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Umrisse: BIM: von Anwendern für Anwender

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Academic year: 2022

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BIM: von Anwendern für Anwender BIM: von Anwendern für Anwender

Knippers Helbig Max Bögl ATP wernerconsult Julius Berger SSF

[Umrisse]

Zeitschrift für Baukultur

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Zeitschrift für Baukultur

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BRÜCKENBAU

CONSTRUCTION & ENGINEERING

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BIM zwischen Theorie und Praxis [ E d ito ria l

In Anknüpfung an die eingangs zitierten Zeilen aus Wikipedia sorgen die [Umrisse]

hier nun für Abhilfe, ja für die anscheinend zwingend erforderliche Korrektur, indem sie unter Wahrung einer angemessenen Informationsdichte und -tiefe sämtliche Aspekte beleuchten, die beim Entwurf, der Konzeption, Konstruktion und Ausführung von Bauwerken eine Rolle spielen – an- hand von detailliert bebilderten Texten aus der Feder von Fachleuten, die aus- nahmslos über eine langjährige Berufs- praxis mit und in BIM verfügen, und zwar im Planungsbüro wie auf der Baustelle.

Wir bedanken uns bei allen Autoren für die qualitätvolle Mitwirkung, insbesondere aber für die Anfertigung ihrer äußerst aus- sagekräftigen Manuskripte neben oder parallel zu den Be- und Auslastungen durch das »Tagesgeschäft« bzw. inmitten der Sommerferien. Den Lesern wünschen wir wiederum die nötige Muße für die Lektüre eines Heftes, das ein möglichst intensives Studium sicherlich verdient, da es, ein bisschen Eigenlob darf sein, einen erheblichen, diverse (Verständnis-)Lücken nachhaltig ausräumenden Nutzwert verheißt.

Michael Wiederspahn Wie sich unschwer bemerken lässt, ge-

hört BIM zu jenen Themen, die sich der- zeit größter Beachtung erfreuen, was sich unter anderem an einer wachsenden Zahl von Veröffentlichungen und, wesent- lich signifikanter, dem nachgerade rasant anschwellenden Angebot von Kongres- sen zeigt, die im Übrigen nicht selten mit höchst plakativ formulierten Titeln oder Ankündigungen aufwarten. Der Eindruck, wie ein Autor der nachfolgenden Seiten schreibt, dass bis dato mehr geredet als getan wurde und wird, drängt sich in dem Zusammenhang fast unweigerlich auf, zumal die meisten dieser Diskussionsbei- träge eher oder sogar in Gänze theoreti- scher Natur sind, sie also fernab heutiger Realität(en) lediglich auszuloten versu- chen, wie der technische oder organisa- torische Über- und bisweilen auch nur Unterbau aussehen kann oder künftig eben sollte. Und dennoch sind solche Erörterungen durchaus hilfreich, veran- schaulichen sie doch wenigstens die Komplexität einer Entwicklung und damit das (denkbare) Einsatzfeld einer Methode, die nach Meinung vieler Politiker und Ver- bandsfunktionäre zumindest in Deutsch- land bisher kaum bis keine Verbreitung gefunden hat.

Letzteres ist allerdings ein gewaltiger Irr- tum oder, treffender ausgedrückt, ein im Grunde als gravierend einzuschätzender Trugschluss, der wohl auf reiner Unkennt- nis beruht und deshalb oft und gerne mit dem Mangel an entsprechenden Projekt- berichten erklärt bis entschuldigt wird – und derart ein weiteres (Wissens-)Defizit erhellt: Trotz zweifelsohne vorhandener und zudem nicht gerade gering zu nennen- der Erfahrungen fehlt es tatsächlich noch immer an einer in gleicher Weise umfas- senden wie kompetenten Darstellung aus dem Blickwinkel von, im besten Sinne, Anwendern, ergo aus der Perspektive von Architekten und Bauingenieuren, die nicht erst seit kurzem mit BIM arbeiten.

»Der Begriff ›Building Information Mode- ling‹ (kurz: BIM; deutsch: Gebäudedaten- modellierung) beschreibt eine Methode der optimierten Planung, Ausführung und Bewirtschaftung von Gebäuden mit Hilfe von Software. Dabei werden alle relevan- ten Gebäudedaten digital erfasst, kombi- niert und vernetzt. Das Gebäude ist als vir- tuelles Gebäudemodell auch geometrisch visualisiert (Computermodell). Building Information Modeling findet Anwendung sowohl im Bauwesen zur Bauplanung und Bauausführung (Architektur, Ingenieur- wesen, Haustechnik, Architecture, Engin- nering and Construction) als auch im Facilitymanagement. (…) Kennzeichen und Vorteile des Verfahrens sind: Verbes- serte Qualität der Daten, da sie alle auf eine gemeinsame Datenbasis zurückge- hen und ständig synchronisiert werden;

unmittelbare und kontinuierliche Verfüg- barkeit aller aktuellen und relevanten Daten für alle Beteiligten; verbesserter Informationsaustausch zwischen Pla- nungsbeteiligten; kontinuierliche Daten- aufbereitung während des gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes. Durch den verbesserten Datenabgleich soll letztendlich die Produktivität des Pla- nungsprozesses hinsichtlich Kosten, Terminen und Qualität gesteigert werden.«

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Editorial

BIM zwischen Theorie und Praxis 3 Michael Wiederspahn

BIM: von Anwendern für Anwender

Building Information Modeling: eine Renaissance?

6

Christoph Eichler

BIM als Chance für einen Paradigmenwechsel 9 Boris Peter, Florian Scheible, Matthias Oppe

Planungsmethode BIM 17 Stefan Traxler, Dirk Hennings

Digitale Integrale Planung 22 Gerd Maurer

Planung von Brücken mit BIM 28 Andreas Bach, Markus Nöldgen,

Jennifer Harder, Pieter Moerland

BIM im U-Bahn-Bau 33 Rebecca Deinhard, Matthias Scholz,

Dietrich Sundmacher, Michael Weizenegger

BIM in der Arbeitsvorbereitung 40 Alexander Kropp

BIM und SAM: effizient und multidisziplinär 45 Martin Elze, Moritz Lemke-Özer

BIM in Planung, Ausführung und darüber hinaus 48 Markus Rambach, Hauke Deckarm

BIM-basierte Planung eines Großprojekts 53 Aldrik Lichtwark, Rainer Putz, Wolfgang Sünder

Parametrisierter Entwurf einer Brücke 60 Markus Hochmuth, Erhard Lederhofer

Konstruieren in drei Dimensionen 66 Christian Lorenz

Integrale Planung im Kontext 68 Sven Kühne, Ioana Berceanu

In h a lt ]

Obermeyer ATP Max Bögl Bechmann + Partner Julius Berger ATP

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Special

BIM: Software und Tools 75

Rubriken

Immobilienmarkt 92

Produkte und Projekte 93

Software und IT 96

Nachrichten 99

Termine 108

Bücher 110

Impressum 111

[ In h a lt

Knippers Helbig Max Bögl ATP wernerconsult Julius Berger SSF

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Drittens

Ein weiterer Fortschritt erfolgte in der Renaissance durch die Entwicklung der Technik präziser räumlicher Darstellungen.

Damit wurden die Konzeption von Formen und Räumen, die Konstruktion von komple- xen Tragwerken und die Dokumentation von gebauter Substanz deutlich vorange- bracht. Aber das Zeitalter der Universal- genies ging mit der arbeitsteiligen Industrie zu Ende.

Viertens

Die Anforderungen an Gebäude stiegen währenddessen immerfort an. Grund war eine zunehmende Bevölkerungsdichte in Städten, die erhöhte Ansprüche an Brand- schutz, Stabilität und Qualität der Gebäude zur Folge hatte. Spätestens zu Beginn des Industriezeitalters kam es aufgrund dieser Anforderungskomplexität zu einer Teilung der klassischen Baumeistertätigkeit in die des Architektur- und die des Ingenieurwe- sens. Es entstanden Fachplanungsdiszi- plinen für Gebäudetechnik, Tragwerkspla- nung, Bauphysik, Brandschutz, Verkehrs- planung und viele mehr. Und sie alle formu- lierten ihre Planung auf individuelle Weise.

Die Koordination in einem Projekt war auf- wendig, da sämtliche Informationen in unterschiedlichster Art vorlagen und eine Prüfung meist nur optisch und manuell vorgenommen werden konnte – und damit außerordentlich unpräzise und insofern eine große Fehlerquellen darstellend.

Auch mit der Einführung des CAD-Verfah- rens wurde jene Vorgangsweise nicht wesentlich geändert, da nun zwar an Com- putern gezeichnet wurde, die Beschrei- bung von Gebäuden aber lediglich mittels Linien, Kreisen und Schraffuren erfolgte:

Ein Bauwerksmodell, das alle Fachpla- nungen integrierte, war so jedoch nicht zu realisieren.

Erstens

BIM, eine Abkürzung aus dem Englischen für den Ausdruck »Building Information Modeling«, hat seit einigen Jahren Einzug in die Bauwirtschaft gehalten. »Informa- tion« soll dem Anschein nach die Spezifik des Verfahrens kennzeichnen und den Bezug zum Zeitgeist herstellen: zum Infor- mationszeitalter. Auf den ersten Blick sehen wir jedoch, dass uns ein solcher Verweis nicht wirklich weiterhilft, denn

»Informationen« haben keine eigenstän- dige Bedeutung, sie werden erst in einem bestimmten Kontext für uns relevant, in unserer Sprache.

Meine These ist deshalb, dass es sich bei BIM im Wesen um eine neue Sprache der Bauwirtschaft handelt, die auf der mensch- lichen basiert. Sprache ist die kommunika- tive Seite unserer Vernunft, in ihr kommen alle Sinneswahrnehmungen an, sie ist die zentrale Analyseinstanz, gleichzeitig ist Sprache bzw. Vernunft unsere zentrale Handlungssteuerung. BIM ist diese Spra- che der Bauwirtschaft im 21. Jahrhundert:

zentrale Analyseinstanz wie Prozess- steuerung.

Zweitens

Wie die menschliche Sprache im Allge- meinen hat auch BIM historische Wurzeln.

Menschen haben massive Gebäude errich- tet, seit sie Werkzeuge nutzten. Diese Werkzeuge wurden nicht nur für den hand- werklichen Prozess des Bauens benötigt, sondern ebenso für die Herstellung von Informationen. Ein wesentlicher Meilen- stein war die Erfindung von Papyrus, dadurch wurde es möglich, Planungs- informationen verhältnismäßig leicht zu erzeugen, zu verteilen und platzsparend aufzubewahren. Großvolumige Projekte, wie Pyramiden, waren so wesentlich leichter zu koordinieren.

Building Information Modeling: eine Renaissance?

Fünfzehn Thesen zu Verständnis und Einordnung von BIM

Fünftens

Vor ca. 20 Jahren wurde mit BIM nicht allein eine neue Technologie zur Planung entwickelt, sondern tatsächlich auch eine neue gemeinsame Sprache, welche von Menschen und Computern gleichermaßen verstanden werden kann. Die formale Zah- lensprache der Berechnung und die For- mensprache des Architekten wurden hier zudem zusammengeführt. Erst dadurch wurde es möglich, Computer nennenswert als unterstützendes Werkzeug zu nutzen und nicht nur als Zeichenhilfe. CAD war und ist ein Schritt aus der arbeitsteiligen Welt heraus, der aber noch mit der Arbeits- teilung behaftet bleibt. BIM ist der Schritt über die »Ausdifferenzierung« hinaus, der erstmals erlaubt, relevante Aufgaben an Computer auszulagern – insbesondere die Prüfung von Gebäuden, die Erstellung von Plandokumenten aus Modellen sowie die von Energiebedarfsimulationen, Kalkula- tionen oder Flächen-Mengen- und Massen- auswertungen.

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Sechstens

Grundlagen für jene Sprache wurden über internationale Standards bereits in einem groben Rahmen definiert, die Anwendung im zentraleuropäischen Raum bedurfte jedoch einer deutliche Justierung und Prä- zisierung. Der dringend notwendige Pro- zess wurde jetzt in einem ersten großen Schritt durch einen österreichischen Stan- dard erarbeitet, die ÖNORM A 6241: Diese Norm formuliert zunächst in einer einheit- lichen Sprache, was, wann, wie und von wem geliefert werden soll.

Siebtens

Damit ist erstmals ebenso für die Software- industrie eine umfangreiche Beschreibung der mitteleuropäischen Anforderungen verfügbar, die es ihr ermöglicht, spezifi- sche Lösungen zu entwickeln. Bislang erfolgte das im Bereich der Planungssoft- ware überwiegend mit Blick auf den ameri- kanischen Markt, dessen Ansprüche und Abläufe wesentliche Unterschiede zum mitteleuropäischen aufweisen. Inzwischen haben die Vertreter der führenden Soft- wareunternehmen angekündigt, die be- schriebenen Anforderungen in allen rele- vanten Produkten zu implementieren.

Achtens

Die grundsätzliche Systematik zur Beschrei- bung von Gebäuden mit BIM basiert auf der Verwendung zahlreicher verschiede- ner Elementtypen, wie zum Beispiel Wän- den, Decken, Stützen, Fenstern, Türen etc.

Diese beinhalten wiederum jeweils spezi- fische Merkmale, im Fall einer Wand etwa Informationen zu Höhe, Länge, Tiefe, Ober- flächenbeschaffenheit etc.

Zusammengesetzt ergeben diese Elemente ein sogenanntes virtuelles Gebäudemodell – und damit eine exakte Beschreibung des Vorhabens, das später errichtet und betrie- ben werden soll.

Neuntens

Ab einem gewissen Fortschritt der Archi- tektenplanung werden weitere Disziplinen herangezogen, beispielsweise die Trag- werksplanung, Bauphysik oder Gebäude- technik.

Diese arbeiten in ihren jeweiligen Teilmo- dellen, für die sie zugleich die Verantwor- tung tragen. Alle Teilmodelle werden auf Basis des virtuellen Gebäudemodells der Architektur koordiniert, das deshalb auch Architekturmodell genannt wird.

Das Architekturmodell ist zentraler Infor- mationsträger über den gesamten Lebens- zyklus des Gebäudes, also von der Planung über die Errichtung und den Betrieb bis hin zum Abriss.

Für die Beschreibung von Gebäuden sind zahlreiche Elementtypen erforderlich, neben Decken, Stützen, Fenstern, Türen etc. für die Architektur ebenso welche für die Gebäudetechnik und andere Planungs- disziplinen.

Zum Koordinieren ist der Austausch von Informationen zwischen den Teilmodellen und dem Architekturmodell notwendig.

Generell lassen sich komplette Modelle austauschen und damit prüfen bzw. ver- gleichen. Bei kleineren Planungsänderun- gen können jedoch auch nur einzelne Ele- mente bzw. deren Merkmale ausgetauscht werden, was eine äußerst präzise Doku- mentation der gesamten Planung inklusive jeglicher Modifikationen ermöglicht.

Zehntens

BIM wird künftig auch für die Errichtung von Gebäuden eine wesentlich größere Rolle spielen: In dieser Phase des Projek- tes existiert neben dem virtuellen Modell bereits ein reelles, im Entstehen begriffe- nes Bauwerk. Da es im Zuge seiner Her- stellung immer Abweichungen zum geplan- ten Stand geben wird, müssen selbige im Modell, und natürlich ebenso in allen wei- teren Teilmodellen, nachgeführt werden.

Daraus resultiert eine exakte Dokumentati- on des Bauablaufs, die beim Betrieb und erst recht bei der späteren Umnutzung für enorme Erleichterungen sorgen kann. Für die Demontage von Gebäuden lässt sich zudem, ähnlich wie es schon die Automo- bilindustrie praktiziert, genau ermitteln, welche Rohstoffe verbaut wurden und wie deren Recycling zu koordinieren ist: in Zeiten hoher Rohstoffpreise ein nicht ganz unerheblicher Aspekt der Budgetierung.

Elftens

Parallel zu BIM haben sich in den letzten Jahren im konzeptionellen Bereich die ent- sprechenden parametrischen Werkzeuge etabliert und sind vielerorts kaum mehr wegzudenken. Dabei werden mittels klei- ner Programme, Skripte genannt, dynami- sche Lösungen für bestimmte Anforderun- gen generiert, um schnell zu qualitativen Varianten zu kommen. Das heißt, es wird zwar ein Rahmen für die Planung erzeugt, ihr selber aber nicht vorgegriffen. Der Übergang von konzeptioneller Arbeit zur eigentlichen Planung verläuft hier fließend:

Neben dem eigentlichen Architekturmodell existiert oftmals auch ein konzeptionelles Modell, das jedoch andere Aufgaben er- füllt und weniger detailliert, dafür stärker in Bewegung ist.

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Zwölftens

Die Struktur digitaler Gebäudemodelle kommt der Vorstellung eines Bauwerks in unserem Kopf sehr nahe, es ermöglicht eine intuitive Orientierung dank einer Viel- zahl von Informationen. Sie ist daher auch prädestiniert, um alle, im eigentlichen Sin- ne sogar planungsferne Informationen, beispielsweise zur Verwaltung von Inven- tar, zur Gebäudewartung und -steuerung, zur Schließ- und Sicherheitstechnik etc., zu beinhalten. Darüber hinaus hilft sie, die derzeitigen Übertragungsverluste beim Austausch von Informationen zwischen Planungsbeteiligten oder beim Übergang von der Errichtung zum Betrieb zu vermeiden.

Dreizehntens

Die Verfügbarkeit von Planungsdaten in derart strukturierter Form ermöglicht zugleich deren automatisierte Prüfung, jedoch nicht nur im Rahmen einer internen Qualitätssicherung, sondern auch unter dem Aspekt von elektronischen Genehmi- gungsverfahren. Dazu starten im Herbst diesen Jahres diverse Pilotprojekte, um die Vollständigkeit der Werkzeuge zur Beschreibung behördlicher Vorgaben zu prüfen bzw. weiterzuentwickeln.

Die Verfügbarkeit und der Austausch von hochkomplexen Planungsdaten erfordern eine Kontrollinstanz, die kontinuierlich Qualität und Konformität gewährleistet.

Dafür ist ein neues Berufsbild entstanden:

der sogenannte BIM-Koordinator. Er wird in seiner Funktion künftig alle mittleren bis großen Projekte begleiten.

Vierzehntens

Betrachten wir die derzeitige Entwicklung, wird deutlich, dass für eine flächende- ckende Einführung von BIM zwei Themen selten bis gar nicht aufgegriffen werden, obwohl sie für ein erfolgreiches Gelingen essentiell sind: die Ausbildung der Planer- teams und die Gestaltung des Wandels.

Ersteres erfordert Ausbildungslösungen, welche es auch Personen in Schlüsselpo- sitionen erlaubt, parallel zu ihren laufenden Projekten das nötige Wissen zu erwerben.

Auf dieser Ebene muss zuallererst ein fun- diertes Verständnis geschaffen werden, was mit BIM möglich ist und was andere im Team dafür zu wissen und später zu leisten haben. Nur so wird es machbar sein, in ersten Pilotprojekten nachhaltig Erfahrungen zu sammeln und sie bei nach- folgenden Vorhaben breit im Unternehmen zu verteilen.

Zweitens gilt es zu berücksichtigen, dass in ersten Projekten selten ein vollständiges Planerteam komplett BIM-tauglich aufge- stellt sein wird. Trotzdem erscheint es sinn- voll, in einer solchen Konstellation mit BIM zu starten, denn die Übergänge zwischen herkömmlicher CAD-Planung und BIM werden weich verlaufen: Das Wissen jener beiden Seiten optimal verbinden zu können wird noch für einige Jahre enorm wichtig sein.

Fünfzehntens

BIM ist die Sprache der Bauwirtschaft im 21. Jahrhundert: zentrale Analyse- wie Kommunikationsinstanz und gleichzeitig Prozesssteuerung.

Sie geht auf den Kontext unserer mensch- lichen Sprache zurück, vermag die ver- schiedenen Fachsprachen zu integrieren, und wird auch unser künftiges Denken prägen. So werden wir an und mit dieser Sprache lernen, um das computergestütz- tes Verfahren weiter zu präzisieren. Der Computer kann lediglich »rechnen«, im menschlichen Sinne lernen können nur wir Menschen. Das bedingt jedoch, die heute verbreitete enge Spezialisierung zu überwinden. Die digitale Architektur erfordert wieder vielseitig gebildete Menschen, wie in der Renaissance:

BIM ist eine Renaissance.

Dipl.-Ing. Christoph Eichler BIM Operations Director BEHF Architects Ebner Hasenauer Ferenczy ZT GmbH, Wien

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Unsere Verbindung in die USA führte dazu, dass wir für unser Stuttgarter Büro einen amerikanischen AutoCAD-Revit-Spezialis- ten einstellen konnten. Es folgte schnell eine längere Phase der internen Schulung der Mitarbeiterrinnen und Mitarbeiter in AutoCAD Revit als parameterorientierter BIM-Software. AutoCAD Revit erschien uns aufgrund seiner internationalen Ver- breitung für die internationale Ausrichtung unseres Büros als besonders geeignet.

Auch die Möglichkeit der Integration unse- rer Statiksoftware Sofistik in das Revit- Modell war bereits im Programmcode vor- gesehen: Die geometrischen Statikmodelle können direkt in AutoCAD Revit erzeugt und mit Sofistik weiterverarbeitet werden.

Die parametrische Programmierung kom- plexer Tragstrukturen mit Sofistik erlaubt die schnelle Anpassung der Systeme und ist seit langem ein geschätztes Werkzeug im Entwurf und der Tragwerksoptimierung.

So ließ sich beispielsweise die statische Berechnung der 61 geometrisch unter- schiedlichen Fassadenausschnitte am Flughafen in Dubai nur mit Hilfe einer Pro- grammierung in Sofistik, bei der die geo- metrischen Parameter als mathematische Variablen definiert wurden, in kürzester Zeit umsetzen. Die Struktur musste nicht neu gezeichnet, sondern konnte durch die Änderung weniger geometrischer Varia- blen automatisiert erzeugt werden.

Bürointerne Entwicklung

Die Verwendung digitaler Werkzeuge zur Verbesserung der Effizienz und zur Lösung komplexer Aufgabenstellungen ist aus der heutigen Zeit nicht mehr wegzudenken.

Der Einsatz scheint jedoch im Bauwesen im Vergleich zu anderen Branchen rück- ständig zu sein. In diesem Zusammenhang ist BIM in Deutschland seit kurzem in aller Munde. Aber was ist damit eigentlich gemeint?

Diese Frage stellte sich uns bereits vor eini- gen Jahren, als wir regelmäßig in unserem New Yorker Büro in Angebotsphasen Leis- tungen im BIM-Standard anbieten sollten.

In Deutschland war das bis dahin kein Thema gewesen. Bei der Recherche fiel uns dann auf, dass in den skandinavischen Ländern, in England oder den USA schon seit längerem Normen und Standards zu BIM existierten, wohingegen in Deutsch- land noch keine einheitlichen Regelungen zu finden waren. In der alltäglichen Pro- jektwirklichkeit bestand bis vor kurzem für kaum ein deutschlandweit tätiges Pla- nungsbüro die Notwendigkeit, sich mit BIM und der dafür tauglichen Software zu beschäftigen. In anderen Branchen, beispielsweise der Automobilindustrie, ist die durchgängige Anwendung digitaler Modelle von der Planung bis zur Fertigung bereits seit längerer Zeit Standard und führte in den letzten Jahren zu deutlichen Effizienzsteigerungen.

BIM als Chance für einen Paradigmenwechsel

Erste Anwendungen, Projektbeispiele und Perspektiven

Zunächst arbeiteten wir im Büro parallel mit Autodesk Revit, AutoCAD und Neme- tschek in der CAD-Planung. Gerade in der Schal- und Bewehrungsplanung schien uns die sofortige Umstellung unmöglich, da die laufenden Baustellen schnell und zuverläs- sig mit Ausführungsplänen versorgt wer- den mussten. Schnell wurde dann aber klar, dass eine konsequente Umstellung inhaltlich großen Sinn machte und die par- allele Pflege aller drei CAD-Programme mit einem erheblichen wirtschaftlichen Aufwand verbunden wäre. Mit dem Ende der damals laufenden Baustellen wurde schließlich vollständig auf AutoCAD Revit umgestellt. Es sei hier jedoch auch erwähnt, dass die konsequente Software- umstellung kurzfristig zu einem erhebli- chen finanziellen Aufwand und Effizienz- verlust führte und immer noch führt.

Dies wurde zusätzlich erschwert, da für die durchgängige räumliche Planung in Deutschland praktisch keine zusätzlichen Honorare realisierbar waren. In den USA konnten damals Zusatzhonorare erzielt werden, heute ist es hingegen normal und inklusive.

Concourse 3 des Dubai International Airport; Architekten: ADPI

© Bjorn Moerman

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Little-BIM-Methode

Die interne Anwendung der sogenannten Little-BIM-Methode als Insellösung wurde damit Bürostandard. Eine konsequente Umsetzung als »Big-Open-BIM-Lösung«, das heißt die durchgängige Verwendung digitaler Werkzeuge über alle Planungs- disziplinen als digitales Abbild eines Bau- werks, das sich nicht auf die geometri- schen Daten beschränkt, sondern mög- lichst sämtliche Informationen eines Bau- werks für die Planung, die Produktion, die Errichtung und den Betrieb beinhaltet, scheiterte zumindest in Deutschland zunächst an fehlenden Planungspartnern und mangelnder Nachfrage.

Die ausschließlich bürointerne Anwen- dung ließ aber schon schnell deutliche Qualitäts- und Effizienzsteigerungen erken- nen. Beispielsweise war die baubegleiten- de Bearbeitung der Ausführungsplanung für den Neubau des Verwaltungs- und Bildungszentrums Hospitalhof in Stuttgart in der Kürze der Zeit nur möglich, da die Planung von der Entwurfs- bis zur Aus- führungsplanung durchgängig am räum- lichen Gebäudemodell erfolgte.

Das von außen im statischen Sinne her- kömmlich wirkende Gebäude bedingte aufgrund der Stapelung von sehr unter- schiedlichen Nutzungen mit wechselnden Deckenspannweiten innerhalb des Veran- staltungsbauwerks einen komplexen räum-

lichen Lastabtrag. Mit Hilfe des räumlichen Gebäudemodells konnten Unstimmigkeiten in der 2-D-Planung aufgedeckt und eine baubegleitende Ausführungsplanung für den Stahlbetonbau in der geforderten Zeit realisiert werden.

Verwaltungs- und Bildungszentrum Hospitalhof in Stuttgart;

Architekten: Lederer Ragnarsdóttir Oei

© Roland Halbe

Räumliches digitales Rohbaumodell des Hospitalhofs

© Knippers Helbig Advanced Engineering

Komplexe Lastführung im Schnitt des Saalbaus

© Knippers Helbig Advanced Engineering

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Bei dieser digitalen Arbeitsweise im BIM- Standard müssen Planungsinhalte und der damit verbundene Aufwand aus der Aus- führungsplanung in die Entwurfsphase verlagert werden. Dies spiegelt auch die von Bauherren regelmäßig geforderte Kos- tensicherheit nach der Entwurfsplanung wider, die nur durch eine erhöhte Pla- nungstiefe sinnvoll erreicht werden kann.

Es führt aber in Deutschland zu einem Ver- gütungsrisiko des Planers, da bei einer üblichen stufenweisen Beauftragung kaum ein Bauherr solche vorgezogenen Pla- nungsleistungen schon in der Entwurfs- phase bezahlen möchte.

Durch die bürointerne Little-BIM-Methode konnten Projekte, die vorher mit drei bis vier Bauzeichnern in der Ausführungspla- nung bearbeitet werden mussten, nun mit nur noch einer Person durchgängig von der Entwurfs- bis in die Ausführungspla- nung umgesetzt werden. Dies führte auch dazu, dass sich die Auslastung der Bau- zeichner in unserem Büro im Vergleich zum klassischen Ablauf gleichmäßiger auf das Jahr verteilen ließ: Früher gab es immer Auslastungsspitzen in der Aus- führungsplanung und Auslastungsein- brüche danach.

Treppe: räumliches Rohbaumodell, Rohbau, fertiggestelltes Bauteil

© Knippers Helbig Advanced Engineering

Einbauteile, Schlitze und Durchbrüche, beispielsweise für Lampen und Vorhang- stangen, wurden ebenfalls im räumlichen Modell erfasst und detailliert.

Die Ermittlung der Bauteilmassen, die Kolli- sionsprüfung und das Änderungsmanage- ment konnten direkt mit Hilfe des BIM- Modells erfolgen.

Massenermittlung am räumlichen Rohbaumodell

© Knippers Helbig Advanced Engineering

Klassischer Planungsablauf im Vergleich zum BIM-Standard

© Knippers Helbig Advanced Engineering

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Konsequente BIM-Anwendung

Durch eine konsequente frühzeitige räum- liche Planung am digitalen Modell lassen sich entscheidende Projektparameter bereits in der Entwurfsphase absichern.

Als Beispiel sei hier das Dorotheenquartier in Stuttgart genannt, das sich im Zentrum des Mineralwasserschutzes von Stuttgart befindet. Die Bodenschicht des Lettenkeu- pers dient als Schutzschicht für das Mine- ralwasser und durfte nicht angetastet wer- den. Bereits in der Entwurfsplanung wurde im räumlichen Modell daher auch die Schutzschicht als Baugrundrelief model- liert und somit die realisierbare Geometrie eines dritten Untergeschosses schon im Zuge der Budgetbildung abgesichert.

Wendet man die Idee von BIM konsequent an, so führt dies unweigerlich zu einer grundlegenden Veränderung der uns bekannten Planungsabläufe, die sowohl die Fähigkeit als auch die Bereitschaft aller Planungsbeteiligten zur Veränderung voraussetzt. Im klassischen Planungspara- digma entwirft der Architekt ein Bauwerk, zeichnet es auf und legt Bauherrn und Fachplanern zweidimensionale Pläne zur Abstimmung vor.

Als Ergänzung dazu werden regelmäßig räumliche physische Gebäudemodelle angefertigt. Häufig werden vom Architek- ten die geometrischen Daten im CAD-Pro- gramm dreidimensional generiert, aber dann zur Kommunikation mit den Planungs- beteiligten wieder zweidimensionale Pläne erzeugt. Die Daten werden also wieder

»plattgedrückt«: Die Darstellung der räum- lichen Wirklichkeit erfolgt in zweidimensio- nalen Grundrissen und Schnitten als Remi- niszenz an das Zeichenbrett. Die Rückmel- dung der Projektbeteiligten führt dann zur Anpassung der Planung durch die Archi- tekten, deren geänderte Unterlagen sie danach erneut zum Abgleich mit ihrer Fach-

planung erhalten. Dieser Vorgang wieder- holt sich, bis die Planungsziele erreicht sind, wobei der dafür erforderliche Koordi- nierungs- und Arbeitsaufwand beachtlich sind. Es entsteht eine Vielzahl von digitalen Modellen für die verschiedenen Anwen- dungen, anstatt dass ein Modell als Basis für alle dient.

Durch die konsequente Anwendung der BIM-Methode lässt sich jener Prozess, beginnend mit der Entwurfsplanung, deut- lich optimieren. Änderungen werden nur noch am digitalen Modell vorgenommen und sind für alle Projektbeteiligten zu nahe- zu jeder Zeit als digitales Datenpaket ver- fügbar.

Dorotheenquartier in Stuttgart:

räumliches Gebäudemodell mit Höhenrelief der Schutzschicht;

Architekten: Behnisch Architekten

© Knippers Helbig Advanced Engineering

Klassischer linearer Planungsprozess

© Knippers Helbig Advanced Engineering

Informationsaustausch beim traditionellen und beim BIM-Projektablauf

© Knippers Helbig Advanced Engineering

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Shenzhen Bao’an International Airport; Architekt: Massimiliano Fuksas

© Leonardo Finotti

Im Datenmodell verankerte Parameter, wie Massen oder Kosten, können zu jeder Zeit direkt aus den angepassten Modelldaten generiert werden. Widersprüche und Kollisionspunkte fallen schnell auf.

Die digitale Planungsmethode am Gebäu- demodell ersetzt dabei aber nicht alle gewohnten analogen Arbeitsweisen, wie beispielsweise die Anfertigung von Skizzen und physischen Gebäudemodellen. Auch werden 2-D-Pläne nach wie vor zur Doku- mentation einzelner Leistungsphasen aus dem räumlichen Modell erzeugt werden müssen. In den Konzeptphasen bis zum Entwurf sind Skizzen und physische Mo- delle weiterhin unabdingbar, obwohl mitt- lerweile längst die digitale Visualisierun- gen schon im Zuge der Variantenuntersu- chungen in der Vorplanung, insbesondere von jüngeren Architekturbüros, erfolgreich genutzt werden.

Big Open BIM

Die ganzheitliche Umsetzung der Big-Open- BIM-Methode konnte in Teilen beim Neu- bau des Terminals 3 des Shenzhen Bao’an International Airport in China realisiert werden, noch bevor geeignete Software- entwicklungen zur Verfügung standen.

Im Rahmen eines sehr ambitionierten Zeit- plans sollten Entwurf, statische Bemes- sung und die Leitdetailentwicklung für das Tragwerk und die Gebäudehülle mit einer Gesamtfläche von 300.000 m² innerhalb von nur einem Jahr erstellt und der gesamte Flughafen innerhalb von fünf Jahren ge- plant und gebaut werden. In kürzester Zeit musste daher eine sehr große Daten- menge bewältigt und, mindestens genauso wichtig, eine Methode zur Kommunikation der Planer untereinander entwickelt wer- den, die Methoden zur Umsetzung wie Softwareroutinen zur Geometriegenerie- rung beinhaltet.

Dies führte zu einer intensiven Auseinan- dersetzung über die Wahl geeigneter Pla- nungshilfsmittel. So wurde von Beginn an auf parametrisch kontrollierte Programmie- rung gesetzt. Während der Startphase des Projekts 2008 standen jedoch noch keine entsprechend konfektionierbaren Stan- dardlösungen mit ausreichender Daten- kapazität zur Verfügung, weshalb eigene Lösungen auf Basis von Rhinoceros und Excel entwickelt und programmiert wurden.

Adidas Konferenzzentrum »Meet and Eat« in Herzogenaurach;

Architekten: Cobe Architects

© Cobe Architects

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Unterschiedliche Paneltypen mit wechselndem Öffnungsgrad, Transfer in Excel-Tabelle

© Knippers Helbig Advanced Engineering

Darstellung und Analyse der abgewickelten Geometrie in Excel

© Knippers Helbig Advanced Engineering Die architektonischen Vorgaben von Mas-

similiano Fuksas, dargestellt in Zeichnun- gen, Ausschnitts- und Gesamtmodellen in unterschiedlichen Maßstäben, wurden auf die vom Architekten frei geformten Ober- flächenmodelle der äußeren und inneren Hülle durch ein eigens entwickeltes Soft- waretool automatisiert diskretisiert. So wurden zum Beispiel der Öffnungsgrad und der Neigungswinkel der Glasscheiben aufeinander abgestimmt und auf den ge- wünschten Tageslicht- und Energieeintrag entsprechend lokal justiert.

Die Geometrieentwicklung umfasste dar- über hinaus die Definition des Stabwerks der Stahlkonstruktion sowie die Koordina- ten aller Fassadenbauteile der äußeren und inneren Gebäudehülle.

Die Abstimmung musste zwischen Archi- tekt und Ingenieur und, mit fortschreiten- dem Planungsprozess, zahlreichen weite- ren Fachplanern fast in Echtzeit erfolgen können, um Eingriff und Resultat verglei- chend zu analysieren. Es lag auf der Hand, dass ein Meinungsaustausch zu jeder ein- zelnen Fassadenöffnung unmöglich denk- bar war. Ein Austausch über listenförmige

Excel-Tabellen schied ebenfalls aus. Um dem Architekten ein Maximum an gestalte- rischer Flexibilität zu bieten, andererseits aber eine akkurate geometrische Diskreti- sierung zu erzielen, bildete das Skizzen- papier das »Frontend« der Kommunikation.

Es wurde über die abgewickelte Fläche der Fassade gelegt, welche als maßstäblich aufgezogene Excel-Tabelle unterlegt wur- de. Jede Zelle der Excel-Tabelle lieferte über einen Grauwert einen Eindruck der antizipierten Öffnungsgrade: Schwarz für Opak, Weiß für maximale Öffnungsgröße.

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So konnte nun über Hell-/Dunkelwerte der jeweilige Glasanteil der Fassadenelemente in der Gebäudehülle abstrahiert werden.

Die Skizzen wurden interpretiert und die Graustufen in die Excel-Tabelle übertragen.

Die eigens programmierte Software griff schließlich auf diese Tabelle zu und über- trug die Zellenwerte in Glastypen und da- mit verbundene Öffnungsgrade, resultie- rende Neigungswinkel und Koordinaten.

Neben der Lichttransmission war der zwei- te wesentliche Eingangsparameter die vom Architekten generierte Freiformfläche der Gebäudehülle. Sie wurde von den Ingeni- euren in ein Mastermodell überführt, wel- ches die informationstechnischen Eigen- schaften besaß, die für das zuverlässige Auslesen der Geometrie durch die Soft- ware erforderlich waren und gleichzeitig geometrischen Optimierungskriterien zur Vereinfachung der Gesamtform folgte.

Die Programmierung erlaubte die iterative Optimierung der Gebäudehülle unter geo- metrischen und energetischen Gesichts- punkten in zeitlich sehr kurzen Intervallen, so dass die Entwurfsplanung für Fassade

und Tragwerk innerhalb nur eines Jahres mit der Übergabe von deren Ausführungs- geometrie und Statik samt allen Regel- details abgeschlossen werden konnte.

Die auf Rhino-Script basierende Software hat im Ergebnis Koordinatenlisten im Excel- Format erstellt, welche die xyz-Koordina- ten aller 60.000 Elemente der Innen- und Außenfassade enthielten. Die Geometrie wird so mit ca. 1.400.000 Datenwerten beschrieben. Als letzter Schritt wurde zur visuellen Kontrolle und zu Animations- zwecken aus den Koordinatenlisten erneut ein vollständiges 3-D-Modell, und zwar mit

Bezeichnung aller Bleche und Nummerie- rung der Eckpunkte, generiert. Die Listen wurden abschließend an die lokalen Pla- ner und die ausführenden Firmen über- geben.

Beim Projekt in Shenzhen wurde der line- are Planungsablauf also verlassen und durch einen BIM-orientierten Prozess ersetzt, welcher die Planung an einem gemeinsamen räumlichen Gebäudemodell in kürzester Zeit ermöglichte und die direk- te Nutzung der Modelle für die Tageslicht- und Tragwerksoptimierung sowie die Fertigung zur Folge hatte.

Tageslichtsituation im fertiggestellten Bauwerk

© Massimiliano Fuksas

BIM-Planungsprozess beim Shenzhen Bao’an International Airport

© Knippers Helbig Advanced Engineering Tageslichtsimulationen auf Basis der jeweiligen Gebäudegeometrie

© Knippers Helbig Advanced Engineering

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BIM mit Perspektiven

Derzeit bearbeiten wir einige Projekte mit der Big-BIM-Methode. Auffällig dabei ist, dass es sich entweder um internationale Projekte oder internationale Architekten handelt, also entweder um Bauherren oder Architekten, die BIM als Standard schätzen und gewohnt sind. Als Beispiele können das Academy Museum of Motion Pictures in Los Angeles mit Renzo Piano Building Workshop aus Genua, die Sächsi- sche Aufbaubank in Leipzig mit Acme aus London und das Adidas Konferenzzentrum

»Meet & Eat« in Herzogenaurach mit Cobe Architects aus Kopenhagen genannt werden.

In diesen Projekten erleben wir einen Paradigmenwechsel in den Planungs- abläufen und Zuständigkeiten. Planung erfolgte häufig mehr in Workshops oder Videokonferenzen direkt am räumlichen integrierten Gebäudemodell.

Der individuelle geistige Schaffensprozess kann durch den Einsatz von digitalen Pla- nungsmethoden sehr effektiv unterstützt werden. Die Anforderungen heutiger Bau- herren an eine frühe Kostensicherheit

sowie komprimierte Planungs- und Aus- führungszeiträume erfordern neue und effizientere Wege, die zu einem Paradig- menwechsel im Bauwesen führen, den wir als Chance empfinden.

Dipl.-Ing. Boris Peter Dipl.-Ing. Florian Scheible Dr.-Ing. Matthias Oppe Knippers Helbig GmbH, Stuttgart Academy Museum of Motion Pictures in Los Angeles;

Architekten: Renzo Piano Building Workshop

© Renzo Piano Building Workshop

Sächsische Aufbaubank in Leipzig; Architekten: Acme Ltd.

© Acme Ltd.

Adidas Konferenzzentrum »Meet and Eat« in Herzogenaurach; Architekten: Cobe Architects

© Cobe Architects

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Voraussetzungen

Nun ist der Erwerb der Methode allein noch keine Lösung, diese wird immer von Menschen individuell erdacht, erarbeitet und begleitet. Ein gutes Angebot muss also beherrschbar und bedienbar sein.

Bisher ersannen schlaue Systementwick- ler Techniken, die nicht über genügend oder ausreichend qualitätvolle Schnittstellen zu anderen marktgängigen Systemen verfüg- ten, sie ersannen Methoden, die zwar sehr viel konnten, deren Fähigkeiten von normal ausgebildeten Planern hingegen erst nach einem zusätzlichen Informatikstudium er- schlossen werden konnten. Oder sie ent- wickelten Systeme, die als Prototypen erst vom anwendenden Architekten zur Serienreife geführt werden mussten.

Dieses Szenario löst sich jedoch langsam auf. Die Architekten- genau wie die Ent- wicklerszene stehen BIM aufgeschlosse- ner gegenüber. Inzwischen werden die Chancen der Planungsmethode höher bewertet als die Risiken. Begriffe wie

»BIM Light« oder »BIM Basis« lassen dennoch eine gewisse Verunsicherung erkennen und signalisieren zudem einiges an Entwicklungspotential.

Die Verunsicherung unter den Architekten ist zwar verständlich, aber aus unserer Erfahrung weder notwendig noch mit un- serem Berufsbild vereinbar, will man als Architekt auch in Zukunft die Schnittstelle zwischen Auftraggeber und Planungsbetei- ligten sowie Behörden und Ausführenden bedienen und sämtliche Phasen des Pla- nen und Bauens professionell, ästhetisch und effektiv begleiten.

Einführung

Seit Jahren, eigentlich seit Beginn des digitalen Zeichnens und Datenverwaltens, beschäftigte uns im Architekturbüro die Frage, wie das ganze jeweils erarbeitete und erworbene Wissen um das individuell geplante und gebaute Haus unserem Bau- herrn kompakt und handhabbar zur Verfü- gung gestellt werden kann. Es leuchtete uns nicht ein, dass derjenige, der alle Daten, alle Zeichnungen, sogar alle eingebauten Produkte des Hauses kennt, mit diesem Wissen aus dem Projekt entschwindet und denjenigen, der in den folgenden 50 Jahren mit und in diesem Gebäude leben wird, lediglich mit einem Haufen Plänen zurücklässt.

Spätestens seit der Digitalisierung der Pla- nungsprozesse ist der Weg für eine geord- nete Übergabe geebnet. Zumindest schein- bar, denn bis zur Implementierung eines guten BIM-Systems in einem Architektur- oder Ingenieurbüro ist es immer noch ein langer Weg.

Abgesehen vom ungeheuren Mehrwert, den die Planungsmethode BIM aus unse- rer Sicht und ganz offensichtlich für den Bauherrn bzw. Immobilieneigner generiert, gibt es für uns intern einen weiteren Grund, aus dem sich unser Interesse an dem intel- ligenten, aktiven Umgang mit Daten zwangs- läufig ableiten lässt, nämlich die Optimie- rung der Zusammenarbeit der verschie- denen Planungsdisziplinen.

Wie viel fruchtlose Zeit verrinnt in sinnlosen und ineffektiven Abstimmungen zwischen den Gewerken, wie viele ergebnisfreie Planläufe werden mit den Kollegen der mechanischen Gewerke erarbeitet, bis ein theoretisch kollisionsfreier Plan entwickelt ist, wie viel Ärger und Geld kosten später am Bau die eben doch nicht kollisionsfrei geplanten Trassenführungen. Die Planungs- methode BIM präsentiert hier eine Lösung.

Uns bot sie sich zum richtigen Zeitpunkt.

Planungsmethode BIM

Erfahrungen eines Architekturbüros

Natürlich könnten wir uns auf die Kern- kompetenz des Erfinders zurückziehen, natürlich könnten wir die Realisierung von Bauprojekten den großen Generalunter- nehmen allein überlassen. Damit gäben wir jedoch leichtfertig zwei Drittel unserer Profession und ebenso unseres Honorars auf. Das kann nicht die Zukunft der Archi- tekten sein. Klar ist, dass wir ein Umden- ken benötigen, wir brauchen qualifizierte Mitarbeiter, die in ihrer Anwenderintelli- genz der Maschine nicht unterlegen sind, wir brauchen Entwickler, die sich noch mehr in die Haut des Planenden und Bau- enden versetzen, wir brauchen mehr Schul- terschlüsse zwischen den Planungsdiszi- plinen, und wir brauchen vor allem Bau- herren, die bereit sind, die geänderten An- forderungen an die Planer im BIM-Prozess auch vertraglich zu regeln.

Der letzte Punkt ist ein entscheidender. Nur durch das Vorziehen von detaillierten Fest- legungen in dem frühen Planungsprozess vermag das Projekt BIM wirklich zu gelin- gen. Das ist unpopulär, da Planung unter BIM zu einem früheren Zeitpunkt mehr Pla- nungsgeld kostet. Im Ergebnis aber wird dem Bauherrn viele Aufwand erspart blei- ben, nicht nur hinsichtlich der Planungs- leistungen, da die höhere Planungsdisziplin weniger Planänderungen nach sich zieht, sondern auch hinsichtlich der Bauleistun- gen, da mit weniger Zeitverzug und Pla- nungskollisionen zu rechnen ist. Zudem erhält der Bauherr nach Erstellung seines Bauwerkes einen detaillierten und kontrol- lierbaren Datensatz, mit dessen Hilfe er maßgeblich die Lebenszykluskosten seines Hauses, nämlich Betriebsdauer und ande- re Stellparameter, eigenhändig beeinflus- sen bzw. steuern kann.

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Profitierende

Profitieren wird an diesem System jeder am Baugeschehen Beteiligte – zuallererst der Bauherr, der ein besseres, nachhalti- geres Gebäude erhält, entstanden in einem konfliktfreieren, planbaren Prozess, abge- schlossen mit einer Dokumentation aller verbauten Elemente.

Dem Architekten bleiben, immer den ideal- typischen Ablauf vorausgesetzt, zähe und Streitpotential erzeugende Planungspro- zesse erspart, stattdessen generiert sich ihm ein erheblicher Zeitgewinn, und er kann wieder verstärkt seinen eigentlichen Zielen und deren Entwicklung dienen, der Architektur und Baukultur.

Die Planungsmethode BIM ist ein sehr taugliches Mittel, das zuletzt doch arg ram- ponierte Image der deutschen Bauwirt- schaft aufzupolieren, denn entsprechend angewendet schafft sie ein hohes Maß an Planungssicherheit. Das theoretische Wis- sen und die finanziellen Mittel sind da, um öffentliche und private Bauten mit dieser Methode zu realisieren. Die Planer haben die Chancen des Systems erkannt, und Bauvorhaben zum Üben sind aufgrund der günstigen Zinskonditionen in ausreichen- der Größe und Komplexität vorhanden.

Aber wir stehen noch immer am Anfang der Umsetzung, und nur ein gemeinsamer, zugleich politisch formulierter Wille wird die Akteure in der Branche zur Einführung animieren können.

wörner traxler richter stellt sich dieser Herausforderung und begreift BIM als Chance, nicht zuletzt auch, um jungen engagierten Kollegen ihre berufliche Zukunft zu sichern.

BIM, was ist das eigentlich?

Building Information Modeling (BIM) oder, auf Deutsch, Gebäudedatenmodellierung ist eine modellbasierende Planungs- methode.

Die Basis bildet ein 3-D-Modell aus attribu- tierten Bauteilen, also die Kombination von 3-D-Geometrie mit alphanumerischer Infor- mation. Und: BIM ist keine Software, Soft- ware kann aber BIM-fähig sein.

Obgleich von der Herstellerseite dieser Systeme endlos scheinende Einsatzmög- lichkeiten und Erfolgspotentiale propagiert werden, herrschen bei den Anwendern wie Bauherren, Betreibern und Planern diesbezüglich große Unsicherheit und ein heterogenes Meinungsbild.

Studien und Praxisbeispiele zeigen nun, dass sich durch den Einsatz von 3-D-Mo- dellen in der Planungsphase ein erhebli- ches Potential zur Qualitäts- und Effizienz- steigerung im Bau- und Nutzungsprozess erschließen lässt. Speziell die Anwendbar- keit effizienter und integrativer Methoden des Planens und Konstruierens wird durch die Entwicklung und den Gebrauch innova- tiver AEC-Systeme (Architecture, Enginee- ring and Construction) entscheidend verbessert.

Die Grundlage zur Integration der einzel- nen Prozesse ist ein konsistentes, virtuel- les Bauwerksmodell, das über die ver- schiedenen Phasen der Planung, Erstel- lung und Nutzung fortgeschrieben wird.

In diesem Modell werden die räumliche Struktur, Bauteile und Attribute, wie zum Beispiel Bauteiltyp, verwendete Materia- lien, bauphysikalische Eigenschaften, Ausstattung und Kosten, abgebildet und verwaltet.

In den USA, Großbritannien und den skan- dinavischen Ländern ist der Einsatz der Planungsmethode BIM bereits etabliert oder wird seitens des Gesetzgebers gefor- dert und gefördert. Im D-A-CH-Bereich, insbesondere in Deutschland, steht die Einführung dieser integrierten Planungs- methode hingegen noch am Anfang.

Obwohl Software-Applikationen verfüg- bar sind, die modellbasierend ein Kosten- management, eine Bauablaufsimulation oder komplexe Simulationen zur optimier- ten Auslegung der technischen Anlagen sowie die Detektion räumlicher geometri- scher Konflikte längst ermöglichen, ist deren wertschöpfende Anwendung noch nicht weit verbreitet. Ausnahmen bilden bisher einige innovative Bauunternehmer und Generalplaner sowie vereinzelte Pilot- projekte.

Ein spezielles Augenmerk ist auf die Situ- ation der Planer zu richten, denen es mit den derzeitigen Rahmenbedingungen schwerfällt, wirtschaftlich erfolgreich zu agieren und effizient qualitativ hochwer- tige und nachhaltige Planungsleistungen zu erarbeiten. Zudem schöpfen sie die Potentiale ihrer erworbenen CAD-Software hinsichtlich BIM lediglich zu einem gerin- gen Teil aus. Moderne, modellorientierte CAD-Systeme werden oft nur als »digitales 2-D-Zeichenbrett« eingesetzt. Das reali- sierbare Potential der hohen Informations- dichte der Planungsmethode BIM bleibt durch diese Arbeitsweise für alle Folge- prozesse ungenutzt.

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Erfahrungen

Mitte April 2013 wurde der Gesamtleis- tungswettbewerb zum Neubau des Felix- Platter-Spitals (FPS) folgendermaßen aus- geschrieben: »Das heutige Felix-Platter- Spital Basel soll durch einen Neubau mit 240 Betten und entsprechenden Infra- strukturräumen ersetzt werden. Ziel des Gesamtleistungswettbewerbs ist ein finan- ziell tragbarer Spitalneubau, welcher opti- male Prozesse erlaubt, wirtschaftliche Betriebs- und Unterhaltskosten generiert, architektonisch hochstehend ist sowie innerhalb des Projektperimeters ein Er- weiterungspotential ausweist. (…) Für die Projektierung und Realisierung des Neu- baus ist unter anderem die Anwendung von building information modeling (BIM) vorgesehen.«

Auf eine solche Ausschreibung hatten wir schon lange gewartet und die Bürostruktu- ren in Erwartung einer solchen Bestellung von Bauherrenseite bereits vorbereitet.

Seit Jahren hatten wir uns mit alternativen Planungsmethoden sowie mit einem pla- nungsbegleitenden und bidirektional mit unserem CAD-System verknüpften CAFM- System beschäftigt. Diese Kombination hatten wir bereits erfolgreich bei der inte- gralen Planung des Neubaus »Klinikum Frankfurt-Höchst« eingesetzt. In der öffent- lichen Ausschreibung des Bauvorhabens FPS forderte der Bauherr nun genau diese Betrachtung eines ganzen Häuserlebens in der Planungsmethodik ein.

Den zweistufigen Gesamtleistungswettbe- werb für den Spitalneubau in Basel haben wir dann 2013 und 2014 als Architekten einer Bietergemeinschaft bearbeitet. Die bereits im Büro implementierte Planungs- methode BIM ermöglichte eine reibungsar- me, interdisziplinäre Zusammenarbeit von Architekten, Ingenieuren, Kostenplanern, Bauunternehmern und Facility-Managern.

Entwurf des Felix-Platter-Spitals in Basel

© wörner traxler richter planungsgesellschaft mbh

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Planen mit der Methode BIM

Die Ausschreibungsunterlagen für den Gesamtleistungswettbewerb FPS waren vom Auslober außergewöhnlich präzise ausgearbeitet worden und daher sehr umfangreich. Neben den obligatorischen Plänen und anderen für das Verständnis notwendigen Unterlagen existierte eine BIM-Richtlinie, in der die Ziele, Anforde- rungen und der Modellaufbau beschrieben waren, des Weiteren ein Datenfeldkatalog, der alle Objekte mit den dazugehörigen Attributen bzw. Parametern aufführte und den Lieferzeitpunkt dieser Objekte. Ein Raum- und Funktionsprogramm enthielt zudem alle Einzelräume inklusive ihrer Anforderungen, zum Beispiel Lärmempfind- lichkeit, ihrer Zuordnung bzw. Gruppierung, zum Beispiel DIN 13080, und ihrer Ausstat- tung, zum Beispiel Druckluft, und deren quantitative wie qualitative Beschreibung.

Diese Daten bildeten die optimale Grund- lage, um daraus einen BIM-Implemen- tierungsplan für das Projekt FPS bei wörner traxler richter zu entwickeln.

Im ersten Schritt wurden die vom Auslober geforderten Attribute bzw. Parameter in der CAD-Software Allplan angelegt. Im Anschluss erfolgten das Einlesen des Raum- und Funktionsprogramms in Allplan und das Erzeugen der Räume mit den geforder- ten Sollflächen, Bedingungen, Zuordnun- gen und Ausstattungen sowie im nächsten Schritt die bidirektionale Verknüpfung mit dem CAFM-System Allplan Allfa.

Nun galt es noch die Bauteile entspre- chend der Ausschreibung zu attributieren und dann in Allplan in Form von Assisten- ten zur Nutzung zur Verfügung zu stellen.

Damit waren die Arbeitsvorbereitungen abgeschlossen und die Grundsteine für ein erfolgreiches BIM-Modell gelegt. Die Implementierung der Planungsmethode BIM wurde im Verlauf des Wettbewerbs mehrfach in persönlichen Terminen mit Vertretern des Auslobers überprüft, bewer- tet und besprochen. Die Qualitätsprüfung des Modells erfolgte mit dem Solibri Model Checker, das Programm sowie die zur Be- wertung des Modells angewandten Prüf- regeln wurden jedem Wettbewerbsteam vom Auslober zur Verfügung gestellt.

Geprüft wurden der Aufbau, zum Beispiel die Struktur, und der Inhalt des Modells, zum Beispiel Räume anhand des Raum- und Funktionsprogramms, sowie Bauteil- überschneidungen und Raumbeziehungen, zum Beispiel Prozessdistanzmessungen.

Schließlich ist die Bietergemeinschaft BAM Swiss und Marti Holding AG gemein- sam mit den federführenden Architekten wörner traxler richter in Arbeitsgemein- schaft mit Holzer Kobler Architekturen im Dezember 2014 als erster Preisträger aus dem Verfahren hervorgegangen. Das auf den Schwerpunkt stationäre und ambu- lante Altersmedizin ausgerichtete Haus wird 2018 mit insgesamt 240 Betten auf ca.

18.000 m² Nutzfläche in Betrieb gehen. Das Projektvolumen beträgt ca. 200 Millionen Schweizer Franken.

Raumdarstellung im CAFM-System

© wörner traxler richter planungsgesellschaft mbh

Struktur des BIM-Prozesses

© BIMwelt GmbH

Qualitätsprüfung mittels Solibri Model Checker

© BIMwelt GmbH

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