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Mehr Durchblick: Vorteile von Virtual Reality in der Schalungsplanung

01.10.2019 | Germany
Wer den Bauablauf per Virtual Reality visualisiert und im digitalen Zwilling durchspielt, kann frühzeitig mögliche Kollisionen und Verbesserungspotentiale erkennen. Das schont Ressourcen und steigert die Produktivität, wie etwa im Fall des Bauprojekts Arnulfsteg in München.

Impressionen

  • Mittels Virtual Reality konnten Polier und Projektleiter schon im Vorfeld den späteren Schalungsaufbau 1:1 virtuell betrachten.
  • Zugangsrampe Süd zum Münchner Arnulfsteg (im Hintergrund), der 37 Bahngleise überbrückt und künftig den Arnulfpark im Norden mit der Schwanthalerhöhe im Süden verbindet.
  • Die schleifenförmige Rampe wird von sechs zweiarmigen sowie einer dreiarmigen Stütze getragen. Je nach Position in Nähe zur Brücke oder zum Kurvenbereich variiert die Länge beider Arme.
  • 3D-Modelle der Schalung für die dreiarmige Rampenstütze – die sondergefertigten Formholzkästen sind grün hinterlegt.
  • 3D-Modelle der Schalung für die dreiarmige Rampenstütze – die sondergefertigten Formholzkästen sind grün hinterlegt.
  • Das Dachprofil der dreiarmigen Stütze wurde noch während der Planung geändert, um einen besseren Wasserabfluss zu gewährleisten. Ersichtlich wurde dies dank 3D und VR.
  • Wie Tortenstücke reihen sich die speziell angefertigten Kästen für den Rundungsbereich der Rampe aneinander.
  • Ein solches sondergefertigtes „Tortenstück“ war bis zu 6 m lang und 3 m breit.
  • Millimetergenaue Fertigung: Die Sonderschalung wurde detailliert in 3D geplant, die Kästen per CNC-Fräse und Wasserstrahlverfahren hergestellt.
  • Jede Stütze ein Unikat, deshalb musste jede Stützenschalung anders aussehen – dank hohem Vorfertigungsgrad waren die Komponenten aber schnell montiert.
Komplexe Geometrien werden in der Schalungstechnik fast ausschließlich in 3D geplant. Durch die BIM-Methodik werden darüber hinaus 4D-Simulationen und Visualisierungen möglich – ein großer Vorteil, um diffizile Projekte oder Bauteile leichter verständlich zu machen. Vor allem aber können durch das Durchspielen des Bauablaufs im digitalen Zwilling frühzeitig Fehler erkannt und vermieden werden, die in der konventionellen Planung nicht ohne Weiteres ersichtlich gewesen wären. Beim Bau einer Zugangsrampe für den Arnulfsteg in München etwa brachte die Möglichkeit, die Baustelle vorab virtuell zu betreten und die Schalungsplanung zu sehen, entscheidende Vorteile für das Bauunternehmen und den Planer mit sich.

Ein Steg über 37 Gleise
Zwischen den Münchner S-Bahn-Haltestellen Donnersbergerbrücke und Hackerbrücke laufen seit März 2018 die Arbeiten zum Bau einer Fuß- und Radwegbrücke über das Bahn-Gleisfeld. Der Arnulfsteg, eine 242 Meter lange und 3,50 Meter hohe Stahlbrücke, soll den Arnulfpark nördlich der S-Bahn-Stammstrecke direkt mit der Schwanthalerhöhe im Süden verbinden und dabei 37 Bahngleise überspannen.

Aus bauablauftechnischen Gründen wird zuerst die Zugangsrampe im Süden erstellt. Für deren Schalungsplanung einschließlich der sieben Rampenstützen sowie einer Treppenstütze wandte sich das bauausführende Unternehmen Mayerhofer Hoch-, Tief- und Ingenieurbau an Doka. Das schleifenförmige Rampenband stellte zahlreiche Herausforderungen an das Bauunternehmen: Nicht nur eine anspruchsvolle Stützengeometrie musste realisiert werden, auch das Rampenband selbst stellte besonders im Kurvenbereich hohe geometrische Anforderungen.

VR-Brille schärft den Blick
Um sich ein besseres Bild von der Schalungsplanung machen zu können, erstellten die Doka-Techniker VR-fähige 3D-Modelle von allen Stützen sowie der kompletten Rampe. Mittels Virtual Reality konnten Polier und Projektleiter schon im Vorfeld den späteren Schalungsaufbau 1:1 virtuell betrachten. „Das war großartig, so hatten wir Schalungsplanung bisher noch nie betrachtet. Da bekommt man gleich ein ganz anderes Gefühl für die Baustelle“, sind sich die beiden einig. Auch planungstechnisch erreiche man so ein ganz anderes Niveau: So zeigte sich beispielsweise im Rundungsbereich der Rampe, dass die ursprünglich angedachte Variante, diesen Bereich mit Stützen und einem Belagbausatz zu schalen, mit einem hohen zeitlichen Aufwand für die Einmessung auf der Baustelle verbunden gewesen wäre. Doka schlug stattdessen eine horizontale Plattform aus Tischen vor, auf die die formgebenden, vorgefertigten Kästen gesetzt werden. Das bedeutete zwar einen höheren Fertigungsaufwand im Vorfeld, dafür konnte auf der Baustelle selbst viel Zeit gespart werden. „Mit der Visualisierung konnte ich beide Optionen miteinander vergleichen. Da hat mir die Variante mit den vorgefertigten Kästen besser gefallen, so dass wir uns dafür entschieden“, so der Polier.
Anhand der Visualisierung konnten Dokas Ingenieure zusammen mit den Tragwerksplanern außerdem die Planung für die dreiarmige Stütze optimieren: In der ursprünglichen Planung hätte sich aufgrund der Senken eventuell Regenwasser auf dem Dachprofil sammeln können. Um dies zu vermeiden, schlug man eine leicht veränderte Stützengeometrie vor, die dann auch umgesetzt wurde.

Schleifenförmige Rampe mit wechselnder Stützengeometrie
Das Rampenband überbrückt sieben Meter Höhenunterschied zwischen der neuen Brücke und dem Boden und verläuft in Schleifenform. Es wird von sechs zweiarmigen sowie einer dreiarmigen Stütze getragen, wobei sich alle Arme nach oben verjüngen. Die zweiarmigen Stützen ähneln in ihrer Form einem Y, besitzen jedoch unterschiedliche Geometrien: Je nach Position in Nähe zur Brücke oder zum Kurvenbereich variiert die Länge beider Arme.
In puncto Schalungsmaterial empfahl Doka auf Basis der 3D-Modelle eine Sonderschalung, deren Traggerüst die Trägerschalungen FF20 und Top 50 bilden. Auf eine Stellwand aus FF20-Elementen, die als Bezugswand dient und der Firma Mayerhofer bereits als Bestandsmaterial vorlag, wurden passgenau Formholzkästen für den einmaligen Einsatz montiert. Diese waren millimetergenau herzustellen und wurden von Doka ebenfalls in 3D geplant und CNC-gefräst. Formhölzer für Bereiche mit überschnittenen Ecken wurden per Wasserstrahlverfahren hergestellt. Für die Ausformung der zweiten Stützenachse kam die Trägerschalung Top 50 zum Einsatz, auf die ebenfalls Formholzkästen montiert wurden. Nach dem Einbringen der Bewehrung kam als Schließschalung erneut die FF20 mit Formholzkästen zum Einsatz. „Die vorgefertigten Formholzkästen hatten gleich drei Vorteile“, erklärt der Projektleiter von Mayerhofer: „Da sie bereits fertig vormontiert auf die Baustelle kamen, hatten wir sie vergleichsweise schnell aufgestellt. Sie waren zudem sehr einfach in der Handhabung. Durch die Schalungsstöße der millimetergenau hergestellten Kästen bekamen wir außerdem ein sauberes Fugenbild im geforderten SB2.“

Planerisch besonders anspruchsvoll war auch der Kurvenbereich der Rampe inklusive der Dreiarmstütze. Doka erarbeitete eine Schalungslösung, bei der für den gesamten Rundungsbereich eine Plattform aus acht Dokamatic-Tischen (je 2,50 x 4 m) montiert wurde, wobei die anfallenden Lasten über ein Staxo 100 Traggerüst abgeleitet werden, das speziell für große Unterstellungshöhen und hohe Lasten geeignet ist. Auf die Deckentische wurden sieben Formholzkästen wie Tortenstücke miteinander gekoppelt und verschraubt. Zur Absturzsicherung wurden die Plattform sowie die gesamte Rampe an allen Seiten mit Komponenten des Seitenschutzsystems XP abgesichert.

Mittlerweile sind sowohl das Rampenband als auch alle dazugehörigen Stützen sowie eine V-förmige Treppenstütze fertig betoniert. Aktuell laufen bereits die Vorbereitungen für die Schalungsarbeiten an der noch etwas komplexeren, spiralförmigen Zugangsrampe Nord, wieder in Zusammenarbeit von Mayerhofer mit Doka. „Ausschlaggebend für die weitere Beauftragung der Doka war für uns zum einen die professionelle Abwicklung der Rampe Süd“, so Geschäftsführer Christian Mayerhofer. „Zum anderen fühlten wir uns sehr gut beraten und betreut, sei es, dass sich die Doka-Techniker immer die Zeit für konstruktive Baustellen-Meetings nahmen oder dass man sich umsichtig um die Abstimmung mit den verschiedenen Schnittstellen kümmerte.“

Ende 2020 soll der Arnulfsteg komplett fertig sein.

Kurzgefasst:
- Projekt: Fuß- und Radwegbrücke, Arnulfpark
- Standort: München, Deutschland
- Bauherr: Landeshauptstadt München
- Bauunternehmen: Mayerhofer Hoch-, Tief- und Ingenieurbau GmbH in Arbeitsgemeinschaft mit Plauen Stahl Technologie GmbH
- Tragwerksplanung: SSF Ingenieure AG
- Schalungsplanung: Deutsche Doka Schalungstechnik GmbH
- Im Einsatz:
Produkte: Trägerschalung Top 50, Trägerschalung FF20, Traggerüst Staxo 100, Dokamatic-Tisch, Absturzsicherungskomponenten Seitenschutzsystem XP
Dienstleistungen: Technische Bearbeitung, Statik Traggerüst Staxo 100, 3D-Modellierung der Rampenstützen, Visualisierung der Rampe, Fertigservice-Montagen für Stützenelemente, Formholzkästen, Trägerrostplatten Überbau
- Baustart Rampe Süd: April 2018
- Bauende Rampe Süd: August 2019

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