Für die Herstellung einer Feuerwehrzufahrt wurde das Ziel einer schnittstellenübergreifenden digitalen Planung mit der Building Information Modelling Methode (BIM) formuliert. Die Umsetzung der 3D-Modell basierten Planung unter Einbezug der Kosten als Open-BIM-Projekt soll die Kenntnisse der digitalen Bauplanung und Bauausführung der Projektbeteiligten stärken. Bis Projektstart waren die beteiligten Unternehmen mit der Methodik BIM unerfahren. Zur Gewährleistung eines erfolgreichen Übungsprojekts einigten sich die Unternehmen auf einen ständigen Austausch und auf das kontinuierliche Einbringen von Verbesserungsvorschlägen.

 

3D-Modell

Das beauftrage Architekturbüro modellierte erstmals ein Tiefbauprojekt in dreidimensional mit der Software Graphisoft Archicad21.

Abbildung 1: Eigene Darstellung / Studentenversion Nemetschek Allplan 2017 / 3D-Modell

Mengenberechnung mit Allplan

Mengenberechnungen sind mit den handelsüblichen Softwares für 3D-Modellierungen und 5D-Softwares möglich. Da im Unternehmen Trübner die 3D-Software Allplan angewendet wird, liegt der Fokus der Untersuchungen auf der Mengenberechnung mit Allplan V. 2017-1-10. Diese kann mit der Funktion „Architektur – Report“ durchgeführt werden. Da im vorliegenden 3D-Modell das Gelände als Decke modelliert wurde, wird mit der Funktion „Report“ die Menge des Geländes mit der Einheit m² ausgegeben. Zur Erstellung von Reports mit den gewünschten Einheiten können die Elemente, dessen Einheit nicht dem Wunsch des Anwenders entspricht, mit der Funktion „Allgemeine Ar-Eigenschaften modifizieren“ angepasst werden. Hierzu wird das zu bearbeitende Objekt in der 2D-Ansicht mit einem Rechtsklick angewählt. Über „Allgemeine Ar-Eigenschaften modifizieren“ (siehe Abbildung 2) kann der Anwender die Abrechnungsart anpassen und die gewünschte Einheit wählen.

Abbildung 2: Eigene Darstellung / Studentenversion Nemetschek Allplan 2017 / Allgemeine Ar-Eigenschaften modifizieren
Abbildung 3: Report vor Anpassung der Einheit
Abbildung 4: Report nach Anpassung der Einheit
Abbildung 5: Arbeitsschritte zur Erstellung eines LV mit Mengenangabe

Die Softwarelösung RIB iTWO 2017 des Herstellers RIB Software SE verspricht dem Nutzer eine durchgängig modellbasierte Mengenermittlung, Kollisionsprüfung, Bauablaufsimulation und Budgetierung des Projekts. Als sogenannte 5D-Software liegt das Hauptaugenmerk somit auf der Qualitätsprüfung des importierten 3D-Modells und der anschließenden Auswertung hinsichtlich Termine und Kosten. Im vorliegenden Projekt wurde die Software zur Mengenermittlung und anschließenden Erstellung eines bepreisten Leistungsverzeichnisses zur Ausgabe eines Angebots genutzt. Zwischen Auftraggeber und Tiefbauunternehmer besteht ein Rahmenvertrag, sodass bestehende Einheitspreise den zu ermittelnden Massen zugeordnet wurden. Zur Wahrung der Vertraulichkeit von vereinbarten Einheitspreisen sind die Baupreise den folgenden Abbildungen nicht zu entnehmen.

Anlage eines Projekts

Nach der Anlage eines neuen Projekts wird über den Ordner „Projektvarianten“ via Rechtsklick auf den Unterordner „Bauseitige Anfrage“ mit einem weiteren Rechtsklick der BIM Qualifier geöffnet (Abbildung 3).

Abbildung 6: Eigene Darstellung / Studentenversion RIB iTWO 2017 / Öffnen des BIM Qualifiers

Qualitätsprüfung

Über den BIM Qualifier wird im nächsten Schritt das 3D-Modell als IFC-Datei importiert und auf Fehler überprüft. Der Import erfolgt über die Anwahl des Buttons „IFC“. Die nachfolgende Qualitätsprüfung erfolgt nach Anwahl der zu qualifizierenden CPI-Daten über den Button „Qualitätsprüfung“.  Sollten Objektüberlappungen vorliegen, können diese nicht in RIB iTWO entfernt werden. In der Software Allplan wird nach Umwandlung der sich überlappenden Elemente von Architekturkörpern in 3D-Körpern die Überschneidung mit der Funktion „K1-K2, k2 erhalten“ entfernt.

Die Überführung des Modells in die weiteren Module von iTWO erfolgt mittels Betätigung des Buttons „CPI-Datenübergabe“ nach vorheriger Aktivierung der zu qualifizierenden CPI-Daten.

Mittels Rechtsklick auf den Ordner „Bauseitige Anfrage“ wird über die Auswahl „neu“ das Modul Ausstattung aktiviert. Anschließend werden die CPI-Daten aktualisiert (Abbildung 7).

Abbildung 7: Eigene Darstellung / Studentenversion RIB iTWO 2017 / Öffnen des Moduls "
Abbildung 8: Eigene Darstellung / Studentenversion RIB iTWO 2017 / Darstellung des 3D-Modells in RIB iTWO

Import des Leistungsverzeichnisses

Zum Import des Leistungsverzeichnisses (LV) wird wie in den vorangegangenen Arbeitsschritten der Unterordner „Bauseitige Anfrage“ mit einem Rechtsklick angewählt. Mit dem Befehl „Import“ kann ein auf der Festplatte abgelegtes Leistungsverzeichnis in iTWO importiert werden. Ratsam ist der Import von Leistungsverzeichnissen im gängigen GAEB-Dateiformat. Neben den GAEB-Formaten steht auch der Import von Excel-Dateien zur Auswahl. Der Import dieses Formates ist jedoch nicht zu empfehlen, da für einen erfolgreichen Import die Formatvorgaben zwingend eingehalten werden müssen. Die dahingehende Anpassung der Excel-Datei kann einen hohen Aufwand verursachen. Daher empfiehlt der RIB Kundenservice den Import von GAEB-Dateien.

Zum Übertrag des Leistungsverzeichnisses in das Modul „Ausstattung“ wird nach Anwählen des Moduls „Ausstattung“ über den Reiter LV-Zuordnung das Leistungsverzeichnis via Drag and Drop der Ausstattung hinzugefügt. Anschließend wird über Anwahl des Reiters „Ausstattung“ das Leistungsverzeichnis um die Mengen ergänzt.

Mengenermittlung in RIB iTWO

Die Mengenermittlung in RIB iTWO besteht aus den Kernelementen der Formulierung der Berechnungsparameter via QTO-Formeln und der Zuordnung der LV-Positionen zu den 3D-Objekten mittels einer Bemusterung. Beide Arbeitsschritte sind eng verknüpft, da ein Teil des Bemusterungsaufwands bereits in der QTO-Formel vorformuliert werden kann oder durch eine präzise Bemusterung die Zuordnung in der QTO-Formel nicht erforderlich ist.

Die Mengenermittlung über QTO-Formeln kann über die objektorientierte und die attributorientierte Methode erfolgen. Bei der Mengenberechnung mittels attributorientierter Methode werden die abgefragten Informationen aus dem IFC-Protokoll entnommen. Diese Einzelabfragen können mit Operatoren weiterverarbeitet werden (z.B. Attribut (Länge) X Attribut (Breite) X Attribut (Höhe) = Volumen).

               Attributorientierte Mengenermittlung

In Abbildung 9 ist die attributorientierte Ermittlung der Stückzahlen von Winkelstützelementen unterschiedlicher Ausführungen dargestellt. Bei einer exakten Bemusterung von LV-Position zu Objekt sind hier die QTO-Abfragen QTO(Typ:=“Stückzahl“) ausreichend, um eine Ausgabe der Stückzahlen zu erreichen. Da die Bemusterung für die unten abgebildete QTO-Abfrage nicht exakt erfolgte, sondern lediglich alle Winkelstützelemente jeder LV-Position der Winkelstützelemente zugeordnet wurde, erfolgte die Zuordnung über die Bauteilhöhen aus dem IFC-Protokoll.

Abbildung 9: QTO-Formeln zum attributorientierten Ansatz

               Objektorientierte Mengenermittlung

Beim objektorientierten Ansatz werden die abzufragenden Daten aus der Form des Objekts gelesen. Über die „Oriented Bounding Box“ (Abbildung 10) werden den 3D-Körpern Geometrieinformationen wie Länge, Breite, Höhe, Volumen usw. entnommen. Vorteil dieser Methode ist, dass nicht auf die Daten aus dem IFC-Protokoll zurückgegriffen werden muss.

Abbildung 10: Objektorientierte Mengenermittlung in RIB iTWO (Oriented Bounding Box)

Bemusterung

Die Bemusterung erfolgt über das Zuordnen der LV-Positionen zu den Objekten.

Abbildung 11: Eigene Darstellung / Studentenversion RIB iTWO 2017 / Bemusterung in RIB iTWO

Dabei werden die LV-Positionen (Abbildung 11, linkes Auswahlmenü) mittels Drag and Drop in das Visualisierungsfeld geschoben. Die Zuordnung erfolgt immer zu dem aktivierten Objekt (gelb) oder zu allen sichtbaren Objekten. Ist eine eindeutige Zuordnung von LV-Position zum Objekt nicht durch die QTO-Formel gewährleistet, muss die Zuordnung über die Funktion „CPI-Filter“ erfolgen. Über den CPI-Filter können Objekte nach Bezeichnung oder geometrischen Eigenschaften gefiltert werden. Im Anschluss verbleiben lediglich die Objekte mit den gewünschten Eigenschaften. Diese können nun mit einem Drag and Drop Vorgang der jeweiligen LV-Position zugeordnet werden. Für weitere Bemusterungsschritte können bereits zugeordnete Objekte und LV-Positionen ausgeblendet werden. Somit ist eine im Arbeitsfortschritt steigende Übersichtlichkeit gegeben.

 

 

 

Ausgabe der Mengen und LV-Export

Nach erfolgter Bemusterung werden die Mengen über den Befehl „Gesamtberechnung“ ausgegeben. Über die Auswahl „Mengen“ können die Mengenberechnungen aller LV-Positionen auf Plausibilität überprüft werden.

Der Export des Leistungsverzeichnisses erfolgt über einen Rechtsklick (Abbildung 12) auf das zu exportierende Leistungsverzeichnis und den anschließenden Befehl „Export“.

Abbildung 12: Eigene Darstellung / Studentenversion RIB iTWO 2017 / Projektübersicht, Export des Leistungsverzeichnisses

Lehren für zukünftige Projekte

Objektbemaßungen

In RIB iTWO werden Informationen über Objektmaße mit einer Oriented Bounding Box (OBB) gewonnen oder aus dem IFC-Protokoll gelesen. Die Bodenschichten des 3D-Modells konnten nicht mit der OBB Funktion ausgemessen werden. Grund hierfür ist die Modellierung der Bodenschichten als Deckenplatten. Zukünftig sollten die Bodenschichten mit dem Freiflächenwerkzeug modelliert werden. Um die Vollständigkeit des IFC-Protokolls mit den notwendigen Geometrieinformationen sicherzustellen, sollte die IFC-Datei immer mit dem RIB iTWO Plug-in generiert werden.  

Objektüberlappungen

Im Modell der Feuerwehrzufahrt existierten zahlreiche Objektüberlappungen. Überlappungen existierten bei erdreichberührenden Bauteilen (z.B. Winkelstützelementen oder Torpfählen) und Erdschichten mit Gefälle. Bei nachfolgenden Projekten sollten die Abzugskörper sofort nach Modellierung erstellt werden, da durch die Vielzahl von Bodenschichten und Bauteilen die Nacharbeitung erheblich erschwert wird. Mit iTWO ist lediglich die Erfassung von Überlappungen möglich, nicht die Entfernung dieser.

Leistungsverzeichnis

Das Leistungsverzeichnis wurde im GAEB-Format importiert und der Ausstattung hinzugefügt. Zusätzliche Nachtragspositionen wurden der Ausstattung in iTWO hinzugefügt. Probleme bereitete der Export des mit Mengen versehenen Leistungsverzeichnisses. Beim Export des LV werden die neu erstellten Nachtragspositionen nicht übernommen. Daher sollten Nachtragspositionen zuerst im LV erstellt und anschließend mittels Drag and Drop zur Ausstattung hinzugefügt werden.