BIM im Brandschutz
Ein zunehmendes Bedürfnis
Brandschutzpläne können im BIM-Modell automatisch erstellt werden. Das ersetzt aber nicht den Brandschutzplaner. Er wird weiterhin benötigt – und muss viel intensiver in den BIM-Prozess integriert werden.
Die Digitalisierung ist mittlerweile im Bauwesen etabliert, und Building Information Modeling (BIM) gewinnt auch für den Brandschutzfachplaner zunehmend an Bedeutung. Dies verdeutlicht unter anderem die Studie „Branchenbarometer Brandschutz 2019“ des Feuertrutz Verlags, die sich an Planer, Sachverständige, Ausführende und Errichter in der Brandschutzbranche gleichermassen richtet.
Nennenswerte Ergebnisse der Studie sind u. a.:
- Ca. 88 Prozent der Befragten sind der Meinung, dass die Digitalisierung zu Effizienzsteigerungen führen wird.
- Ca. 85 Prozent der Befragten sind der Meinung, dass BIM die Planungssicherheit und die Produktivität erhöht.
- Ca. 60 Prozent sind der Meinung, dass BIM andere Planungsmethoden weitgehend ersetzen wird.
Jedoch verdeutlicht die Studie auch, dass sich ein Grossteil der Brandschutzbüros noch nicht umfassend mit der Digitalisierung und insbesondere der BIM-basierten Planung befasst. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass die Auftraggeber in der Regel noch keine besonderen Anforderungen an den Brandschutzfachplaner stellen. Das heisst, dass die BIM-basierte Planung in der Regel ohne aktive Beteiligung des Brandschutzfachplaners erfolgt.
Mangelnde BIM-Integration des Brandschutzfachplaners
Auf Grund des enormen Potenzials zur Effizienzsteigerung wäre die Branche jedoch gut beraten, sich unabhängig von projektspezifischen Anforderungen mit der BIM-basierten Planung zu beschäftigen. Das hierfür erforderliche Know-how und die notwendigen Tools kommen nicht nur bei einer BIM-basierten Planung zur Anwendung, sondern können bei allen Projektabläufen eingesetzt werden, sodass sich in jedem Fall ein Mehrwert ergibt.
Gruner implementiert seit 2017 BIM-basierte Planung bzw. die hierfür obligatorischen Tools in den täglichen Betrieb. Hierbei konnte auch der vorstehend geschilderte Eindruck bestätigt werden, dass – auch bei Grossbauvorhaben – der Brandschutzfachplaner im BIM-basierten Planungsprozess bislang noch nicht vollumfänglich berücksichtigt wird und momentan aktiv auf eine Beteiligung an dem Prozess hinwirken muss.
Dies kann u. a. auch auf eine mangelhafte bzw. fehlende Standardisierung im Bereich Brandschutz zurückgeführt werden. Hier ist jedoch erfreulicherweise festzustellen, dass diesem Zustand momentan stark entgegengewirkt wird und im Rahmen verschiedener Gremien (z. B. VIB Fachgruppe BIM, buildingSMART-Fachgruppe Brandschutz mit BIM oder VDI Richtlinienreihe 2552) Standards entwickelt werden.
Doch wie kann der Brandschutzfachplaner überhaupt in den BIM-basierten Planungsprozess integriert werden – und ist eine Integration sowohl für den Brandschutzfachplaner selbst als auch für die übrigen Projektbeteiligten sinnvoll?
Im Rahmen verschiedener Projekte konnte festgestellt werden, dass die Integration des Brandschutzfachplaners in den BIM-Planungsprozess für alle Beteiligten einen Mehrwert bietet, sofern vorab klare Anforderungen und Leistungen definiert werden. Folgende Fragestellung ist vor dem Beginn der eigentlichen Planung (unabhängig von der Beteiligung des Brandschutzes) zwingend zu beantworten:
WAS wird WANN WIE von WEM WOFÜR in ein BIM-Modell integriert?
Sofern diese Fragestellung vor dem Projektstart nicht ausführlich geklärt wurde, kann es dazu kommen, dass das Modell mit Information überfrachtet wird und Datenmüll entsteht, der nicht weiterverwendet wird. Deshalb ist zu definieren, wofür etwas (z. B. eine Information) in einem BIM-Model benötigt wird. Ebenso muss definiert werden, wer etwas modelliert/ein Attribut befüllt und wann dies geschieht, da es ansonsten dazu führen kann, dass im Planerteam unterschiedliche Erwartungshaltungen an den Modellstand und die Zuständigkeiten bestehen.
Dies gilt insbesondere auch vor dem Hintergrund, was im Modell enthalten sein soll. Da es sich immer um ein Modell im Massstab 1:1 mit einer verknüpften Datenbank handelt, kann bis ins kleinste Detail modelliert und parametrisiert werden, wohingegen dies bei der bisher konventionellen Planung schon allein durch die Möglichkeit der Visualisierung beschränkt war.
So ist es beispielsweise möglich, in einem 3D-Gebäudemodell die Baustoffklasse des Bodenbelags, der Abhangdecke oder des Handlaufs im notwendigen Treppenraum als Parameter anzugeben. Diese Information wurde bislang ausschliesslich im Textteil des Brandschutzkonzeptes wiedergegeben, nicht jedoch in der Visualisierung des Konzeptes – den Brandschutzplänen. An diesem Beispiel ist deutlich zu erkennen, wie wichtig es für den Brandschutzfachplaner ist, den Detaillierungsumfang im Vorfeld festzulegen, da ansonsten ein nicht unerheblicher Mehraufwand und auch ein größeres Haftungsrisiko entstehen kann. Was passiert beispielsweise, wenn der Brandschutzfachplaner eine Unterdecke im Modell übersieht und diese nicht parametrisiert? Wer haftet bei einer falschen Ausführung?
Um diesem Problem entgegenzuwirken, hat es sich in der Praxis bewährt, den Informationsgehalt eines Brandschutzplans in das BIM-Modell zu übertragen und diesen Informationsgehaltvorab genau zu definieren (siehe Abbildung).
Weiterhin muss klar festgelegt sein, wie etwas in das Modell implementiert wird. Beispielsweise kann eine feuerhemmende Türklassifikation auf verschiedene Weise definiert werden. Zum einen muss das Attribut festgelegt werden, das den Feuerwiderstand einer Tür wiedergibt (z. B. „BS_Tür_Brand“, „Brandschutz_Tür“ usw.), und zum anderen muss der Wert, den der Parameter annehmen kann, vereinbart werden (z. B. „feuerhemmend, „fh“, „T30“, „EI30“ usw.). Dies ist elementar, da ansonsten maschinelle Auswertungen, automatisierte Prozesse und ein geregelter Datenaustausch nur noch bedingt umsetzbar sind und das Gros an Vorteilen der BIM-basierten Planung nicht mehr genutzt werden kann.
Hier spielt die fehlende Standardisierung eine grosse Rolle, sodass je Büro eigene Standards als Insellösung entwickelt werden. Dies bedeutet für den Brandschutzfachplaner jedoch nicht, dass er mit dem Einstig in den BIM-basierten Planungsprozess auf eine abschliessende Standardisierung warten sollte. Vielmehr muss er sich bereits heute mit den massgebenden Tools vertraut machen und (gegebenenfalls in Abstimmung mit anderen Büros) einen eigenen Standard entwickeln. Das erlernte Wissen über die erforderlichen Softwares sowie eigens entwickelte Instrumente (z. B. Skripte, Ansichtsvorlagen usw.) ist bei einer abschliessenden Standardisierung nicht verloren, sondern kann sehr leicht auf diesen übertragen werden.
Bei einer Eingliederung des Brandschutzfachplaners in das BIM-Planungsteam stellt sich zwangsläufig auch die Frage, was der Brandschutzfachplaner in diesem Prozess eigentlich genau macht. Bei den Gewerken, die bislang klassischerweise in den BIM-Prozess integriert sind (Architektur, Tragwerksplanung und Haustechnik) hat jeder Planer sein eigenes (Teil-)Modell. Die Planer modellieren das Gebäude bzw. ihren Teil am Gebäude, und die einzelnen Teilmodelle können zu einem Gesamtbauwerk zusammengefügt werden.
BIM-Methodik macht Brandschutzplan überflüssig
Der Brandschutzfachplaner steht bei diesem Prozess etwas aussen vor, da er keine Bauteile modelliert, sondern ausschliesslich Informationen an bestehende Bauteile vergibt bzw. konzeptionelle Vorgaben macht. Somit hat er auch kein eigenes (Teil-)Modell, sondern ergänzt die Modelle anderer um brandschutztechnische Informationen.
Man kann sich diesen Prozess bildhaft gut anhand des bisher konventionellen Planungsprozesses vorstellen. Bisher bekam der Brandschutzfachplaner für die Genehmigungsplanung (LP1-4) von der Architektur Grundrisse, Ansichten und Schnitte in Formaten wie PDF oder DWG und hat durch Eintragungen in diesen 2D-Darstellungen (z. B. durch farbige Linien, Türstempel u. ä.) Informationen an andere Planer übermittelt. Beispielsweise muss eine rot dargestellte Wand feuerbeständig sein. Somit weiss der Architekt, wie er die Wand im Detail planen muss, und der TGA-Planer weiss, dass er in der Wand eine Brandschutzklappe setzen muss.
Dieses Verfahren ändert sich auch bei der BIM-basierten Planung grundsätzlich nicht. Die Informationen werden nur nicht mehr als Visualisierung in einer 2D-Planung übermittelt, sondern in Form von Parametern an einem modellierten Bauteil.
Der Brandschutzplan – bisher wesentlicher Bestandteil des Ergebnisses der Brandschutzplanung – ist bei der BIM-basierten Planung für den eigentlichen Planungsprozess somit gar nicht mehr erforderlich.
Selbstverständlich werden dennoch weiterhin Brandschutzpläne erzeugt, da derzeit nicht alle Stellen die modellbasierte Planung auswerten können (z. B. Behörden oder Prüfsachverständige), und da die Visualisierung dem geschulten Auge einen schellen Überblick über die brandschutztechnische Konzeptionierung eines Gebäudes vermitteln kann.
Der Brandschutzplan ist jedoch nur ein Abfallprodukt der BIM-basierten Planung und kann mithilfe von Farbschemata, Farbfiltern und Beschriftungen anhand der Informationen im Modell mit wenigen Klicks generiert werden. Es lassen sich nicht nur Grundrisse, Ansichten und Schnitte, sondern auch 3D-Visualisierung mit Darstellung der Brandschutzparameter erstellen (siehe Abbildung unten: Olympus Campus in Hamburg von gmp - Architekten von Gerkan, Marg und Partner). Ausschliesslich die bekannten Brandschutzsymbole (Rettungswegpfeil, Wandhydrantensymbol usw.) müssen als rein visuelle Elemente zusätzlich in das Modell integriert werden, um einen vollständigen Brandschutzplan zu generieren.
3D-Brandschutzmodell am Beispiel Olympus Europa Campus
Da BIM vom Computer verstanden werden kann, ergeben sich vielfältige Möglichkeiten im Bereich der Automatisierung. Diese kann zur Prozessoptimierung, zur (internen) Qualitätskontrolle oder gar zur Erschliessung neuer Leistungsbilder für den Brandschutzfachplanergenutzt werden.
So können beispielsweise in Abhängigkeit der Raumnutzungen automatisch Wand- und Türklassifizierungen vergeben oder Abweichungen von der Bauordnung regelbasiert identifiziert werden (Prozessoptimierung). Vor Abgabe eines Modells oder eines aus dem Modell generierten Brandschutzplans kann geprüft werden, ob beispielsweise alle Türen in einer feuerwiderstandsfähigen Wand klassifiziert sind (Qualitätssicherung). Auch andere Gewerke können anhand logischer Strukturen überprüft werden: Hat der TGA-Planer beispielsweise an allen erforderlichen Stellen Brandschutzklappen gesetzt? (Erschliessung neuer Leistungsbilder). Prinzipiell kann alles automatisiert werden, was logisch vorstellbar ist.
Fachplaner für Brandschutz werden weiterhin gebraucht
Hier muss man jedoch keine Angst haben, dass der Brandschutzfachplaner obsolet wird, da es für eine vollständige Automatisierung aller erdenklichen Prozesse zuerst einmal allgemeingültige und einheitliche Standards geben muss. Diese sind im Brandschutz derzeit nicht vorhanden, und auch in Bereichen, in denen es bereits Standardisierungen gibt (z. B. Architektur), ist festzustellen, dass dieser teilweise mehr schlecht als recht umgesetzt wird. Und sollte es tatsächlich zu einer allumfassenden Standardisierung und deren Einhaltung kommen, wird der Brandschutzfachplaner immer noch für die Beurteilung von Sonderlösungen (Abweichungen vom Baurecht, technische Regeln und An- sowie Verwendbarkeitsnachweise) benötigt.
Das grosse Potenzial, das sich hinter der Automatisierung verbirgt, verdeutlicht noch einmal, warum es sich lohnt, bereits jetzt die erforderlichen Softwares zu erlernen und zu nutzen. Selbst wenn die Teilnahme an der BIM-basierten Planung noch nicht durch den Auftraggeber gefordert wird, können die für BIM erforderlichen Softwares und somit die potenzielle Automatisierung genutzt werden.
Bei Gruner wird dies bereits gelebt. Hier wird neben der klassischen 2D-Planung auch immer parallel ein 3D-Gebäudemodell abgefragt, um bei guter Modellierung die möglichen Vorteile der Automatisierung nutzen zu können, die Arbeitsweise mit den neuen Tools zu verinnerlichen und die 3D-Visualisierung für Arbeitsprozesse wie z. B. eine Prüfung der Lüftungsplanung zu verwenden.
Unabhängig von den Vorteilen, die sich für den Brandschutzfachplaner ergeben, bietet die Integration des Brandschutzes in den BIM-Planungsprozess auch Vorteile für andere Gewerke. So sind die Brandschutzanforderungen bei der BIM-basierten Planung bauteilbezogen und damit eineindeutig. Missverständnisse aufgrund ungünstig platzierter Türstempel oder undeutlicher Wandschraffuren können ausgeschlossen werden. Weitergehend können die Brandschutzinformationen aufgrund des Bauteilbezugs automatisiert in die Modelle anderer Gewerke übertragen und hier weiterverwendet werden (z. B. für Brandschutzbeschriftungen in Architekturplänen). Die Arbeit der manuellen Übertragung und damit auch die menschliche Schnittstelle als potenzielle Fehlerquelle entfällt.
Die Informationen des Brandschutzfachplaners stehen auch externen Mitarbeitern für automatisierte Prozesse und Prüfungen zur Verfügung. So kann beispielsweise der TGA-Planer die korrekte Positionierung von Brandschutzklappen überprüfen, und Behörden oder Prüfsachverständige könnten die Einhaltung bauordnungsrechtlicher Vorgaben regelbasiert kontrollieren.
Je nach Detaillierung der Brandschutzparameter können diese auch unverändert als Grundlage für Ausschreibungen verwendet werden. Wenn ein Brandschutztor z. B. den Parameter „EI230-SaC2“ als Angabe für den erforderlichen Feuerwiderstand trägt, kann dieser Wert 1:1 in der Ausschreibung verwendet werden, da er die normativ einzig richtige Klassifizierung wiedergibt. „Übersetzungsfehler“ der bauordnungsrechtlichen Begriffe (z. B. feuerhemmend, dicht- und selbstschliessend) von Ausschreibenden bzw. Ausführenden in normative Klassifizierungen und damit in konkrete Produktanforderungen können hierdurch ausgeschlossen werden.
Aufgrund der Koexistenz nationaler und europäischer Klassifizierungen für einen Grossteil der Bauprodukte ist die Angabe einer normativen Klassifizierung als Brandschutzparameter derzeit auf einige wenige Bauprodukte begrenzt. Mit der fortschreitenden europäischen Harmonisierung wird dies jedoch nach und nach für immer mehr Bauteile möglich sein.
Neben der eingangs aufgezeigten Frage „WAS wird WANN WIE von WEM WOFÜR in ein BIM-Modell integriert?“ ist auch immer zu definieren, wie der Brandschutzfachplaner in den eigentlichen Planungsprozess eingebunden wird und sich mit anderen Gewerken austauscht.
Hierzu hat Gruner einen Workflow entwickelt, der sich bereits bei mehreren Projekten mit kleineren Abwandlungen bewährt hat.
Grundsätzlich ähnelt der Workflow dem bisher konventionellen Planungsprozess. Der Brandschutzfachplaner erhält als Planungsgrundlage von der Architektur ein Gebäudemodell (bisher Pläne) und definiert in diesem die Brandschutzanforderungen durch die Vergabe von Parametern (bisher durch visuelle Darstellungen).
Reduzierung der Fehler in der Kommunikation
Sofern ein konzeptioneller Fehler in der Planung identifiziert wird (z. B. notwendiger Flur > 30 Meter ohne Rauchabschnittsbildung), erstellt der Brandschutzfachplaner einen BCF-Issue und übermittelt diesen an die Architektur. Bislang wurden entsprechenden Fehler durch Eintragungen in den Plänen, per Mail oder Telefon kommuniziert. Dieser bisherige Kommunikationsweg ist anfällig für Missverständnisse, und insbeondere bei Grossprojekten mit langer Bearbeitungszeit können zu einem späteren Zeitpunkt Kommunikationen und Entscheidungsgrundlagen teilweise nur schwer oder mit grossem Aufwand wiedergefunden und nachvollzogen werden.
Durch die Koordinierung massgebender Punkte über das BCF-Format werden diese Schwachstellen der bisher konventionellen Planung optimiert, da ein BCF-Issue bauteilbezogen ist und auf einer zentralen Datenplattform alle Kommunikationen über diesen Issue dokumentiert werden. Somit können sie eindeutig einem Bauteil im Modell zugeordnet und langfristig anhand des Modellbezugs und der zentralen Dokumentation nachvollzogen werden. Der Architekt kann den Issue bearbeiten, und beim nächsten Modellaustausch ist der Fehler behoben, sodass über diesen iterativen Prozess eine genehmigungsfähige und gewerkeübergreifend konsistente Planung ermöglicht wird.
Der Brandschutzfachplaner übergibt die von ihm durchgeführten Änderungen am Gebäudemodell (Parametrisierung von Bauteilen) an den Architekten, sodass dieser die Informationen in sein Modell bzw. in ein gewerkeübergreifendes Modell integrieren kann. Diese Übergabe von Informationen kann auf diverse Weisen erfolgen. So ist es beispielsweise möglich, das gesamte Modell der Architektur zurückzuspielen oder die Brandschutzparameter in Form von Bauteillisten (z. B. im Excel-Format) zu übergeben.
Bei der Projektarbeit konnte festgestellt werden, dass es insbesondere vor dem Hintergrund unterschiedlich verwendeter Software(-versionen) sinnvoll ist, verschiedene Austauschmöglichkeiten zu Beginn der Planung im Kleinen (z. B. für ein Geschoss) zu testen, um bei späteren, teilweise zeitkritischen Austauschzyklen ein funktionierenden Workflow zu haben.
Als Nebenprodukt des BIM-basierten Planungsprozesses können zu jedem Zeitpunkt der Planung mithilfe der im Modell hinterlegten PlaParameter die Brandschutzpläne zu generiert werden.
Fazit
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass der Brandschutzfachplaner am BIM-basierten Planungsprozess bislang noch nicht beteiligt wird und sich aktiv um eine Teilnahme an dem Prozess bemühen muss. Unabhängig hiervon sollten sich die Brandschutzfachplaner bereits heute mit den grundlegenden Prozessabläufen sowie den erforderlichen Softwares befassen, da diese auch losgelöst von der aktiven Einbindung in den eigentlichen BIM-Planungsprozess aufgrund der vielfältigen Automatisierungs- und Optimierungsmöglichkeiten einen Mehrwert bietet.
Auftraggeber, Architekten und andere Gewerke sollten sich überlegen, ob nicht auch für sie eine Integration des Brandschutzfachplaners in den BIM-Planungsprozess vorteilhaft ist und sie somit aktiv auf eine Beteiligung des Brandschutzfachplaners an dem Prozess hinwirken sollten.
Die fehlende Standardisierung ist dabei noch ein kleines Hindernis, das bislang jedoch immer im Projektteam gelöst werden konnte. Es hat sich gezeigt, dass Auftraggeber und Planer an dieser Stelle offen für Vorschläge und erfreut sind, wenn sich der Brandschutzfachplaner aktiv am Planungsprozesses beteiligt. Somit besteht derzeit noch die Möglichkeit, eigens entwickelte Standards aktiv in der Projektarbeit zu testen und nach einer abschließenden (inter-)nationalen Standardisierung in diese zu überführen.
Die Digitalisierung ist mittlerweile im Bauwesen etabliert und Building Information Modeling (BIM) gewinnt auch für die Brandschutzplanung zunehmend an Bedeutung. Ein Artikel von Ole Matthiesen, Master of Engineering im Vorbeugenden Brandschutz am Gruner Standort Hamburg. Erstveröffentlichung: "Build-Ing. 3/2020".