BIM in der Geotechnik

Bei Building Information Modeling – kurz: BIM – handelt es sich um einen auf Zusammenarbeit ausgerichteten Prozess, der es Geotechnikern, Architekten, Entwicklern, Bauunternehmern sowie anderen Baufachleuten möglich macht, Gründungen für Bauwerke oder unterirdische Strukturen in 3D-Modellen zu entwerfen, zu planen und zu bauen.
Überdies eignet sich BIM für die Verwaltung und Instandhaltung von Gebäuden, die auf den Daten von Gebäudeeigentümern aufbauen (daher stammt auch das Akronym: Building Information Management). Diese Daten ermöglichen es Regierungsbehörden, Kommunen und Grundstückseigentümern, anhand eines Modells fundierte Entscheidungen zu treffen – auch wenn die Errichtung des Bauwerks bereits erfolgt ist.

Früher dienten Blaupausen und Zeichnungen als Informationsgerüst für einen Bauplan. Diese zweidimensionale Darstellung machte eine Visualisierung von Abmessungen und Anforderungen nahezu unmöglich. Das änderte sich mit CAD (Computer Aided Design), das Zeichner bei der Erstellung von digitalen Plänen unterstützte. Später wurde CAD zu 3D, wodurch Blaupausen eine realistischere Optik erhielten. Heutzutage ist BIM (Building Information Modeling) der Standard im Konstruktionsprozess.

Die Komponenten eines BIM-Modells, auch unter dem Begriff BIM-Objekte geläufig, sind intelligent, sie beinhalten Daten und geometrische Angaben. Die BIM-Software ist weit mehr als das bloße 3D-Modell. Vielmehr macht sie alle an einem Projekt getätigten Arbeitsschritte sichtbar. Das ermöglicht Geotechnikern, Bauingenieuren, Architekten, MEP-Ingenieuren, Designern, Projektmanagern und Auftragnehmern eine enge Zusammenarbeit – sofern sie das Modell während des gesamten Konstruktionsprozesses entsprechend aktuell halten und pflegen.

Über einen gemeinsamen Online-Bereich, auch gemeinsame Datenumgebung (CDE) genannt, haben alle Beteiligten Zugriff auf die Informationen in einem BIM-Modell. Die so entstandene Datensammlung wird als „Informationsmodell“ bezeichnet. Grundsätzlich finden solche Informationsmodelle in allen Lebenszyklen eines Gebäudes Anwendung. Egal, ob es sich um die Phase der Konzeption oder die Inbetriebnahme handelt. Später können dort auch die Daten einer Renovierung gespeichert werden.

Wer 3D-CAD für die Arbeit am Konzept, aber 2D für die Erstellung von Produktionsinformationen nutzt, arbeitet vermutlich mit Level 1 BIM. Die Funktion des Verwalters übernimmt meist der Auftragnehmer. Level 1 BIM wird von vielen Unternehmen geschätzt. Eine enge Zusammenarbeit ist hier nicht erforderlich. Die Beteiligten sind vielmehr angehalten, ihre Daten selbst zu pflegen.

Mit BIM der zweiten Ebene beginnt eine kollaborative Umgebung zu entstehen. Zum Beispiel wurde in England BIM Level 2 bereits im April 2016 für alle öffentlich ausgeschriebenen Projekte vorgeschrieben. Im Jahr darauf erließ Frankreich ein eigenes Mandat.
Auf Stufe 2 verwenden alle Teammitglieder 3D-CAD-Modelle, wenn auch nicht immer in demselben Modell. Die Art und Weise, wie Informationen dort übermittelt werden, unterscheidet sie allerdings von anderen Ebenen. Zum Austausch von für den Gestaltungsprozess erforderlichen Daten kommt ein gängiges Dateiformat zum Einsatz. Kombinieren Unternehmen dieses mit ihren eigenen Daten, sparen sie Arbeitszeit und Geld. Denn dadurch erübrigen sich überflüssige Nacharbeiten in den meisten Fällen. Da das Teilen von Daten im Focus steht, muss die CAD-Software in der Lage sein, in ein Standarddateiformat wie COBie (Construction Operations Building Information Exchange) zu exportieren.

Level 3 BIM erlaubt eine noch engere Zusammenarbeit. Auf Stufe 3 arbeitet nicht mehr jedes Mitglied im Team an seinem eigenen 3D-Modell. Vielmehr haben alle auf ein zentrales Projektmodell Zugriff. Über einen „gemeinsamen“ Ort ist es jedem möglich, dieses Modell zu bearbeiten. In der Fachwelt ist dies unter dem Begriff Open BIM geläufig. Ausschlaggebend ist dabei, dass eine weitere Ebene zum Schutz gegen Kollisionen etabliert wird. Das ist eine Maßnahme, von der das Projekt auf jeder Ebene profitiert. Vorteile von Level 3 BIM sind:

BIM Level 4 etabliert eine weitere Komponente im Informationsmodell: Zeit. Diese Ebene beinhaltet sogenannte Zeitplandaten. Sie dokumentieren jede Phase eines Projekts, übersichtlich untergliedert in seine jeweiligen Einheiten.
Level 5 BIM ergänzt das Informationsmodell um Kostenschätzungen, Kalkulationen und Analysen des Budgets. Diese BIM-Ebene erlaubt Projektbesitzern präzise Prognosen. Sie macht nachvollziehbar, wie teuer die einzelnen Schritte eines Projektes sind und auf welchen Betrag sich die Gesamtkosten belaufen werden. BIM-Informationen der Stufe 6 dienen wiederum dazu, den Energieverbrauch eines Gebäudes bereits vor seiner Errichtung zu kalkulieren. So wird sichergestellt, dass nicht nur die reinen Baukosten eines Objekts in den Entwurf einfließen. Level 6 BIM stellt überdies detaillierte Prognosen dahingehend bereit, wie viel Energie das fertige Gebäude einmal benötigen wird – und ermöglicht so eine umweltfreundliche Planung.

Die Kosten variieren je nach Qualität und Umfang des Projekts, bei der Kalkulation des Preises spielt aber auch eine Rolle, ob die wichtigsten Eingangsdaten bereits vorliegen. Dazu gehören Geländemodelle und Ergebnisse von Felduntersuchungen (Bohrungen, Rammsondierungen usw.), aber auch geotechnische Strukturen wie Pfähle, Anker, Wände, Fundamente, Verbauwandkonstruktionen, die in digitaler Form bzw. in einem importfähigen Format wie IFC2x3, LandXML, DWG, DXF, Access beziehungsweise Excel Format benötigt werden. Stehen diese Daten nur bedingt oder überhaupt nicht zum direkten Import in eine BIM Software wie GEO5 zur Verfügung, sondern nur als PDF oder auf Papier, so wird die manuelle Eingabe je nach Größe und Schwierigkeitsgrad des Projekts erfahrungsgemäß mehrere Tage oder Wochen in Anspruch nehmen. In der Branche ist es üblich, dass der Verfasser eines Modells dem Auftraggeber den entsprechenden Mehraufwand auf Stundenbasis in Rechnung stellt.