Büros in Stahlleichtbauweise mit BIM in Hoppegarten

Building Information Modelling ist ein Verfahren auf Grundlage digitaler Modelle und vorgefertigter, standardisierter Bauelemente. Das Verfahren erlaubt nicht nur einen hohen Automatisierungsgrad, sondern bietet insbesondere für Aufstockungs- und Erweiterungsbauten eine Vielzahl von Vorteilen für Investoren und Bauherren.

Digitalisierung und Stahlleichtbau greifen ineinander

Die BSU Bau- und Ingenieurgesellschaft mbH (BI) ist ein 2019 neu gegründetes, innovatives Tochterunternehmen der BSU Holding GmbH. Ihre Kernaufgabe ist es, Raumlösungen in Stahlleichtbauweise zu planen und zu fertigen.

Für den Standort in Hoppegarten hat die BI statt konventionell mit der BIM Methode einen dringend benötigten Büroneubau geplant und umgesetzt. Das Bürogebäude ist als eigenständiges Objekt in die bestehende Werkshalle projektiert worden. Außerdem wurde für dieses Projekt direkt neben der Bebauungsfläche eine Produktionsstraße eingerichtet, so dass die Stahlleichtbauelemente ohne Transportwege montiert werden konnten.

Die Grundlage für diesen Prozess bildet das digitale Gebäudemodell.  In dem Fall des Büroneubaus wurde zunächst das Bestandsobjekt – eine etwa 2500 m² große Werkshalle – mit einem Leica BLK 360 bildgebenden Laserscanner neu aufgemessen. Daraus resultierte ein digitaler 3D Datensatz mit über 5 Milliarden Messpunkten. Diese Daten wurden dann als Punktwolke in das Planungstool Autodesk Revit eingespeist. Auf Basis des Aufmaßes und bestehender Grundrisse wurde zuerst die Werkshalle digitalisiert und nachmodelliert. Der geplante Neubau konnte nun ebenfalls mit Autodesk Revit in das Gebäudemodell der bestehenden Halle hineinmodelliert werden.

Diese Planung umfasst das gesamte Bürogebäude mit allen Decken, Wänden, Bauelementen wie Fenstern und Türen sowie sämtlichen Installationen. Das digitale Gebäudemodell ermöglicht nun eine Kollisionsprüfung. Das bedeutet, dass automatisch die geplanten Wand- und Deckenelemente mit anderen Fachmodellen, wie zum Beispiel der geplanten Lüftung oder Elektrik, auf Konflikte geprüft werden. Stellt sich in dieser Prüfung heraus, dass Leitungen zum Beispiel im Bereich von Fenstern oder Türen geplant sind, können diese Fehler sofort im Modell behoben werden. Die Kollisionsprüfung der einzelnen Fachmodelle untereinander sorgt für einen nahezu fehlerfreien und reibungslosen Produktions- und Montageablauf.

Im nächsten Schritt erfolgte mit Hilfe des Elementierungstools in Autodesk die Einteilung des geplanten Gebäudes in ein Raster. Daraus ergibt sich eine Liste mit möglichst vielen standardisierten Wandelementen und möglichst wenig individuellen Bauteilen. Auf Basis dieser Liste werden automatisch von der Software die Stücklisten für Profile und Beplankung ausgegeben. Weiterhin liefert das System automatisch die optimalen Zuschnittpläne für die Fertigung der Profile und Beplankung, um den Verschnitt bei der Fertigung auf ein Minimum zu reduzieren. Es wird nichts dem Zufall überlassen.

Auf Grundlage dieser Planung wurden über 80 einseitig beplankte Wand- und Deckenelemente für den Bürokomplex gefertigt und montiert. Die offene Seite der Elemente wurde für die Installationen genutzt und danach wie gewohnt vom Gewerk Trockenbau geschlossen und weiterverarbeitet.

Digitale Gebäudemodelle umfangreich nutzen

Die Einsatzmöglichkeiten von digitalen Gebäudemodellen sind vielfältig. Zum einen sind zu Beginn des Bauvorhabens alle Daten für das Bauantragsverfahren einfach und verlässlich abrufbar. Es ermöglicht weiterhin die kollisionsfreie Ausführung durch eine gezielte Prüfung der Fachmodelle.

Das Gebäudemodell kann außerdem den Betreibern von Gebäuden zur Verfügung gestellt werden. Das bedeutet, dass zum Beispiel die Wohnungswirtschaft ihre Wohneinheiten und deren Instandsetzung damit verwalten kann. Es wären keine wiederholten Aufmaße für Reparaturen oder Sanierungen nötig, da alle Daten bereits in einer Lösung vereint sind. Speist man dieses Gebäudemodell in eine Facility Management Software, ist die Grundlage für eine erweiterte Nutzung und die Verarbeitung einer Vielzahl von zusätzlichen Daten gegeben.

Zu einem späteren Zeitpunkt in der Nutzungsphase von Gebäuden kann das digitale Modell unter anderem die Ausführungsgrundlage für externe Leistungen sein. Das heißt mit Hilfe der Übergabe eines .ifc Modells an Dienstleister sind schnittstellenfreie Arbeiten möglich. Das könnte zum Beispiel den Elektriker betreffen, der aus dem Modell zunächst die Wohneinheit identifiziert, den Zählerschrank findet, den E-Check durchführt und nur noch seinen QR Code mit allen relevanten Daten anbringt, der wiederum ins Modell gespeist wird und später als Information zum Abruf bereitsteht.

Die Planung mit BIM kann auch die Grundlage für den Vertrieb und die Projektkommunikation sein. Das bedeutet, virtuelle Rundgänge in Objekten sind möglich und in Echtzeit könnten Bodenbeläge oder Wandfarben geändert werden. Makler haben dadurch die Möglichkeit für in Planung befindliche Objekte Live-Besichtigungen anzubieten, die ein wesentlich realistischeres Erlebnis für den Kunden bieten als lediglich Fotos oder Grundrisse. Bei Bestandsimmobilien kann der virtuelle Rundgang für Kauf- oder Mietinteressenten auch deutliche Zeitersparnis bedeuten, wenn dadurch die Vorauswahl wesentlich effizienter getroffen werden kann. Die Entscheidungsgrundlage für Käufer und Mieter wird auf ein neues Niveau gehoben.

Zusammenfassung der Ergebnisse

Die Planung und Visualisierung eines Gebäudes mit BIM sowie die BIM-gestützte Fertigung und Ausführung führt zu einer wesentlichen Effizienzsteigerung aller am Bau beteiligten Gewerke. Aus der digitalen Vernetzung resultiert somit nicht nur eine Optimierung der Prozesse, sondern auch eine deutlich höhere Planungs- und Kostensicherheit. Die BI hat das Bürogebäude mit einer Fläche von etwa 500 m² durch die digitale Planung und die Vorfertigung in nur 5 Monaten abgeschlossen.

Die von der BI geplanten und vorgefertigten Stahlleichtbauelemente kombinieren dabei eine schlanke Konstruktion mit höchster Funktionalität. Das bedeutet durch die hohe Traglast und das geringe Gewicht erschließen sich alternative Bauflächen. Aufstockungen können dort umgesetzt werden, wo zum Beispiel die traditionelle Bauweise durch ein hohes Eigengewicht nicht möglich ist.

Im Vergleich zu einer konventionellen Planung und Ausführung wurden drei Monate Bauzeit und Kosten in Höhe von 25 Prozent eingespart.

Die Vorfertigung von Stahlleichtbauelementen bietet im Vergleich zu anderen Systemen, wie Stahlbeton oder Mauerwerk, drei wesentliche Pluspunkte: Das System ist nicht brennbar und damit auch in den Gebäudeklassen 4 und 5, sowie im Hochhausbereich nutzbar. Das geringe Gewicht der Konstruktion ermöglich Aufstockungen auch in Bereichen mit geringen Traglastreserven. Darüber hinaus benötigt das System nur wenig Platz, so dass je Laufmeter Wand etwa 0,1 m² mehr Nutzfläche zur Verfügung steht.

Ausblick in die Zukunft des Bauens

Im Hinblick auf die Pariser Klimaschutzziele und den Trend Null-Energie-Häuser zu bauen beziehungsweise dahingehend zu sanieren, können die neuen Stahlleichtbauelemente der BSU Bau- und Ingenieurgesellschaft in ein solches klimafreundliches Konzept integriert werden. Möglichkeiten erschließen sich zum Beispiel im Bereich der klimatisierten Fassaden, wofür die BI die entsprechenden Elemente planen und fertigen kann.

Aus den Niederlanden kommt außerdem die Initiative „Energiesprong“ (Energiesprong, 2020) und der Ansatz der seriellen Sanierung. Die Grundidee ist eine Sanierung nach dem NetZero-Standard, die sich aus den Einsparungen in der Zukunft refinanziert. Eine digitale Bauplanung in Kombination mit serieller Vorfertigung und standardisierten Lösungen sollen mittelfristig warmmietenneutrale Sanierungen ermöglichen. Im Resultat stehen kurze Bauzeiten und die Vereinbarkeit von Klimaschutz und hohem, bezahlbarem Wohnkomfort.

Die BSU Bau- und Ingenieurgesellschaft hat es sich zum Ziel gesetzt dieses Konzept in Deutschland weiter voranzutreiben. Die Weichen dafür sind gestellt und die Voraussetzungen optimal.

Cornelia Schönberger ist für Vertrieb & Kommunikation bei der BSU Bau- und Ingenieurgesellschaft mbH (BI) in Hoppegarten tätig.