BIM-Implementierung: Voraussetzungen für die Tragwerksplanung

Wenn uns in der frühen Projektphase gefragt wird, ob unser Büro die Tragwerksplanung „in BIM" leisten könne, dann lautet die ehrliche Antwort fast immer: Es kommt darauf an – und zwar auf eine ganze Reihe von Voraussetzungen, die wir mit Auftraggeber, Architektur und Fachplanern gemeinsam klären müssen, bevor wir uns auf ein modellbasiertes Verfahren einlassen. Denn BIM ist zunächst keine Softwarefrage und auch kein Versprechen einer bestimmten Leistungsstufe; BIM ist ein Informationsmanagement, das nur dann trägt, wenn Ziele, Rollen, Datenflüsse und Qualitätsregeln vor Projektbeginn vereinbart sind. Wer das verwechselt, kauft eine Lizenz und wundert sich später über leere Koordinationsmodelle, nicht abgestimmte Bauteilgeometrien und Bewehrungslisten, die mit der ausgeführten Statik nur noch entfernt verwandt sind.

Wir erleben das regelmäßig: Ein Bauherr möchte „BIM" einführen, weil der Begriff inzwischen zum Standardvokabular öffentlicher Vergabeverfahren gehört, und die Planung beginnt mit einer 3D-Software, die zwar Bauteile modelliert, aber keine verbindlichen Vereinbarungen darüber mitliefert, wie Informationen zwischen den Beteiligten fließen sollen. In solchen Fällen ist es unsere Aufgabe als Tragwerksplaner, rechtzeitig auf die organisatorischen und technischen Voraussetzungen hinzuweisen, ohne die eine BIM-Einführung im eigenen Haus weder wirtschaftlich noch fachlich sinnvoll gelingen kann. Im Folgenden zeichnen wir nach, welche Bausteine in welcher Reihenfolge anzugehen sind – und welche typischen Reibungsverluste entstehen, wenn einzelne Schritte übergangen werden.

1. Strategische Grundlagen: BIM-Ziele und Anwendungsfälle definieren

Bevor wir über Software, Schulungen oder Pilotprojekte sprechen, sollten wir uns mit dem Auftraggeber – und ebenso intern im eigenen Büro – darüber verständigen, welche konkreten Ziele mit der BIM-Einführung im Tragwerk eigentlich verfolgt werden. Diese Ziele sind nicht beliebig, und sie sind auch nicht mit dem Hinweis auf die Modellierung des Bauwerks hinreichend beschrieben. BIM Deutschland formuliert hier zu Recht den Ausgangspunkt, dass vor Projektstart konkrete BIM-Ziele und Anwendungsfälle festzulegen sind – etwa die Gewährleistung der Kollisionsfreiheit zwischen haustechnischen Trassen und tragender Struktur, die Mengen- und Kostenermittlung auf Basis des Modells, die Verknüpfung mit einem Terminmodell oder die automatisierte Prüfung von Informationsanforderungen.

Für ein Ingenieurbüro, das bislang überwiegend mit zweidimensionalen Positionsplänen und rechnergestützten Statikdokumenten gearbeitet hat, ist der Schritt vom Zeichnen zum modellbasierten Planen zunächst eine Frage der Erwartungsklärung. Wir müssen uns fragen, ob wir im Pilotprojekt tatsächlich eine modellbasierte Bewehrungsführung erproben wollen, ob die Schnittstellen zur Haustechnik-Koordination im Mittelpunkt stehen oder ob wir in erster Linie die Mengenermittlung als Massenmodell aus dem IFC-Export bedienen. Diese Unterscheidung klingt akademisch, entscheidet aber über den Ressourcenaufwand: Eine vollständig attributierte Bewehrungsmodellierung ist nicht mit der Anschaffung einer Statiksoftware erledigt, sondern erfordert eine durchdachte Attributierungsstrategie, eine angepasste Modellierungsrichtlinie und Schulungszeit, die nicht nebenbei anfällt. Für einen risikoärmeren Einstieg empfiehlt BIM Deutschland daher ein klar abgegrenztes Pilotprojekt – etwa ein Geschosswohnungsbau mittlerer Komplexität, an dem die wesentlichen Anwendungsfälle einmal durchgespielt werden, bevor die Methode in der Breite des Büros zur Anwendung kommt.

Eine BIM-Einführung ohne benannte Anwendungsfälle gleicht einer Statik ohne Lastannahmen – sie kann rechnerisch bestehen, ist aber praktisch nicht überprüfbar.

2. Informationsmanagement: AIA und BIM-Abwicklungsplan (BAP)

Sind die BIM-Ziele benannt, rücken die Auftraggeber-Informationsanforderungen (AIA) in den Mittelpunkt. Die AIA – verankert in DIN EN ISO 19650-2 (deutsche Fassung 2019-08) sowie in VDI 2552 Blatt 10 (Ausgabe Februar 2021) – legen fest, welche Informationen zu welchem Zeitpunkt, in welcher Qualität und in welcher Form geliefert werden müssen. Sie sind Bestandteil der Vergabe- und Vertragsunterlagen und definieren außerdem die zu besetzenden Rollen sowie verbindliche Modellierungsvorgaben. Für uns als Tragwerksplaner ist entscheidend, dass die AIA nicht nur geometrische Informationen einfordern, sondern auch den Zweck benennen: Wofür soll die Bewehrungsmenge ausgewiesen werden? Welche Tragfähigkeitsnachweise werden über das Modell dokumentiert? In welcher Phase wird welches Informationsniveau erwartet?

Demgegenüber steht der BIM-Abwicklungsplan (BAP) als die konkrete Antwort des Auftragnehmers auf die AIA. Hier beschreiben wir, wie wir die geforderten Informationen bereitstellen – also welche Prozesse wir in welcher Reihenfolge durchlaufen, welche Datenstrukturen wir verwenden, welche Verantwortlichkeiten wir im Projektteam verankern und welche Datenaustauschformate zum Einsatz kommen. Der BAP ist damit das Dokument, in dem die eigenen Standards sichtbar werden: Welche Attributierung wird für Stützen, Träger und Wände hinterlegt? Wie sind Materialzuordnungen geregelt? In welcher Frequenz werden Modellstände ausgetauscht, und wer gibt sie frei?

In der Praxis beobachten wir, dass die AIA im günstigsten Fall projektbezogen und pragmatisch formuliert sind; im ungünstigsten Fall werden allgemeine Vorlagen ohne Bezug zur konkreten Aufgabe übernommen, was die Erwartungslücke zwischen Besteller und Lieferant von Beginn an öffnet. An dieser Stelle zahlt sich die LOIN-Methodik aus: Die Informationsbedarfstiefe (Level of Information Need) beschreibt, welche Informationen in welcher Qualität, zu welchem Zeitpunkt und für welchen Zweck bereitzustellen sind – und ist damit deutlich besser geeignet als ein pauschaler, für alle Bauteile identischer Detaillierungsgrad, wie er häufig mit den Schlagworten „LOD 300" oder „LOD 400" assoziiert wird. Die LOIN-Logik erlaubt es, etwa für eine Stütze im Rohbau eine andere Informationstiefe zu definieren als für dieselbe Stütze im Brandschutz- oder Revisionsmodell, ohne dass das Gesamtmodell an Stringenz verliert.

3. Technische Infrastruktur und gemeinsame Datenumgebung (CDE)

Die fachlich-inhaltlichen Vereinbarungen stehen, sobald AIA und BAP unterschrrieben sind – doch damit ist die BIM-Implementierung im eigenen Büro noch nicht abgeschlossen. Eine häufig unterschätzte Voraussetzung ist die gemeinsame Datenumgebung (Common Data Environment, CDE). Sie soll Projektinformationen zentral speichern, versionieren, freigeben und archivieren, sodass jeder Beteiligte zu jedem Zeitpunkt auf den für ihn freigegebenen Stand zugreifen kann. Die DIN SPEC 91391 sowie die Normenreihe DIN EN ISO 19650 – insbesondere Teil 4 (deutsche Fassung Juni 2023) zum Informationsaustausch – geben hier den Rahmen vor; was eine CDE konkret leisten muss, ist damit allerdings noch nicht beschlossen.

Wir empfehlen, vor der Einführung einige konkrete organisatorische Fragen zu klären:

• Rollen- und Rechtekonzept: Wer vergibt Schreibrechte, und wer nimmt Freigaben vor? Ohne klare Zuordnung entstehen rasch parallele Datei-Sammlungen, die den eigentlichen Koordinationsgewinn wieder zunichtemachen.
• Prüf- und Statuskennzeichnung: Welche Schritte durchläuft ein Modell, bevor es freigegeben wird? Eine nachvollziehbare Kennzeichnung – etwa „in Bearbeitung", „prüffähig", „freigegeben", „archiviert" – ist die Grundlage jedes späteren Streitfalls über den maßgeblichen Modellstand.
• Versionierungslogik: Wie wird versioniert? Eine konsistente Logik verhindert, dass im Zweifelsfall ein veralteter Bewehrungsmodellstand Grundlage der Werksplanung wird.
• Übergabeformate und Prüfregeln: Welche Formate sind verbindlich, und wie werden sie geprüft? Der IFC-Export allein ist noch keine Qualitätssicherung; die Prüfung erfolgt über klar definierte Regeln, die im BAP festgehalten sind.

Eine CDE ist insofern mehr als ein Cloudspeicher oder eine Projektplattform; sie ist das organisatorische Rückgrat der modellbasierten Zusammenarbeit. Wenn die Einführung dieser Strukturen nicht gemeinsam mit dem Auftraggeber erfolgt, sondern im eigenen Haus „bei Gelegenheit" mitläuft, bleiben Inseln bestehen, die später nur mit hohem Aufwand aufgelöst werden können. Genau an dieser Stelle unterscheidet sich eine durchdachte BIM-Einführung von der schlichten Lizenzanschaffung, und genau hier scheitern viele Pilotprojekte, bevor sie richtig begonnen haben.

4. Fachmodell-Konventionen: Koordinatensysteme, Benennungen und Modellgrenzen

Mit Blick auf die Tragwerksplanung kommt einer weiteren Voraussetzung besondere Bedeutung zu: der fachlichen Modelltrennung. Architektur-, Tragwerks- und TGA-Modell werden als Fachmodelle übergeben und koordiniert – nicht als ein einziges Bearbeitungsmodell, in dem alle Disziplinen parallel dieselbe Datei bearbeiten. Diese Trennung ist nicht nur eine Frage der Datenmenge, sondern der Verantwortlichkeit: Jede Disziplin bearbeitet ihr eigenes Fachmodell und gibt es zu definierten Zeitpunkten zur Koordination frei. Bei größeren Vorhaben ist es sinnvoll, die Fachmodelle zusätzlich in Teilmodelle zu gliedern – etwa nach Geschossen oder Bauabschnitten –, wobei die Konventionen für diese Gliederung vorab festzulegen sind.

Ein Punkt, an dem die modellbasierte Planung in vielen Projekten erstmals reibt, ist das Koordinatensystem. Wir empfehlen, vor dem ersten Modellimport den gemeinsamen Nullpunkt und das Bezugssystem zwischen Architektur, Tragwerk und Haustechnik verbindlich festzulegen. Ohne diese Festlegung ist die räumlich korrekte Zusammenführung der Fachmodelle gefährdet: Verschobene Bauteile, falsche Höhenbezüge oder gespiegelte Geometrien fallen in der Prüfsoftware nicht immer auf, machen aber im Bauablauf einen erheblichen Unterschied. Ebenso wichtig sind einheitliche Benennungen – von Bauteilklassen über Materialkürzel bis zu Attributnamen –, da sonst die automatisierte Mengenermittlung und die modellbasierte Bewehrungsführung nur unter großem manuellen Korrekturaufwand funktionieren.

Die Festlegung dieser Konventionen gehört in den BAP und sollte vor dem ersten Modellimport abgeschlossen sein. Was im Projektverlauf nicht eindeutig geregelt ist, wird später durch Mehrarbeit kompensiert – und zwar in der Regel durch die Disziplin, die am wenigsten Verhandlungsmacht hat, was in der Tragwerksplanung häufig uns selbst betrifft.

5. Interoperabilität und Datenaustausch: Standards wie IFC, BCF und IDS

Schließlich hängt die Tragfähigkeit der BIM-Implementierung davon ab, dass die Daten zwischen den beteiligten Softwarewelten verlustarm fließen. Wir setzen hier auf offene, herstellerneutrale Formate: IFC (Industry Foundation Classes) ist das primäre Datenmodell von buildingSMART für den Austausch von Bauwerksmodellen und in DIN EN ISO 16739-1 (Ausgabe September 2024) genormt. Ergänzend dient BCF (BIM Collaboration Format) dem softwareübergreifenden Austausch von Themen, Kommentaren und Issues im Arbeitsprozess – etwa, wenn eine Kollision erkannt und mit dem zuständigen Fachplaner kommuniziert werden muss. Der IDS-Standard (Information Delivery Specification) erlaubt es, Informationsaustauschanforderungen maschinenlesbar zu beschreiben und damit die Prüfung eingehender Modelle zu automatisieren, bevor sie im eigenen Fachmodell weiterverarbeitet werden.

Wir müssen allerdings darauf hinweisen, dass der bloße Export in IFC noch keine Interoperabilität herstellt. Auch wenn das Format herstellerneutral ist, bedeutet das nicht, dass jedes Modell in jedem Viewer korrekt dargestellt wird; Attributierungen, die im einen Werk als Wandstärke interpretiert werden, erscheinen im anderen als Eigenschaftsblock ohne geometrische Wirkung. Ohne abgestimmte Modellkonventionen, ohne Prüfregeln und ohne einen geregelten Austauschprozess, der die Phasen der Übergabe, Prüfung und Freigabe verbindlich beschreibt, bleibt der Datenaustausch ein Hoffnungsszenario. In der Praxis hat es sich bewährt, vor der IFC-Übergabe einen internen Testexport gemeinsam mit dem Empfänger durchzuführen und die Prüfsoftware auf das konkrete Projektprofil zu kalibrieren – ein Mehraufwand, der sich in der Regel durch weniger Rückfragen im laufenden Betrieb bezahlt macht.

Nicht zuletzt gehört zu einer belastbaren BIM-Implementierung auch die Qualifikation der Beteiligten. Die VDI/bS-MT 2552 Blatt 8.1 (Ausgabe Januar 2019) zu Basiskenntnissen und Blatt 8.2 (Ausgabe Oktober 2022) zu vertieften Kenntnissen geben hier einen Orientierungsrahmen, ohne den die eingeführten Prozesse rasch an die personellen Grenzen stoßen. BIM-Management, Koordination und Autoren- bzw. Modellierungsrollen sind nicht Schilder auf einer Organigrammfolie, sondern Funktionen, die im Alltag mit Zeit, Verantwortung und Entscheidungskompetenz ausgestattet sein müssen.

Differenzierter Ausblick: BIM als Prozess, nicht als Softwarekauf

Eine ehrliche Bilanz nach mehreren BIM-Piloten in unserem Büro fällt zwiespältig aus, und das ist vermutlich auch angemessen. Auf der einen Seite hat die Methode die Koordination mit Architektur und Haustechnik spürbar verbessert: Kollisionen werden früher sichtbar, Mengenermittlungen lassen sich aus dem Modell ableiten, und die Übergabe in die Werkstattplanung gelingt reibungsloser, wenn die Attributierung sauber gepflegt wurde. Auf der anderen Seite erfordert jede dieser Verbesserungen Vorarbeit, die in der klassischen Honorarstruktur nicht immer abgebildet ist – die Pflege der Attributierung, die Modellprüfung, die Kommunikation über BCF und die ständige Nachjustierung der Konventionen kosten Zeit, die in der klassischen Tragwerksplanung so nicht vorgesehen war.

Wir kommen daher zu einer differenzierten Empfehlung: BIM ist dann sinnvoll, wenn der Auftraggeber die zusätzlichen Anforderungen auch in den Verträgen abbildet und die Bereitschaft mitbringt, die Anwendungsfälle verbindlich zu vereinbaren. Wer BIM lediglich als Marketing-Etikett behandelt oder als 3D-Pflicht versteht, ohne die organisatorischen und qualifikatorischen Voraussetzungen mitzudenken, erzeugt Aufwand, der weder in der Statik noch in der Werkstattplanung einen belastbaren Mehrwert hinterlässt. Umgekehrt lässt sich aus den Erfahrungen der letzten Jahre durchaus ablesen, dass die strukturierten Anforderungen aus DIN EN ISO 19650, VDI 2552 und dem buildingSMART-Formatumfeld genau jene Verbindlichkeit schaffen, die unser Fach seit langem einfordert – vorausgesetzt, wir nutzen sie als gemeinsame Sprache und nicht als bürokratische Hürde. Die Aufgabe der kommenden Jahre wird es sein, die Spielräume, die diese Normen und Standards uns geben, in eine alltagstaugliche, materialsensible und baustellentaugliche Praxis zu übersetzen – ohne in Dogmen zu verfallen und ohne die Eigenheiten der Materialien und die Tücken der Baustelle aus den Augen zu verlieren.