BIM – Planung, Bau und Nutzung von Gebäuden optimieren

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Building Information Modeling (BIM) ist derzeit das wichtigste Bau-Trendthema, das die Planung, Ausführung und Nutzung von Bauwerken mittel- und langfristig nachhaltig verändern wird. Am Beispiel der ineinandergreifenden Software-Lösungen von der Hamelner Firma First-In-Vision werden die Vorteile und Möglichkeiten von BIM deutlich.

CAD-Software für Architektur- und Ingenieurbüros, Bauträger und Fertighaushersteller

BIM steht für eine lebenszyklusorientierte, rechnergestützte Planungsmethode mit dem Ziel, das Planen, Bauen und Nutzen von Gebäuden zu optimieren, die Produktivität und Planungsqualität zu steigern und Arbeitsabläufe effizienter zu gestalten. BIM ist zwar keine Software, doch es werden bestimmte Anforderungen an Programme gestellt. BIM-fähig sind beispielsweise Computer-aided-Design-(CAD-)Programme, wenn sie parametrisierbare 3D-Objekte mit assoziierten alphanumerischen Objektinformationen, eine die Planung vereinfachende Bauwerksstrukturierung, eine automatische Planableitung und Auswertung sowie eine IFC-Schnittstelle für den Datenaustausch enthalten.

Die für Architektur- und Ingenieurbüros, Bauträger und Fertighaushersteller konzipierte CAD-Software Casados von First-In-Vision erfüllt all diese Anforderungen und ermöglicht damit die Generierung von BIM-Gebäudemodellen als Grundlage für statische, haustechnische, bauphysikalische oder energetische Berechnungen. Damit sich BIM-Daten zwischen Projektbeteiligten und den entsprechenden Fachprogrammen verlustfrei austauschen lassen, wurde mit den objektorientierten Basisdatenmodellen IFC (Industrie Fundation Classens) von Building-Smart International eine gemeinsame Basis für den Austausch von BIM-Daten geschaffen. Auch diesen Datenaustausch-Standard unterstützt Casados in der aktuellen Version IFC2x3.

BIM ist multifunktional

Mit Casados generierte dreidimensionale Gebäudemodelle, die sowohl Geometriedaten als auch Objekteigenschaften wie Materialien, Mengen, Kosten, Termine (sogenannte Attribute) enthalten und im Projektverlauf zunehmend detaillierter werden, bilden die Grundlage von BIM. Planer und ausführende Betriebe greifen darauf zu und vervollständigen es sukzessive. Auf diese Weise entsteht eine umfassende Informationsgrundlage für die Planung, Realisierung und vor allem für die zeitlich längste Phase – die Gebäudenutzung. Das setzt allerdings voraus, dass BIM nicht als „Insellösung“ innerhalb eines Büros, einer Planungsdisziplin und einer Software-Lösung genutzt wird (Little BIM). Stattdessen ist die Zusammenarbeit aller an der Planung, Ausführung und Nutzung eines Bauwerks beteiligter Partner und deren Software-Werkzeuge unterschiedlicher Hersteller über ein gemeinsames BIM-Datenmodell erforderlich.

Diese Big BIM genannte durchgängige und interdisziplinäre Anwendung der BIM-Methode wird derzeit allerdings nur in Teilbereichen praktiziert (wie Architektur-, Statik- und Haustechnikplanung). BIM ist mittlerweile in zahlreichen Bausparten präsent – im Hoch- und Tiefbau ebenso wie im Massiv-, Betonfertigteil-, Stahl- oder Holzbau. Wird das dreidimensionale BIM-Datenmodell mit unterschiedlichen Parametern verknüpft, entstehen vielfältige Einsatzmöglichkeiten: Erweitert man es beispielsweise um die vierte Dimension, Zeit, kann der gesamte Bauablauf im Vorfeld geplant und visualisiert werden.

Damit lassen sich eventuelle geometrische Konflikte gewerkübergreifend aufdecken oder Baustellen-, Montage- und Logistikabläufe optimieren. Berücksichtigt man neben dem 3D-Gebäudemodell und der Zeit zusätzlich auch Mengen, Baukosten und Ressourcen, wie etwa Baustoffe, Maschinen oder Personal, lassen sich Bau-, Montage- und Installationsprozesse vorab simulieren, Abläufe und Termine präziser vorhersagen und Probleme frühzeitig erkennen. Werden darüber hinaus auch Lebenszyklusaspekte wie die Gebäudebewirtschaftung, der Abriss und die Entsorgung respektive Materialwiederverwertung berücksichtigt, kann auch die Nachhaltigkeit im Sinne bestimmter Standards wie DGNB oder Leed verbessert werden.

BIM-Daten werden zunehmend auch von Fachprogrammen für die Kostenplanung und steuerung, für die Bauzeiten- und Ressourcenplanung, für Wirtschaftlichkeitsberechnungen, für bauphysikalische Untersuchungen oder die energetische Gebäudeoptimierung genutzt. Auch für die Visualisierung von Projekten, deren Präsentation innerhalb virtueller oder erweiterter Realitäten (Virtual Reality oder Augmented Reality) sowie die dreidimensionale Ausgabe über 3D-Drucker bietet BIM ideale Voraussetzungen.

Ausschreibung und Baukosten

Noch immer ermitteln Planer Längen, Flächen oder Mengen manuell aus ausgedruckten Baueingabe- oder Werkplänen. Das ist auch eine Folge der teilweise immer noch verbreiteten zeichnungsorientierten CAD-Planung, die nicht die Möglichkeiten einer modellbasierten Mengenermittlung bietet. Aus dem Cascados-Gebäudemodell lassen sich für die Ausschreibung und Kalkulation relevante Daten von Standardbauteilen automatisch ermitteln. Das erspart zeitaufwendige manuelle Auswertungen und verhindert Übertragungsfehler.
Die mit Cascados konstruierte Geometrie des Projekts dient als Grundlage für die Mengenermittlung – wahlweise über standardmäßig enthaltene oder über frei definierbare Mengenansätze. Zusätzliche Eigenschaften und Informationen von Bauteilen lassen sich einfach per Drag-and-drop aus einem Katalog zuweisen, der individuell erweitert und modifiziert werden kann.

Damit erhält man präzise und sichere Mengendaten, die von Programmen für Ausschreibung, Vergabe und Abrechnung übernommen werden können. Über einen direkten Zugriff auf die Bauteile und Eigenschaften der Planung lassen sich die entsprechenden Mengen den Leistungspositionen komfortabel zuordnen und Ausschreibungen direkt aus der CAD-Planung heraus generieren. Auch Baukosten hat man mit BIM besser im Griff: Massen und Mengen der BIM-Bauteile werden mithilfe der Kalkulations-Software Vico als Grundlage für die Kalkulation aus Cascados ermittelt und übernommen. Verändert sich die Zeichnung respektive das 3D-Modell, werden auch die Massen in der Kalkulation aktualisiert. Der Planer erhält eine genaue, schnelle und stets aktuelle Kalkulation, inklusive automatischer Erstellung von Angeboten sowie Bau- und Leistungsbeschreibungen.

Haustechnik und Bauphysik

Gerade die Bereiche Haustechnik und Bauphysik mit ihrem hohen Berechnungsaufwand und ihrer engen Verzahnung mit anderen Gewerken sind prädestiniert für den BIM-Einsatz. Die Vorteile eines dreidimensionalen, mit Cascados generierten Gebäudemodells bei der Berechnung und Planung von Gebäudebauteilen oder haustechnischen Anlagen liegen auf der Hand: Werden alle relevanten Bauteilinformationen in das Modell eingepflegt, sind schnellere und rationellere Berechnungen und Auswertungen möglich.

Energieeinsparverordnung-(EnEV-) und DIN-18599-Nachweise, bauphysikalische, thermische, energetische, lüftungs-, licht- oder schalltechnische Berechnungen und Simulationen sowie Heiz- und Kühllastberechnungen können mit erheblich geringerem Eingabeaufwand realisiert werden.

Darüber hinaus lassen sich Gebäude und haustechnische Anlagen einfacher dokumentieren und an Gebäudebewirtschaftungs-Systeme (CAFM) für die Wartungs- und Serviceplanung übergeben. Viele der für die Berechnung relevanten Bauteilinformationen sind im digitalen Raum- oder Gebäudemodell bereits enthalten. Dadurch reduziert sich der Aufwand für Berechnungen oder Simulationen erheblich, zumal die Aufbereitung und Eingabe der Raum-/Gebäudedaten in der Regel aufwendiger ist als die eigentliche Berechnung.

Allerdings ist die Übergabe von Raum-/ Gebäudedaten und die Übergabe an Berechnungsprogramme nicht immer einfach. So müssen zunächst die Raumhüllflächen generiert und das Gebäude in thermische Zonen eingeteilt werden. Erst danach können diese Informationen dem Berechnungsprogramm per Schnittstelle der Industry Foundation Classes übergeben werden. Wird diese Übergabe nicht sorgfältig vorbereitet, können insbesondere bei komplexen Bauwerksgeometrien Probleme entstehen. Die Generierung von Hüllflächen aus den 3D-Objekten des Cascados-Modells erfolgt automatisiert.

Dabei entstehen die Räume mit allen für die Berechnung relevanten Maßen, Raumumschließungsflächen, Abzugsflächen, Bauteil-Zuordnungen und gegebenenfalls Nachbarraumbeziehungen – so wie es EnEV- und andere rechnerischen Nachweise erfordern. Alle Abmessungen werden normgerecht mit Innen-, Außenmaß oder halben Wandstärken generiert und die Bauteile normgerecht codiert. Nach der Generierung lässt sich das EnEV-Gebäudemodell grafisch oder tabellarisch kontrollieren und auf eventuell vorhandene Unstimmigkeiten prüfen. Eine alternative Möglichkeit der einfachen und schnellen grafischen Erfassung von Gebäudedaten für die Weiterverarbeitung in haustechnischen oder bauphysikalischen Berechnungsprogrammen wurde mit E-CAD sowie mit Raumtool 3D geschaffen.

Die Erfassung erfolgt auf Grundlage von mit Cascados erstellten Grundrissen oder anderen Vorlagen wie DXF-, DWG- oder Rasterbild-Dateien von gescannten Planvorlagen sowie IFC-Dateien mit Projektdaten anderer Software-Anbieter. Beide Programme unterstützen ebenfalls die europa-weit gültigen Innen-, Mittel- und Außenbemaßungsregeln für Umschließungsflächen (wie für die Heizlastberechnung nach EN 12831). Die für Thermogravimetrische Analyse und Energieeffizienz-Berechnungen relevanten Daten werden aus der Zeichnung, Raumeigenschaften und Nachbarbeziehungen automatisch generiert und an die entsprechenden Berechnungsprogramme, beispielsweise von Solar-Computer, übergeben.

Quelle

Modernisierungs-Magazin

Das Modernisierungs-Magazin ist eine der führenden Fachpublikationen für Entscheider in der Wohnungswirtschaft. Es berichtet in den kaufmännisch/technischen Fachgebieten: Modernisierung, Neubau, Bausanierung, Haustechnik, Bauwirtschaft, Wohnungswirtschaft (Verwaltung), EDV, Finanzierung sowie Sonderteil Objektpflege.

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