Historisches Bauen mit modernen Werkzeugen

Das Ingenieurbüro Bau-Consult Hermsdorf GmbH ist verantwortlich für die Fertigteilplanung der modernen Fassade des neuen Berliner Stadtschlosses. Für diese komplexe Aufgabe mit hohem gestalterischem Anspruch nutzt das Unternehmen die BIM-Software Tekla Structures in Kombination mit Trimble SketchUp. 

Neubaufassaden von Bau-Consult Hermsdorf

Der Wiederaufbau des Berliner Stadtschlosses verbindet historische und moderne architektonische Elemente miteinander. Das sogenannte Humboldtforum soll Wissenschaft, Kultur und gesellschaftlichen Austausch unter einem Dach vereinen. Ein großer Teil des Schlosses erhält die historischen Barockfassaden, doch an der Ostseite sowie an einigen Teilen der Innenhöfe kommen moderne Fassadenelemente zum Einsatz. Die Fertigteilkonstruktion dieser neuen Fassaden verantwortete das thüringische Unternehmen Bau-Consult Hermsdorf (BCH). Die Tragkonstruktion des gesamten Schlosses wird aus Ortbeton erstellt, an die sowohl die historische als auch die von BCH konstruierte Neubaufassade aus Betonfertigteilen anschließen. Die Kontaktpunkte zwischen vorhandener Konstruktion und Fertigteil sind dabei durch Einbauteile im Ortbeton geometrisch exakt definiert. Diese Voraussetzungen sowie die hohen gestalterischen Ansprüche an Detaillierung und Toleranzen der Montageteile erforderten eine besonders präzise und umfangreiche Planung. BCH setzte dafür auf die BIM-Software Tekla Structures in Kombination mit Trimble SketchUp. „Die Betonfertigteile bei diesem Projekt haben sehr viele Details wie Einfassungen, Ummantelungen und Gesimse. Die Verbindungen dieser Teile untereinander und mit der dahinterliegenden Konstruktion zu bewältigen war eine große Herausforderung“, sagt Uwe Seidel, Geschäftsführer von BCH. 

BIM im Einsatz

Da kein BIM-Modell der Rohbaufassade aus Ortbeton existierte, mussten die Ingenieure von BCH dies zunächst als Grundlage für die Modellierung der Fassade erstellen. Basierend darauf wurden dann die Betonfertigteile mitsamt den Verbindungselementen zur Rohbaufassade komplett in Tekla Structures modelliert. Diese Vorgehensweise hat sich für BCH bewährt: Bereits seit 2010 nutzt das  Unternehmen Tekla Structures und verfügt über langjährige Erfahrung beim Einsatz der BIM-Methode. Die BIM-Software von Trimble setzt BCH vor allem in der Fertigteilbetonplanung ein. Damit begegnet das Unternehmen den ständig wachsenden Anforderungen an Modelle für Fertigteilkonstruktionen. Wurden anfänglich mit Tekla Structures vor allem die Hauptgeometrien der Fertigteilelemente verwaltet, so sind die Elemente heute geometrisch genau modelliert und ermöglichen eine automatische Positionierung und Bauteilerkennung.

Trimble SketchUp ergänzt Tekla Structures

Eine weitere bewährte Vorgehensweise bei BCH ist der Einsatz von Trimble SketchUp. Die Lösung wird genutzt, um Teile, die zu einer Baugruppe gehören, in einem Item zusammenzufassen. Dieses Item kann dann als ein unveränderliches Objekt in das Tekla Structures-Modell übernommen werden. Durch die Gruppierung reduziert sich die Anzahl der Objekte, die von der Modelldatenbank in Tekla Structures verwaltet werden müssen. Das führt zu einer großen Zeitersparnis beim Umgang mit dem Modell. Dieses Vorgehen ist besonders sinnvoll für Baugruppen, die häufig in identischer Form in einem Gebäude verwendet werden. Bei einer großen Stückzahl lohnt es sich, Zeit in das Erstellen eines Items zu investieren. So werden beispielsweise Fehler vermieden, die durch fehlerhaftes Kopieren und Einfügen oder die Nachbearbeitung von bereits integrierten Baugruppen entstehen können. Zwar bieten Items nicht die gleiche Detailtiefe wie die Modellierung direkt in Tekla Structures, doch je nach Anforderungen an das Modell können sie eine sinnvolle Alternative darstellen. Für die Verwendung von Items ist vorteilhaft beispielsweise bei sehr komplexen Baugruppen, oder wenn auch eine geringere Detailtiefe des Modells ausreichend ist. Ebenfalls von Vorteil ist der Einsatz von Items, wenn nur wenige Variationen der Baugruppe für verschiedene Einbausituationen notwendig sind oder eine Baugruppe im Objekt häufig vorkommt.

Tekla Structures ist für uns insbesondere in der Tragwerksplanung eines der wichtigsten und zukunftsträchtigsten Werkzeuge, die wir haben. Wir waren von Anfang an begeistert und sind es immer noch.

Uwe Seidel, Geschäftsführer von BCH

Für das Berliner Stadtschloss erstellte BCH verschiedene Items in SketchUp, unter anderem von Einbau- und Montageteilen sowie verschiedene Geometrieformen der Fassadenelemente, die in hohen Stückzahlen vorkommen. Dies sind beispielsweise Fenstersimse mit Wasserablauf und anderen Details. Insgesamt wurden ca. 90% der Objekte im BIM-Modell eingespart, hochgerechnet auf das Gesamtmodell sind das etwa 180.000 Tekla-Structures-Elemente. Das verschlankte die Modellgröße und vereinfachte das Modellhandling. 

Items aus der Datenbank

Items wurden mit der Tekla Structures Version 20.0 eingeführt und von Beginn an bei Bau-Consult Hermsdorf genutzt. Trimble SketchUp hat sich als praktische Anwendung für die Erstellung von Items bewährt, da es nahtlos mit Tekla Structures zusammenarbeitet und intuitive und einfache Bearbeitungsfunktionen bietet. 
Für die Erstellung der Items greift BCH auf Objektdatenbanken wie Tekla Warehouse zurück. Da jeder Auftraggeber aber unterschiedliche Anforderungen an den Aufbau und die Detailtiefe eines Modells stellt, arbeitet BCH auch am Aufbau eines eigenen Items-Katalogs. Besonders bei der Arbeit mit den vielen Stammkunden entstehen Objekte, die immer wieder verwendet werden können und so den Aufwand reduzieren. Bei Katalogteilen wie Befestigungen, Verbindungen und Anker nutzt BCH inzwischen standardmäßig Tekla-Items. „Durch den Einsatz von Items und die Nutzung unserer Datenbank durch alle Projektbeteiligten können wir unsere Planung immer weiter verbessern und wirtschaftlicher gestalten“, so Uwe Seidel.  

Planungssicherheit und verbesserte Kommunikation   

Neben der Unterstützung von Items bietet Tekla Structures weitere Vorteile für BCH. Das Unternehmen arbeitet vorzugsweise mit der Software von Trimble, da das detaillierte, datenbankbasierte BIM-Modell alle relevanten Informationen zusammenführt. So sorgt es für eine konsistentere Datengrundlage, verringert Fehlerquellen und reduziert den Verwaltungsaufwand. Dies garantiert dem Unternehmen ebenso wie seinen Auftraggebern und Auftragnehmern eine hohe Planungssicherheit. Das 3D-Modell vereinfacht die Kommunikation mit Kunden, Partnern und Mitarbeitern. Durch die Visualisierung des Bauwerks noch vor Baubeginn steigt das Verständnis bei allen Beteiligten und Probleme können schneller erkannt und behoben werden. „Die intuitiv verständliche 3D-Visualisierung der Bauwerke ist ein wichtiger Aspekt, mit dem wir uns von unseren Mitbewerbern abheben können. Außerdem hat die Passgenauigkeit sehr zugenommen und unsere Fehlerquote geht inzwischen gegen null.“ 

Natürlich sind mit der Einführung einer neuen Arbeitsweise wie BIM auch Kosten und Aufwand verbunden, beispielsweise für die Schulung von Mitarbeitern oder die Anschaffung neuer Hardware. Doch BCH ist überzeugt, mit der Investition in die BIM-Methode und mit der Nutzung von Tekla Structures eine auf lange Sicht zukunftsfähige Entscheidung getroffen zu haben. 

Vorreiter in der Branche

Bau-Consult Hermsdorf ist in der Branche ein Vorreiter beim Einsatz von BIM. Das Unternehmen hat eine klare Vision für die Zukunft: die Vernetzung des Bauablaufs und die Nutzung des BIM-Modells im gesamten Gebäudelebenszyklus. Insbesondere in der Verknüpfung der Planungstätigkeiten aller beteiligten Fachplaner – vom Entwurf des Architekten bis hin zum letzten Ausführungsplan – einschließlich aller Fachingenieure sieht BCH erhebliches Potential. Daher arbeitet das Unternehmen beispielsweise daran, die Verknüpfung der verschiedenen Modelle von Architektur und Tragwerk hausintern zu gewährleisten. Auch aus der immer größeren Datenmenge, die im Laufe eines Bauprojekts entsteht und im BIM-Modell zusammengefasst wird, ergeben sich viele Verwertungsmöglichkeiten. Auftraggeber könnten die Daten beispielsweise für sicherere Kalkulationen, die Teileproduktion oder Auswertungen, Abrechnungen und Nachbetrachtungen nutzen. Ein sehr aktuelles Thema für BCH ist es, diese Daten an die Bedürfnisse der Auftraggeber anzupassen und sie damit wirtschaftlich interessant zu machen. 

Für BCH besonders relevant ist das Einsparpotenzial durch die Wiederverwendung von einzelnen Objekten oder Baugruppen, vor allem bei ähnlichen Projekten mit hoher Stückzahl wie Logistikzentren oder Großmärkte. Hier lassen sich durch die hohe Anzahl an Aufträgen Synergien nutzen. Selbst eine Vorproduktion von bestimmten Teilen, die Auftragsspitzen und -löcher abfedert und so die Produktion effizienter gestaltet, hält das Unternehmen in Zukunft für sinnvoll für die Branche. „Das Thema BIM bietet noch riesiges Potenzial für die Bauindustrie in Deutschland. Wir wünschen uns von allen Beteiligten, dass sie BIM stärker fördern und fordern, damit die gesamte Branche für die Zukunft richtig aufgestellt ist“, sagt Uwe Seidel abschließend. 

Das Berliner Stadtschloss war für BCH deshalb auch ein Lernobjekt. Das Team sammelte mehr Erfahrungen im Umgang mit BIM und dem Zusammenspiel von Tekla Structures und Trimble SketchUp, was wiederum bei der Gewinnung von neuen BIM-Projekten hilft. Zusätzlich demonstriert das Unternehmen mit jedem erfolgreich abgeschlossenen Projekt, welche Vorteile BIM bietet. So will BCH Interesse am Thema wecken und möglichst viele Partner zur Nutzung der BIM-Methode motivieren. 

Erfahren Sie mehr über die BIM-Software Tekla Structures von Trimble.