Formale Konzepte zur Verwaltung von Entwurfsvarianten auf Basis digitaler Gebäudemodelle
Leitung: Prof. Dr.-Ing. Markus König, Ruhr-Universität Bochum
Hintergrund
Der Entwurf und die Planung von Gebäuden bzw. Gebäudekomplexen basieren unter anderem auf den Anforderungen der Bauherren, gegebenen Rahmenbedingungen sowie den technischen als auch finanziellen Möglichkeiten. Diese Vorgaben führen in Kombination mit der architektonischen Kreativität zu Varianten von Gebäudeentwürfen. Auch im Laufe der Detaillierung der Planung existieren in der Regel verschiedene Möglichkeiten zur Gestaltung der Gebäudehülle, Grundrisse, technischen Gebäudeausrüstung oder der Tragwerksstruktur. Abbildung 1 zeigt beipspiehaft Möglichkeiten, ein Gebäude zu strukturieren. Opion 1 umfasst dabei die Unterteilung in zwei Gebäudeabschnitte mit zwei Geschossen. Option 2 enthälft nur einen Gebäudeabschnitt, welcher aus zwei oder drei Geschossen besteht. Der obere Teil von Abbildung 1 stellt die betroffenen Gebäudeelement dar.
Zur Findung eines möglichst optimalen Entwurfs sollten daher verschiedene Varianten ausgearbeitet, untersucht und bewertet werden. Die Erarbeitung und Bewertung von Entwurfsvarianten ist jedoch sehr aufwändig und wird daher heutzutage nur in einem kleinen Umfang durchgeführt. Insbesondere in frühen Entwurfsphasen ist dies jedoch wesentlich, da die Entscheidung für einen Entwurf signifikante Auswirkungen auf die späteren Planungsschritte hat.
Abb. 1: Möglichkeiten der Gebäudestrukturierung
Methodischer Ansatz
Im Rahmen des Teilprojektes 2 werden Methoden zur Modellierung von Entwurfsvarianten auf Basis von digitalen Gebäudemodellen entwickelt. Für das Management von Entwurfsvarianten sind Konzepte zur formalen Beschreibung von Variantenbeziehungen zu spezifizieren, die es erlauben, unterschiedliche Varianten in einem konsistenten Gebäudemodell abzubilden. Der methodische Ansatz basiert auf der Idee, dass ein Gebäudemodell verschiedene Varianten enthalten kann, d. h. dass alle Informationen zu allen Entwurfsvarianten in einem konsistenten Modell abgelegt werden (siehe Abbildung 1). Im Laufe der Planung kann somit eine Vielzahl von Entwurfsvarianten entstehen, die sich entweder substanziell oder nur partikulär unterscheiden. Unter Berücksichtigung von verschiedenen Detaillierungsstufen entsteht eine komplexe Struktur, die unter Verwendung von Mengen und Relationen formal beschrieben werden muss. In Abhängigkeit von der Detaillierung und vorhandenen Planungsaufgaben in Form von Analyse- und Simulationsmodellen müssen Varianten konsistent kombiniert werden. Entsprechende Verfahren zur Prüfung von Korrektheit und Konsistenz der Variantenkombinationen sind zu entwickeln. Auch unvollständige und unscharfe Informationen sind dabei zu beachten. Hierzu sind Methoden zur Behandlung bzw. Auflösung von Unschärfen bei der Abfrage von Entwurfsvarianten vorzusehen. Die Validierung der entwickelten Konzepte und Methoden wird in enger Abstimmung mit den anderen Teilprojekten anhand eines zentral definierten Referenzprojektes der Forschergruppe vorgenommen.
Abb. 2: Konzept
