Digitalisierung der Bestandserhebung aus Sicht der Tragwerksplanung

Abstract

Bauen im Bestand ist ein wesentlicher Wirtschaftszweig der Baubranche, der in absehbarer Zukunft immer mehr an Bedeutung gewinnen wird – ebenso wie die Digitalisierung und Building Information Modeling (BIM). Bei der Planung von Änderungen an Bauwerken steht die bestehende Bausubstanz im Mittelpunkt. Hier kommt die Bestandserhebung (früher: Ingenieurbefund) aus Sicht der Tragwerksplanung ins Spiel. Damit eine Einschätzung des Tragverhaltens eines Bauwerks ermöglicht werden kann, ist eine umfassende Beurteilung des IST-Zustands anzufertigen. Dieser Prozess läuft für jedes Gebäude ähnlich ab und unterscheidet hauptsächlich nach den Konstruktionsregeln des Bauwerks. Der Fokus dieser Arbeit liegt dabei auf den Konstruktionsmerkmalen von sog. Gründerzeithäusern. Die Dokumentation erfolgt heutzutage auf Papier und kann unter derzeitigen Prozessmodalitäten nicht ohne Weiteres in eine moderne Arbeitsweise mit digitalen Gebäudemodellen übernommen werden. Die vorliegende Arbeit befasst sich deshalb mit dem bestehenden Prozess der Bestandserhebung und versucht, die vorherrschenden Prozessschritte zu beschreiben, zu analysieren und schlussendlich einer digitalen Transformation zu unterziehen. Das Ziel ist die Formulierung eines optimierten Prozessablaufs, der die Grundprinzipien der BIM-Methode erfüllt und somit die Einbindung in eine digitale Projektabwicklung ermöglicht.Aufbauend auf eine Literaturrecherche werden die derzeitigen Rahmenbedingungen der Bestandserhebung aus rechtlicher, gesetzlicher und technischer Sicht beschrieben. Die Bedeutung für die allgemeine Projektabwicklung und Anwendungsfälle werden ebenso hervorgehoben wie die Grundlagen zur Digitalisierung im Bauwesen – speziell für Bauen im Bestand. Mithilfe von Leitfadeninterviews wurden Experten aus der Tragwerksplanung zur aktuellen Durchführung und Vorstellungen zu digitalen Abwicklungen befragt. Die Ergebnisse der Befragungen gehen in die Darstellung des bestehenden Prozesses mit Business Process Model and Notation(BPMN) ein. Letztendlich erfolgt eine Bewertung des Gesamtprozesses, bei der speziell das Optimierungspotential durch die BIM-Methode hervorgehoben wird.Im nächsten Schritt wird der Prozess der Bestandserhebung mit der BIM-Methode neu gedacht. Zuallererst werden Voraussetzungen für die digitale Abwicklung festgelegt. Die Voraussetzungen reichen dabei von der Bereitschaft der Projektbeteiligten über die Verfügbarkeit eines Bestandsmodells bis hin zu den erforderlichen BIM-Applikationen. Um in weiterer Folge eine klare Trennung zwischen den einzelnen Leistungen zu schaffen, werden die wesentlichen Aufgaben einer Bestandserhebung in zwei Anwendungsfälle aufgeteilt: Beurteilung des IST-Zustands (Bestandserhebung) und Feststellung des rechtmäßigen Bestands. Für jeden Anwendungsfall werden Organisationsstrukturen, Informationsanforderungen und Prozessabläufe erarbeitet und näher beschrieben. Wesentliches Merkmal der Anwendungsfälle ist die Beschreibung von Beurteilungskriterien in PropertySets sowie die Berücksichtigung von Informationen zu den vorhandenen Planunterlagen in der IFC-Datenstruktur. Mithilfe von Dokumentationssoftware werden einzelne Prozessabläufe an einem Fachmodell simuliert und beschrieben. Dadurch soll die Praxistauglichkeit des aktuellen Stands der Technik hervorgehoben werden.Abschließend werden die formulierten Forschungsfragen beantwortet und ein Ausblick auf zukünftige Entwicklungen gegeben: z. B. die Einbindung der Bestandserhebung in ein openBIM-Bewilligungsverfahren, die Erarbeitung von Prüfregeln zur (teil-)automatischen Datenauswertung von Fachmodellen bis hin zur Dokumentation von Bauwerksinformationen mit Augmented Reality(AR).

Refurbishment of existing buildings is an essential branch of the construction industry that will become increasingly important in the foreseeable future – just like digitalization and Building Information Modeling (BIM). For planning of changes to existing structures, the focus lies within the condition of the structure. This is where the building examination (formerly: engineering report) comes into play from the perspective of structural engineers. In order to enable an assessment of the load-bearing behavior of a structure, a comprehensive evaluation of the as-built condition has to be made. This process is similar for each building and differs mainly according to the design rules of the structure. The focus of this work is on the construction characteristics of so- called Gründerzeithäuser (buildings of the founding era of Vienna). Nowadays, the documentation is done on paper and cannot easily be transferred to a modern way of working with digital building models under current process modalities. The present work therefore deals with existing process of the building examination and tries to describe and analyze the prevailing process steps and finally subject them to a digital transformation. The goal is to formulate an optimized process flow that fulfills the basic principles of the BIM method and thus enables integration into a digital project execution.Based on a literature review, the current framework conditions of the building examination are explained from a legal, statutory and technical point of view. The importance for general project management and use cases are highlighted as well as the basics for digitalization in construction – especially for refurbishment of existing buildings. Using guided interviews, experts from the structural engineering sector were asked about current implementation and ideas for digital processing. The results of the interviews are incorporated into the representation of the existing process using Business Process Model and Notation (BPMN). Ultimately, an assessment of the overall process is made, specifically highlighting the potential for optimization through the BIM method.The next step is to rethink the building examination using the BIM method. First and foremost, requirements for processing with the BIM method are defined. The requirements range from the readiness of the project participants, to the availability of an as-built model, to the required BIM applications. In order to subsequently create a clear separation between the individual services of essential tasks of the building examination, two use cases are highlighted: assessment of the as-is state and determination of building law consensus. For each use case, organizational structures, information requirements and process flows are elaborated and described in more detail. The essential feature of the use cases is the description of assessment criteria in PropertySets as well as the consideration of information on the existing planning documents in the IFC data structure. With the help of documentation software, individual process flows are simulated and described on a specialized model. This is intended to highlight the practicality of the current state of the art.Finally, the formulated research questions are answered and an outlook on future developments is given: e. g. the integration of the as-built survey into the openBIM submission process, the development of rules for the (semi-)automatic data evaluation of specialized models up to the documentation of building information with augmented reality (AR).