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BIM in der Praxis bzw. Umsetzung von Holzbauten

Anton Oster, Woschitz Group GmbH

Modul II, Do., 25. April 2019, Planungsprozesse/BIM im Holzbau/Bemessung

Anton Oster ist Tragwerksplaner und setzt mit BIM zahlreiche Holzbauten um. Er erklärt, welche Vorteile und Herausforderungen die BIM-Planung für die Praxis mit sich bringt und worauf zu achten ist.

Es gibt Open BIM und Closed BIM:
Bei Open BIM werden Softwareprodukte verschiedener Hersteller sowie offene Formate für den Datenaustausch von der Planung bis zur Fertigung eingesetzt. Open BIM hat offene Schnittstellen, unter anderem ist die Datenschnittstelle IFC zu erwähnen.
Bei Closed BIM werden Softwareprodukte eines einzelnen Herstellers und prioritäre Formate für den Datenaustausch eingesetzt. Hierzu gibt es genügend Tutorials im Internet. In diesem System werden mittels eigens entwickelter Dateiformate mehr Daten als bei Open BIM übertragen. Jedoch ist Closed BIM aufgrund der Softwareprodukte sehr eingeschränkt.

Ich konzentriere mich in meinem Vortrag auf Open BIM. Wir stehen derzeit am Übergang von der 2D-/3D-Planung (CAD) zum 3D-Modell (BIM), also noch ganz am Anfang. Die Firma Woschitz Group ist Mitglied im Verein buildingSMART Austria. Allein bei uns in der Woschitz Group gibt es so viele Programme, dass es nicht immer einfach ist, Daten und Informationen verlustfrei auszutauschen. Hinzu kommen dann noch die Schnittstellen zum ausführenden Holzbauunternehmen, zur Bauphysik, der TGA-Planung u. a. m. Dabei können Informationen verloren gehen. Damit haben wir im Alltag zu tun und dafür versuchen wir, Lösungen zu finden.

Die ersten Schritte einer BIM-Planung
Wenn man ein Projekt mit BIM abwickeln will, muss man zu Beginn folgende Punkte klären:

1. Grundlegende Motivation feststellen

  • Was erwartet man von der BIM-Planung?
  • Welchen Mehrwert will man generieren?

2. Rahmenparameter festlegen

  • Wer von den Projektbeteiligten arbeitet mit BIM?
  • Welche Erfahrung bringen die Projektbeteiligten mit?
  • Verfügen alle über die erforderliche Technik?
  • Wer ist der BIM-Manager? Wer kontrolliert den Informationsfluss?
  • Wer arbeitet mit welcher Software und mit welcher Version?
  • Das sind banale Fragen, die aber große Probleme bereiten können. Der Import und Export von Daten sollte zu Beginn auch einmal ausprobiert werden. Was kann man aus dem eigenen System exportieren und welche Informationen kommen beim Projektpartner an?

3. Informationstiefe definieren

  • Wie detailliert soll das Datenmodell sein?
  • Geometrie (Angaben zum Volumenkörper)
  • Welche Zusatzinformationen braucht man (z. B. Farbe, Bemessung, Haustechnik, ...)?
  • Welcher Datenumfang wird von den Fachplanern in das Gesamtmodell eingespielt?

Allein die Bestimmung des Nullpunkts kann zum Problem werden. Für den einen basiert er auf den Geodaten. Der Architekt aber nordet seinen Plan. Das hat Auswirkungen auf die Orientierung, die für Bauphysik und TGA-Berechnungen wichtig ist. Das Datenmodell ist dann nicht eins zu eins anwendbar.

Vor Planungsbeginn

Es muss vor Planungsbeginn definiert werden, welche Informationen in das gemeinsame Modell eingespielt werden sollen:

  • Welchen Mehrwert haben die jeweiligen Informationen?
  • Kann der Nutzer sie später weiterverwenden, dann kann man sich die Datenerstellung auch eventuell extra vergüten lassen.
  • Werden im Planungsprozess 2D-Pläne benötigt oder kann man ein BIM-Modell sogar auf der Baustelle anstelle von Papier einsetzen?

Vorteile eines Volumenmodells/einer BIM-Planung

  • Reduktion von Papierplänen
    Bei einem sehr komplexen Holzbauprojekt konnten wir den Einsatz von Papierplänen auf der Baustelle durch den Einsatz eines 3D-Modells stark reduzieren. Über eine kostenlose Viewer-Version unserer CAD-Software konnte der Bauleiter dann auf der Baustelle die Informationen, die er brauchte, direkt aus dem Modell auslesen. Das hätten wir ihm nie so aufbereiten können.
  • Leichteres Erkennen von Kollisionen
    Mithilfe der 3D-Planung sind geometrische Problemstellen leichter erkennbar. Da man die technischen und konstruktiven Elemente im räumlichen Modell dreidimensional betrachten kann, erkennt man eine Kollision mit der Leitungsführung besser und kann schneller darauf reagieren. Das heißt nicht, dass man sie in der frühen Phase schon im Detail lösen muss, aber man weiß, dass es sie gibt und kann sie im weiteren Planungsprozess im Auge behalten.
  • Der Datenaustausch zwischen den Planungspartnern ist einfacher, weil die Aufbereitung von Infos in den 2D-Plänen entfällt. Massenauszüge sind leicht möglich. Das Volumenmodell ermöglicht, dass die Informationen bis zur Montage mitgenommen werden können.

Auch wenn man einen 2D-Plan braucht, weil einer der Projektpartner nicht mit BIM arbeitet, wird im Hintergrund immer ein 3D-Modell mitgeführt.

Less is more

Je mehr Informationen in einem Modell vorhanden sind, desto schwieriger wird es, diese einzulesen und zu bearbeiten. Deshalb ist es besser sich auf die wesentlichen Informationen zu beschränken. Beim Datenmodell eines Holzständerbaus muss beispielsweise nicht immer jede Schicht angegeben werden, die Reduktion auf eine sinnvolle Schichtenanzahl kann zielführender sein. Im Holzbau reicht oft schon eine Teilung in drei Schichten aus: Fassade inklusive Unterkonstruktion, vorgefertigte Holzständerwand und Ausbau vor Ort. Wichtig ist auch eine gute BIM-Bauwerksstruktur, um die Informationen sinnvoll gliedern zu können. Die Definition von Gebäudeteilen, Geschossen, Bauteilen ist wesentlich für die Orientierung im Modell. Mit dieser Gliederung ist es einfacher, Informationen zu transportieren, aber auch zu- und wegzuschalten. Diese Definitionen müssen zu Beginn festgelegt und dann von allen Fachplanern eingehalten werden. Je mehr Informationen im Gesamtmodell gespeichert sind, desto wichtiger ist auch die Datenstruktur. Hilfreich ist zu wissen, dass Showelemente wie Menschen oder Bäume im BIM-Modell ungeahnte Schwierigkeiten hervorrufen können.

Wie prüft man Informationen im IFC? Wie geht man mit Änderungen um?

Um Informationen im IFC zu prüfen, benötigt man einen Viewer. Wir arbeiten mit Solibri Model Checker. Damit können wir das Modell leicht öffnen, sehen alle Elemente und die Datenstruktur. Wenn man ein Bauteil anklickt, sieht man die grundlegenden Informationen und die modellspezifischen Informationen. Es gibt aber auch kostenlose Programme wie BIM Vision.
Bisher funktioniert der Austausch über Änderungen nur mithilfe von Screenshots und Text via E-Mail. Das wird sich mit BCF ändern: Das BCF (BIM Collaboration Format) ist ein eigenes Kommunikationsformat als Ergänzung zum IFC und soll den Änderungs- und Kommunikationsablauf gut unterstützen. BCF ist ein offener Standard, der programmübergreifend nur für die Kommunikation gedacht ist. Dadurch wird die Kommunikation vom eigentlichen Modell getrennt und es muss nicht das komplette IFC-Datenmodell ausgetauscht werden. Stattdessen nimmt man etwas aus dem Modell raus, ergänzt es mit Information und schickt das an den zuständigen Planungspartner. Das ermöglicht einen kontrolliertes Änderungsmanagement.

Holzbauspezifisches

Gerade beim Holzrahmenbau kommen viele Informationen auf engstem Raum zusammen. Es ist schon vorgekommen, dass wir eine 3D-Werkplanung einer ausführenden Firma bekommen haben und uns bei der Fülle an Informationen kaum zurechtgefunden haben. Man muss wissen, welche Layer man ausblenden kann. Auch die Fehleranfälligkeit ist sehr groß.
Einige Punkte werden auch in Zukunft im Holzbau ungelöst bleiben – vor allem in Bezug auf Brettsperrholz. Die einseitige Definition von Sichtflächen ist derzeit nicht möglich. Deshalb muss man mit Hilfskörpern arbeiten, um zu definieren, dass man eine einseitige Wohnsichtfläche beim BSP haben will. Auch die Ausrichtung der Decklagen kann im IFC nicht angegeben werden, weil Bauteile selbst keine Ausrichtung haben.

Zwei Beispiel aus der Praxis

1. Ein Schulzubau in Wien
Dargestellt ist das Tragwerksmodell. Das Untergeschoss ist in Stahlbeton ausgeführt, darüber kam Brettsperrholz zum Einsatz. Bei diesem Projekt konnten wir fast alle Papierpläne bis zur Montage wegrationalisieren. Man muss nur schauen, welche Partner dabei mitgehen können. Die ausführende Firma erstellte ihre Platteneinteilung auf der Grundlage unseres 3D-Modells, wir arbeiteten noch die Verschraubungen und Zugverankerungen ein und schickten sie wieder an sie zurück. Einige Firmen erstellten ihre Planungen auf Basis von 2D-Plänen, darunter der Zimmerer, der seine Logistikplanung so abwickelt, die Fenster- und Türenhersteller.

2. Kindergarten Pötzleinsdorfer Straße
Bei diesem Projekt gab es eine durchgehende Datenschnittstelle von der Entwurfsplanung bis zur Ausführung (TGA teilweise). Die ausführende Firma (Handler Bau) arbeitet mit dem gleichen CAD-System (cadwork) wie wir. So konnten wir die Daten ohne Verlust untereinander austauschen. Im Gegensatz zum Brettsperrholz, das mit seinen großen Elementen relativ wenige Informationen braucht, waren wir beim Holzrahmenbau extrem gefordert. Beim Ständerwerk können15 bis zwanzig Teile auf einer Stelle zusammenkommen. Handler Bau konnte sein Modell dann direkt in seine Maschinen für Abbund und Zusammenbau einspielen.

Schlussfolgerung

Eine Herausforderung für uns sind auch die ständigen Softwareupdates. Wenn die Umsetzung eines Projekt mehrere Jahre dauert, muss man sich nach einem Update entscheiden, ob man die Modellstruktur an die neuen Features im CAD-Programm anpasst. Die BIM-Planung ist derzeit in einem sehr lebendigen Entwicklungsprozess. Es wird sich hier noch viel tun sein. Die Woschitz Group hat sich entschieden, von Beginn an dabei zu sein.

Ing. Anton Oster MSc.

seit 11/2000 RWT plus ZT GmbH Wien
Konstrukteur im Bereich Holzbau 
Projektleitung, Tragwerksentwurf, statische Bemessung und 
Werkplanung
seit 2010 Abteilungsleiter im Bereich Holzbau
seit 10/2015 Prokurist
www.rwt.at

Links und Hinweise

buildingSMART Austria
www.buildingsmart.co.at

buildup – BIMLibrary Austria
Die österreichische Suchmaschine für Bauprodukte
http://at.Buildup.group

Richtlinien
ÖNORM 6241-2
Digitale Bauwerksdokumentation – Teil 2: Building Information Modeling (BIM) – Level 3-iBIM
shop.austrian-standards.at

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