Open-BIM und Brandschutz - Beispiele für die praktische Anwendung (3/3)

Bei der Entwicklung eines Brandschutzkonzepts für ein Einfamilienhaus, welches in der Regel nicht vorgeschrieben ist, ist die Einhaltung von Normen und gesetzlichen Vorgaben von größter Bedeutung. Die folgenden Schritte veranschaulichen diesen Ansatz:       

• Forschung und Gesetzgebung: Es erfolgt eine Recherche zu den örtlichen Brandschutzgesetzen und Bauvorschriften für Einfamilienhäuser. Dies impliziert das Verständnis der Vorschriften zu Rauchmeldern, Feuerlöschern, Fluchtwegen sowie zulässigen Baumaterialien.
• Identifizierung von Gefahren: Die Durchführung einer gründlichen Risikoanalyse ist erforderlich, um potenzielle Brandgefahren im Haus zu identifizieren. Diese können von elektrischen Geräten über Heizungssysteme bis hin zu Kochbereichen reichen.
• Präventionsstrategien: Entwicklung proaktiver Brandverhütungsstrategien, wie beispielsweise die Installation von Rauchmeldern in jedem Raum, die regelmäßige Wartung von Heizungs- und Elektroanlagen sowie die sichere Lagerung von brennbaren Materialien. Es ist erforderlich, klare und leicht verständliche Pläne für alle Bewohner zu erstellen.
• Protokolle zur Brandbekämpfung: Eine Übersicht über die Brandbekämpfungsmaßnahmen in Notfällen, die den angemessenen Einsatz von Feuerlöschern und die Verfahren zur Alarmierung der Feuerwehr beschreibt.
• Kommunikation und Schulung: Es ist erforderlich, alle Hausbewohner über das Brandschutzkonzept zu informieren und sie über die Möglichkeiten der Brandverhütung sowie über die im Falle eines Brandes zu befolgenden Evakuierungsverfahren aufzuklären. Regelmäßige Aktualisierungen des Dokuments sind von entscheidender Bedeutung, insbesondere im Hinblick auf etwaige Gesetzesänderungen oder Veränderungen der Situation im Haushalt.
• Dokumentation: Die Dokumentation des Brandschutzkonzepts sollte in schriftlicher Form erfolgen und an einem leicht zugänglichen Ort aufbewahrt werden. Regelmäßige Aktualisierungen sind insbesondere nach Gesetzesänderungen oder Änderungen der Wohnsituation unerlässlich.

Durch die sorgfältige Einhaltung dieser Schritte kann ein umfassendes Brandschutzkonzept entwickelt werden, welches auf die individuellen Anforderungen eines Familienhauses zugeschnitten ist und sowohl den Bewohnern als auch dem Eigentum einen robusten Schutz vor der Gefahr eines Feuers bietet.

Die preskriptive Planungsmethode basierte auf Trimble Sketchup und Autodesk Revit für die Erstellung und Bearbeitung der relevanten IFC-Modelle, welche Architektur und TGA (Mechanik, Elektrik und Sanitär) umfassen. 

Zusätzlich wurden Merkmale aus der bSDD-API integriert, welche für Brandschutzanwendungen zugeschnitten sind. Um die Einhaltung der MBO (Musterbauordnung) und der zugehörigen Regelsätze von Solibri Office (Model Checker) zu gewährleisten, wurde eine umfassende Analyse und Validierung anhand der Information Delivery Specifications (IDS) durchgeführt und mit ACCA usBIM überprüft. 

Die genannten Tools ermöglichten eine Automatisierung der Überprüfung der Einhaltung von Vorschriften sowie eine Erleichterung des Austauschs über BCF für das Change- und Issue-Management. Modellchecker nutzen im Allgemeinen die strukturelle Integrität von BIM-Modellen, um deren Plausibilität zu bewerten. Die Planung der Notbeleuchtung erfolgte unter Zuhilfenahme von DIALux Evo. Dynamische Brandsimulationen wurden mit Cypefire durchgeführt und führten zur Vervollständigung eines robusten openBIM-Workflows für den Brandschutz.

Im Folgenden wird der Prozess beschrieben, der auf der Grundlage von BPMN 2.0 auf dem Hauptprozess (siehe Abbildung 5) abgebildet werden könnte.

Der Umfang eines openBIM-Workflows für den Brandschutz wird sorgfältig definiert, wobei verschiedene Faktoren wie die Gebäudenutzung, der Gebäudetyp, die Gebäudeklasse, der Flächenbedarf, die Energieziele, die Kostenerwägungen, die Ziele der Nachhaltigkeitszertifizierung (z. B. LEED und Passivhaus) und Budgetbeschränkungen berücksichtigt werden. In diesem Beispiel geht es um einen Neubau, konkret um ein Einfamilienhaus, das in Massivbauweise errichtet wird. Im Folgenden werden allgemeine Informationen und Spezifikationen dargelegt: Das Haus (vgl. Abbildung 6) befindet sich in Gau-Bickelheim, Rheinland-Pfalz, fällt unter die Gebäudeklasse 1 und weitere Details sind auf Anfrage erhältlich.

In Übereinstimmung mit den baurechtlichen Anforderungen sind bestimmte Brandschutzmaßnahmen erforderlich. So ist beispielsweise die Installation von Rauchmeldern in Wohn- und Schlafräumen sowie im Heizungsraum erforderlich, während CO- und CO2-Sensoren in bestimmten Bereichen erforderlich sind. Des Weiteren ist im Hauswirtschaftsraum eine Gefahrgutwarnung anzubringen, da dort Lithium-Ionen-Batterien und Gasflaschen gelagert werden. Zwischen dem WC und dem Hauswirtschaftsraum ist gemäß den baurechtlichen Anforderungen eine Brandwand mit Brandschutzeigenschaften vorzusehen. Zudem ist im Hauswirtschaftsraum ein Feuerlöscher erforderlich.

Neben den behördlichen Vorschriften sind auch die Vorlieben und Anforderungen des Bauherrn von entscheidender Bedeutung. Der Bauherr hat die Installation von Rauchmeldern und Feuerlöschern im gesamten Haus vorgeschrieben. Des Weiteren ist die Einhaltung der Passivhaus-Standards erforderlich, welche eine hochgradige Isolierung sowie den Einsatz nicht brennbarer Materialien für Fassaden und Decken vorsehen. Dies dient der Gewährleistung der thermischen Effizienz sowie der Vermeidung von Wärmebrücken. Diese Spezifikationen verdeutlichen den ganzheitlichen Ansatz für den Brandschutz innerhalb des openBIM-Workflows. Dieser Ansatz berücksichtigt sowohl die gesetzlichen Anforderungen als auch die Wünsche der Bauherren und gewährleistet gleichzeitig die Einhaltung der Energieeffizienzstandards.

Die Auftraggeber-Informations-Anforderungen (AIA) wurden mit der gebotenen Sorgfalt für die BIM-Implementierung ausgearbeitet. Die AIA umfassen alle projektspezifischen Angaben, die involvierten Akteure, Disziplinen sowie die zu verwendenden Austauschformate, wie beispielsweise IFC (Industry Foundation Classes). Zudem spezifizieren sie die anwendbare Model View Definition (MVD), wie beispielsweise IFC2x3 Coordination View oder IFC4 Reference View. Für den Informationsaustausch wird das BIM Collaboration Format (BCF) verwendet. Um die genannten Anforderungen zu standardisieren, hat buildingSMART einen neuen Standard namens Information Delivery Specification (IDS) eingeführt. Dieser ist sowohl für Menschen als auch für Maschinen lesbar und stellt die Projektanforderungen dar.

buildingSMART Deutschland hat kürzlich einen Artikel über IDS veröffentlicht. Dieser befasst sich mit dem IDS-bezogenen Inhalt des PCert-Handbuchs von buildingSMART Österreich und hebt dessen Potenzial für die Erstellung wesentlicher Anforderungen an den Informationsaustausch hervor. Im Rahmen der Erstellung von IDS werden zunächst die Anforderungen gesammelt. Diese werden anschließend über das buildingSMART Data Dictionary (bSDD) auf das IFC-Schema abgebildet. Schließlich werden die Anforderungen sowohl in menschenlesbarer als auch in maschinenlesbarer Form den relevanten Interessengruppen zur Verfügung gestellt.

 Zur Erstellung von IDS ist es erforderlich, zunächst die Anforderungen zu sammeln. Anschließend müssen diese über bSDD mit den zugehörigen Klassifizierungen und auch mit dem IFC-Schema verknüpft werden. Schließlich ist es notwendig, den Beteiligten sowohl eine menschenlesbare als auch eine maschinenlesbare Version von IDS zur Verfügung zu stellen. Dies ist in Abbildung 7 dargestellt.

Ein Beispiel für ein solches Projekt, welches Anforderungen für Sensoren, Brandwände usw. abdeckt, ist in Abbildung 8 dargestellt. Diese Abbildung zeigt das maschinenlesbare Format.

Während Abbildung 9 das für Menschen lesbare Gegenstück zeigt:

Die Anforderungen können in drei Kategorien unterteilt werden: Es lassen sich drei Arten von Inhalten unterscheiden: erforderliche, optionale und unzulässige. So kann beispielsweise die Verwendung von Proxy-Elementen untersagt werden (vgl. Abbildung 10) und die Zuordnung aller Bauteile zu den entsprechenden IFC-Schema-Elementen vorgeschrieben werden, sodass Auftraggeber IFC-Modelle mithilfe von IDS auf Inkonsistenzen und Fehler überprüfen können, wie in Abbildung 11 dargestellt.

Hier wurden 2 Proxy-Elemente automatisch mit ifcBuildingElementProxy anstelle von fcShadingDevice abgebildet.

Einige IDS-Ersteller bieten die Möglichkeit des bSDD-Imports und der API-Integration, wodurch die Einbindung von bSDD-Inhalten vereinfacht und Fehler bei der IDS-Erstellung vermieden werden können. Die Zuordnung von IFC-Klassen und ihren Merkmalen ist von entscheidender Bedeutung für die Erstellung von IDS für Austauschanforderungen, wie in Abbildung 12 dargestellt. Es sei darauf hingewiesen, dass die Entwicklung von IDS und folglich auch AIA unter der Aufsicht eines BIM-Managers oder einer Person mit fundierten BIM-Kenntnissen erfolgen sollte. Es existieren diverse Open-Source- sowie kommerzielle Tools, welche die Erstellung und Validierung von IDS erleichtern und eine durchgängige Integration von BIM-Anforderungen während des gesamten Projektlebenszyklus gewährleisten.

Der Prozess der Erstellung von IDS und damit von AIA sollte unter der Beratung eines BIM-Managers oder einer Person mit BIM-Kenntnissen durchgeführt werden. Dies gewährleistet die Kongruenz der Anforderungen mit den Prinzipien des Building Information Modeling sowie den Industriestandards. Es existieren diverse Open-Source- sowie kommerzielle Tools, welche die Erstellung und Validierung von IDS erleichtern, den Prozess rationalisieren und Fehler minimieren.

Der Auftraggeber stimmt den openBIM-Workflow für den Brandschutz ab, indem er ein Informationspaket, das den Arbeitsumfang und die AIA enthält, als Angebotsanfrage an potenzielle Auftragnehmer übermittelt. In der Folge werden seitens der Auftragnehmer Angebote eingereicht, welche auf die in dem bereitgestellten Informationspaket aufgeführten Spezifikationen zugeschnitten sind.

Die Klärung des Umfangs und der erwarteten Arbeiten in Bezug auf den Brandschutz stellt einen wesentlichen Aspekt zur Verbesserung des Open-BIM-Workflows dar. Sie ermöglicht eine optimale Zusammenarbeit zwischen dem Kunden, dem Brandschutzplaner und dem Architekten. Diese Informationen stellen die Grundlage für die Entwicklung des Konzepts dar und gewährleisten dessen Übereinstimmung mit den Projektanforderungen sowie den geltenden Normen.

Die Erstellung des BAP erfordert die Mitwirkung eines Brandschutzingenieurs, der zusätzliche Einblicke in die Anforderungen der Bauvorschriften zum Brandschutz bietet. Des Weiteren trägt er dazu bei, die Information Delivery Specification (IDS) um relevante Inhalte zu erweitern, wobei insbesondere Klassifizierungen, Klassen, Typen und Merkmale zu nennen sind. Des Weiteren gewährleistet der Brandschutzingenieur eine klare Kommunikation hinsichtlich des IFC-Schemas, welches in den relevanten Softwareanwendungen während des gesamten Projektlebenszyklus zum Einsatz kommt.

Die Planer analysieren die Zielkriterien, die Anforderungen des Auftraggebers sowie die einschlägigen Bauvorschriften mit der gebotenen Sorgfalt, um die vom Auftraggeber festgelegten Ziele und Schutzziele zu ermitteln. Der Einsatz der BIM-Technologie ermöglicht es den Planern, die Einhaltung der Brandschutzvorschriften und -normen durch den Einsatz automatischer Prüf- und Analysetools sicherzustellen. Mittels BIM-Software ist es den Planern möglich, zu überprüfen, ob das Gebäudedesign den vorgeschriebenen Brandschutzklassen, Nutzungsgrenzen, Fluchtweganforderungen sowie weiteren gesetzlichen Kriterien entspricht.

Ein erfolgreicher Modellimport erfordert ein umfassendes Verständnis der Funktionen der Software sowie des von ihr unterstützten IFC-Schemas. Dazu ist es notwendig, mit den Entitäten vertraut zu sein, die importiert werden können, wie ifcSite für den Standort, ifcWall, ifcWindow, ifcSlab und ifcRoof sowie ifcSpaces für die Räume. Daher ist die Identifizierung dieser Entitäten im Exportmodell von entscheidender Bedeutung. Die Auswahl einer adäquaten Model View Definition (MVD) erweist sich in dieser Phase als von entscheidender Bedeutung.

Es sei darauf verwiesen, dass im Allgemeinen keine Proxy-Elemente zulässig sind. Es muss versucht werden, alle Objekte mit den entsprechenden IFC-Klassen und deren vordefinierten Typen abzubilden. In Bezug auf die Elemente „Provision for Void“ und „Provision for Space“ besteht die Möglichkeit, anstelle der Verwendung von ifcVirtualElement die entsprechenden IFC-Klassen zu verwenden. Im Folgenden werden die Mindestanforderungen für die Durchführung von Brandschutzanalysen am IFC-Modell umrissen und in der beigefügten IDS-Datei (Information Delivery Specification) detailliert beschrieben. Letztere basiert auf den IFC2x3- und IFC4-Schemata. Die folgende Aufstellung von Elementen dient als Beispiel und kann je nach Projektumfang variieren. Im Rahmen der Brandschutzanalyse wurden bestimmte, verwandte Elemente mit feuerschutzbezogenen Eigenschaftssätzen erweitert, darunter:

·       Sensor-Rauchmelder

Das Modell MUSS Entitäten enthalten, die

    IFC-Klasse IFCSENSOR (oder: IFCSENSORTYPE) mit vordefiniertem Typ FIRESENSOR

die die folgenden Anforderungen erfüllen

    MUSS die IFC-Klasse IFCSENSOR (oder: IFCSENSORTYPE) mit dem vordefinierten Typ FIRESENSOR haben

    Muss die Property Tag von PSet Attributes (IFCLABEL) haben (URI: https://identifier.buildingsmart.org/uri/buildingsmart/ifc/4.3/prop/Tag)

    Muss die Property GlobalId der PSet-Attribute haben (IFCLABEL) (URI: https://identifier.buildingsmart.org/uri/buildingsmart/ifc/4.3/prop/GlobalId)

    Muss die Property Name der PSet-Attribute haben (IFCLABEL) (URI: https://identifier.buildingsmart.org/uri/buildingsmart/ifc/4.3/prop/Name)

    Muss die Property TimeConstant des PSet Pset_SensorTypeFireSensor (IFCREAL) haben (URI: https://identifier.buildingsmart.org/uri/buildingsmart/ifc/4.3/prop/TimeConstant)

    Muss Property AccuracyOfFireSensor von PSet Pset_SensorTypeFireSensor (IFCREAL) haben (URI: https://identifier.buildingsmart.org/uri/buildingsmart/ifc/4.3/prop/AccuracyOfFireSensor)

    Muss die Property FireSensorSetPoint von PSet Pset_SensorTypeFireSensor (IFCREAL) haben (URI: https://identifier.buildingsmart.org/uri/buildingsmart/ifc/4.3/prop/FireSensorSetPoint)

·       Sensor-CO

Das Modell MUSS Entitäten enthalten, die die

    IFC-Klasse IFCSENSOR (oder: IFCSENSORTYPE) mit vordefiniertem Typ COSENSOR

·       Sensor-CO2

Das Modell MUSS Entitäten mit folgenden Eigenschaften enthalten

    IFC-Klasse IFCSENSOR (oder: IFCSENSORTYPE) mit vordefiniertem Typ CO2SENSOR

    Muss die Property SetPointCO2Concentration von PSet Pset_SensorTypeCO2Sensor (IFCREAL) haben (URI: https://identifier.buildingsmart.org/uri/buildingsmart/ifc/4.3/prop/SetPointCO2Concentration)

·       Feuerlöscher

Das Modell MUSS Entitäten mit folgenden Eigenschaften enthalten

    IFC-Klasse IFCFIRESUPPRESSIONTERMINAL (oder: IFCFIRESUPPRESSIONTERMINALTYPE)

    Property Name of PSet Attributes (IFCLABEL) = Feuerlöscher

·       Brandwand

Das Modell MUSS Entitäten enthalten, die die

    IFC-Klasse IFCWALL (oder: IFCWALLTYPE)

    Klassifizierung Brandwand

die die folgenden Anforderungen erfüllen

    Muss die IFC-Klasse IFCWALL (oder: IFCWALLTYPE) haben

    Muss die Klassifizierung Brandwand haben

    Muss die Property FireRating des PSet Pset_WallCommon (IFCLABEL) mit dem Wert = F90 (oder: = >F90) haben (URI: https://identifier.buildingsmart.org/uri/buildingsmart/ifc/4.3/prop/FireRating)

    Muss die Property Compartmentation von PSet Pset_WallCommon (IFCBOOLEAN) haben (URI: https://identifier.buildingsmart.org/uri/buildingsmart/ifc/4.3/prop/Compartmentation)

    Muss die Property LoadBearing von PSet Pset_WallCommon (IFCBOOLEAN) haben (URI: https://identifier.buildingsmart.org/uri/buildingsmart/ifc/4.3/prop/LoadBearing)

    Muss die Property ThermalTransmittance von PSet Pset_WallCommon (IFCREAL) haben (URI: https://identifier.buildingsmart.org/uri/buildingsmart/ifc/4.3/prop/ThermalTransmittance)

    Muss die Property Tag der PSet-Attribute haben (IFCLABEL) (URI: https://identifier.buildingsmart.org/uri/buildingsmart/ifc/4.3/prop/Tag)

    Muss die Property Name der PSet-Attribute haben (IFCLABEL) (URI: https://identifier.buildingsmart.org/uri/buildingsmart/ifc/4.3/prop/Name)

·       Gefahrgut

Das Modell MUSS Entitäten enthalten, die die

    IFC-Klasse IFCSPACE (oder: IFCSPACETYPE)

die die folgenden Anforderungen erfüllen

    Muss die IFC-Klasse IFCSPACE (oder: IFCSPACETYPE) haben

    Muss das Attribut Name = Technik haben

    Muss die Property FlammableStorage des PSet Pset_SpaceFireSafetyRequirements (IFCBOOLEAN) haben (URI: https://identifier.buildingsmart.org/uri/buildingsmart/ifc/4.3/prop/FlammableStorage)

    Muss die Property GlobalId von PSet Attributes (IFCLABEL) haben (URI: https://identifier.buildingsmart.org/uri/buildingsmart/ifc/4.3/prop/GlobalId)

·       Raum

Das Modell MUSS Entitäten enthalten, die die

    IFC-Klasse IFCSPACE (oder: IFCSPACETYPE)

die die folgenden Anforderungen erfüllen

    Muss die IFC-Klasse IFCSPACE (oder: IFCSPACETYPE) haben

    Muss die Property LongName von PSet Attributes (IFCLABEL) haben (URI: https://identifier.buildingsmart.org/uri/buildingsmart/ifc/4.3/prop/LongName)

    Muss die Property Description der PSet-Attribute (IFCLABEL) haben (URI: https://identifier.buildingsmart.org/uri/buildingsmart/ifc/4.3/prop/Description)

    Muss die Property GlobalId der PSet-Attribute haben (IFCLABEL) (URI: https://identifier.buildingsmart.org/uri/buildingsmart/ifc/4.3/prop/GlobalId)

    Muss die Property Name der PSet-Attribute haben (IFCLABEL) (URI: https://identifier.buildingsmart.org/uri/buildingsmart/ifc/4.3/prop/Name)

    Muss die Property AirPressurization des PSet Pset_SpaceFireSafetyRequirements haben (IFCBOOLEAN) (URI: https://identifier.buildingsmart.org/uri/buildingsmart/ifc/4.3/prop/AirPressurization)

    Muss die Property FireExit der PSet Pset_SpaceFireSafetyRequirements (IFCBOOLEAN) haben (URI: https://identifier.buildingsmart.org/uri/buildingsmart/ifc/4.3/prop/FireExit)

    Muss die Property FireRiskFactor der PSet Pset_SpaceFireSafetyRequirements (IFCLABEL) haben (URI: https://identifier.buildingsmart.org/uri/buildingsmart/ifc/4.3/prop/FireRiskFactor)

    Muss die Property FlammableStorage der PSet Pset_SpaceFireSafetyRequirements (IFCBOOLEAN) haben (URI: https://identifier.buildingsmart.org/uri/buildingsmart/ifc/4.3/prop/FlammableStorage)

    Muss die Property SprinklerProtection von PSet Pset_SpaceFireSafetyRequirements (IFCBOOLEAN) haben (URI: https://identifier.buildingsmart.org/uri/buildingsmart/ifc/4.3/prop/SprinklerProtection)

    Muss die Property SprinklerProtectionAutomatic der PSet Pset_SpaceFireSafetyRequirements (IFCBOOLEAN) haben (URI: https://identifier.buildingsmart.org/uri/buildingsmart/ifc/4.3/prop/SprinklerProtectionAutomatic)

    Muss die Property OccupancyType der PSet Pset_SpaceOccupancyRequirements (IFCLABEL) haben (URI: https://identifier.buildingsmart.org/uri/buildingsmart/ifc/4.3/prop/OccupancyType)

    Muss die Property HandicapAccessible der PSet Pset_SpaceCommon (IFCBOOLEAN) haben (URI: https://identifier.buildingsmart.org/uri/buildingsmart/ifc/4.3/prop/HandicapAccessible)

    Muss die Property IsExternal von PSet Pset_SpaceCommon (IFCBOOLEAN) haben (URI: https://identifier.buildingsmart.org/uri/buildingsmart/ifc/4.3/prop/IsExternal)

Weitere relevante Klassen sind: 2D-Anmerkungen, Abdeckung, Ablauf, Balken, Bauteil, Behälter, Beschattungseinrichtung, Bewehrungselement, Bodenbelag, Bodenplatte, Brandschutztür, Dach, Dacheindeckung, Decke, Elektrogerät, Fenster, Fundament, Gebäude, Geländer, Geschoss, Grundstück, Lampe, Leuchte, Membrane, Oberlicht, Öffnung, Platte Rampe, Rampenlauf, Räumliche Zone, Rohrleitung, Sanitäranlage, Schlitz - und Durchbrüche, Solaranlage (z. B. PV), Steckdose, Stromerzeuger, Stromverteilerschrank, Stütze, Treppe, Treppenlauf, Tür, Vorhangfassade, Wand, Wandbekleidung, Wärmedämmung.

Die Einzelheiten, insbesondere die IFC-Mapping (Zuordnung), sind im IDS zu finden.

.

Wie in Abbildung 13 ersichtlich, konnten zahlreiche Entitäten identifiziert werden, die den Anforderungen nicht gänzlich entsprechen. In diesem Kontext ist festzuhalten, dass im IFC-Modell keine Rauchmelder identifiziert werden konnten.

In Abhängigkeit von den Anforderungen des Bauherrn und der Bauvorschriften entwickelt der Architekt einen Vorentwurf des Gebäudes und erzeugt Kostenschätzungen unter Verwendung von Standards und Kostendatenbanken, wie sie beispielsweise vom BKI (Baukosteninformationszentrum Deutscher Architektenkammern) bereitgestellt werden. Die Verwendung des BIM-Modells für die Mengenermittlung resultiert in einer erhöhten Genauigkeit der Kostenschätzung sowie in der Möglichkeit, präzisere Prognosen zu erstellen.

Nach Erstellung des vorläufigen Entwurfs erfolgt eine Prüfung durch den Auftraggeber, wobei etwaige Anpassungen vorgenommen werden. Im Rahmen dieses Prozesses erweist sich das BCF als entscheidende Größe bei der Nachverfolgung modellbasierter Änderungen, der Verbesserung der Kommunikation sowie der Reduzierung des Risikos einer Fehlkommunikation.

Sobald ein Konsens zwischen dem Bauherrn und dem Architekten erzielt wurde, dient das Referenzmodell als Grundlage für die nachfolgenden Disziplinen. Typischerweise erfolgt eine enge Zusammenarbeit oder sogar eine gemeinsame Bearbeitung der Projekte durch die Disziplinen Nachhaltigkeit und Bauingenieurwesen, insbesondere bei Projekten mit integrierter Projektabwicklung (IPD).

Es ist von entscheidender Bedeutung, dass jede Disziplin ihren eigenen Export rigoros überprüft und Qualitätskontrollen/Qualitätssicherungsprozesse (QC/QA) durchführt und dabei gegebenenfalls Standardregelsätze verwendet. Der Designer gewährleistet die Konsistenz des IFC-Modells und dessen Eignung für die weitere Verwendung. Alle identifizierten Probleme, Abfragen, Aufgaben oder andere relevante Informationen werden dem Architekten/Planer durch die Verwendung von BCF, wie in Abbildung 14 dargestellt, effektiv mitgeteilt. Der reibungslose Kommunikationsprozess gewährleistet eine umgehende Klärung etwaiger Unstimmigkeiten oder Fragen. Dies fördert eine kollaborative Umgebung und gewährleistet die Integrität des BIM-Modells während des gesamten Workflows.

Sobald alle Beteiligten eine Übereinkunft hinsichtlich des Projekts erzielt haben, wird mit der Erstellung des Brandschutzkonzepts begonnen. Dieses basiert auf einem modellgesteuerten Ansatz, insbesondere unter Verwendung von IFC. Der Architekt initiiert diese Phase, indem er ein IFC-Referenzmodell für den Export bereitstellt, welches als Grundlage für die anschließende Analyse dient. Das anfängliche Modell stellt den erforderlichen Rahmen für die Entwicklung und Verfeinerung der Brandschutzstrategie dar. Unter Bezugnahme auf das zuvor erwähnte Gebäudemodell kann eine effektive Zusammenarbeit der Beteiligten gewährleistet werden, sodass eine saubere Integration der Brandschutzmaßnahmen in den gesamten Entwurfsprozess sichergestellt ist.

Im Rahmen des Open-BIM-Workflows für den Brandschutz werden strenge Qualitätskontroll- und Qualitätssicherungsverfahren (QC/QA) für das IFC-Modell durchgeführt. Dazu werden Modellprüfer mit Regelsätzen und IDS-Validierungen eingesetzt. Die Einhaltung der Richtlinien wird durch diese Verfahren gewährleistet, zudem erfolgt eine Validierung der Genauigkeit und Integrität des Modells.

Die Einhaltung der Standsicherheit, des Brand-, Schall-, Wärme- und Erschütterungsschutzes erfordert bautechnische Nachweise gemäß § 66 der Musterbauordnung. In Abbildung 15 werden die Unstimmigkeiten im Zusammenhang mit dem fehlenden Brandschutznachweis für die Decke hervorgehoben, was die Bedeutung einer gründlichen Überprüfung der Einhaltung der Vorschriften unterstreicht.

Abbildung 16 demonstriert zudem einen Fall, in dem die Feuerwiderstandsklassen nicht korrekt zugewiesen wurden. Dies verdeutlicht die Relevanz einer sorgfältigen Validierung der Brandschutzmaßnahmen innerhalb des Modells.

Des Weiteren veranschaulicht das Beispiel in Abbildung 17 Fluchtwege, die auf Regelwerken basieren. Es werden Diskrepanzen ersichtlich, beispielsweise die Ausweisung von Türen und Fenstern im ersten Stock als Notausgänge. Diese Diskrepanz impliziert, dass die Bewohner eine Leiter benötigen, welche üblicherweise von der Feuerwehr bereitgestellt wird, um das Gebäude zu verlassen, sofern keine Außentreppe vorhanden ist. Die dargestellten Beispiele veranschaulichen die essentielle Bedeutung von Qualitätssicherungs- und Qualitätskontrollprozessen sowie von IDS-Validierungen bei der Identifizierung und Behebung von Konformitätsproblemen, um die Sicherheit und das Wohlergehen der Menschen im Gebäude zu gewährleisten.

Im Rahmen des Open-BIM-Workflows für den Brandschutz werden leistungsbasierte Methoden eingesetzt, um Simulationswerkzeuge zu nutzen, die BIM-Modelle verwenden. Dadurch wird der Entwurfsprozess rationalisiert und die Entscheidungsfindung in Bezug auf das Gebäudedesign und die Installationen unterstützt. Um die Effizienz zu maximieren, sollten die Benutzer bestrebt sein, Änderungen zu minimieren. Dies erfordert ein IFC-Modell, das alle wesentlichen Komponenten umfasst, die sorgfältig mit IFC-Entitäten, Typen, zugehörigen Merkmalen und Basismengen zugeordnet sind.

Dynamische Brandsimulationen stellen leistungsstarke Werkzeuge dar, welche Aufschluss darüber geben, wie eine Einrichtung und ihre Komponenten im Falle eines Brandes reagieren würden. Die Simulationen veranschaulichen die Integration von Detektions- und Warnsystemen mit Fluchtwegen und bewerten deren Wirksamkeit. Des Weiteren liefern sie wertvolle Daten über die Ausbreitung von Feuer und Rauch, welche bei der strategischen Platzierung von Brandschutzklappen und anderen Brandschutzmaßnahmen von Nutzen sind.

Einige Softwareanwendungen bieten zudem die Möglichkeit, IFC-Importfunktionen für die Planung des Brandschutzes zu nutzen, wie in Abbildung 18 dargestellt.

Die Abbildung 19 präsentiert eine dynamische Brandsimulation, welche auf der Grundlage eines importierten IFC-Modells basiert. Im Rahmen dessen werden einfache Analysen mit Cypefire FDS durchgeführt. Die genannten Simulationen ermöglichen eine detaillierte Analyse des Brandverhaltens eines Bauwerks und tragen somit zu einer fundierten Entscheidungsfindung bei. Zudem fördern sie die Qualität des gesamten Planungs- und Entwurfsprozesses für den Brandschutz.

In Fortsetzung der vorangegangenen Arbeiten umfasst der Open-BIM-Workflow für den Brandschutz weitere Analysen und Abstimmungen mit den relevanten Disziplinen und Ämtern, einschließlich der Baubehörden. Diese Phase unterstreicht die Relevanz einer gründlichen Überprüfung der Einhaltung der Bauvorschriften sowie von Simulationen, wie sie zuvor beschrieben wurden. Dadurch kann die Einhaltung der Vorschriften gewährleistet und die Brandschutzmaßnahmen optimiert werden.

In dieser Phase werden auf Basis der Resultate der Analysen Optimierungsvorschläge für das Gebäude entwickelt. Die genannten Verbesserungen können beispielsweise die Installation von Sensoren oder Löschanlagen an strategischen Stellen, den Einbau von Brandschutztüren sowie die Änderung oder Hinzufügung von Wänden, die als Brandwände dienen, umfassen. Des Weiteren können Vorschläge für Hohlräume unterbreitet werden, um die Bildung von Brandabschnitten zu erleichtern.

Die Ergebnisse der Simulationen sowie die Überprüfung der Einhaltung der Bauvorschriften können zu weiteren Anpassungen führen. Diesbezüglich kann es beispielsweise erforderlich sein, die Größe der Öffnungen zu modifizieren oder die Feuerwiderstandsklasse der Gebäudekomponenten zu optimieren, um den Brandschutz insgesamt zu erhöhen. Der iterative Prozess gewährleistet, dass das Gebäudedesign in Reaktion auf die umfassenden Analysen weiterentwickelt wird und mit den gesetzlichen Anforderungen sowie den besten Praktiken im Bereich des Brandschutzes übereinstimmt.

Nach der Qualitätskontrolle und Qualitätssicherung (QC/QA) von IFC-Modellen sowie der Identifizierung von Inkonsistenzen mithilfe von Regelsätzen und IDS können in BCF-Topics erstellt werden, die Issues, Change Orders oder Informationselemente umfassen. Im Anschluss an die Implementierung von Design-Verbesserungen, wie beispielsweise die Installation bestimmter Sensoren oder Anpassungen der Feuerwiderstandsklassen durch Änderung der Baumaterialien, erfolgt die Modellierung. Im Anschluss erfolgt eine Evaluierung der Auswirkungen dieser Modifikationen auf das Gebäude und seine Bewohner.

Inzwischen haben mehrere BIM-Authoring-Tools bSDD-API-Funktionen integriert, welche den Zugriff und die Extraktion von Informationen aus verwandten Klassifizierungen innerhalb der bSDD-Datenbank erleichtern. Ein Beispiel für die Integration von bSDD-Funktionen in ein CAD-Programm ist das openAEC for bSDD-Plugin von Autodesk Revit (vgl. Abbildung 20). Es ermöglicht die direkte Zuordnung von Klassifizierungen wie IFC und ETIM aus der Software heraus und die Anwendung von zugehörigen Merkmalen ohne zusätzlichen Aufwand.

Die vorliegende Schnittstelle für die bSDD API ermöglicht eine Rationalisierung der Integration von Klassifizierungsdaten in BIM-Objekte innerhalb des Projekts. Die bSDD API in Autodesk Revit 2024 gewährleistet ein reibungsloses IFC4.3-Mapping, wie in Abbildung 21 dargestellt.

Im Anschluss an die vorgenommenen Anpassungen besteht die Möglichkeit, die Ergebnisse in einem IFC-Viewer wie Solibri Office zu visualisieren, wie in Abbildung 22 dargestellt.

Auf Basis der BCF-Berichte erfolgt durch den Architekten eine Aktualisierung des BIM-Modells, wobei sämtliche identifizierten Themen (Issues, Aufgaben, Änderungen usw.) Berücksichtigung finden und die Überarbeitungen den relevanten Beteiligten kommuniziert werden. Der iterative Prozess gewährleistet, dass das BIM-Modell die aktuellsten Informationen widerspiegelt und mit den Projektanforderungen und -zielen übereinstimmt.

Der BIM-Manager bzw. der BIM-Koordinator, je nach Größe des Teams, ist für die Erstellung eines föderierten Modells verantwortlich, das auch als Koordinationsmodell bezeichnet wird. Dieses Modell integriert verschiedene IFC-Modelle wie Architektur, Struktur, MEP, Bauphysik, LCA (Nachhaltigkeit) und Brandschutz (siehe Abbildung 23). Im Rahmen dieses Prozesses erfolgt ein gründlicher Abgleich der Modelle mit den Projektanforderungen, wobei auch Kollisionserkennungen für harte, weiche und zeitliche Kollisionen durchgeführt werden. Im Anschluss wird auf der Issue Management Platform ein detaillierter Bericht erstellt, der die identifizierten Konflikte und Diskrepanzen hervorhebt. Sofern erforderlich, werden BCFs an die relevanten Beteiligten verteilt, in denen die erforderlichen Änderungen und die Lösung der Probleme dargelegt werden. Dies dient der Gewährleistung einer nahtlosen Koordination und Integration aller Projektkomponenten.

Ein umfassendes Paket wird zusammengestellt, welches BIM-Modelle beinhaltet, welche Architektur-, Statik- und Brandschutzaspekte abdecken. Im Anschluss wird das sorgfältig zusammengestellte Paket beim Bauamt eingereicht, zu dem auch die Brandschutzbehörde gehört. Das Ziel ist die Erlangung einer Baugenehmigung. Nach der Einreichung folgt ein strenger Bewertungsprozess, der in der Regel etwa drei Monate dauert und in dessen Rahmen die Behörden das eingereichte Paket einer gründlichen Prüfung unterziehen. 

Mit der Umstellung der Baugenehmigungen auf einen BIM-basierten Ansatz eröffnen sich den Baubehörden neue Möglichkeiten. So können sie IDS nutzen, um die Einhaltung von Vorschriften zu prüfen. Des Weiteren können die Behörden durch die Verwendung von Regelsätzen, die auf die Anforderungen der Musterbauordnung (MBO) zugeschnitten sind, eine umfassende Bewertung und Überprüfung von Gebäuden anhand der gesetzlichen Normen sicherstellen. Die Integration von BIM-Methoden mit den Rahmenwerken für die Einhaltung von Vorschriften verspricht eine Rationalisierung des Genehmigungsprozesses sowie eine Steigerung der Gesamteffizienz bei Baugenehmigungsverfahren.

Nach Erteilung der Baugenehmigung initiieren der Auftraggeber und der Architekt die nächste Projektphase, welche die Erstellung einer detaillierten Projektdokumentation sowie die Entwicklung von BIM-Modellen für die Ausführungsplanung umfasst. In dieser Phase werden äußerst detaillierte BIM-Modelle erstellt, welche den genehmigten Entwurf exakt widerspiegeln und alle erforderlichen Komponenten und Spezifikationen enthalten.

Ein wesentlicher Aspekt dieser Phase ist die detaillierte Mengenermittlung, die durch die im IFC-Modell enthaltenen Informationen erheblich erleichtert wird. Die Extraktion von Daten direkt aus dem BIM-Modell, einschließlich der Mengen und Spezifikationen der verschiedenen Gebäudeelemente, ermöglicht die Erstellung präziser Mengenangaben. Des Weiteren werden spezifische Marktprodukte in die Berechnungen einbezogen, um die Genauigkeit der Kostenschätzung zu gewährleisten.

Der Ansatz zur Mengenermittlung, der auf den detaillierten Informationen in den BIM-Modellen (IFC-Modellen) basiert, ermöglicht es dem Projektteam, präzise Kostenberechnungen zu erstellen und diese für weitere Berechnungen wie beispielsweise für LCA (Life Cycle Analyses) zu verwenden.

Im Rahmen der Ausführungsplanung obliegt es dem BIM-Manager bzw. -Koordinator, Qualitätskontrollen und -sicherungen an den BIM-Modellen und den Verbundmodellen durchzuführen, um die Genauigkeit und die Einhaltung der Projektanforderungen zu gewährleisten. Dies beinhaltet die Überprüfung der Modelle auf Diskrepanzen sowie die Behebung von Kollisionen zwischen disziplinspezifischen Modellen. Die Durchführung gründlicher Prüfungen gewährleistet die Integrität der Modelle und unterstützt den reibungslosen Ablauf des Projekts.

Der Höhepunkt der Analysen, Kontrollen und Statusbewertungen resultiert in Abschlussberichten und Protokollen, welche einer sorgfältigen Prüfung und Dokumentation unterzogen werden. Diese umfassenden Dokumente enthalten Bescheinigungen und Empfehlungen, die auf den Architekten, den Kunden und die relevanten am Projekt beteiligten Disziplinen zugeschnitten sind. Des Weiteren stellt die Nutzung der BCF-basierten Kommunikation (wie in Abbildung 24 und 25 dargestellt) zu Dokumentationszwecken eine wertvolle Möglichkeit dar, die Zusammenarbeit und das gegenseitige Verständnis der Beteiligten zu fördern. Der dargestellte Ansatz verdeutlicht spezifische Belange innerhalb des Modells und ermöglicht die nahtlose Übermittlung von Feedback, Simulationsergebnissen und Erzählungen über das BCF und die integrierte Change- und Issue-Management-Plattform.

In Reaktion auf die erhaltenen Rückmeldungen und Empfehlungen nimmt der Architekt die notwendigen Änderungen am Entwurf vor, um das IFC-Modell an die Projektziele anzupassen. Sobald das Projekt den Spezifikationen des Kunden, den Bauvorschriften sowie allen weiteren einschlägigen Normen und Vorschriften entspricht, erfolgt der Übergang in die nachfolgenden Phasen. Die folgenden Projektphasen umfassen die Ausschreibung, die Ausführung sowie den Betrieb. In diesem Stadium wird das Modell als „As-designed Model“ bezeichnet und dient als umfassende Blaupause für die nachfolgenden Projektphasen.

Im Verlauf des gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks ermöglicht BIM die Verwaltung von Brandschutzinformationen, einschließlich Wartungsplänen, Inspektionsberichten und Bestandsdokumentation sowie jeglicher Änderungen. Diese Änderungen können, wie bereits erwähnt, mit Hilfe von Change and Issue Management in Verbindung mit offenen Standards, insbesondere BCF, umgesetzt werden. Dies gewährleistet, dass die Brandschutzsysteme über einen längeren Zeitraum hinweg funktionsfähig und effektiv bleiben, wodurch das Risiko von Brandvorfällen verringert wird. Die Kombination offener Standards erleichtert den reibungslosen Prozess des Projektfortschritts und stellt sicher, dass alle relevanten Informationen für die letzte Phase des Asset- und Facility-Managements vorbereitet sind. Als neuartiger Standard hat IDS seinen Nutzen als Instrument zur Übermittlung von Anforderungen unter Beweis gestellt, während bSDD mit seinen neuartigen Funktionen und Merkmalen die Anreicherung von IFC-Modellen ermöglicht.

Hiermit wird darauf hingewiesen, dass der Autor keine Verantwortung für Verluste oder Schäden übernimmt, die einer Person entstehen, die aufgrund des in dieser Publikation enthaltenen Materials handelt oder von einer Handlung absieht. Diese Publikation dient lediglich zu Demonstrationszwecken und ist nicht als faktische Anleitung, sondern als Empfehlung zu verstehen.

• Hier kommen Sie zu Teil 1 des Fachartikels "BIM und Brandschutz".
• Hier geht's zu Teil 2 des Fachartikels "BIM und Brandschutz".