Building Information Modeling (BIM) prägt die Baubranche und wird in immer mehr Ländern bei der Vergabe von Bauleistungen verpflichtend eingefordert. Ziel ist es, Bauprojekte effizient abzuwickeln. Transparenz, eine gute Kommunikation sowie eine disziplinübergreifende Zusammenarbeit sind die Voraussetzungen dafür. Im Mittelpunkt steht das digitale Bauwerksmodell, das sämtliche Informationen aller Fachdisziplinen enthält.
BIM ist keine Software, sondern eine Arbeitsmethode für die Baubranche, bei der Menschen, Prozesse und Werkzeuge zielorientiert zusammenwirken. Dies hört sich in der Theorie einfach an, stellt aber für die Planer eine große Herausforderung dar. Vor allem der Austausch von CAD-Daten hat sich bei der konventionellen Arbeitsweise in der Vergangenheit als fehlerbehaftet dargestellt. Das Austauschen der verschiedenen Formate der unterschiedlichen Softwares aus den Fachdisziplinen führte oftmals zu Informationsverlusten. Für einen reibungslosen BIM-Prozess wurde ein neutrales Datenformat entwickelt, das IFC-Format.
IFC verbessert die Interoperabilität durch optimierte Schnittstellen
Die BIM-fähigen Planungslösungen am Markt, allen voran Allplan, Archicad, Vectorworks oder Autodesk Revit, arbeiten durchweg mit proprietären Dateiformaten. Um hier die Basis für eine möglichst reibungslose Datenübergabe und den Datenaustausch im heutigen BIM-Prozess zu legen, war ein einheitliches Dateiformat, eine gemeinsame Sprache, notwendig. Schon 1995 wurde hierfür mit der „International Alliance for Interoperability“ (IAI) der Grundstein gelegt. Von BIM war noch keine Rede. Die ersten strichbasierten 3D-Modelle kamen damals bei den „early adopters“ in einigen wenigen Planungsbüros auf. Aber Übergaben von Planungsdaten aus der einen in eine andere CAD-Software oder ins Ausschreibungsprogramm waren zu diesem Zeitpunkt bereits notwendig und konnten schon mit den ersten IFC-Versionen realisiert werden. IFC begleitet die Planer seitdem durch die sich verändernden Bauprozesse und wird mit der Etablierung von BIM in den Planungsalltag wichtiger denn je.
Hersteller- und software-übergreifende Kommunikation
Damit der softwareübergreifende Informationsaustausch in BIM-Projekten erreicht werden kann, ist eine einheitliche und herstellerübergreifende Schnittstelle gefragt, die sich heute in der IFC-Schnittstelle abbildet. IFC steht für „Industry Foundation Classes“ und ist ein offener Standard zur digitalen Beschreibung von Bauwerksmodellen (BIM-Modellen) und der Schlüssel zur verlustarmen Über- und Weitergabe von Geometrieinformationen, Gebäudestrukturen und den dazugehörenden Eigenschaften (Attributen) eines dreidimensionalen Bauteils. Seit der Positionierung von IFC mit der Version IFC2x im Jahr 2000, das erstmals den hersteller- und softwareübergreifenden Datenaustausch ermöglichte, hat sich viel getan. Aktuell steht IFC4 als Version IFC4 Add2 zur Verfügung. Die Ergänzung „Add2“ beschreibt dabei, dass es bereits Erweiterungen gibt und um welches Release es sich handelt. In Abhängigkeit von Aufbau, Aktualität und Inhalt lässt sich IFC in die Formate IFC2x2, IFC2x3 und IFC2x4 (oder kurz: IFC4) unterscheiden. Das über viele Jahre gängige Format IFC2x3 wird nun sukzessive von IFC4 abgelöst.
IFC unterstützt zahlreiche Anwendungsfälle
IFC unterstützt im BIM-Prozess grundsätzlich a) den planer- und softwareübergreifenden Datenfluss zwischen dem BIM-Modell und den Teilmodellen der Fachdisziplinen und berücksichtigt b) die Arbeitsweise und notwendigen Informationsverläufe der Beteiligten. Zur Veranschaulichung: Der Architekt arbeitet in erster Linie mit einem BIM-fähigen Planungsprogramm für seine Planerstellung, der Ingenieur nutzt eine andere Software zur Lastberechnung und Darstellung von Kräfte- oder Momenten-Verläufen sowie zur Bewehrungsplanung, und der TGA-Fachplaner arbeitet ebenfalls in seiner spezifischen Programmlösung. Die verschiedenen Teilplanungen müssen anschließend wieder im BIM-Modell zusammengeführt werden. Das Transportmittel dafür ist IFC. Für die AVA (die Massenermittlung und Kostenberechnung) steht in den Ausschreibungs- und Kalkulationsprogrammen ebenfalls die IFC-Schnittstelle zur Verfügung, um die ausschreibungsspezifischen Informationen einlesen und interpretieren zu können.
Hinzu kommt die Ausgabe von relevanten Informationen für die Zeit- und Terminplanung sowie für eine Kosten- und Bauablaufkontrolle aus der BIM-fähigen Planungssoftware (z. B. Allplan) in die spezifischen Zeit- und Terminplanungstools, die im BIM-Prozess über das IFC-Format ermöglicht wird. Der Nutzen der Planungsmethode BIM und der Schnittstelle IFC reicht bis in die Produktion von Fertigbauteilen oder CNC-gefrästen Bauelementen hinein. Die über IFC verknüpften Maschinensteuerprogramme werten die modellierte Geometrie aus, interpretieren sie für die Arbeitsprozesse der Maschine und übersetzen sie anschließend in ein reales Produkt.
Den Abschluss der Anwendungs-Bandbreite von BIM und IFC bilden (CA)FM-Programme für den Gebäudebetrieb. Ein vereinfachtes Betriebsmodell, das nur die relevanten Bauteilinformationen aus dem exakten „As-Built“-Modell nach Abschluss der Bauphase enthält, ist hierfür die Basis. In ihm sind alle wichtigen Informationen zu technischen Installationen, Statik, Bauelementen und deren Lage im Gebäude, Wartungsstand sowie Lebensdauer von Verschleißteilen wie Lampen oder Filtern in Lüftungsanlagen gebündelt. Hinter solchen FM-Systemen bzw. (CA)FM-Programmen liegen Datenbanken, die auf einem konsistenten BIM-Modell als Datenbasis beruhen. Dabei ist es wesentlich, dass die Daten des Betriebsmodells verlustarm in die FM-Systeme übertragen werden. Um dies zu gewährleisten, wird stetig an der Verbesserung der IFC-Schnittstellen und Übertragungsstandards gearbeitet.
IFC in der Praxis – das Bürogebäude Aviatica in Prag
BIM ist in der Praxis längst angekommen. Sowohl im Hochbau als auch im Infrastrukturbau kommt die Methode immer häufiger zum Einsatz. So auch bei dem Bürogebäude Aviatica in Prag, das von dem Ingenieurbüro Building s.r.o aus Tschechien geplant wurde. Das ca. 49.500 Quadratmeter große Gebäude ist ein moderner gläserner Gebäudekomplex, der vor allem durch seine geschwungene, organische Form beeindruckt. Von der Konstruktion her handelt es sich um einen Stahlbeton-Skelettbau. Der über die Gebäudekubatur hinausragende Teil der Türme wurde durch auskragende Stahlträger mit auflagernden Betondecken erstellt. Spannbetonträger überbrücken das große Eingangsportal zum Innenhof. Die Vorspannung für diese Träger wurde durch externe Lasten implementiert. Da neben den beiden Kellergeschossen eine U-Bahn-Linie verläuft, wurden diese mit einer Schwingungsisolation versehen. Sie besteht aus zwei Platten, die durch Schwingungsdämmelemente miteinander verbunden sind. Das Fundament des Gebäudes wurde als Pfahlgründung mit Bohrpfählen ausgeführt.
Von der Vorspannung des Spannbetonträgers über die Schwingungsisolierung bis hin zu abweichenden Stützenrastern zwischen Unter- und Obergeschossen hielt das Projekt Aviatica viele bautechnische Aufgaben bereit, welche die Ingenieure normalerweise in getrennten Teams und mit verschiedenen Softwarelösungen angegangen wären. Der Bauherr wünschte ausdrücklich die Anwendung von BIM, um das Bauwerksmodell auch im Nachhinein für das Facility Management und die Abstimmung auf Kundenwünsche nutzen zu können. So wurde Aviatica das erste Projekt des Ingenieurbüros, bei dem BIM zum Einsatz kam. „Wir wollten so viele Informationen wie möglich für den späteren Gebrauch nutzbar machen – nicht nur für den Datenaustausch während der verschiedenen Entwurfsphasen, sondern auch für zukünftige Projektbeteiligte wie Subunternehmer oder Facility Manager“, erklärt Václav Toman, Ingenieur bei Building s.r.o. Zu diesem Zweck verwendete die Firma Allplan Engineering und SCIA Engineer. Die Schal- und Bewehrungsplanung wurde mithilfe von Allplan Engineering erstellt, Modellierungen und Berechnungen in SCIA Engineer vorgenommen. Für den Datenaustausch zwischen beiden Programmen wurde das IFC-Format verwendet. Auf diese Weise konnten die verschiedenen Prozesse optimal miteinander verknüpft und dem Fortschritt des Projekts entsprechend synchronisiert werden.
