BIM in der Tragwerksplanung

In der Tragwerksplanung bestehen die wesentlichen Leistungen aus dem konzeptionellen Entwurf, der Vorbemessung, der Berechnung, der Bemessung und der konstruktiven Durchbildung der tragenden Konstruktion. Dazu kommt die Auseinandersetzung mit wesentlichen Aspekten der Bauphysik (Schallschutz, Wärmeschutz, Feuchtigkeitsschutz), des Ausbaus und der Gebäudehülle.

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In der Regel wird schon zu einem frühen Zeitpunkt im Projekt entschieden, ob die tragende Konstruktion als Stabwerk (bestehend aus Stäben, Träger, Stützen, Rahmen) oder als Flächentragwerk (bestehend aus Platten, Scheiben, Schalen) ausgeführt werden soll und aus welchen Materialien (Mauerwerk, Stahlbeton, Stahl, Holz, Glas) dies bestehen soll. Bereits bei dieser Entscheidungsfindung ist es empfehlenswert, wenn Architekten und Tragwerksplaner zusammenarbeiten, damit die Informationsanforderungen der Tragwerksplanung bei der Erstellung der Entwurfsmodelle des Architekten berücksichtigt werden.

Auch die Fachplaner der TGA sollten bereits zu diesem Zeitpunkt hinzugezogen werden, damit zur Berücksichtigung der wesentlichen Trassen bzw. Leitungsverläufe / Ver- / Entsorgungsstränge, die für Installationsschächte und -ebenen erforderlichen Aussparungen in tragenden Bauteilen eingeplant werden können. Dies minimiert die Koordinationserfordernisse zwischen Tragwerksplanung und TGA und die Entstehung von Konflikten.

Bei einem gut abgestimmten Informationsgehalt der BIM Modelle lassen sich bereits Aufwände bei der Ermittlung der Tragwerkseinwirkungen erheblich reduzieren:

  • Eigenlast des Tragwerks: Automatisch ermittelt aus geometrischen Modell und den BIM-Objekten zugeordnete Materialeigenschaften.
  • Ständige Einwirkungen: Auflasten (Automatisch ermittelt durch die Positionierung von BIM-Objekten), Einwirkungen aus dem Baugrund, Vorspannung
  • Veränderliche Einwirkungen: Nutzlasten in Gebäuden (automatisch ermittelt aus Nutzflächen und deren Nutzungsarten), Schnee, Temperatur, Wind (Lastfälle automatisch ermittelt aus georeferenziertem Projektstandort und der Ausrichtung des Bauwerks) 
  • Außergewöhnliche Einwirkungen: Erdbeben (Lastfälle automatisch ermittelt aus georeferenziertem Projektstandort), Anprall, Brand (Brandlasten automatische ermittelt aus Nutzflächen und deren Nutzungsarten sowie Brandlasten von BIM-Objekten), Explosion
Je nach Konstruktionsart (Stabwerk, Fachwerk, Flächentragwerk etc.) und dafür verwendeten Materialien gibt es auf dem Markt spezialisierte Software-Programme, die Tragwerksplaner bei der Leistungserbringung unterstützen können. Bei der Software-Auswahl sollte darauf geachtet werden, dass diese über entsprechende, standardisierte Schnittstellen verfügt, um Daten bidirektional mit BIM Autoren Software austauschen zu können. Welche Informationen, wann und wie bereitgestellt werden müssen, ist im BIM Projektabwicklungsplan festzuhalten.

Sind die organisatorischen und technischen Rahmenbedingungen für die digitale Projektabwicklung nach der BIM-Methode gegeben, können Aufwände verringert werden. Betrachtet man beispielsweise den Prozess der Schal- und Bewehrungsplanung, lassen sich durch den Einsatz geeigneter Software-Programme aus Berechnungsergebnissen Bewehrungsvorschläge automatisch unter Berücksichtigung von normativen oder benutzerspezifischen Vorgaben generieren und in einem 3D-Modell visualisieren. Dies ermöglicht z.B. die modellbasierte Planausleitung von Schal- und Bewehrungsplänen mit Details wie Bewehrungspositionen und -durchmesser, Eisenauszüge, Stahllisten, Schalkanten, Stahl-, Biege- und Mattenschneideskizzen bis zu einem Detaillierungsgrad, um Daten für die Fertigung, z.B. für die Ansteuerung von CNC-Maschinen, bereitzustellen. Der Tragwerksplaner kann sich im Zuge der Qualitätskontrolle voll auf die fachliche Richtigkeit der ausgeleiteten Pläne konzentrieren und muss bei nachträglichen Änderungen am Entwurfsmodell des Architekten diese nicht aufwendig anpassen.

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