieben in Softwareanwendungen, welche eigentlich für andere Aufgaben wie Analyse, Simulation, Entwurf oder Kommunikation ausgelegt sind. Angesichts der abstrakten Natur von Informationsmodellen und der steigenden Menge digitaler Informationen, die im Verlauf von Bauprojekten erfasst werden, sind visuelle Repräsentationen essentiell, um sich die Information erschließen, sie verstehen, durchdringen und mit ihnen arbeiten zu können. Gleichzeitig entwickelt sich durch die digitalen Medien eine neues Feld der interaktiven Visualisierungen. Das volle Potential von BIM kann nur mit angepassten aufgabenspezifischen Visualisierungen erschlossen werden, bei denen Ingenieur*innen und Architekt*innen aktiv in den Entwurf und die Entwicklung dieser Visualisierungen einbezogen werden. Die Visualisierungen müssen wiederverwendbar sein und in Kommunikationsprozessen zuverlässig reproduziert werden können. Außerdem muss es möglich sein, Visualisierungen zu modifizieren und neu zu definieren, um das kreative Problemlösen zu unterstützen. Die vorliegende Arbeit zielt darauf ab, Gebäudemodelle und ihre visuellen Repräsentationen wieder zu verbinden: auf der theoretischen Ebene, auf der Ebene der Methoden und hinsichtlich der unterstützenden Werkzeuge. Auf der theoretischen Ebene trägt die Arbeit zunächst dazu bei, das Wissen um die Erstellung von Visualisierungen im Kontext von Bauprojekten zu erweitern. Der verfolgte Ansatz basiert auf dem Referenzmodell der Visualisierungspipeline und geht dabei sowohl auf strukturelle als auch auf quantitative Aspekte des Visualisierungsprozesses ein. Zweitens wird eine Methode entwickelt, die visuelle Repräsentationen auf Basis gegebener Visualisierungsspezifikationen generieren kann. Schließlich belegt ein Softwareprototyp die Realisierbarkeit des Konzepts. Mit dem entwickelten Framework können visuelle Repräsentationen aus jeweils einem spezifischen Gebäudemodell und einer spezifischen Visualisierungsbeschreibung generiert werden.

Diese Dissertation fokussiert auf den Hochduktilen Beton, eine Entwicklung faserverstärkten Feinbetons, mit erheblichem Zugdehnungspotential. In Laborversuchen stellen Dehnwerte von 4 - 5% keine Seltenheit dar. Die praktische Anwendbarkeit dieses Werkstoffs leidet unter einigen Wissenslücken bezüglich der mechanischen Eigenschaften und der Langzeitstabilität. Eine Vielzahl der bisher mit diesem Material geleisteten Forschungsarbeit wurde im Labormaßstab mit Proben unter 40 cm in der längsten Dimension und im Bereich der Faser-Matrix-Interaktion durchgeführt. Bisher ausgeführte großmaßstäbliche Anwendungen beruhen zumeist auf diesen kleinmaßstäblichen Versuchen. Die im Buch beschriebenen experimentellen und theoretischen Arbeiten beleuchten das Feld des zyklischen Materialverhaltens. Bei den Untersuchungen stehen das grundlegende Verständnis des Materialverhaltens und die Beschreibung der Schädigungsmechanismen im Vordergrund. Dazu wurden verschiedene quasi-statische und zyklische Zug-Schwell- als auch Wechselbelastungen am Kompositwerkstoff untersucht. Aufgrund der Vielzahl experimenteller Ergebnisse konnte die Dominanz einzelner Schadmechanismen in Abhängigkeit der Belastung bestimmt werden. Darauf aufbauend konnte das Auftreten der beschriebenen Degradationsmechanismen auch an großmaßstäblichen Prüfkörpern unter zyklischer Belastung nachgewiesen werden und somit ein erster Transferschritt vom Labormaßstab zu praxisrelevanten Abmessungen erfolgen. Zur Vereinheitlichung des gemeinsamen Verständnisses zwischen Numerik und Experiment wurde eine Modellvorstellung basierend auf rheologischen Elementen entwickelt. Diese ermöglichen eine realitätsnahe Beschreibung der Vorgänge rückgeführt auf die physikalischen Prozesse und erleichtern somit die Darstellung des Schädigungsablaufes. Basierend auf dem entwickelten Modell werden maßgebliche Einflussgrößen auf die Schädigung herausgestellt und somit Ansätze für Materialoptimierungen geliefert.

Der Digitale Zwilling Brücke unterstützt den Übergang von einer bisher reaktiven Erhaltung zu einem prädiktiven Lebenszyklusmanagement von Brücken. Damit wird das übergeordnete Ziel verfolgt, eine optimierte Unterstützung der Bauwerksbetreibenden bei der Gewährleistung der Sicherheit, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit zu leisten. Der digitale Zwilling eines Ingenieurbauwerks kann als ein digitales Abbild eines realen Bauwerks verstanden werden und spiegelt sämtliche Eigenschaften und sein Verhalten anhand verschiedener Modelle über dessen gesamten Lebenszyklus hinweg. Der digitale Zwilling aktualisiert sich kontinuierlich, um den aktuellen Status des realen Bauwerks sowie die daraus ableitbaren Prognosen möglichst zeitnah darzustellen. Zu diesem Zweck greift er auf große Datenmengen zurück, die u. a. am realen Bauwerk, dem Reallabor, gesammelt werden. Die Umsetzung des digitalen Zwillings für Brückenbauwerke ist aktuell Forschungsgegenstand, die Entwicklung einer Gesamtkonzeption für den Digitalen Zwilling Brücke und einzelner Komponenten steht aktuell im Fokus der BASt-Forschung. Hierbei sind die Anwendung von virtueller und erweiterter Realität in der Bauwerksprüfung, die KI-basierte (teil-)automatisierte Ableitung von Bestandsmodellen, und der Einsatz von KI-Verfahren zur Erkennung von Anomalien Beispiele für die Umsetzung einzelner Komponenten. Ein möglicher Einsatz des digitalen Zwillings kann über verschiedene Anwendungsfälle erfolgen, neben dem Themenbereich Erhaltungsplanung und -durchführung“ sind die Themenbereiche „Betriebsprozesse“ sowie „Strategisches Lebenszyklusmanagement“ von Relevanz. Für den Themenbereich „Erhaltungsplanung und -durchführung“ sind u. a. die Anwendungsfälle „Schadensanalyse“ und „Intervallbezogene Zustandserfassung“ von Bedeutung.

Was mag es mit der Bezeichnung X-Brücke wohl auf sich haben? Mit diesem ungenormten Begriff wurden in der Vergangenheit Bauwerke bezeichnet, auf denen sich verschiedene Verkehrsverbindungen über einem Hindernis niveaugleich kreuzten. Da diese Verkehrskreuzungen in der Draufsicht meist einer X-Form entsprechen, wurde dieser Begriff für diese Besonderheit im Brückenbau verwendet. Ein bekanntes Beispiel dafür ist die X-Pont in Le Mans über den Fluss Sarthe aus dem Jahre 1896 in Frankreich, auf der sich zwei Straßenbahnlinien X-förmig kreuzen. Diese Brücke wurde, das Datum ist dem Autor nicht bekannt, zerstört. Nicht zerstört, und immer noch zu bewundern, ist eine prinzipiell ähnliche Brücke im Zuge der Staatstraße 132 in Zittau. Hier kreuzen sich X-förmig zwei unterschiedliche Verkehrsarten und zwar eine Straßen- und Gehwegverbindung mit der Eisenbahnstrecke der Zittauer Schmalspurbahn einschließlich der dazu erforderlichen Brückenkonstruktionen niveaugleich mitten über dem Fluss Mandau.

Dem Unterhalt unserer Brückeninfrastruktur kommt seit jeher eine große Bedeutung zu, um die sichere Nutzung und den Werterhalt der Bauwerke sicherzustellen. Die Bedeutung des Unterhalts hat im vergangenen Jahrhundert mit der raschen Entwicklung der Verkehrsnetze deutlich zugenommen und beansprucht heute, im Vergleich zum Bau von neuen Brücken, einen wesentlich größeren Teil der aufgewendeten Mittel. Neue Streckenabschnitte werden nur selten realisiert und entsprechende Projekte stehen aufgrund der begrenzten Flächenressourcen und den Auswirkungen auf die Umwelt und die Gesellschaft unter einem enormen politischen Druck.

Wetterfester Baustahl zeichnet sich im Vergleich zu unlegiertem Baustahl durch einen höheren Widerstand gegen atmosphärische Korrosion aus. Bei gleichen mechanischen Werkstoffeigenschaften ermöglicht der unbeschichtete Einsatz des wetterfesten Baustahls aufgrund der korrosionshemmenden Deckschicht wesentliche ökologische und wirtschaftliche Vorteile gegenüber unlegiertem Baustahl mit einer zusätzlichen Korrosionsschutzbeschichtung. Gleichwohl sind für den dauerhaften Einsatz neben geeigneten Umgebungsbedingungen vor allem korrosionsschutzgerechte Konstruktionsregeln zu beachten, die auf Basis neuer Forschungserkenntnisse zu einer Aktualisierung der DASt-Richt linie 007 geführt haben.

Mit Einführung der Regelungen und Richtlinien für die Bemessung von Ingenieurbauten (BEMIng) speziell zur Berechnung und Bemessung von Betonbrücken (Teil 1, Abschnitt 2) wird sich der Straßenbrückenbau in Spannbetonbauweise verändern. Erstmals seit dem Jahr 1999 ist dann wieder die Anordnung interner Spannglieder in den Stegen von Kastenträgern zugelassen und wird wieder der Einsatz einer Quervorspannung für breite Fahrbahnplatten empfohlen. Bei der Nachrechnung von Brücken hat sich in der Vergangenheit gezeigt, dass insbesondere die quervorgespannten Überbauten die geringsten Nachweisprobleme in der Fahrbahnplatte mit sich bringen.

Brücken stellen neben der Fahrbahn einen der wesentlichen Teile der Straßeninfrastruktur dar. Sie sollen über eine sehr lange Dauer ihre Nutzungsbarkeit ohne Einschränkung erfüllen. Die normative Nutzungsdauer von Brücken beträgt bauartbedingt zwischen 70 und 130 Jahren und ist damit im Vergleich zur Fahrbahn und anderen Infrastrukturobjekten bedeutend länger. Es handelt sich demzufolge um sehr nachhaltige Objekte. Damit eine lange Nutzungsdauer sicher erreicht werden kann, bedarf es einer langfristig orientierten Erhaltungsplanung auf Grundlage eines zielgerichteten und konsequenten Erhaltungsmanagements. Nur so lassen sich der gute Zustand und die Verfügbarkeit aller Brücken im Straßennetz dauerhaft und wirtschaftlich bewahren.

Herbert Schambeck war von 1966 bis 1990 Direktor der Brückenbauabteilung im Technischen Büro der Hauptabteilung der Firma Dyckerhoff & Widmann in München. In Zusammenarbeit mit Ulrich Finsterwalder, dem genialen Chefkonstrukteur der Firma, gelang es ihm, in Deutschland und weltweit zahlreiche wichtige und gestalterisch anspruchsvolle Spannbetonbrücken zu realisieren, Bild 1. Er war ein leidenschaftlicher Brückenbauer und hat dabei im Gegensatz zu den meisten seiner Kollegen auf die Gestaltung seiner Bauwerke großen Wert gelegt.

Beim Dresdner Brückenbausymposium im März 2019 wurde über den Entwurf und die Planung der Brücken über die Lafnitz und den Lahnbach mit dem Brückenklappverfahren berichtet. Der erste Klappvorgang erfolgte allerdings erst im September 2019. Deshalb wird in diesem Beitrag kurz auf die Erfahrungen bei der Erstanwendung des Brückenklappverfahrens, die zur Entwicklung des LT-Brückenbauverfahrens führten, eingegangen.