Kuwait International Airport - Terminal 2

Die besondere Herausforderung für die Ingenieure lag hauptsächlich in dem komplexen Tragwerk aus Stahl und Stahlbeton, das es hier zu planen, zu bemessen und zu realisieren galt. Das Dachtragwerk spannt bis zu 145 m und kragt bis zu 50 m aus. Es bietet so einen natürlich verschatteten Eingangsbereich und einen großzügigen und flexiblen Innenbereich. Die Tragwerks- und Fassadenplanung für das neue Terminal wurde bis zur Ausschreibung von Arup London erbracht. Nach der Ausschreibung übernahm Werner Sobek die Ausführungsplanung. Der Auftrag von Werner Sobek umfasste dabei sowohl die Berechnung, Bemessung und Weiterentwicklung des Tragwerks auf Grundlage der Ausschreibungsunterlagen als auch die Vorbereitung und Koordination des BIM-Modells bis zu einer Detailgenauigkeit von LOD 400. Außerdem wurden für einige komplexe Bauteile (wie zum Beispiel das Schalentragwerk des Dachs) parametrische 3D-Modelle definiert, die als Grundlage für die Fertigung dienen.

Das BIM-Modell war das Kernelement des Planungsprozesses. Es wurde von allen Fachplanern als Single Source of Truth (SSOT) genutzt, d.h. alle Beteiligten basierten ihre Planungen auf dieses Modell und ließen die Ergebnisse ihrer Planung dann auch wiederum ihrerseits in das Modell einfließen. Wichtige Voraussetzung für ein Gelingen dieses integralen Planungsablaufs waren klare Regeln und Randbedingungen. Hierzu zählten u.a. alle zwei Wochen stattfindende Uploads, eine regelmäßige Kollisionsprüfung sowie eine permanente Cloud-basierte Abstimmung zwischen den unterschiedlichen Fachplanern.

Ein von der ausführenden Baufirma beauftragter BIM-Manager (das Unternehmen Aecom) stellte zahlreiche Dokumente in einen von allen Projektbeteiligten gemeinsam genutzten Datenraum ein. Diese Dokumente beschrieben den Ablauf sämtlicher BIM-Prozesse und dienten als Leitfaden für die digitale Zusammenarbeit im Verlauf des Projekts. Zu den wichtigsten dieser Dokumente zählten
- der BIM Execution Plan (BEP)
- das BIM User’s Manual
- die BIM Responsibility Matrix
- die Navisworks Clash Detection Procedure
- die BIM Document Control Procedure
- die LOD BIM Specifications

Der BEP (BIM Execution Plan) stellte hierbei das wichtigste Dokument dar. Er definiert, wie Informationen und Modelle verwaltet, dokumentiert und übermittelt werden. Hierzu gehört auch eine Beschreibung der Rollen und Verantwortlichkeiten der einzelnen Projektpartner. Der BEP benennt darüber hinaus die einzuhaltenden Genehmigungsprozesse, die bereits vorhandenen Informationen und die relevanten Projekt-Meilensteine. Das Grundlagenpapier definiert für jeden Meilenstein den Level of Development (LOD), der bis zu diesem Punkt erreicht sein muss. Der LOD setzt sich dabei aus einem Level of Geometry (LOG) und einem Level of Information (LOI) zusammen. Er stellt gleichzeitig einen Bezug zur Ausschreibung und den damit verbundenen Mengenangaben her.

Der BEP beinhaltete auch die 4D-Parameter der verschiedenen Zonen und Bauabschnitte, in die das Projekt unterteilt wurde, um die Steuerung und Koordination zu erleichtern. Für die Bauteile selbst wurden klar geregelte Namenskonventionen definiert. Diese Kodierung im BIM-Modell diente ebenso als Referenz für das FE-Modell und die Fertigung. Dank dieses Prozesses war eine effektive Koordination zwischen Bemessung, Entwicklung und Fertigung der unterschiedlichen Bauteile möglich. Hinzu kamen Festlegungen für Bemerkungen, Abkürzungen und Symbole, um unbeabsichtigte Mehrdeutigkeiten und daraus resultierende Missverständnisse zu vermeiden. Natürlich wurde im BEP auch festgelegt, welche Software und Datenformate für den Austausch und welche Systeme zur Datenverwaltung zu verwenden waren.

Die interdisziplinäre Kollisionsprüfung zwischen den einzelnen Fachplanermodellen wurde durch den BIM-Manager Aecom in der Software Navisworks vorgenommen. Grundlage für diese Kollisionsprüfungen waren NWC-Modelle, die abschnittsweise aus den Revit-Gesamtmodellen exportiert wurden. Aecom bediente sich bei der Prüfung verschiedener Kategorien von Revit-Familien, um unterschiedliche Arten von Kollisionen überwachen und die jeweils Verantwortlichen sofort identifizieren zu können. Kollidierten zum Beispiel Tragwerksstützen mit neu eingefügten TGA-Elementen, so wurden diese automatisch den Fachplanern der TGA zugewiesen. Einmal erkannte Kollisionen wurden beim nächsten Test nicht erneut ausgewiesen, sondern als bestehende Kollision weitergeführt. Es war deshalb wichtig, im Modellierungsprozess die Beibehaltung der Objekt-ID zu gewährleisten. Die Ergebnisse der interdisziplinären Kollisionsprüfung wurden in wöchentlichen Koordinationsmeetings mit den jeweiligen BIM-Koordinatoren der einzelnen Firmen besprochen; hierbei wurden die Prioritäten der Bearbeitung gemäß dem geplanten Baufortschritt festgesetzt. Kollisionsfreie Teilmodelle konnten dann für die Ausführung freigegeben werden.

Das in den vergangenen Jahren aufgebaute Know-how spielte eine wichtige Rolle für die Beauftragung mit der Planung von Terminal 2 des Kuwait International Airport. Bei diesem Projekt war der Einsatz verschiedenster parametrischer Modelle ebenso wie die Entwicklung eigener Programme unabdingbar, um die geometrische und konstruktive Komplexität des Flughafens planerisch meistern zu können. Die Arbeit an unterschiedlichen BIM-Modellen war aber nicht nur für die Koordination der verschiedenen Fachdisziplinen und für die Beseitigung von Kollisionen wichtig; sie war auch Voraussetzung dafür, dass in der Fertigung die erforderliche Präzision erreicht wurde.  

Der Leistungsumfang von Werner Sobek umfasste die gesamte Ausführungsplanung der Fassade, des Dachs und des Haupttragwerks von Terminal 2. Hierfür erforderlich waren 3D Revit-Modelle (LOD 200 bis LOD 400), die gemäß den Festlegungen im BEP entwickelt wurden. Neben der Entwicklung dieser komplexen 3D-Modelle mussten alle Gebäudeelemente mit Attributen bis zu einem LOI (Level of Information) von 400 versehen werden. Außerdem galt es, den Stand der Modelle fortlaufend mit den jeweiligen statischen Berechnungen, den 2D-Leitdetails und den technischen Reports abzugleichen und im Verlauf der Planung möglicherweise auftretende Wechselwirkungen mit den anderen Planungsbeteiligten abzustimmen. Werner Sobek lieferte neben den Modellen auch umfangreiche Mengenermittlungen und eine Türliste. Die Informationen hierfür stammten aus dem 3D- Modell und wurden bei Änderungen im Modell aktualisiert.

Bei wichtigen Meilensteinen mussten neben den eigentlichen 3D-Modellen auch aktuelle Revit-Objektbibliotheken mit allen verwendeten Typen-Familien vorgelegt werden. Für jeden Familien-Typ wurde ein spezifischer Parameter (“Type Key”) vergeben, der als Schlüssel-ID fungierte, um die 3D-Elemente mit den numerischen Datenbanken verknüpfen zu können. Dies ermöglichte automatisierte Auswertungen und Qualitätsprüfungen bei allen Fachplanern – Voraussetzung hierfür war aber, dass die Modelle immer in der richtigen Kategorie angelegt wurden. Im Rahmen dieser Auswertungen wurde die Vollständigkeit aller Parameter und die Übereinstimmung von Objektbibliothek, Excel Dictionary und Revit-Modellen geprüft.

Als proprietäre Modellierungssoftware war im BIM Execution Plan die Software Revit vorgesehen. Angesichts der Komplexität der zu behandelnden Fragestellungen setzte Werner Sobek jedoch rund um das Revit-basierte Modell eine große Fülle weiterer Softwarelösungen ein. Für die zentralen Datenmodelle wurde die Software McNeel Rhinoceros verwendet; fast alle Achsen bzw. Flächen von Bauteilen wurden per Scripting (C++, C# und Grasshopper) erzeugt. Native Revit-Objekte wurden mittels weiterer Plugins und Scriptings in korrekter Orientierung und geometrisch exakter Lage an diesen Achsen und Flächen erzeugt. Ausgehend von diesem zentralen Datenmodell wurden die verschiedenen Bauteile mit spezifischen Schnittstellen – einige davon hausintern entwickelt – in andere Programme exportiert bzw. als Basis für Tochtermodelle und Berechnungsmodelle benutzt. Ziel war es hierbei, jedes konstruktive Element nur einmal zu definieren und den unterschiedlichen Programmen alle relevanten Informationen aus einer einzigen Quelle zur Verfügung zu stellen. FE-Modell und BIM-Modell konnten sich so auf ein zentrales geometrisches Digitalmodell stützen, in dem alle wichtigen Informationen koordiniert und gespeichert waren. Folglich konnten die Achsen und Flächen des zentralen Rhino-Modells sowohl als Grundlage für die Revit-Elemente als auch für hochdetaillierte Tekla-Modelle genutzt werden, die dann im weiteren Verlauf bei der Fertigung zum Einsatz kamen. Auch wenn für die Erstellung der Geometrie je nach Bauteil alternative Softwarelösungen genutzt werden konnten bzw. mussten, so wurde am Ende des Prozesses doch immer sichergestellt, dass diese Elemente wieder in die ursprünglichen Revit-Modelle zurückgeführt wurden (zum Beispiel als verlinkte IFC-Dateien).

2D-Zeichnungen wurden in AutoCAD erzeugt; für Bewehrungspläne kam Nemetschek Allpan zum Einsatz. Für die interne Kollisionsprüfung verwendete Werner Sobek die Software Navisworks in Verbindung mit BIMCollab. Auf diesem Weg konnte für jede Aufgabe das jeweils am besten geeignete Werkzeug eingesetzt werden. Die Pflege der Schnittstellen zwischen den verschiedenen Programmen war dabei ein wichtiger Bestandteil des Planungsprozesses selbst.

Neben den softwareübergreifenden Schnittstellen wurde das Gesamtmodell in sechs Zonen sowie in neun Hauptbauteilgruppen (mit weiteren Untergruppen) unterteilt (Abb. 06). Zeitweise musste das BIM-Team von Werner Sobek mit bis zu 98 unterschiedlichen Revit-Dateien arbeiten, Schnittstellen pflegen und kontinuierlich Geometrien aktualisieren.

Das Tragwerk des neuen Terminals besteht insgesamt aus fünf unterschiedlichen Systemen: dem Haupttragwerk (Gruppe 100), dem Schalentragwerk (Stahlstruktur: Gruppe 200; Stahlbetonpaneele: Gruppe 800), den aussteifenden Stahlfachwerkträgern (Gruppen 400, 500 und 600) und dem Sekundärdachtragwerk (Gruppe 700). Die Hülle besteht aus der Glasfassade (Gruppe 300) und dem Metalldach (Gruppe 900). Die Unterteilung in die o.g. Gruppen wurde konsequent für die Nummerierung aller Komponenten verwendet - von den ersten Rechen- und BIM-Modellen bis hin zu den Ausführungsplänen.