Márton Szabó: 2014er BIM-konforme Bewehrungsplanung „gut gealtert"

Márton Szabó beschloss 2014 bei einem großen Berliner Hochbauprojekt, die Bewehrungsplanung erstmalig BIM-konform zu erstellen. Der Beginn eines bewährten Workflows.

Während die jüngere Generation von Bauingenieur:innen heutzutage bestens in BIM-basierter Planung ausgebildet ist, beschränkte sich deren praktische Anwendung im letzten Jahrzehnt noch weitgehend auf große Büros und vereinzelte Pioniere. Zu letzteren gehörte auch Márton Szabó. Der Ingenieur aus Chemnitz begeisterte sich schon Anfang der Nullerjahre für die 3D-Bewehrungsplanung. Heute arbeitet er durchgängig BIM-basiert. Einen wichtigen Meilenstein in dieser Entwicklung stellt ein großes Berliner Hochbauprojekt dar, das zwischen 2013 und 2016 realisiert wurde. Bei diesem Bauvorhaben beschloss der Ingenieur auf eigene Faust erstmalig, vollständig BIM-konform zu planen. Das Resultat würden die meisten auch heute noch als moderne Planung bezeichnen. Für Márton Szabó sollte sich der erhöhte Aufwand schon damals auszahlen.

Bei dem Hochbauprojekt handelte es sich um die Singerstraße 33 in Berlin-Friedrichshain. Das zehngeschossige Wohnhaus mit Staffelgeschoss und 71 Wohneinheiten schließt seit seiner Fertigstellung 2016 eine lange als nicht bebaubar geltende Baulücke und wurde mittlerweile mehrfach für seine Architektur ausgezeichnet – unter anderem mit dem Iconic Award 2017, dem German Design Award 2018 und dem Fritz-Höger-Preis 2020 in Gold. Der aufsehenerregende Entwurf stammt von Giorgio Gullotta Architekten. Prägendes Merkmal des Gebäudes ist ein polygonaler Grundriss mit „verdrehter" Fassade, die wiederum eine Wellenform in den über Eck laufenden Balkonen erzeugt. Diese Vieleckigkeit erwies sich zugleich als größte Herausforderung für die Bewehrungsplanung.

Konstruktiv handelt es sich beim Objekt in der Singerstraße 33 um einen Stahlbetonskelettbau mit nicht tragenden Wohnungstrennwänden. Márton Szabó war an dem Projekt als Bewehrungsplaner beteiligt: Er erbrachte die Bewehrungsplanung im Nachunternehmerauftrag der Tragwerksplanung – nach HOAI die Teilleistungen 5c und 5d der Ausführungsplanung, also die komplette Bewehrungsplanung inklusive Stahl- und Biegelisten. Die Aussteifung erfolgt über den zentralen Erschließungskern, der ein Treppenhaus und zwei Aufzüge umfasst, sowie über die Wandscheiben. Als Gründung dient eine durchgehende Bodenplatte aus rund einem Meter dickem Stahlbeton, die in zwei Höhenlagen (Oberkante -1,75 und -2,80 Meter) abgesetzt und als wasserundurchlässige Konstruktion mit Fugenbändern ausgeführt ist. Ein Untergeschoss mit Tiefgarage, Rampe, Lichtschächten, Aufzugunterfahrt und einer Reihe von Konsolen schließt oben durch die Attika ab. Die Decken sind als Halbfertigteil- respektive Elementdecken mit Gitterträgern und Ortbetonergänzung sowie Ortbeton-Unterzügen ausgeführt.

Die Grundbewehrung der Bodenplatte liegt kreuzweise bei 20 Millimetern Durchmesser im Abstand von zehn Zentimetern. Da ein durchgehendes Zehn-Zentimeter-Raster allerdings nicht mehr betonierbar gewesen wäre, wurde im Wechsel ein Abstand von fünf beziehungsweise 15 Zentimetern gewählt. Die statisch erforderliche Stahlmenge bleibt so erhalten, während zugleich Gassen entstehen, durch die sich der Beton einbringen und verdichten lässt. In den Durchstanzbereichen der Stützen wurden ergänzend Dübelleisten und eine für ein Wohngebäude ungewöhnlich große Menge an Schubzulagen eingesetzt.

Die hochbelasteten Stützen in hochfestem Beton (C50/60) bei vergleichsweise schlanken Querschnitten erforderten teilweise gemischte Stabdurchmesser und eine sehr dichte Bügelbewehrung. Übergreifungsstöße waren vielfach nicht mehr unterzubringen, weshalb mit Schraubmuffen gestoßen wurde. Aufgrund der geringen Toleranz der Muffen für Abweichungen erforderte dies eine extrem hohe Maßgenauigkeit. Als größte Herausforderung bei der Bewehrungsplanung erwies sich jedoch der polygonale, schiefwinklige Grundriss mit seinen zahlreichen Zwischenachsen. In den Decken und in der Bodenplatte hat nahezu jeder Stab der Grundbewehrung eine andere Länge. Jede Gebäudeecke stellt zudem ein Sonderdetail dar, das eigener Randeinfassungen und Steckbügel bedarf, die orthogonal zum jeweiligen Rand positioniert werden müssen.

Dass Márton Szabó damals die BIM-Methode erproben wollte, hatte zunächst unternehmerische Gründe. „Mit der 3D-Bewehrungsplanung habe ich um 2003 angefangen, zu einer Zeit, als der ganz überwiegende Teil der Branche Schal- und Bewehrungspläne noch in 2D gezeichnet hat. Als sich die 3D-Bewehrungsplanung dann allmählich durchsetzte, hatte ich bereits zehn, fünfzehn Jahre Erfahrungsvorsprung – und zwar nicht theoretisch, sondern an ausgeführten Bauwerken. Genau das wollte ich bei BIM wiederholen: erst still ausprobieren, und nicht warten, bis der Markt es verlangt."

Für dieses stille Ausprobieren erwählte er die Singerstraße 33 zu seinem „heimlichen" Pilotprojekt. „Neue Methoden lernt man nur am realen Projekt", erzählt der Ingenieur. „Ein Testmodell ohne Prüfstatik, ohne Termindruck und ohne Baustelle beantwortet die entscheidenden Fragen nicht. Der Vorsprung, den ich bei der 3D-Bewehrung ab 2003 aufgebaut hatte, ist auch genau so entstanden." Márton Szabó war hauptsächlich 2014 an diesem ersten BIM-Projekt aktiv beteiligt. Zwei Jahre später, 2016, folgte für ihn die Zertifizierung zum ALLPLAN BIM Modeler – in dieser Reihenfolge. Seitdem setzt er konsequent auf die Planungsmethode: Von seinen inzwischen mehr als 70 3D-Modellen sind mittlerweile über 30 BIM-konform bearbeitet.

Fast wäre aus Márton Szabós erstem BIM-Projekt auch gleich ein Open-BIM-Projekt geworden. Die Schalplanung war bereits modellbasiert erstellt worden, weshalb neben den daraus abgeleiteten Schalplänen im PDF- und 2D-DWG-Format obendrein eine IFC-Datei vorlag. Diese erwies sich jedoch leider als unbrauchbar. „Beim Import in ALLPLAN kamen überwiegend Volumenkörper an, die zum Teil in einzelne Flächen zerfallen waren", erinnert sich der Bauingenieur. „Damit ließ sich nicht weiterarbeiten. Das war der Stand der Schnittstellen im Jahr 2014 – heute ist das eine andere Welt."

Hinzu kam ein inhaltlicher Grund: Ein Schalungsmodell und ein Bewehrungsmodell verfolgen unterschiedliche Zwecke – für die Bewehrungsplanung braucht Márton Szabó eindeutige Betonierabschnitte, also klare Bauteilgrenzen, an denen der Beton endet und die Anschlussbewehrung herausschaut.

Also musste er das erforderliche Betonmodell anhand der 2D-Pläne selbst bauen. Hierzu erstellte er zunächst – geschossweise und mit definierter Ebenen- und Teilbildstruktur – eine Bauwerksstruktur in ALLPLAN. „Dieser Schritt entscheidet über alles Weitere: Wer die Struktur schlampig anlegt, kämpft spätestens im vierten Geschoss gegen sein eigenes Modell", weiß der BIM-Modeler aus Erfahrung. Anschließend baute er den kompletten Rohbau aus Bodenplatte, Wänden, Stützen, Decken, Unterzügen und Brüstungen vollständig dreidimensional auf. „Das ist Mehraufwand gegenüber einer reinen 2D-Bearbeitung, aber es ist zugleich die schärfste Prüfung der Grundlagen: Widersprüche zwischen den Schalplänen und der Architektur fallen beim Modellieren auf und nicht erst auf der Baustelle."

Die 3D-Bewehrungsmodellierung im Betonmodell wurde mit den Bewehrungsfunktionen für Rundstahl durchgeführt. Die unterschiedlichen Verlegungsarten und Schraubmuffen wurden dabei allesamt bauteilweise über Layer strukturiert und durchgehend positioniert. Anschließend erfolgte eine Kollisionskontrolle direkt am Modell. Aus dem Bewehrungsmodell konnte Márton Szabó schließlich die erforderlichen Ansichten, Schnitte und Details (ebenso wie Stahllisten und Biegeformen) ableiten und im Planlayout zusammenstellen. Abschließend definierte er noch IFC-Attribute und exportierte die Modelldaten als IFC 2x3 – dem damals maßgeblichen Format für den offenen Datenaustausch, das bis heute in praktischer Anwendung ist. Die aktuelle Version ist inzwischen IFC 4.3.

Doch welchen Nutzen brachte die BIM-konforme Bearbeitung eigentlich? Márton Szabó stellt klar: „Das Modell zahlt sich über Wiederholung und Änderungen aus, nicht über den ersten Plan. Wer den Nutzen zu früh erwartet, hört zu früh auf." So zeigte der erhöhte Aufwand seinen Wert, als beispielsweise in einer späteren Projektphase die Kellerwände von Ortbeton auf Fertigteile umgestellt wurden. Für die Bewehrungsplanung ergibt sich daraus eine andere Systematik: Die Wände zerfallen in Fertigteilbereiche und verbleibende Ortbetonabschnitte, die Anschlussbewehrung wechselt die Zuständigkeit, die Planaufteilung muss neu geschnitten werden. Dank des Modells mit der vorhandenen Geometrie ließ sich dies in vertretbarer Zeit umsetzen. Änderungen mussten außerdem nicht in mehreren Plänen und Listen parallel angepasst werden, sondern blieben über das Modell als Datenquelle konsistent.

Neben dieser Konsistenz profitierte das Projekt zudem stark von der modellbasierten Kollisionskontrolle. Beides trug maßgeblich dazu bei, dass die beim Prüfingenieur eingereichten Pläne größtenteils ohne Eintragung die Prüfung passierten und das Projekt im Zeitplan blieb.

Heute arbeitet Márton Szabó mit seinem Konstruktions- & Ingenieurbüro Szabó überwiegend im Infrastrukturbau, mit deutlich größeren Bewehrungsmengen und anderen Regelwerken. „Die Geometrien sind dort noch komplexer, und das meiste entsteht mit freier 3D-Modellierung statt mit den Standardbauteilen Wand, Decke, Stütze." Die Bewehrung selbst erstellt er nach wie vor überwiegend manuell mit den Standardfunktionen von ALLPLAN. Teilweise kommen PythonParts und Plugins für parametrische Verlegungen hinzu; seit Kurzem programmiert er PythonParts auch selbst – mit Unterstützung von KI. Den Sprung von der manuellen Modellierung hin zu individuellen PythonParts, die sich mit KI-Unterstützung schnell erstellen lassen, und zu parametrischer Bewehrung hält er für größer als den von 2D zu 3D.

Maßgeblich geändert hat sich außerdem der BIM-Prozess. „Heute gibt es BIM-Abwicklungspläne, Auftraggeber-Informationsanforderungen, gemeinsame Datenumgebungen, definierte Modellübergaben und aktuelle IFC-Versionen. Das Modell ist nicht mehr meine private Arbeitsweise, sondern Vertragsgegenstand – mit allen Vorteilen und Formalien." Auch die Erwartungshaltung sei eine andere: „2014 musste man Überzeugungsarbeit leisten. Heute modelliert die Generation nach mir mit derselben Selbstverständlichkeit – und darüber freue ich mich ausdrücklich. Nur ‚neu‘ ist die Arbeitsweise eben nicht. Sie ist gut gealtert."