Interdisziplinäres BIM Seminar

WiSe 23/24

fiktives Szenario: Campus-Erweiterung der Hochschule Bochum


Das BIM-Projekt im Wintersemester 23/24 beinhaltete den Entwurf eines neuen Hochschulgebäudes für die Hochschule Bochum. Das Seminar ist Bestandteil des Moduls „Digitales Bauen mit BIM“ im Master „Systems Engineering in der Umwelt- und Gebäudetechnik“ an der Westfälischen Hochschule sowie des „Interdisziplinären BIM Seminars“ der drei Fachbereiche Architektur, Bau- und Umweltingenieurwesen sowie Geodäsie der Hochschule Bochum.

Das Szenario beinhaltete die Zusammenarbeit der Teilgebiete Architektur, Tragwerksentwurf, Geodäsie, Technische Gebäudeausrüstung sowie die Gesamtkoordination des Projekts unter Anwendung der BIM Methode.

Das Bearbeitungsgebiet des fiktiven Entwurfsszenarios liegt auf dem Hochschulcampus auf dem Grundstück der KiTa gegenüber dem Hochschuleingang. Gemäß Rahmenplan soll hier ein Gebäudeensemble mit Vorplatz entstehen, welches den Hochschulcampus erweitert und attraktive Freiräume und einen repräsentativen Eingangsbereich schafft.

Aufgabe war es, ein innovatives, interdisziplinäres Gebäude im Kontext der Hochschule Bochum unter Anwendung der BIM Methode zu planen, dass den Studierendenservice, das KIT, das ISD, den Fachbereich Geodäsie und eine Bibliothek aufnimmt. Anlass dazu bieten einerseits die Raumbedarfe und andererseits der Wunsch nach einer qualitätvollen Erweiterung des Campusgeländes, die den innovativen Charakter der Hochschule widerspiegeln sollen. Dafür galt es zunächst eine städtebauliche und konzeptuelle architektonische Idee für die Situation und Aufgabe basierend auf dem für das Gebiet geltenden Rahmenplan zu entwickeln. Der Rahmenplan diente hierbei lediglich als konzeptionelle Grundlage, die an konkrete Planungsgrundlagen angepasst werden sollte.

Alle Abgaben erfolgten über Freigabeprozesse in der CDE von Dalux.

Hinweis: Die aufgeführten Ergebnisse stellen nur einen Teil der Teamarbeiten dar.

Ergebnisse Team 1

Gesamtkoordination

Janine Flasche

Der BIM-Gesamtkoordinator ist das Gegenüber des BIM-Managers auf Seite der Auftragnehmer und somit auf der Seite der Planer angesiedelt. Er verantwortet das Erstellen des BAPs auf Basis der AIA und trägt die Verantwortung für das Gesamtmodell, welches aus den einzelnen Gewerken zusammengesetzt wird. Darüber hinaus legt der Gesamtkoordinator die konkrete Umsetzung der einzelnen Anwendungsfälle fest. Zudem organisiert und moderiert er die Videokonferenzen, in denen einzelne Änderungen und Aufgaben besprochen und gelöst werden. Als BIM Gesamtkoordinator ist man der Ansprechpartner des BIM Managers beim AG.

Während der gesamten Planungsphase führt der Gesamtkoordinator folgende Aufgaben durch:

  • Koordination zwischen den einzelnen Gewerken
  • Erstellung des BIM-Projektabwicklungsplan (BAP) in Abstimmung mit dem AG 
  • Organisation, Vorbereitung und die Durchführung der Planungsbesprechungen
  • Modellgestützte Kommunikation auf Dalux bzw. in Solibri Office durchführen 
  • Fristen in den einzelnen Meilensteinen festsetzen und überprüfen
  • Durchführen von Kollisionsprüfung mittels Solibri Office und Dalux 

Vor der Übergabe an den AG sämtliche Dateien in die Umgebung “veröffentlicht“ hochladen

Architektur

Esra Civelek, Cansel Akarsu

Unsere Aufgaben in diesem Projekt bestanden aus der Planung des Entwurfs, Zuteilung der Räumlichkeiten, dem Fassadenentwurf, der Aufbereitung des Vorplatzes und der atmosphärischen Darstellung. Diese Tätigkeiten haben wir mit der CAD-Software ArchiCAD, und dem Rendering Programm Lumion fertiggestellt.

Zudem sind Dokumente wie Ansichten und Schnitte essenziell, und wurden mit dem Programm Photoshop entworfen. Die Teilmodelle der anderen Gewerke wurden als IFC-Dateien zu dem Entwurf ergänzt, um das Projekt zu vervollständigen.

Der Bedarf an Nutzungen von Nebeneinrichtungen wie Technik und Bädern fand in Abstimmung mit der TGA Berücksichtigung. Die Raumplanung wurde uns von der Geodäsie bereitgestellt und somit im Entwurf übernommen. Ebenso erfolgte eine Abstimmung und Zusammenarbeit mit den anderen Fachdisziplinen, wie z.B. der Tragwerksplanung bei der Bestimmung der Bauweise.

Die Fassadengestaltung wurde aus dem städtebaulichen Kontext entnommen. Hierzu haben wir uns als Ziel genommen bei unserem kompakten, simplen Modell, eine spannende Fassade, ähnlich wie bei dem H-Gebäude, zu gestalten.

Tragwerksplanung

Alpay Kilicoglu, Jiaqi Wu

Die Tragwerksplanung hat sich mit folgenden Punkten beschäftigt:

  • Die Aussteifung gegen Horizontallasten wurde infolge von Deckenscheiben und Kernen gewährleistet. In den Kernen wurden alle Aufzugsschächte, die Sanitärräume, das Treppenhaus und Technikräume untergebracht. Der Kern hat eine rechteckige Grundfläche von 13,8 m x 7,5 m, der über alle Geschosse hindurchgeht.
  • Als Bauweise eignet sich in diesem Fall der Skelettbau. Damit neben der Standsicherheit auch eine hohe Flexibilität der Raumnutzung einhergeht, um den vielfältigen Nutzungsanforderungen der einzelnen Personengruppen gerecht zu werden. Somit steht dies auch im Einklang mit dem Konzept der Nachhaltigkeit und der Wirtschaftlichkeit.
  • Der Einsatz einer Kassettendecke aus Stahlbeton ermöglicht eine stützenfreie Ausführung des 3D-Labors mit einer Spannweite von 10 m, um Einschränkungen der Raumnutzung jeglicher Art zu vermeiden. Separate Gründungen für die Messpfeiler sowie die längs verlaufende Kranbahn werden, aufgrund der Anforderungen der Geodäsie, integriert. 
  • Die Visualisierung von Building Information Modeling (BIM) wird mithilfe des Programms Autodesk Revit durchgeführt, um eine dreidimensionale und umfassende Darstellung des Tragwerks des Bauprojekts aufzuzeichnen.
  • Kontinuierliche Verbesserung und Anpassung des Modells in Zusammenarbeit aller Gewerke erfolgt mit dem Einsatz von Solibri Office zur Kollisionsprüfungen. Sodass man eine optimale Integration und Koordination der verschiedenen Bauelemente verschaffen konnte.

Geodäsie

Philipp Alexander Herbe, Lukas Heßling-Mecking, Jens Meier, Katharina Schulz

Im Rahmen des Seminars war das Gewerk Geodäsie über die gesamte Planung hinweg damit beauftragt, die Interessen des Fachbereiches G zu vertreten und insbesondere die strengen Anforderungen an die notwendigen Labore im engen Austausch mit dem Gewerk Architektur zu realisieren. Durch Gespräche mit Mitgliedern des Fachbereiches Geodäsie vor und während der Planungsphase konnten die Anforderungen frühzeitig formuliert und in den Auftraggeber-Informations-Anforderungen festgehalten werden, um diese im stetigen BIM-Prozess mit zunehmender Detailtiefe bestmöglich in das Modell zu implementieren. Besondere Anforderungen an die Labore waren beispielsweise die Gewährleistung einer stabilen Atmosphäre und eine nahezu bewegungsfreie Umgebung. Für die Umsetzung der Labore in Autodesk Revit wurden dazu unter anderem separat gegründete Messpfeiler, eine Komparatorbahn sowie ein Klimaschrank modelliert.

Zugleich war das Gewerk Geodäsie unter anderem für die bauplanungs- und bauordnungsrechtliche Prüfung sowie für die Umsetzung des geodätischen Raumbezuges verantwortlich, die anhand eines vorliegenden Bebauungsplans sowie Rahmenplans erfolgte. Anhand der Untersuchung dieser baurechtlichen Unterlagen konnten die rechtlichen Rahmenbedinungen zur Umsetzung des zu planenden Gebäudes abgesteckt und mit den Architekten kommuniziert werden, sodass dieses Gewerk darauf basierend erste Entwürfe entwickeln konnte. Besondere Vorgaben waren unter anderem die Einhaltung einer publikumsorientierten Raumkante, die aus dem Rahmenplan hervorging, um in diesem Bereich einen belebten Vorplatz für Publikumsverkehr zu schaffen.

Technische Gebäudeausstattung

Hanan Boufarache, Rico Schenke, Nils Kersten

Die Technische Gebäudeausrüstung (TGA) ist für die Planung der Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Elektrischen Versorgungstechnik zuständig. Hierzu nutzt diese die von der Architektur, der Geodäsie und der Tragswerksplanung erstellten Modelle, um unter anderem energetische Simulationen und modellgestützte Bedarfsermittlungen durchführen zu können. Zu diesem Zweck wurden diverse Softwarelösungen genutzt - unter anderem Autodesk Revit in Verbindung mit GBIS von Solar-Computer, LINEAR und DDS-CAD. 

In Abstimmung mit dem Fachbereich der Geodäsie wurde ein nachhaltiges Versorgungskonzept erstellt, welches sowohl die Bedürfnisse der Öffentlichkeit, des Fachbereiches der Geodäsie, sowie der Studierenden berücksichtigt. Der Entwurf bietet eine Vielzahl an Funktionen. Es soll ein zentraler Verweilpunkt für Studierende darstellen, was durch eine Cafeteria und offene Flächen erfüllt werden soll. Zusätzlich beherbergt es die Büros, Seminarräume und Labore des Fachbereiches. All diese verschiedenen Nutzungsarten stellen unterschiedliche Anforderungen an die technische Ausrüstung, welche wie folgt erfüllt werden sollen:

Die Elektrotechnik muss gemäß den Vorgaben der AIA eine zuverlässige Gewährleistung der Leistungselektrik, Kommunikationstechnik und Beleuchtung sicherstellen. In Abstimmung mit dem Fachbereich der Geodäsie wurden bereits planerische Maßnahmen erfolgreich umgesetzt, insbesondere hinsichtlich der Steckdosenanzahl und Kommunikationstechnik.

Gemäß den Anforderungen der potenziellen Nutzer der Bibliothek und den Richtlinien der DIN-EN 12464-1 wurden indirekte Beleuchtungselemente auf Bücherregalhöhe platziert. Diese gezielte Anordnung dient dazu, ein angenehmes Bibliothekserlebnis zu schaffen und gleichzeitig den gestalterischen Ansprüchen gerecht zu werden.

Des Weiteren wurde auf dem Dach des Gebäudes eine Photovoltaik-Anlage mit einer Fläche von mehr als 135 Quadratmetern konzipiert. Diese Anlage soll einen Teil ihrer erzeugten Energie in die elektrische Versorgung des Gebäudes einspeisen, was ein umweltbewussten Beitrag zur Energieversorgung darstellt.

Die Sanitärtechnik versorgt hauptsächlich den Sanitärkern im inneren des Gebäudes. Dort gibt es pro Etage jeweils eine Frauen- bzw. Männertoilette. Eine Ausnahme besteht im Erdgeschoss, da dort eine behinderten Toilette vorhanden ist. Ein Weiterer Vesorungsbereich ist die Küche und die Theke des Cafes.

Die Schwierigkeit der Sanitärtechnik ist es, kaltes, sauberes, hygienisch sicheres Wasser in den Leitungen zu führen. Dies wird in diesem Projekt sichergestellt durch eine Hygienespülung in jeder Etage. Somit wird bei einer zu hohen Temperatur um Leitungssystem der Abschnitt gespült.Jedes besitzt einen Hausanschlussraum, dort sind mehrere Sanitärobjekte mit Funktion.

Die Energiebereitstellung sollte aufgrund des Primärenergiefaktors der lokalen Fernwärme nicht über diese realisiert werden. Stattdessen wurde ein nachhaltiges Energiekonzept auf Basis zweier Großwärmepumpen erstellt, welche über zwei auf dem Dach platzierten Wärmeübertrager die Umgebungsluft als Wärmequelle nutzen. Die so bereitgestellte Heizleistung wird über ein zentrales Verteilnetz im Gebäude verteilt. Um eine angenehme Wärmeabgabe zu realisieren, wurde im gesamten Gebäude eine Fußbodenheizung vorgesehen, welche in der mehrstöckigen Bibliothek von Deckenstrahlplatten unterstützt wird. Neben den Flächenheizungen wird ebenfalls das Heizregister des Lüftungsgerätes versorgt, welches zum angenehmen Raumklima beiträgt.

Über die Planung der Gewerke hinaus wurden folgende Punkte Modellgestützt von der TGA realisiert:

  • Erstellen der Flucht- und Rettungswege
  • Ökobillanzierung der Installationen
  • 4D-Visualisierung des Baufortschrittes
  • Verknüpfung von Wartungs- und Instandhaltungs-Dokumenten mit den Fachmodellen
  • Berechnung der Dachentwässerung

Projektteam

Hochschule Bochum: Janine Flasche, Philipp Alexander Herbe, Lukas Heßling-Mecking, Jens Meier, Katharina Schulz, Alpay Kilicoglu, Jiaqi Wu

Westfälische Hochschule: Hanan Boufarache, Rico Schenke, Nils Kersten

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Ergebnisse Team 2

Architektur

Lisa Marie Groppe, Yaren Dila Gün

Die neue Campus Erweiterung umfasst den Fachbereich Geodäsie, welcher sich mit weiteren öffentlichen Nutzungen wie einer Bibliothek, verschiedene Studienbüros und einem Café zum Platz hin, dem Hochschulbetrieb der Hochschule Bochum öffnet. In planerischer Zusammenarbeit mit dem Fachbereich Geodäsie wurde ein optimales Raumprogramm entwickelt, welches ein neues Längen-Messlabor und ein 3D-Labor beinhaltet. Durch regelmäßige Modellkontrollen mit den anderen Gewerken über die CDE Dalux konnte der Entwurf planerisch, technisch und konstruktiv weiter entwickelt werden.

Tragwerksplanung

Michael Wiemann, Fabian Klinker

Die Tragwerksplanung erfolgte in enger Abstimmung mit allen Gewerken und einem intensiven Austausch mit der Architektur. Das Tragwerksmodell wurde mithilfe der mb WorkSuite 2024 erstellt, was sowohl Modellierung als auch statische Berechnung ermöglichte. Die Architektenpläne dienten als Grundlage und wurden in Form einer dwg-Datei hinterlegt. Das Bauwerk wurde als Stahlbetonkonstruktion in Skelett- und Wandbauweise entworfen, wobei besonderes Augenmerk auf die vielfältige Nutzungsweise während des Lebenszyklus gelegt wurde. Das erstellte Gebäudemodell wurde kontinuierlich über die CDE Dalux mit den anderen Gewerken zum Abgleich geteilt.

Geodäsie

Frederik Schulte, Erik Güllenstern, Leon Franken, Slavko Pommer, Stefan Pannenbäcker

Der Fachbereich Geodäsie beeinflusste den Entwurfsprozess des Geodäsiegebäudes durch die Festlegung von Laboranforderungen und die Verortung des Projektbasispunktes zur Koordination der Fachmodelle. Es wurden verschiedene Teil- und Fachmodelle wie Untergrundmodell, Umgebungsmodell und Baurechtsmodell erstellt, um Planungsgrundlagen für die gewerkeübergreifende Abstimmung zu schaffen. Dies beinhaltete Bestandsleitungen für TGA-Anschlüsse und den räumlichen Kontext für baurechtliche Nachweisführungen. Zudem wurden die Laborräume detailliert modelliert und Ansätze einer öffentlichkeitswirksamen Visualisierung über eine eigene Website umgesetzt.

TGA

Lennart Jahn, Philip Korn

Die Fachdisziplin für die Technische Gebäudeausrüstung ermittelte die planungstechnischen Grundlagen für die Gewerke Sanitär und Elektrotechnik. Die Konstruktion der gewerkespezifischen Modelle inklusive Berechnungen erfolgte über DDSCad und beinhalten unter anderem die erforderlichen Leitungen, Trassen, und Planung von Durchbrüchen. Des weiteren wurde unter intensiven Zusammenarbeit mit dem Gewerk Architektur ein Belichtungskonzept des Innenraums entwickelt.

Projektteam

Hochschule Bochum: Lisa Marie Groppe, Leon Franken, Erik Güllenstern, Yaren Dila Gün, Fabian Klinker, Stefan Pannenbäcker, Slavko Pommer, Frederik Schulte, Michael Wiemann,

Westfälische Hochschule: Lennart Jahn, Philip Korn

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