Building Information Modeling

Unter einem Bauwerksinformationsmodell (engl. Building Information Model, BIM) versteht man das digitale Abbild eines existierenden oder sich in Planung befindlichen Bauwerks. Dementsprechend beschreibt Building Information Modeling im engeren Sinne den Vorgang zur Erschaffung eines solchen digitalen Bauwerkmodells mit Hilfe entsprechender Softwarewerkzeuge. Im weiteren Sinne wird der Begriff Building Information Modeling jedoch auch verwendet, um die Verwendung eines digitalen Modells über den gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks – also von der Planung, über die Ausführung bis zur Bewirtschaftung und schließlich zum Rückbau – zu beschreiben.

Konventionell wird die Planung von Bauwerken mit 2D-Plänen realisiert, die das Bauwerk vollständig beschreiben und die rechtsverbindliche Grundlage für die Ausführung bilden. Diese Herangehensweise bei der Modellierung von Bauwerken rührt von der traditionellen Entwurfsarbeit her, die durch Verwendung eines Zeichenbretts geprägt war. Allerdings wird von 2D-CAD-Programmen das Potential computergestützter Bauwerksmodellierung nur ansatzweise genutzt. So können beispielsweise Inkonsistenzen zwischen Grundriss und Schnitten vom Computer nicht erkannt und keine 3D-Visualisierungen erzeugt werden. Zudem müssen die geometrischen Informationen für die meisten Analysen und Simulationen, wie beispielsweise die baustatische Berechnung, erneut eingegeben werden.

An dieser Stelle setzt eine seit Ende der 1990er Jahre entwickelte und zunehmend an Bedeutung gewinnende, neue Generation von Planungswerkzeugen an, die auf einem Bauwerks­informationsmodell basieren. Augenfälligstes Merkmal ist die dreidimensionale Modellierung des Bauwerks, die das Ableiten von konsistenten 2D-Plänen für Grundrisse und Schnitte ermöglicht. Wesentlich dabei ist aber, dass BIM-Entwurfswerkzeuge im Unterschied zu reinen 3D-Modellierern einen Katalog mit bauspezifischen Objekten anbieten, der vordefinierte Bauteile wie Wände, Stützen, Fenster, Türen etc. beinhaltet. Diese Bauteilobjekte kombinieren die meist parametrisierte 3D-Geometriedarstellung mit weiteren beschreibenden Merkmalen und besitzen häufig Beziehungen zu anderen Bauteilen. Die Arbeit mit diesen Bauteilen ist notwendig, damit die aus dem BIM abgeleiteten Pläne tatsächlich auch den geltenden Normen gerecht werden.

TUM_Building1

Neben der Generierung von DIN-gerechten Plänen bietet die Modellierung eines Bauwerks aus Bauteilobjekten vor allem auch die Anwendung unterschiedlichster Analyse- und Simulationswerkzeuge. Eine Evakuierungssimulation benötigt beispielsweise genaue Informationen darüber, bei welchen Elementen es sich um (zu öffnende) Türen handelt und wo sich Treppen befinden, um eine entsprechende Ableitung von Fluchtwegen vornehmen zu können. Ein reines 3D-Modell wäre hierfür nicht brauchbar. Ähnliches gilt für statische Berechnungen, die dank der im BIM hinterlegten Informationen zur Funktion von Bauteilen (tragende / nicht-tragende Wand) und den verwendeten Materialen (E-Modul, Festigkeit etc.) einen deutlich verringerten Aufwand zur Aufbereitung des Eingangsmodells benötigen.

Trotz der massiven Vorteile hat sich das Konzept des Building Information Modeling noch nicht endgültig in der Planungspraxis durchsetzen können. Dies liegt zu großen Teil an organisatorischen Randbedingungen, aber auch an bislang noch ungelösten technischen Fragstellungen. Das Fachgebiet CMS beschäftigt daher sich in der Forschung intensiv mit der Lösung dieser Fragen und sorgt gleichzeitig durch entsprechende Lehrveranstaltungen dafür, dass die Studierenden die neuen digitalen Methoden kennen und bewerten lernen.

Beispiel: Gebäude 1 der TUM als Building Information Model

Bachelorarbeit Stefan Steger

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