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Matthias Moog (Projektleiter Ausführung)

BIM in allen Planungsphasen

Referenzobjekt Giessenturm

Grau ist alle Theorie – die Praxis macht’s. Zum Beispiel das Hochhaus Giessenturm im schweizerischen Dübendorf, Kanton Zürich. Die Architekten des atelier ww zeigen Schritt für Schritt, wie sie das Gebäude mit der BIM-Methodik planten.

 

Für die Architekten des atelier ww ist der Giessenturm das erste vollständig in BIM (Building-Information Modeling) geplante Bauvorhaben. Die Vorgabe zur konsequenten Planung auf Basis des BIM-Prozesses kam vom Generalunternehmer, wobei die Bauherrschaft den Entscheid zu BIM von Beginn an unterstützte.

Aufgrund des verschiedenartigen Wohnungsmixes und der Verdrehung des Hochhauskörpers sind weder die Statik- noch die Haustechnikanforderung alltäglich. Auch die komplexe Fassade verlangt eine aufwändige Planung. Anders als mit BIM wäre die Planung insofern fast nicht denkbar. Jedenfalls sind die Vorteile schon jetzt absehbar: Dank der 3D-Visualisierung, der einfachen Kollisionsüberprüfung und der Möglichkeit, Informationen sehr schnell zu filtern, geschehen weniger Planungsfehler.

Aus den für bauteilbezogen hinterlegten Informationen – den Attributen – wird die Massenermittlung erstellt, welche die Grundlage für die Zusammenstellung der Kosten bildet. Dank BIM erreichen wir in frühen Phasen eine sehr hohe Kostengenauigkeit. Geplant ist zudem, mittels einer 4D-Planung – das heißt, das 3D-Modell um den Faktor Zeit ergänzt – die Erstellung des Gebäudes zu simulieren. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse würden dann wieder zurück in die Planung fließen.


Giessenturm Ansicht Platz (Bild: atelier ww)


Es sind aber nicht nur diese offensichtlichen Hard Facts, die atelier ww dazu veranlasst haben, künftig alle weiteren Projekte in BIM anzugehen. BIM gibt eben auch die Methodik vor, wie alle Projektbeteiligten miteinander kommunizieren, mit welchen Hilfsmitteln und in welchem Rahmen. Dadurch entfallen Diskussionen über Schnittstellen, Verantwortlichkeiten, Leistungspakete und Bearbeitungstiefen, denn diese müssen von Beginn an verbindlich geregelt werden. Das führt zu einem effizienten, transparenten und vertrauensvollen Arbeiten vom ersten Kontakt an.

Die Beauftragung der Architekten, Fachplaner und Spezialisten erfolgte im Frühjahr 2015. Die BIM-Methode sollte in allen Phasen gelebt werden. Die Grundlagen für die Durchführung bilden die Projektpflichtenhefte und der Projektabwicklungsplan. Die Planungsphasen entsprechen den normalen SIA-Planungsphasen (Vorprojekt, Bauprojekt, Kostenschätzung, Baueingabe mit Kostenvoranschlag sowie Ausschreibung und Realisierung; SIA: Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein). Für die Phase Bewirtschaftung ist von der Planungsseite die Datenabgabe für das Facility Management vorgesehen.

Das Projekt

Das Giessen-Hochhaus ist Teil des von atelier ww entwickelten und mit der Stadt Dübendorf im Workshop-Verfahren diskutierten Masterplans für das Giessenareal. Das Hochhaus markiert die Schnittstelle zwischen dem Gewerbe- und Industriebereich und dem gewachsenen, kleinkörnigen Kern der historischen Gemeindestruktur. Die klar und prägnant ausformulierte städtebauliche Figur, bestehend aus dem viergeschossigem Sockel und dem Hochhaus, die mit einer Drehung ineinandergreifen, generieren eine starke unverwechselbare Identität, die zu einem visuellen Zeichen der Stadt Dübendorf wird. Die Fassadengestaltung ordnet sich dem kräftigen volumetrischen Konzept unter und unterstützt dieses. Der Sockelbau auf vier Geschossen beinhaltet eine Alterspflegeabteilung mit 60 Pflege-Appartements und den dazugehörenden Nutzungen. Die Küche mit Bistro und Mehrzweckraum für die Pflegenutzung ist im Erdgeschoss platziert.

Lageplan (Bild: atelier ww)

 

Neben den kleineren Gewerbenutzungen bilden die 80 Alterswohnungen und die 50 Mietwohnungen den größten Nutzungsanteil. Sie sind im Hochhausturm vom 4. bis zum 25. Obergeschoss untergebracht. Die obersten Wohnungen weisen einen großzügigeren loftartigen Grundrisstyp auf. Die Eckloggias bieten nicht nur eine Aussicht in jeweils zwei Himmelsrichtungen, sie helfen auch, den Straßenlärm in den Zimmern zu reduzieren.

Die in Alurahmen eingefassten Fassadenelemente variieren in der Breite im 1- oder 2-feldrigen flächigen Rastersystem. Verspielt flechten sie sich zu einer eleganten und leicht wirkenden Fassade, die als Haut das Gebäude umhüllt. Die in Bronze ausgebildeten Loggia-Einbuchtungen setzen warme Akzente in der sonst farblich zurückhaltenden Fassade. Die Fassadenelemente erfüllen die Funktion von Fenstern mit Absturzsicherung, Festverglasung, geschlossenem Paneel und einer Loggia-Verglasung. Die Montage der Elemente erfolgt ohne Fassadengerüst. Die Elemente werden von oben nach unten verschoben und sind im oberen Deckenstirnbereich aufgehängt. Die Fassade entspricht den neuesten Brandschutzanforderungen. Ebenso erfüllt sie die hohen Anforderungen des Schallschutzes und des Green-Property-Labels.

Casestudy Fassade Süd (Bild: atelier ww)

Casestudy Fassade Ost-West (Bild: atelier ww)

 

Casestudy Fassade Nord (Bild: atelier ww)

Projektorganisation

Alle Planer sind dem Generalunternehmer unterstellt. Die aktiven BIM–Nutzer bleiben auf Architektur, Tragwerk, Haustechnik (inklusive Auftragnehmer und Sprinklerplanung) und Elektroplanung beschränkt. Die restlichen Fachplaner und Spezialisten nehmen am Prozess teil bzw. können davon profitieren, erstellen aber selbst keine 3D-Daten mit Attributen (IFC-Dateien).

Die Rolle des BIM-Mangers wird in Zusammenarbeit mit dem Generalunternehmer vom Architekten übernommen. Die Bauherrschaft definiert mit den Projektpflichtenheften die Vorgaben für die Planung, fällt strategische Entscheidungen und ist für die Schnittstelle zum Facility Management verantwortlich.

Projekterfolge

Während der bisherigen Planung konnten diverse Erfolge erzielt werden. Einerseits wurde mit dem Herauslösen aller Fachplaner und Spezialisten und dem gemeinsamem Start-Workshop mit der Bauherrschaft sowie mit dem zukünftigen Nutzer eine gute Basis für die Zusammenarbeit gebildet. Dies ermöglichte bei einer sehr aufwändigen und komplexen Baueingabe, die Baubewilligung ohne Einsprache zu erhalten. Andererseits förderten die vielen visuellen 3D-Darstellungen ein besseres Verständnis für die Gewerke der Planungspartner. Ebenso liefern diese Modelle eine klare Transparenz über den jeweiligen Planungsstand.

Um Planungslücken in der ersten Modellierungsphase zu vermeiden, wurde mit Platzhaltern gearbeitet. Somit konnten die jeweiligen Planungsstände besser gesamtheitlich betrachtet werden als eine herkömmliche 2D-Planung. Mehrheitlich weckten das Thema BIM und das Umsetzen der BIM-Philosophie in die Praxis das Interesse der Anwender. So haben die meisten Mitarbeiter der jeweiligen 3D-Modellierer durch ihre Erfahrung in diesem Projekt mittlerweile ihre internen Prozesse angepasst und können auf einer neuen BIM-Struktur aufbauen. Mit der Dauer des Modellierens, des Datenaustauschs und der Auswertungen der Daten steigerte sich die Verlässlichkeit bei allen Beteiligten.

Zusammenarbeit

Die Kollaboration (lateinisch co = mit, laborare = arbeiten) beziehungsweise Kooperation oder einfacher die Zusammenarbeit ist für die BIM-Methode essentiell – aber auch nichts Neues. Eine gute Zusammenarbeit wünschen sich alle, auch wenn die Vorstellung oder das Interesse dafür unterschiedlich motiviert sind. In der BIM-Methode wird dies durch die vereinheitlichenden Vorgaben und die digitalen Möglichkeiten wesentlich erleichtert.

Obwohl die BIM-Methode schon länger bekannt ist und mittlerweile Erfahrungswerte vorliegen, ist der Unterschied zwischen der Theorie und der Umsetzung in der Praxis noch groß. Aus diesem Grund sind die Zusammenarbeit und der Austausch von verschiedenen Erkenntnissen eine wichtige Erfahrung in der Praxis. Die aktuellen digitalen Medien sind bezüglich ihrer Möglichkeiten und Schnittstellen in unterschiedlicher Entwicklung. Auch hier ist eine Kollaboration zwischen dem Entwickler und dem Anwender der Programme gefordert.  

Die unten aufgeführte Themenauswahl ist im kollaborativen Arbeitsprozess über die bisherige BIM-Methode entstanden. Diese Themen beschreiben den Vorteil zur konventionellen Planungsmethode und zeigen den Umgang im Planungsteam und dessen Standards.


Projektabwicklung
 

Koordination

Die verschiedenen Fachmodelle wurden in der Vorprojektphase mit LOD 100-200 modelliert (LOD: Level of Detail). In der Bauprojektphase erfolgt die Modellierungstiefe mit ca. LOD 200. In der aktuellen Ausschreibungsphase werden die Modelle ein LOD von 300 erreichen. Die Modelle dienen der Koordination zwischen Haustechniker (auch zur internen Koordination) und Elektroplaner. Ebenso dienen sie zur Überprüfung von Sperrzonen und Aussparungen aus dem Tragwerkmodell. Als Schnittstellen zwischen Haustechnik, Elektrotechnik und Architektur bieten die Modelle eine hervorragende Plattform, um Kollisionen (clash detection) zu überprüfen. Die abgebildeten Ereignismeldungen in Form von SMC- und BCF-Dateien waren und sind ein fester Bestanteil der Kommunikation des Planungsteams.  

Solibri Model Checker-Ereignis 01 (Bild: atelier ww)

Solibri Model Checker-Ereignis 02 (Bild: atelier ww)

Solibri Model Checker-Ereignis 03 (Bild: atelier ww)

Solibri Model Checker - Überprüfung Sperrzone (Bild: atelier ww)

Modellbasierende Kostenermittlung

Mit dem Auftraggeber, der für die Kostenermittlung verantwortlich ist, wurde die Grundlage zur modellbasierten Kostenermittlung definiert. Es wurden die Darstellung der geometrischen Elemente (LOG, Level of Geometry) und die Attribute (LOI, Level of Information) in der nötigen Detailtiefe festgehalten. Die Auswertung erfolgte über diverse Programme wie Solibri, Navisworks und Excel. Im Vergleich zur herkömmlichen Art der 2D-Pläne und Massenermittlungen konnte mit dem (vermeintlichen) Mehraufwand der 3D-Modellierung auf gewisse Konzeptpläne verzichtet werden. Gleichzeigt bietet das IFC-Modell eine gute Basis, um diverse Elemente zu plausibilisieren.

Solibri Model Checker - Auswertung Türen (Bild: atelier ww)

 

Projektstandvergleich

Die Möglichkeit, verschiede Projektstände (der gleichen Disziplin) zu vergleichen, dreidimensional abzubilden und auszuwerten, wurde in den Phasen Vorprojekt/Bauprojekt angewandt. Die Abbildung zeigt diesen Vergleich einer Küche vom IFC-Modell in der Phase Vorprojekt (gelb) und in der Phase Bauprojekt (rot). Anhand der abgelegten Abbildungen (erstellt aus dem Solibri Model Checker, SMC) sind die Änderungen und deren Auswirkungen auf die Erstellungskosten schnell und übersichtlich erfasst bzw. kommuniziert. Diese Art des planerischen Änderungsmanagements wird in der Planungssitzung kommuniziert, oder die Änderungen werden mittels BCF-Dateien auf den allgemein zugänglichen Sever (BIMcollap/Olmero) abgelegt.

Projektstand-Vergleich (Bild: atelier ww)

Abgleich Architekt/Bauingenieur

Eine weitere Möglichkeit, einen Planungsstand zu vergleichen, ist der Abgleich des Architektur- mit dem Tragwerksmodell. In diesem Vergleich werden die Elemente der Statik (Stützen, tragende Wände und Decken) hinsichtlich ihrer Kongruenz verglichen. Mit den in Solibri bereits vordefinierten Regelsätzen kann der Vergleich des digitalen Gebäudes hinsichtlich Öffnungen, Struktur- und Architekturkomponenten ermittelt werden. Dies wurde ebenfalls in Form der SMC-Datei dokumentiert.  

Solibri Model Checker - Überprüfung Statik - Arch (Bild: atelier ww)


Grundlage für die Visualisierung

Das relativ detaillierte und vor allem vollständige Architekturmodell konnte von CAD (Architekt) in das spezielle Visualisierungsprogramm übernommen werden. Somit erübrigte sich das Nachmodellieren des Gebäudes.

Fassadenelement Info (Bild: atelier ww)

Fassadenelement WT (Bild: atelier ww)

Grundlage zur Fassadenausschreibung

Das Architekturmodell diente nicht nur zur Erstellung der Fassadenansichten, sondern auch als Grundlage für die Fassadenplanung durch den Experten. Die aus der Ausschreibung ermittelten Elementtypen wurden in das Architekturmodell zurückgeschrieben und schließlich als IFC-Modell der Fassadenausschreibung beigelegt.

Fassadenelement CAD (Bild: atelier ww)

Fassadenelement fertig (Bild: atelier ww)

Unterstützung im Planungsteam Extern/Intern

Die jeweiligen IFC-Modelle sowie die daraus abgeleiteten Ereignismeldungen und Excel-Listen sind in den Planungssitzungen ein fester Bestandteil und unterstützen das Verständnis bzw. die Kommunikation.

Solibri Model Viewer - Architekt (Bild: atelier ww)

Solibri Model Viewer - Elektroingenieur (Bild: atelier ww)

Solibri Model Viewer - Bauingenieur (Bild: atelier ww)

Solibri Model Viewer - Haustechniker (Bild: atelier ww)

Abgabe an Facility Management

Es ist geplant, die vorhandenen Daten (IFC- sowie Metadateien) dem Gebäudeeigentürmer für den Betrieb und Unterhalt (CAFM) zu übergeben. Die dafür nötigen Definitionen werden mit dem FM-Verantwortlichen geklärt.

Solibri Model Checker - Auswertung Räume (Bild: atelier ww)


Projektbeteiligte

Bauherr:                          SIAT Immob. AG Zug, c/o Credit Suisse AG
Auftraggeber:                 Implenia Schweiz AG
Architekt:                        atelier ww Architekten sia AG
Bauingenieur:                Henauer Gugler AG
Haustechnik:                  Implenia Schweiz AG
Elektroplanung:             pbp ag engineering

© atelier ww
Fassadenelement fertig
Autor

atelier ww ist ein Architekturbüro in Zürich und seit 1970 in der gesamten Schweiz und im Ausland tätig. Das Büro ist vorwiegend in den Bereichen Architektur und Städtebau und in allen Planungsphasen aktiv. www.atelier-ww.ch

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