Bauen im Bestand mit BIM

Ausgangslage

Das Architekturbüro Hild und K wurde 1992 in München gegründet und ist ebenfalls in Berlin vertreten. Sein Tätigkeitsbereich umfasst nicht nur die Errichtung von Neubauten, sondern ebenfalls die Sanierung und Denkmalpflege als weiteren Schwerpunkt. Angefangen hat das BiB mit BIM für Hild und K im Jahr 2008. Zu diesem Zeitpunkt tätigten sie eine Investition in eine BIM-fähige Software, arbeiteten aber vorerst allein an ihrem Modell. Der Austausch war damals noch sehr reduziert und im Closed BIM. Seitdem hat sich viel verändert. Es folgte ein längerer Prozess, in welchem Mitarbeiter zur Arbeit mit der BIM-Methode geschult und eine interne Qualitätsüberwachung eingeführt sowie interne Strukturen aufgebaut wurden. Für BIM-Projekte werden bei Hild und K sogenannte BIM-Leader ernannt, die dann die interne Projektkoordination übernehmen und für den externen Informations- und Modellaustausch verantwortlich sind. Damit deckt sich das Vorgehen von Hild und K mit den Empfehlungen aus Literatur und Leitfäden. Der Austausch über das IFC-Format ist heute Standard und fördert die Kommunikation an einem gemeinsamen Modell. Die juristische Verantwortung hat sich nicht verändert, ist heute aber klarer: Die Verantwortung über den Bestand liegt beim Bauherrn, die Verantwortung für die Planung bei Hild und K.

Hild und K hat im Bestandsbau schon früh auf die Modellerzeugung durch einen externen Vermesser gesetzt. Die Verantwortung für das Bestandsmodell wird vom Vermesser getragen, da dieser Prozess von der architektonischen Arbeit von Hild und K durch die Vergabe eines Unterauftrags klar abgegrenzt ist. Der Vermesser erzeugt dann eine Punktwolke und ein Geometriemodell, hier spricht man heute in der Regel von einem Erzeugungsverhältnis der Punktwolke zum Modell von 1 zu 8. Damals hat es noch 3 Monate gedauert, bis der Vermesser alle Daten aufgenommen hatte und ein 3D-Bestandsmodell erzeugt hatte. Häufig musste man mit der Planung erst einmal in 2D anfangen, weil die Wartezeiten zu lang waren. Das führte unweigerlich dazu, dass man Arbeit doppelt erledigte, weil die Planung später an das 3D-Modell Bestandsmodell angepasst werden musste. Zu dem Zeitpunkt dieser Planungsintegration sind viele der Entscheidungen durch die Bauherren bereits auf Grundlage der vorherigen Planung schon getroffen, was zu vielen Änderungen im Nachgang geführt hat. Aus ihrer Erfahrung heraus tendiert Hild und K dazu, vor Vorlauf alles vermessen zu lassen und zu einem späteren Zeitpunkt, wenn die Anforderungen an das Modell klarer werden, zu entscheiden, welche Daten tatsächlich modelliert werden sollen. Zum einen ist die Erzeugung der reinen Vermessungsdaten, sprich der Punktwolke, sehr einfach zu handhaben und zum anderen senkt es das Risiko, dass man die Daten nicht ein zweites Mal aufnehmen lassen muss.

Mit einer Punktwolke arbeitet Hild und K beim Revitalisierungsprojekt des denkmalgeschützten Huthmacherhauses in direkter Nachbarschaft zum Bikini Berlin (s. Abbildung 1: Huthmacherhaus Bestand). Das Gebäude soll entkernt und technisch ertüchtigt werden (s. Abbildung 2: Huthmacherhaus entkernt). Hier wurde zunächst lediglich eine Ebene vermessen. Die hohe Serialität des Gebäudes ermöglicht es, diese dann weitgehend auf die anderen Etagen zu übertragen, sodass nur noch Abweichungen eingepflegt werden müssen.

Zielsetzung

Im Jahr 2012 begann die Aufstockung der 18-stöckigen Münchener Konzernzentrale der BayWa AG (s. Abbildung 3: BayWa Hochhaus mit BIM-Modell, Abbildung 4: BayWa Hochhaus). Hierbei wurden alle Fassaden erneuert und energetisch ertüchtigt sowie alle Büroetagen und das Hochhaus umgebende Anbauten umstrukturiert. An diesem Projekt arbeiteten zwei Hild und K Niederlassungen standortübergreifend zusammen. Somit entstand hier intern der Bedarf nach einem verlustfreien und reibungslosen Informationsaustausch durch BIM-Prozesse. Grundsätzlich ist der Vorteil von BIM, dass alle Informationen in einem Modell gebündelt sind und man diese im Idealfall im Betrieb weiterverwendet. Außerdem ist der Informationserhalt im Modell für zukünftige Sanierungen, Renovierungen oder Anbauprojekte wichtig, da man sich so aufwendige neue Informationsbeschaffung erspart. Ein weiterer Punkt für die Projektphase ist, dass ein BIM-Modell den Informationstransfer fördert. Planungsbesprechungen können anschaulich am Modell und sehr nah an der IST-Situation besprochen werden.

Durch die Planung an einem Bestandsmodell kann man den Bestand auch besser nutzen. Im BayWa Hochhaus waren in den Betonrippendecken beispielsweise schon Aussparungen vorhanden. Hätte man diese vorab nicht aufgenommen und modelliert, wären entweder auf der Baustelle zeitraubende Umplanungen erforderlich gewesen oder weitere Aussparungen erstellt worden, welche die Einhaltung der Anforderungen aus Statik und Brandschutz erschwert hätten. Durch das Modell wurden die Öffnungen alle koordiniert für die TGA genutzt. Somit konnten auch die Deckenhöhen erhalten bleiben. Die so zu optimierenden lichten Geschosshöhen stellten sicherlich einen gewichtigen Faktor in der Entscheidung über einen Abriss des Bestandsgebäudes dar.

Durch die Verlagerung von Problemen in die frühen Planungsphasen, in der die Kosten leichter zu beeinflussen sind als in späteren Phasen, entsteht eine höhere Kostensicherheit und es macht den Bauherrn entscheidungsfähiger. Dazu kommt ebenfalls eine höhere Terminsicherheit, da diese Probleme nicht am Ende des Bauprojekts unter Druck behoben werden müssen. Komplexe Abläufe auf der Baustelle konnten mithilfe des BayWa Gebäudemodells frühzeitig strukturiert und dadurch planungsgerecht ausgeführt werden.

Datenerfassung in der Vorprojektphase

Derzeit führt Hild und K in Kooperation mit Caruso St. John die Planung für die Generalsanierung der Neuen Pinakothek in München durch (s. Abbildung 5: Pinakothek Luftbild). Der Gebäudekomplex beherbergt in 22 Sälen und 11 Kabinetten bedeutsame Kunstwerke des 19. Jahrhunderts und umfasst dazu die Direktion der Bayrischen Staatsgemäldesammlung, ein kunstwissenschaftliches Institut, eine Bibliothek, Restaurierungsateliers und Labore. Durch die Sanierung soll der Gebäudebestand technisch und funktional an die veränderten Nutzungsanforderungen angepasst werden. Bei diesem Gebäudekomplex konnte man mit einer reinen Punktwolke in der Vorprojektphase schon viel planen. Moderne Laserscanner bieten häufig die Möglichkeit, die Daten in eine Cloud abzulegen, in der sich der Nutzer innerhalb der erzeugten Punktwolke bewegen und Messungen vornehmen kann. Auch 360° Fotos werden bei einem Scan erzeugt und weitere Informationen können innerhalb der Punktwolke abgelegt werden, was detaillierte und informationsreiche ?vor Ort? Betrachtungen ermöglicht. Diese Funktionalität in einer Punktwolke ist in der Vorprojektphase sehr hilfreich und kann ebenfalls bei der späteren Modellerzeugung in der Planungsphase von hohem Nutzen sein. Besonders für das Projekt der Pinakothek gibt es viele Anforderungen zum Lichteintrag, zum Raumklima und weiteren Faktoren in dem die Kunstwerke später untergebracht sind. Nur mithilfe eines BIM-Modells können diese unterschiedlichen Anforderungen effektiv in den diversen Fachplanungen aufeinander abgestimmt werden.

Zu Beginn der Modellierung sollte die Zielsetzung des Projektes durch den Auftraggeber und damit die Anforderungen an das Modell klar sein. Ebenso sollte mit dem Vermesser geklärt werden, welche Informationen sich im Rahmen des Aufmaßes erfassen lassen. Nicht jede Information ist für die Projektbearbeitung notwendig und ein informationsüberladenes Modell kann lange Ladevorgänge verursachen und damit den Planungsprozess erschweren. Die heterogenen Anforderungen je nach Bestandsprojekt sind in der Abbildung 6: ?Datenerfassung bei Bestandsobjekten? aus dem Leitfaden ?BIM für Architekten? der BAK-Arbeitsgruppe ?Digitalisierung und Bauen im Bestand? übersichtlich dargestellt. Zu dem Leitfaden wurde auch eine Anwendungshilfe entwickelt, welche die entsprechenden Anforderungen an die Bauteilerfassung als Anhang an die Auftraggeberinformationsanforderung (AIA) und den BIM Abwicklungsplan (BAP) formuliert und hier heruntergeladen werden kann. Der Hild und K Büropartner Matthias Haber war maßgeblich an der Entstehung des Leitfadens beteiligt und konnte dabei auch die Erfahrungen seines Büros mit einbringen.  

Fazit

Die Umstellung auf BIM war anfangs arbeitsintensiv, aber die internen Prozesse haben sich stark verschlankt und verbessert. So konnten Herausforderungen wie beim BayWa Hochhaus gut bewältigt werden indem man in gemeinsamen Besprechungen am BIM-Modell arbeitet.

Dass eine moderne Punktwolke zur Verbesserung der Projektkoordination in der Vorprojektphase nützlich ist, wird grade im Projekt der Pinakothek deutlich. Die zahlreichen Anforderungen wurden alle in der Punktwolke besprochen, koordiniert und konnten ganzheitlich betrachtet werden. Auch hier fanden alle Planungsbesprechungen direkt am BIM-Modell statt.

Hild und K hält es für absolut notwendig und zielgerichtet bei Bestandsprojekten auf BIM umzustellen. Die komplexen und wachsenden Anforderungen, die heutzutage an BiB gestellt und sich in Zukunft noch durch Nachhaltigkeitsaspekte noch weiter erhöhen werden, sind nur mithilfe der BIM-Methode zu bewältigen.

Ausblick

Derzeit wickelt Hild und K erste Projekte auf der 6D-Ebene ab. Das heißt sowohl die Geometrie, die Termin- und die Kostenplanung als auch die Ökobilanzierung werden im BIM-Modell modelliert. Durch das BIM-Modell wird die Bewertung der Bestandsstruktur möglich, sodass transparent Ökobilanzen einer Sanierung und eines Neubaus verglichen werden können. Der Aspekt der Ökobilanzierung wird mit Hinsicht auf die globale Entwicklung zunehmend zum Standard werden.

Die Modellierung der Betriebsdaten (also die 7. Dimension) hält Hild und K in Bezug auf das Thema Nachhaltigkeit für besonders wichtig. Zum einen kann man die Nutzung durch Monitoring nachhaltiger gestalten, zum anderen können verbaute Bauteile in eine Bauteilbörse zurückgeführt werden.

Daneben sieht Hild und K der Optimierung der Bestandserfassung entgegen. Das Architekturbüro sieht hier Potenziale in der Unterstützung durch Künstliche Intelligenz (KI), welche durch Maschinelles Lernen Bauelemente und deren Bezüge im Modell erkennt und dadurch die Modellierung von Beständen vereinfachen kann.