HBIM: Mit Digitalisierung historische Bauten in die Zukunft führen

HBIM: Mit Informationen unerwartete Herausforderungen erkennen und lösen

Das Architekturbüro Tommasi Architecture ist auf die Restaurierung, Aufwertung und Revitalisierung historischer Bausubstanz spezialisiert. Doch wie kam Architekt Tommaso Tommasi ursprünglich dazu, sich mit BIM auseinanderzusetzen und warum?

„Wir haben uns der Methode schrittweise angenähert, da BIM ursprünglich vor allem im Neubau eingesetzt wird. Im Laufe der Jahre entstanden jedoch zahlreiche universitäre Studien, die darauf abzielten, ein spezielles Programm für die Erhaltung und Wiederherstellung von architektonischem und künstlerischem Erbe mit Hilfe von BIM zu entwickeln“, erklärt Tommaso und fährt fort:

„Wir haben 2018 begonnen, mit BIM zu arbeiten, da wir eine enge Zusammenarbeit mit Tragwerks- und TGA-Ingenieuren benötigten. Die Informationen, die ein Gebäude definieren, müssen für Restaurierungsarbeiten lückenlos nachvollziehbar bleiben – insbesondere dann, wenn neue Ingenieurbauwerke eingefügt und Vergangenheit und Gegenwart miteinander verknüpft werden.
Die strukturierten Daten erleichtern es, bei unerwarteten Herausforderungen schnell passende Lösungen zu finden.“

„Solch komplexe Planungen lassen sich ausschließlich mit BIM umsetzen.“

BIM - die Abkürzung für Building Information Modeling - liefert Architekten, Ingenieuren, Bauunternehmern sowie Bauherren und Betreibern (AECO) präzise Informationen über die physischen und funktionalen Eigenschaften eines Gebäudemodells.
Dadurch lassen sich Planung, Entwurf und Ausführung deutlich intelligenter, schneller und vor allem nachhaltiger gestalten.

Doch wie funktional ist BIM tatsächlich bei Projekten, die sich auf die Erhaltung oder Restaurierung historischer Bauwerke konzentrieren? Darauf antwortet Tommasi:

„BIM ermöglicht einen integrierten Entwurfsprozess sowie eine Projektbewertung, die alle Facetten und Komplexitäten berücksichtigt. Besonders wertvoll ist die Möglichkeit, bereits in den frühen Betriebs- und Managementphasen eine detaillierte Analyse durchzuführen gerade dort, wo bei Restaurierungsprojekten erfahrungsgemäß die meisten unerwarteten Herausforderungen auftreten.
Dennoch gilt: Selbst wenn alle notwendigen geologischen Untersuchungen erfolgt sind, können wir nie vollständig vorhersagen, was uns während der Ausgrabungen erwartet historische Relikte oder alte Pflasterungen sind nur einige Beispiele.“

Er führt weiter aus:

„BIM ermöglicht es, ein digitales Informationsarchiv anzulegen und sämtliche Funde nachzuverfolgen, sodass historische Daten in das Projekt integriert und ausgewertet werden können. Gleichzeitig hinterlässt man damit ein wertvolles Erbe für die Zukunft.
Anders als beim Neubau stößt man bei historischen oder denkmalgeschützten Gebäuden häufig auf strukturelle Veränderungen, die sich über die Zeit entwickelt haben. Derzeit starten wir ein Restaurierungsprojekt am Torre degli Anziani in Padua und dort hat jede Etage einen anderen Querschnitt.
Entwürfe und Planungen dieser Komplexität lassen sich nur mit BIM entwickeln und steuern.“

BIM: Die Antwort auf Lücken in der historischen Baudokumentation

Historische Bauwerke sind naturgemäß das Ergebnis zahlreicher Schichten und architektonischer Veränderungen im Laufe der Zeit. Da BIM jedoch auf einem klar definierten Informationsmodell basiert, stellt sich die Frage: Wie können Architekten mit fehlenden Dokumentationen umgehen und diese Lücken schließen?
Tommasi erläutert den Prozess von der ersten Phase bis zur Umsetzung:

„Die Forschungsphase ist entscheidend für den Erfolg eines Projekts. Es ist notwendig, so viele Informationen wie möglich zu sammeln, um unvorhersehbare Variablen zu minimieren. Die Aufwertung eines historischen Gebäudes beginnt mit einer gründlichen Analyse des Kontexts jedes einzelnen Elements in seinem geografischen Umfeld. Anschließend folgt die historische Untersuchung des Bauwerks durch diagnostische Erhebungen zu den architektonischen, strukturellen und gebäudetechnischen Aspekten.“

Tommaso ergänzt:

„Die historische Analyse erfolgt auch anhand von Katasterplänen, die aus Staats- und Stadtarchiven sowie aus verschiedenen Publikationen stammen. Anschließend werden vor Ort diagnostische Untersuchungen durchgeführt, um die Gesamtauswertung des Gebäudes zu steuern. All dies ermöglicht es, die notwendigen Informationen für die Entwicklung des neuen Projekts zusammenzuführen auch wenn stets eine gewisse Variabilität bleibt, die davon abhängt, was während der Ausgrabungen zutage tritt.“

“Ohne BIM riskieren wir, unser künstlerisches Erbe zu zerstören.”

Die Welt ist voller historischer Bauwerke und Meisterwerke architektonischer Größe. Doch wie können Architekten dieses künstlerische Erbe in digitalen Projekten wirksam schützen?

„Wir müssen den Einsatz der BIM-Methode zur Erfassung von Kunst- und Kulturerbe verstärken, um dessen Erhaltung zu erleichtern.
BIM ermöglicht ein wesentlich weniger invasives Vorgehen, insbesondere bei Wartungsarbeiten nach einer Restaurierung.“

Um dies zu verdeutlichen, verweist Tommasi auf ein bekanntes Kulturerbe:

„Stellen wir uns vor, wir hätten den Auftrag, die Ausgrabungen von Pompeji aufzuwerten. Wir entscheiden uns, ein Beleuchtungssystem zu installieren, um die Exponate besser zur Geltung zu bringen, und verlegen die Kabel so, dass sie nicht sichtbar bleiben.
Ohne eine klar definierte digitale Erfassung der Stätte riskiert man jedoch, das künstlerische Erbe bei späteren Wartungsarbeiten zu beschädigen.“

HBIM in der Praxis

Das Architekturbüro Tommasi Architecture arbeitet derzeit an der Aufwertung und Restaurierung des Gebäudes der städtischen Vereinigungen in Cittadella, das künftig als Stadtmuseum genutzt werden soll. Bei einem derart komplexen Projekt stellt sich die Frage: In welchen Projektphasen ist der Einsatz von BIM von grundlegender Bedeutung?

„Das Gebäude stammt aus der Mitte des 19. Jahrhunderts und wurde in den 1950er-Jahren umgenutzt und als Schule verwendet. Der Bereich, der künftig zum Stadtmuseum umgestaltet wird, muss den aktuellen Vorschriften für den öffentlichen Zugang entsprechen“, erklärt Tommaso und führt weiter aus:

„Besonderes Augenmerk legten wir auf die Böden: Gemeinsam mit den Tragwerksingenieuren haben wir daran gearbeitet, die Originale zu erhalten und gleichzeitig ihre Tragfähigkeit zu erhöhen. Ein besonders interessanter und prägnanter Aspekt des Projekts ist das Beleuchtungssystem, das wir in enger Zusammenarbeit mit Flos entwickelt haben. Es zeichnet sich durch einen geringen Energieverbrauch aus und hebt das künstlerische Erbe hervor, das im Museum präsentiert wird. Jedes einzelne Element wird im BIM-Modell integriert.“

Ein BIM-Projekt im Einklang mit Designern und Historikern

BIM ist keine Einzelleistung - sondern eine Methode, mit der das gesamte Projektteam Informationen teilt: von der Konzeptphase über die Planung und Ausführung bis hin zur Instandhaltung.

Wir wollten etwas tiefer in die kooperative Dimension von HBIM und das Projekt des Gebäudes der städtischen Vereinigungen in Cittadella eintauchen. Welche weiteren Stakeholder sind in das Projekt eingebunden? In welchem Umfang war das Architekturbüro Tommasi am BIM-Projekt beteiligt? Und umfasst der Vertrag auch die Wartung?

„Wir wurden für die konstruktive und ausführende Planungsphase beauftragt. Eine neue Ausschreibung für die Wartungsphase wird in Zukunft erfolgen. Das Architekturbüro Tommasi ist seinem Wesen nach auf die künstlerische Leitung spezialisiert. Unser Team besteht aus Planern und Historikern, die aktiv an der Projektdefinition mitwirken.“

Mit den richtigen Objekten HBIM-Projekte erfolgreich umsetzen

Während BIM einen Prozess beschreibt, handelt es sich bei BIM-Objekten um digitale 3D-Abbildungen physischer Bauteile und Komponenten, die parametrische Informationen wie Größe, Höhe, Gewicht und vieles mehr enthalten.

Die entscheidende Frage lautet: Arbeiten die Unternehmen und Hersteller, mit denen Tommaso zusammenarbeitet, bereits mit BIM?
Darauf antwortet er:

„Bei Neubauprojekten haben wir die computergestützte BIM-Phase übernommen, wodurch wir die BIM-Objekte einiger Hersteller einsetzen konnten. Für die Restaurierungsplanung haben wir bislang jedoch noch keine Unternehmen gefunden, deren BIM-Objekte die Anforderungen eines Projekts dieser Art erfüllen. Aus Erfahrung kann ich sagen, dass wir uns in solchen Fällen gezwungen sahen, einen Schritt zurückzugehen. Bis jetzt befassen wir uns ausschließlich mit der Entwurfsphase des Projekts in Cittadella und haben noch keine Kooperationen mit Unternehmen begonnen.“

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BIMobject: Wie wir den Wandel von analog zu digital möglich machen

Architekten und Ingenieure machen große Schritte in Richtung einer neuen digitalen Realität. Laut unserer aktuellen Studienreihe darüber, wie COVID-19 die Bauindustrie verändert, gaben 52 % von 2.568 Befragten an, dass ihre Arbeit deutlich digitaler geworden ist – und 61 % erwarten, dass nach der Pandemie noch weitere digitale Tools hinzukommen werden.

Doch ein entscheidendes Puzzleteil fehlt noch, um die digitale Transformation abzuschließen: Hersteller müssen BIM-Objekte bereitstellen, die Architekten, Ingenieure und Designer herunterladen und in ihren Planungen einsetzen können.
Tommaso ergänzt dazu:

„Wir nutzen den BIMobject-Marktplatz als unsere Hauptquelle für BIM-Objekte. Wie bereits erwähnt: Wenn Hersteller keine BIM-Objekte bereitstellen, sind Planer gezwungen, diese selbst zu entwickeln oder auf ‚traditionelle‘ Planungsmethoden zurückzugreifen – und damit all die bis dahin geleisteten Fortschritte infrage zu stellen. BIMobject trägt entscheidend dazu bei, die Verfügbarkeit von Objekten zu erhöhen und so endlich den Übergang vom Analogen zum Digitalen zu ermöglichen.“

“Die Zukunft liegt in der Revitalisierung bestehender Gebäude”

BIM hat sich von einem lange unterschätzten Nischenthema zu einem Schlüsselakteur entwickelt, wenn es darum geht, die ökologischen, gesellschaftlichen und branchenspezifischen Auswirkungen der Bauindustrie zu mindern. Die zunehmende Verbreitung ist daher kaum überraschend. Doch wie stellt sich Tommaso die Zukunft von HBIM und der gesamten Bauwirtschaft vor?

„Die Zukunft unserer Branche – insbesondere in Italien – wird in der Sanierung historischer Gebäude und der energetischen Aufwertung von Immobilien liegen, die älter als vierzig Jahre sind.
Neubauten, die Flächen beanspruchen und Ressourcen verschwenden, werden weiter zurückgehen“, sagt Tommaso abschließend.

„Wir müssen daran arbeiten, bestehende Strukturen zu revitalisieren und unser architektonisches Erbe zu bewahren. Gerade in Italien tragen wir eine enorme Verantwortung: das umfangreichste Kunst- und Kulturerbe der Welt für künftige Generationen zugänglich und erlebbar zu machen, durch die Revitalisierung bestehender Bauwerke, im Einklang mit der Umwelt und ohne zusätzlichen Flächenverbrauch. Das Ziel ist es, historischen Gebäuden neue Funktionen zu geben, sie wieder zum Leben zu erwecken und durch innovative Lösungen an unterschiedliche, barriereärmere Nutzungen anzupassen.“

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