Bauen im Bestand
Modellierung nach BIM-Standards ist auch im Denkmalschutz möglich
von: Jelde Borgmann und Andreas Schaprian
Wennigsen (ABZ). – Effiziente Zusammenarbeit durch den Informationsaustausch zwischen den Projektbeteiligten ist Idee und Triebfeder hinter BIM. In der Praxis erweist es sich für Planer und Ausführende als schwierig, vorgefertigte Lösungen im eigenen "Ökosystem" zu nutzen. Vielversprechender ist es, bewährte Prozesse zu analysieren, eigene digitale Methoden zu entwickeln und diese zu implementieren. Dabei ist BIM keine Software, vielmehr kommt der Auswahl und Nutzung der passenden Werkzeuge eine eigene, zentrale Bedeutung zu. Mit ihnen lassen sich nicht nur Neubauten, sondern auch Maßnahmen im Bestand zeitgemäß planen und ausführen.
Auf Planerseite sind es leistungsfähige Softwarelösungen wie z. B. Tekla Structures, die zur (ausführungsreifen) Modellierung von Projekten genutzt werden. Am digitalen Zwilling des Bauwerks lassen sich Konflikte noch vor Ausführung sicher identifizieren und der spätere Baufortschritt schlüssig dokumentieren. Das Single-Source-Of-Information Prinzip stellt sicher, dass jede Bearbeitung des Modells zuverlässig den Weg in Zeichnungen, Listen und Auswertungen findet. Lösungen, mit denen die erforderliche Informationstiefe unterschiedlicher Fachdisziplinen auch in komplexen Projekten abgebildet werden kann, erweisen sich als unabdingbar.
Die Bandbreite an Werkzeugen, die in der Planung und Ausführung zur Verfügung stehen, geht mittlerweile weit über das Angebot reiner Modellierungslösungen hinaus. Längst sind zusätzliche Tools gefragt, mit denen sich der aktive Informationsaustausch – wie in der Open BIM Methode gelebt – auch über die Grenzen herstellerspezifischer Software hinaus sinnvoll gestalten und aktiv fördern lässt. Neben der obligatorischen Fähigkeit, standardisierte IFC-Daten aller Beteiligten verarbeiten zu können, sind es Anforderungen bezüglich der sicheren und flexiblen Nutzer- und Lizenzverwaltung, denen diese Produkte genügen müssen. Cloudbasierte Projektplattformen wie Trimble Connect bieten hier großes Potential, da sie ein großes Aufgabenspektrum zentral zusammenfassen. Planern wird die Kommunikation erleichtert, Aufgaben können zugewiesen und dank der automatischen Versionierung der Daten können verschiedene Planungsstände unkompliziert miteinander verglichen werden. Der Zugriff auf Dateien und Verzeichnisse kann über die Vergabe von Nutzerrechten zuverlässig koordiniert werden. Dank des dynamischen Lizenzpools erhalten externe Projektpartner unkompliziert Zugang zum jeweiligen Trimble Connect Projektraum – egal ob per Desktop Anwendung, mobiler App oder einfach per Webbrowser.
Schon heute erschwingliche Mixed Reality Technologien wie die Microsoft HoloLens stellen die nächste Generation von Kollaborationswerkzeugen dar. Mit Hilfe der handlichen HoloLens werden virtuelle Modelldaten und andere digitale Inhalte holografisch mit der realen Umgebung kombiniert. Die einzigartige Verknüpfung hochmoderner Sensoren erlaubt es dem Träger, intuitiv mit dem Modell und seiner Umwelt zu interagieren. So lassen sich detailgetreue Modelle skaliert oder in realen Abmessungen aus beliebiger Perspektive betrachten oder Bauteile per Gestensteuerung selektieren um Modellinformationen abzurufen.
Ideen und Entwürfe können im frühen Projektstadium mit anderen diskutiert und abgestimmt, Ist- mit Soll-Zuständen in situ abgeglichen werden, um Ausführungsfehler frühestmöglich aufzufinden und abzustellen. Von Trimble stammt die offizielle Helm-integrierte Lösung der HoloLens, mit der die Hardware auch unter Baustellenbedingungen einsetzbar ist. Durch die nahtlose Anbindung von Trimble Connect an die HoloLens stehen Connect-Daten unmittelbar auf der Mixed Reality Brille zur Verfügung.
Im Vergleich zur Neubauplanung stellt eine Planung im Bestand die Herausforderung, ein reales Bauwerk geometrisch korrekt mit allen für die Planung relevanten und sinnvoll erfassbaren Informationen in einem Modell darzustellen. Problematisch ist, dass jedoch in der Regel entweder keine Bestandsunterlagen vorliegen oder Pläne aus verschiedenen Gründen vom realen Gebäude stark abweichen. Als Aufmaßverfahren, welches diese Lücke schließt, hat sich in den vergangenen Jahren das 3D-Laserscanning etabliert. Das Messsystem ermöglicht es, in kurzer Zeit komplette Bauwerke millimetergenau in Form einer sog. Punktwolke zu erfassen. Diese Datensätze können in viele gängige Modellierprogramme (u. a. Tekla Structures) importiert und als geometrische Grundlage für die Modellierung genutzt werden.
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Am Beispiel des von DhochN erfassten Edo-Wiemken-Denkmals in Jever zeigt sich, dass auch im Denkmalschutz eine Modellierung nach BIM-Standards möglich ist. Dazu wurden zunächst mit den beteiligten Planern Level of Development (LOD), Level of Geometry (LOG) und Level of Information (LOI) entwickelt, die den Zielen des Projektes entsprechen und im Rahmen einer Modellierung sinnvoll und wirtschaftlich sind. Existierende Definitionen lassen sich dabei in der Regel nur schwer übertragen werden, da die Anforderungen einer Planung im Bestand häufig stark von denen einer Neuplanung abweichen. Weiterhin ist bei der geometrischen Detaillierung zwischen dem max. zugelassenen Abstand zwischen Punktwolke und Modell und der geometrischen Abstraktion der Bauteile zu unterscheiden. Innerhalb von zwei Tagen wurde das gesamte Bauwerk mittels 3D-Laserscanning erfasst.
Mithilfe der daraus generierten Punktwolke entstand anschließend im Modellierungsprogramm ein bauteilorientiertes Modell des gesamten Denkmals mit dem darüber liegenden Dachstuhl und dem Dachtragwerk. Hilfreich sind dabei unter anderem spezielle Tools zur halbautomatischen Ableitung von Bauteilen und visuelle Programmierungstools zur Generierung von komplexen Geometrien. Klassische Pläne mit Grundrissen, Schnitten und Ansichten wurden ebenfalls aus dem Modell generiert.
Neben der geometrischen Darstellung des Denkmals wurde die Verknüpfung des Modells mit externen Objektdaten wie Fotos oder historischen Zeichnungen exemplarisch realisiert. Besonders im Denkmalschutz ist es für die beteiligten Planer von großer Bedeutung, die unterschiedlichsten Quellen miteinander zu verknüpfen und die Befunde datenbankorientiert aufzubereiten.
Das Modell wurde weiterhin in der Virtual Reality erlebbar gemacht, sodass die Möglichkeit besteht, das z. Zt. nur eingeschränkt begehbare Denkmal einerseits für die Planer, aber zusätzlich ebenso museal erkundbar zu machen. Auch Augmented Reality, also die Einblendung des Modells in die Realität, wurde mit einer Microsoft HoloLens realisiert.
Das Beispiel zeigt, dass mit den heutigen Modellierungsprogrammen eine Bearbeitung von Bestandsprojekten nach BIM-Kriterien möglich ist. Mit Hilfe der Kombination moderner Messverfahren wie bspw. dem 3D-Laserscanning, der bildgestützten Erfassung mit Drohnen oder auch dem Georadar zur Erfassung unterirdischer Objekte wird dabei gewährleistet, dass Bauwerke in einer für die Planung erforderlichen Genauigkeit erfasst werden. Nicht nur im Denkmalschutz, sondern auch bei neueren Bestandsbauwerken lässt sich eine Planung im Bestand oder eine Aufbereitung für das Facility Management realisieren.
Jelde Borgmann ist Vermessungsingenieur bei der DhochN-Nord Digital Engineering GmbH. Andreas Schaprian ist Leiter Vertrieb und Marketing bei der Glaser-isb cad-Programmsysteme GmbH.
