Preisträgerbroschüre "Wettbewerb Auf IT gebaut 2019"

Der Baugrund stellt eine einzigartige Bemessungssituation im Bauwesen dar, da seine Zusammensetzung inhomogen und anisotrop ist. Wird dies bei der Erzeugung digitaler Baugrundmodelle nicht ausreichend berücksichtigt, suggeriert dies eine Modellsicherheit, welche in Realität nicht gegeben ist. Gefahren können entstehen, wenn diese Baugrundmodelle ohne ein vorhergehendes Abschätzen der Modellqualität für bautechnische Berechnungen genutzt werden. Das hier vorgestellte Konzept ermöglicht die Identifizierung, Quantifizierung und Visualisierung von unsicheren Bereichen des Baugrundmodells, wodurch eine Möglichkeit der Bewertung der Modellqualität gegeben wird. Das entwickelte Konzept basiert auf einer Betrachtung der für die Erzeugung des Baugrundmodells genutzten Bohrprofildaten. Die Grundannahme ist dabei, dass je weiter ein betrachteter Punkt von diesen bekannten Messpunkten entfernt ist, desto geringer ist die Sicherheit, dass die Schicht des betrachteten Punktes noch die der Messpunkte entspricht. Für die Berechnung dieser Sicherheit wurden geostatistische Verfahren genutzt. Die anschließende Implementierung dieses Ansatzes kann in folgende Schritte eingeteilt werden: Modellzerlegung, Kalkulation der Unsicherheiten und Visualisierung. Das Ergebnis der Implementierung liefert ein Voxelmodell des betrachteten Baugrundmodells. Die berechnete Sicherheit jedes Voxels wird dabei anhand einer Farbskala dargestellt. Dies ermöglicht das sofortige Erkennen von unsicheren Bereichen des Baugrundmodells. Dadurch kann die Notwendigkeit ergänzender Baugrunduntersuchungen beurteilt werden, um eine ausreichende Sicherheit des Baugrundmodells zu gewährleisten.

Im Zuge der BIM-basierten Projektabwicklung werden immer öfter auch 3D-Baugrundmodelle erstellt und für verschiedene Anwendungsfälle ausgewertet. Das Ergebnis der digitalen geologischen Modellierung entspricht nie exakt den in Realität vorherrschenden Gegebenheiten. Durch geotechnische Untersuchungen können lediglich Stichproben vom Baugrund entnommen werden, anhand dieser die Baugrundmodellierung durchgeführt wird. Im Rahmen Ihrer Bachelorarbeit hat Frau Engelmann ein Konzept zur Bewertung, Modellierung und Visualisierung von Unschärfen in Baugrundmodellen erarbeitet. Auf Basis von geostatistischen Verfahren kann für jede Position im Baugrund eine Sicherheitswahrscheinlichkeit berechnet werden. Anschießend können die Sicherheitswahrscheinlichkeiten im 3D-Baugrundmodell transparent visualisiert werden. Diese Informationen können anschließend von Planern und Bauausführenden für die Bewertung des Baugrunds mitberücksichtigt werden. Die Jury lobte die hohe wissenschaftliche Qualität der Bachelorarbeit und den neuartigen Ansatz zur Integration von Unschärfen im Rahmen der BIM-basierten Projektabwicklung. Es wird ein Thema adressiert, dass aktuell noch wenig im Fokus steht, jedoch im Rahmen von komplexen Tiefbauarbeiten eine hohe Relevanz hat. Der Mehrwert besteht insbesondere in der systematischen Analyse der vorhandenen Herausforderungen im Bereich der digitalen Baugrundmodellierung sowie der praktischen Umsetzung.

Die Arbeit liefert eine neuartige Möglichkeit, Unsicherheiten in digitalen Baugrundmodellen zu identifizieren, quantifizieren und visualisieren und zeichnet sich durch ihren starken Praxisbezug aus. Die Nutzung digitaler Baugrundmodelle kann den Arbeitsprozess erheblich vereinfachen, ist jedoch erst dann sinnvoll, wenn die vorhandene Modellqualität bekannt ist, da sonst für bautechnische Berechnungen immense Gefahren entstehen können. Um dies zu verhindern, kann das in der Arbeit entwickelte Konzept genutzt werden, um Beurteilungen der Modellqualität zu ermöglichen und die Notwendigkeit ergänzender Baugrundbetrachtungen zu bewerten. Durch die frühzeitig gewonnenen Erkenntnisse über den Baugrund kann die Projektplanung effizienter gestaltet und die Sicherheit der Berechnungen erhöht werden.