Geplant, geprüft, genehmigt – mit BIM

Der digitale Bauantrag wird kommen – per Gesetz und bereits bis Ende 2022. Ab diesem Zeitpunkt müssen Bund und Länder die Einreichung statt in Papierform digital und über das Internet ermöglichen. Das Onlinezugangsgesetz (OZG) schreibt dies für insgesamt 575 Verwaltungsdienstleistungen aus verschiedenen Bereichen vor.

Die Stadt Dortmund und das Architekturbüro Drahtler Architekten gehen bei einem vom Land NRW unterstützten Pilotprojekt noch einen Schritt weiter: Sie haben einen modellbasierten Bauantrag erarbeitet und geprüft. Die erste digitale Baugenehmigung für ein Dortmunder Geschäftshaus auf Phoenix West wurde am 26. Februar 2021 erteilt.

In verschiedenen Bundesländern wird durchaus erfolgreich daran gearbeitet, wie der digitale Bauantrag aussehen soll. Erste, inzwischen breit angelegte Pilotprojekte – so aktuell der papierlose Bauantrag im Landkreis Nordwest-Mecklenburg – geben Zuversicht, dass viele Leitz-Ordner zukünftig leer bleiben dürften. Denn der bisherige Papier- und Zeitaufwand ist enorm. In Deutschland ist die Zusammenstellung aller Antragsformulare, Pläne, Stellungnahmen, Gutachten, Berechnungen und Nachweise in mindestens fünf Exemplaren nötig: drei für die Prüfbehörde im Bauamt, je ein Exemplar für Bauherr und Architekt sowie gegebenenfalls weitere Exemplare für eingebundene Prüfstellen in anderen Ämtern.

Der digitale Bauantrag ist ein erster, wichtiger Schritt …

Die voranschreitende Digitalisierung macht es möglich wie notwendig, Bauanträge digital einzureichen. Dass sie bald digital und zumeist PDF-basiert einzureichen sind, verkürzt aber erst einmal weder die Bearbeitungszeit noch ermöglicht es den Einsatz digitaler Prüfsoftware, die den Zeitraum bis zur Genehmigung deutlich verkürzen hilft. Genau hier liegt die große Herausforderung, der sich die Baubehörden bundesweit zügig stellen müssen: in ein bisher ausnahmslos analoges Baugenehmigungsverfahren die BIM-Planungsmethode zu implementieren und weiterführend eine durchgängig digitale Prozesskette in der Antragsbearbeitung zu gewährleisten.

Der digitale Bauantrag ist ein erster Schritt. Er legt die Basis für nachfolgende Ausbaustufen und für eine schnellere Baugenehmigung. Mindestens genauso wichtig sind im Vorfeld die Schaffung der notwendigen digitalen Infrastruktur für die Bauantragsbearbeitung. Auch die weitere Digitalisierung der Bauämter und der in das Verfahren eingebundenen Behörden ist erforderlich. Hinzu kommt eine ausreichende Fortbildung der eigenen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Sie müssen lernen, die digitalen Werkzeuge, die zur Antragsprüfung genutzt werden können, überhaupt sowie effizient einzusetzen und: die BIM-Planungsmethode zu verstehen. Wie sonst sollte eine korrekte, regelbasierte Prüfung von modellbasierten Planungsunterlagen möglich werden?

… und der modellbasierte Bauantrag wird der nächste große Schritt

Das Land NRW initiierte Ende 2017 gemeinsam mit der Modellkommune Dortmund und dem Lehrstuhl für Informatik im Bauwesen der Ruhr-Universität Bochum ein Forschungsprojekt, das herausarbeitete, wie sich BIM-Modelle in das Bauantragsverfahren einbinden lassen und wie hoch der Effizienzgewinn für die Behörden sein kann. Einheitliche Modellierungsrichtlinien sind für die Prüfbarkeit einer modellbasierten Planung jedoch unerlässlich. Anhand des konkreten Bauvorhabens Ocean 21 in Dortmund wurden in der Folge standardisierte Modellierungsrichtlinien entwickelt, überprüft und angepasst. Sie sollen BIM-basierte Projekte in Zukunft digital prüffähig machen.

Aktuell arbeitet jeder Architekt nach seinen individuellen Richtlinien und Standards, in denen er wesentliche Parameter wie die Darstellung von CAD-Planinformationen (Zeichenrichtlinien) abbildet, wo und wie Plandateien abzulegen und zu benennen sind (Projektablage- und Speicherrichtlinien) und in welcher Form die Weitergabe von Plänen zu erfolgen hat (Layoutrichtlinien). Die Modellierungsrichtlinien bilden im BIM-Prozess die wichtige Basis für eine exakte Modell-Erstellung. Darüber hinaus sind sie Grundlage für die nachfolgenden Planungsschritte, in denen Datenbanken eingebunden werden und der übergreifende (Fach-)Modellaustausch via IFC erfolgt.

Drahtler Architekten aus Dortmund hatten im Forschungsprojekt sowohl den Entwickler- als auch den Anwenderpart inne. Sie boten mit einem realen Projekt die Arbeitsgrundlage für die Erarbeitung und praxisgerechte Prüfung einer übergreifenden Modellierungsrichtlinie. Sie waren damit sozusagen das Reallabor für die Erstellung einer allgemein verbindlichen und prüfbaren Modellierungsrichtlinie, die in Zukunft zur Anwendung kommen soll.

Das Forschungsprojekt, das neben dem Land NRW auf Bundesebene begleitet wurde, ist inzwischen erfolgreich abgeschlossen. Die Grundlage für eine modellbasierte Planungsprüfung in einem nächsten Schritt – seitens der Stadt Dortmund – war somit gelegt.

Den Modellelementen einer BIM-Planung lassen sich beliebige Attribute in beliebiger Tiefe zuweisen. Die Elemente, die für die Übergabe als IFC-Datei mindestens notwendig sind, werden in Property Sets (PSet) zusammengefasst, Bild: Drahtler Architekten

Pilotprojekt modellbasierter Bauantrag Louis Opländer

In der Modellkommune Dortmund geht die Baugenehmigungsbehörde neue Wege und digitalisiert ihr Baugenehmigungsverfahren weiter. Die erste Baugenehmigung für ein modellbasiertes Neubauprojekt wurde Ende Februar 2021 erteilt. Sie prüfte im Pilotprojekt „Neubau Unternehmenssitz Louis Opländer Heizungs- und Klimatechnik GmbH“ erstmals einen BIM-basierten Bauantrag von Drahtler Architekten. Und zwar komplett modellbasiert, was in diesem Fall wesentlich ist. Ein Bauantrag auf Basis von 2D-Plandateien und PDFs ist ebenfalls digital. Er ist jedoch nicht mit den hinterlegten 3D-Informationen und Kenngrößen eines intelligenten Gebäudemodells versehen.

Dem digitalen Bauantrag geht eine langjährige Zusammenarbeit von Bauherr Jan Opländer und Drahtler Architekten voraus. Tina und Marius Drahtler, beide Geschäftsführer bei Drahtler Architekten: „Wir planen und bauen für ihn bereits das dritte Objekt. Der Bauherr war es auch, der BIM konsequent einforderte. Er wird den Firmenneubau selbst nutzen und sieht in der digitalen Planungsmethode vor allem großen Mehrwert für den Gebäudebetrieb.“

Neubau für die Louis Opländer GmbH auf Phoenix West in Dortmund, Bild: Drahtler Architekten

Der Neubau am Rande des ehemaligen Hochofengeländes Phoenix West erwies sich als perfektes Prüf-Projekt. Die Bauzeit von März 2021 bis Mitte 2022 ist überschaubar, die Größe mit 3.000 Quadratmetern BGF optimal und bei dieser Größe gut von den Architekten selbst zu steuern. Das Bürogebäude ist außerdem kein Standardbau, sondern gespickt mit speziellen Anforderungen und technischen Besonderheiten, um die zuvor erarbeiteten Modellierungsrichtlinien auf ihre Praxistauglichkeit zu prüfen. Erneut fanden die Partner Land NRW, Stadt Dortmund und Ruhr-Universität Bochum zusammen.

Voranzustellen ist: Ein modellbasierter Bauantrag nach der BIM-Planungsmethode erfordert nicht nur die gleichen Formulare, Nachweise, Planungsinhalte, Planungstiefe und Planungsleistungen wie ein konventioneller Bauantrag. Die Planungstiefe ist sogar noch höher als üblicherweise. Dazu später mehr.

Die Modellierung von Gelände- und Gebäudemodell ist notwendig

Drahtler Architekten modellierten in ihrer BIM-Planungssoftware Vectorworks und überstellten für die spätere Prüfung mehrere IFC-basierte Prüfmodelle an die Dortmunder Bauprüfbehörde. Sie checkten hierfür im Vorfeld die erarbeiteten Modellierungsrichtlinien auf die wesentlichen Schwerpunkte für eine prüfungskonforme Modellierung. Dies betraf die allgemeinen Angaben zum Bauvorhaben, Informationen zur Georeferenzierung, Flurnummer und Gebäudeklasse, wie viel und welche Nutzungseinheiten, Aussagen zu BGF und NRF (um die DIN 277 einzubeziehen), versiegelten Flächen (für die GRZ- und GFZ-Berechnung), Stellplätzen (Stellplatzverordnung Stadt Dortmund) und Zufahrten von und zu öffentlichen Straßen und Wegen.

Die Geländemodellierung ist notwendig, um die Prüfbarkeit zu gewährleisten. Schon in dieser frühen Phase werden Basisparameter eingetragen, die in der Bauantragsprüfung ausgelesen werden, Bild: Drahtler Architekten

Für jede exakte Modellierung muss der Projekt-Null-Punkt definiert werden. Er ist der absolute Bezugspunkt, auf den sich alle Modelle (Architekturmodell und Fachplanungen) beziehen. Hier wird der sogenannte Koordinationswürfel platziert, der für den Datenaustausch, speziell im IFC-Datenmodell, elementar ist. Für eine BIM-basierte Prüfung muss nicht nur das Gebäude selbst modelliert sein, sondern ebenfalls ein Geländemodell. Hierfür werden sowohl das Bestandsmodell und die Neumodellierung des Geländes entwickelt. An dieser Stelle sind bereits entsprechende Hintergrundinformationen für eine spätere Prüfbarkeit zu vermerken (Flur, Flurstücknummer, Gemarkung, georeferenzierte Lage).

Darstellung im Prüfprogramm Solibri Office, das für die Prüfung des Antrags genutzt wurde.
Zu sehen ist hier auf der Strukturebene IFCsite, dass die Infos aus dem modellierten Flächenmodell ausgelesen sind. Würden sie fehlen, gäbe das Prüfprogramm einen Fehler aus, Bild: Drahtler Architekten

Datenbankunterstützte Planungsarbeit wird elementar

Anders als im konventionellen Bauantrag, in den in PDF-basierten Vorlagedateien wesentliche Informationen wie BGF, BRI oder auch die Anzahl, Verortung und Größe der verschiedenen Nutzungseinheiten von Hand eingetragen werden, sollte dies bei der Erarbeitung des modellbasierten Bauantrages auf Basis der Modellinformationen erfolgen. Hierfür war es u. a. wichtig, eine exakte und überall gleiche Nomenklatur für die Einzelgeschosse und -räume zu entwickeln, die im Formular ebenso exakt eingebunden werden mussten. Der Vorteil der BIM-Planung liegt ja darin, die Modelldaten in Datenbanken so zusammenzustellen, dass a) die Ermittlung der benötigten Zahlen beim planenden Architekten und im Nachgang dazu b) die Prüfung der ermittelten Daten bei der Baubehörde automatisiert erfolgt. Denn erst dann kommt eine eklatante Zeiteinsparung im Prüfverfahren zu tragen.

Die Berechnung der Flächen und Nutzungseinheiten soll aus dem 3D-Modell erfolgen. Damit das möglich ist, haben Drahtler Architekten mit Datenbanken gearbeitet, die diese Informationen bündeln, Bild: Drahtler Architekten

Die Geometrien und 3D-bezogenen Informationen ließen sich auf Basis der regelbasierten Prüfsoftware Solibri Office und einer exakt definierten Modellierung bei der Bauprüfbehörde der Stadt Dortmund zügig prüfen. Hinzu kamen die Fülle von Formularen, die für jeden Bauantrag einzureichen sind. Erneut wurden Datenbanken eingesetzt, die die erforderlichen Daten aus der Gebäude-Strukturebene IFC-Building zusammenstellten und für die Formulare filterten. Die Datenverwaltung bekommt in diesem Prozess somit einen neuen Stellenwert. Es geht nicht nur darum, die Geometrie abzubilden und zu modellieren, sondern die Bauteile und die Strukturebenen entsprechend zu informieren. Drahtler Architekten setzten dafür den in ihrer BIM-Planungssoftware Vectorworks integrierten Datenmanager ein.

Hierfür lassen sich zwei Wege gehen: die klassenbasierte Datenzuweisung oder die Datenzuweisung über die Objekte selbst. Anschließend wird festgelegt, welche Daten im IFC-Prüf-Modell zu hinterlegen sind. Denn es geht an dieser Stelle darum, dass die Ämter nur die Daten bekommen, die sie benötigen, und die Dateien nicht unnötig aufzublasen. Letzteres kann Fehler im automatischen Einlesevorgang verursachen.

Über die Plattform des Bauportals NRW erfolgt der Austausch aller genehmigungsrelevanten Informationen zwischen Architekten und Baubehörde. Neben dem Upload aller notwendigen Unterlagen für den Bauantrag lassen sich hier ebenso Ergänzungen, Rückfragen und der aktuelle Status der Bearbeitung organisieren, Bild: Drahtler Architekten

Einreichung über das Bauportal NRW

Die Einreichung aller Dokumente erfolgt über die zentrale Plattform des Bauportals NRW. Zum Zeitpunkt der Einreichung im Oktober 2020 war sie noch nicht komplett fertig. Das Bauantragsformular wurde daher noch konventionell eingereicht. Das wird sich im Laufe des Jahres 2021 jedoch ändern. Dann sollen alle notwendigen Formulare digital hochzuladen bzw. auszufüllen sein.

Der planende Architekt meldet sich für die Einreichung des Bauantrags zuerst auf dem Bauportal an und hinterlegt dort seine Basisinformationen. Der allgemeine Teil im Bauantragsformular entfällt damit in der Folge. Die Antragsformulare sind zum Teil als PDF einzureichen. Hinzu kommen das Gebäudemodell und das Geländemodell Planung (Architekt), das Geländemodell Bestand (Vermesser) sowie das Lüftungsgesuch (TGA-Fachplaner) als IFC-Dateien. Über Solibri Office werden die verschiedenen Modelle im Bauprüfverfahren anschließend zusammengebracht. Für die Bauprüfbehörde erschließt sich der Entwurf damit direkt über die 3D-Modelle.

Die Plattform soll im Prinzip ähnlich übersichtlich zu nutzen sein wie ELSTER zur digitalen Abgabe der Steuerklärung. Sind alle wesentlichen Infos einmal eingetragen, kann man immer wieder auf Basisformulare zurückgreifen und muss nicht alles erneut für jedes Projekt eingeben.

Eine Harmonisierung auf Stadt-, Landes- und Bundesebene ist elementar

Trotz aller Anstrengungen und positiven Entwicklungen bleibt weiterhin Abstimmungs- und Harmonisierungsbedarf, um den BIM-basierten Bauantrag im Baualltag zu verankern. So sind die Prüfkriterien in jeder Landesbauordnung verschieden. Hinzu kommt, dass jede Stadt andere lokale Verordnungen und Satzungen verankert, was für zusätzlichen Prüfaufwand sorgt und eine Landes- oder gar bundeseinheitliche Bauantragsprüfung aktuell unmöglich macht.

Anzumerken ist überdies, dass bei einem BIM-basierten Bauantrag die Modellierung sehr weit fortgeschritten ist, um notwendige prüfbare Inhalte zu generieren. Für jedes wirtschaftlich planende Architekturbüro ergibt es daher wenig Sinn, sein Projekt nur bis Leistungsphase 4 umzusetzen. Die zu erbringende Vorleistung ist dann so groß, dass sich der BIM-basierte Bauantrag für den Architekten nicht rechnet, betonen Drahtler Architekten.

Dem modellbasierten Bauantrag gehört dennoch zweifellos die Zukunft. Er könnte unter anderem dank automatisierter Prüfroutinen die langen Bearbeitungszeiten in den Ämtern deutlich verringern. Außerdem schafft ein 3D-Modell bessere Prüfmöglichkeiten für die Ämter. Über ein Modell erschließen sich der Gesamtentwurf sowie seine Stärken und Schwächen weitaus einfacher als über 2D-Ausdrucke und Tabellen in vollen Leitz-Ordnern.

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