Tragwerksplanung 4.0

Das 1996 gegründete Ingenieurbüro hat sich von Beginn an dem Einsatz von modernen Technologien in der Tragwerksplanung verschrieben und setzte bereits 1997 auf die vollständige 3D-Planung. Da die Technologie jedoch noch nicht ausgereift war, musste die Arbeitsweise bald wieder eingestellt werden. Trotzdem war der Grundstein gelegt und der Glaube an das Potenzial geweckt.

Der erneute Startschuss für eine durchgängige 3D-Planung fiel mit dem Auftrag zum Neubau des Verwaltungsgebäudes für E.ON in Zolling bei München. Das Gebäude besaß eine äußerst komplexe Geometrie mit einer entsprechend komplizierten Tragwerkskonstruktion: eine schräg verlaufende Gebäudekontur, geneigte Wände, Split-Level sowie gekrümmte Deckenuntersichten.

Eine widerspruchsfreie Darstellung dieser Gebäudegeometrie war nur mit einem digitalen 3D-Modell möglich. Gleichzeitig konnten mit diesem 3D-Modell wichtige Bewehrungsdetails räumlich dargestellt und damit die Tragwerksplanung erheblich erleichtert werden. Seitdem wird bei den Ingolstädter Ingenieuren jedes Projekt an einem digitalen 3D-Modell bearbeitet, unabhängig von der Größe.

E.ON Kraftwerk Zolling, Verwaltungsgebäude, Architekt: Boesel Benkert Hohberg Architekten, Tragwerksplaner: MUCKINGENIEURE (Bild: Henning Koepke)

Intelligente Planung in 3D

Statt Striche zu zeichnen, wird mit Bauteilen gearbeitet, die durch zugeordnete Attribute „intelligent“ werden. Eine vordefinierte Planungsbibliothek erleichtert die Modellerstellung erheblich, und Strichart und -dicke werden automatisch maßstabsgetreu gewählt. Vordefinierte Planlayouts lassen Schal- und Bewehrungspläne in der gewünschten Optik erscheinen und steigern die Qualität der Ausführungsunterlagen.

Gleichzeitig ist damit auch der Bürostandard definiert. Alles wird aus dem 3D-Modell abgeleitet, angefangen von Tabellen und Listen bis hin zu Massenauszügen. Ebenso müssen Anpassungen an einem Bauteil – zum Beispiel eine Wand mit einer bestimmten Stärke – nicht mehr einzeln an allen Stellen nachgetragen werden, an denen das Bauteil verbaut wird. Es reicht die Änderung an einem Beispiel, die dann auf die übrigen Positionen übertragen wird. Das Konstruieren bleibt für das Team gleich. Durch die konsequente Bewehrungsverlegung im 3D-Modell ist die Bewehrung gleichzeitig in Grundriss, Schnitt und Ansicht verlegt. Damit erreicht das Büro eine 30 bis 35 Prozent höhere Produktivität in der Konstruktion.

Das E.ON Verwaltungsgebäude als digitales Gebäudemodell (Bild: MUCKINGENIEURE)

Mit der Planungsbibliothek und den vordefinierten Bauteilen ist es den Ingenieuren möglich, alle Massen aus dem 3D-Modell abzuleiten. Durch das Weiterverarbeiten mit der Ausschreibungssoftware Nevaris konnte das Büro sein Portfolio um das Erstellen von Rohbauleistungsverzeichnissen erweitern und seinen Bauherren zusätzlich anbieten. Das Ingenieurbüro optimierte seine Planungsbibliothek und die vordefinierten Bauteile soweit, dass auch die Stahlmassenschätzung und -verfolgung direkt aus dem 3D-Modell heraus erfolgt. Dies führte zu einer geschätzten Effektivitätssteigerung auf 85 bis 90 Prozent.

Ein weiterer neuer Geschäftsbereich, der sich durch die Arbeit am 3D-Modell ergab, sind die bauphysikalischen Nachweise. Mit dem um die bauphysikalischen Eigenschaften erweiterten 3D-Modell werden nun auch effektiv EnEV- und Schallschutznachweise erstellt.

Auf die Frage, warum Ingenieure auf das Arbeiten in 3D setzen sollten, gibt es eine klare Antwort: Die Informationen und Auswertungsmöglichkeiten, die eine 2D-Zeichnung bietet, genügen dem heutigen Planungsalltag mit seinen wachsenden Anforderungen bei kurzen Bauzeiten immer weniger. Am 3D-Modell sieht man sofort, wenn zum Beispiel ein Rohr durch ein Fenster verläuft – und nicht erst auf der Baustelle. Zudem ist das Austauschen von Informationen rund um die Uhr und überall auf der Welt heute gängige Praxis. Auf überholte und langsame Prozesse wird keine Rücksicht genommen.

3D-Modell Neubau Ruhestraße, München (Bild: MUCKINGENIEURE)

Von 3D zur BIM-Arbeitsweise

Aufgrund dieser stetigen Weiterentwicklung war der Schritt zu BIM für die Ingolstädter einfach. Seit mehr als fünf Jahren arbeiten die Tragwerksplaner nun mit der digitalen Arbeitsmethode. Bei der Konstruktion von Tragwerken setzt das Team auf Allplan Engineering – ergänzt um die Planungsbibliothek Allplan IBD mit intelligenten Baudaten. Das in Allplan mit allen benötigten Attributen angereicherte 3D-Modell wird über die BIM-Plattform Allplan Bimplus allen Planungsbeteiligten zur Verfügung gestellt und erleichtert so die Kommunikation. Das Tragwerksmodell wird mit den Modellen der Architekten und Fachplaner abgeglichen. Fragen werden über das BIM Collaboration Format (BCF) kommuniziert und dokumentiert.

Statt ganzer Modelle werden hier nur sehr kleine Informationen versandt, die beispielsweise mit Allplan Bimplus direkt zur betreffenden Stelle im 3D-Modell hinführen. Die Dateien werden dabei gleichzeitig protokolliert und archiviert, wodurch auch die Kommunikation der Planungsbeteiligten automatisch dokumentiert ist. Der Abgleich der verschiedenen Fachmodelle erfolgt im IFC-Format.

Die Planung wird online und direkt am BIM-Modell besprochen und bearbeitet. Die Visualisierung von Tragwerksvarianten beim Bauherren wird zum Kinderspiel. Die BIM-Arbeitsweise bietet in der gesamten Zusammenarbeit mit den Planungspartnern große Vorteile. Durch cloudbasierte Softwarelösungen ist es möglich, dass Mitarbeiter oder unterschiedliche Büros von verschiedenen Standorten aus effektiv an einem Projekt arbeiten können.

3D-Modell Kinderkrippe Situlistraße, München (Bild: MUCKINGENIEURE)

BIM braucht motivierte Mitarbeiter

Ein wichtiger Punkt für die Implementierung von BIM ist die Motivation der Mitarbeiter für diese Umstellung. Das Wichtigste hierbei ist, dass die Geschäftsführung von der Einführung überzeugt ist. BIM muss von oben nach unten gelebt werden. Gerade junge Mitarbeiter müssen in der Regel gar nicht erst für BIM begeistert werden. Zudem erkennen mittlerweile auch zunehmend ältere Mitarbeiter, dass ihre BIM-Fähigkeit für die Zukunftssicherung unabdingbar ist. Ein 55-jähriger Bauzeichner, der auch in zehn Jahren noch in seinem Beruf arbeiten möchte, weiß, dass er diese Umstellung mitmachen muss.

Was kostet BIM?

Kosten für die Umstellung auf BIM betreffen in erster Linie die Aus- und Weiterbildung der Mitarbeiter. Vor allem sollte mindestens ein Kollege als BIM-Modeler ausgebildet werden, um später in der Lage zu sein, IFC-konform zu arbeiten. Die Weiterbildung erfolgt durch den jeweiligen Softwareanbieter und kostet zwischen 800 und 1.200 Euro. Ansonsten braucht ein Mitarbeiter etwa sechs bis acht Wochen, um am laufenden Projekt die BIM-Methode zu erlernen, was dementsprechend etwa ein bis zwei Monatsgehälter ausmacht.

Bei allen Argumenten für eine Umstellung auf die BIM-Arbeitsweise steht fest: Die Zukunft ist digital, und darauf müssen sich alle einstellen – auch die Baubranche. BIM hilft dabei, einheitliche Bürostandards einzuführen, den Nachwuchs von Bauzeichnern und Bauingenieuren für sich zu gewinnen sowie auch als kleines Büro größere Projekte (mit) zu bearbeiten. Letzteres wird dadurch möglich, dass beispielsweise freie Mitarbeiter dank IFC-Format problemlos in Projekte eingebunden werden können. Nicht zuletzt erhöht BIM deutlich die Effizienz der Bearbeitung und reduziert Planungsfehler im Vorfeld.