Projekt 35503/03

Entwicklung einer integrierten Planungssoftware für den mehrgeschossigen Holzbau

Projektdurchführung

Zielsetzung

Das Baugewerbe ist weltweit einer der größten Emittenten von Treibhausgasen. Beton als Baustoff trägt dabei essentiell zum Klimawandel bei. Der großflächige Einsatz von Holz für den Hochbau kann durch die natürliche Speicherung von Kohlenstoffdioxid in der Faser Abhilfe schaffen. Allerdings ist die Planung mit dem filigranen Baustoff kleinteiliger und aufwändiger als im Massivbau. Die große Vielfalt der Aufbauten und zahlreichen unterschiedlichen Nachweismethoden erhöht die Komplexität zusätzlich. Die Konsequenz sind geringere Margen für die bearbeitenden Ingenieur*innen von Holzbauten. Das wiederum bedingt eine ökonomische Konditionierung hin zum Massivbau, denn die Planer*innen, die den Bauherr*innen in den frühen Phasen beraten, sind durch die ungleiche Vergütung beeinflusst.

Selbst wenn die Entscheidung bereits auf Holz gefallen ist, haben die meisten Holzbauten immer noch Optimierungspotenziale. Dies gilt sowohl für eine wirtschaftliche Berechnung des Tragwerks als auch für eine Evaluierung verschiedener Aufbauten in Hinblick auf ökologische Parameter. Durch ein kluges Geschäftsmodell und das Ausrichten unserer Software auf eine innovative integrale Planung können wir einen erheblichen Beitrag zum nachhaltigen Holzbau leisten.

Ziel des Projekts ist es in den nächsten Jahren eine interaktive Datenbank für den Holzbau zu erstellen und entsprechende Berechnungsmodule zu entwickeln. Kombiniert mit unserem vollständigen Gebäudemodell, ermöglicht diese Datenbank weitere Fachbereiche wie die Schallschutzplanung oder Brandschutzanalysen in automatische Berechnungsprozesse zu integrieren. Die Daten werden im Rahmen des Förderprojekts in einer Kooperation mit der Holzforschung Austria über die Plattform dataholz.eu bezogen und erweitert. Durch diese umfassende Betrachtung erlaubt es unsere teilautomatisierte Lösung, zahlreiche Varianten eines Tragwerks automatisch zu berechnen und zu evaluieren.
Durch die automatische Auswertung von einer Vielzahl möglicher Tragstrukturen und Werkstoffen, können wir auch im Holzbau selbst noch die Effizienz und damit die Ökologie steigern. Bei einer Aufbautenstudie im Hinblick auf den ökologischen Fußabdruck des Gebäudes kann der Anwender beispielsweise die Verwendung von Laubhölzern präferieren, um auf den hiesigen Waldumbau zu reagieren. Während solche Vergleiche früher manuell und kostspielig waren, kann unsere Software diese quasi als Nebenprodukt liefern.
Die Eingangs angesprochene ökonomische Konditionierung der Planer*innen hin zum Massivbau kann durch ausgereifte Software und gute Prozesse bei der Planung eines Holzgebäudes umgekehrt werden. Die Planer*in wäre also durch die richtigen Instrumente incentiviert, eine ökologische Bauweise zu bevorzugen und der Bauherr*in zu einem Holzbau zu raten. So kann sich der Holzbau auf eine natürliche Art und Weise - durch die wirtschaftlichen Vorteile für die Planer*innen - zu einer starken Konkurrenz des Massivbaus im Hochbau entwickeln.

Arbeitsschritte

Das Projekt zur Entwicklung der ModuGen Software umfasste mehrere zentrale Arbeitsschritte, die insgesamt das Ziel verfolgten, eine leistungsfähige 3D-Planungssoftware für den mehrgeschossigen Holzbau zu schaffen.

Statikmodellierung erweitern und stabilisieren:
Zunächst wurden Algorithmen zur automatischen statischen Berechnung und zur Erkennung statischer Systeme entwickelt. Diese Funktionen ermöglichten eine effiziente Planung und Analyse komplexer 3D-Modelle und verbesserten die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Planungen erheblich.

Integration der dataholz-Datenbank:
Ein wesentlicher Schwerpunkt lag auf der Integration der standardisierten Aufbauten aus der dataholz-Datenbank. Diese geprüften Bauteilaufbauten und Konstruktionsdetails erleichtern den Nutzern fundierte Entscheidungen und fördern die Qualität und Konsistenz der Bauprojekte.

Erstellung einer Leitlinie zur visuellen Aufbereitung:
Eine Leitlinie zur visuellen Aufbereitung der dataholz-Daten wurde erstellt, um die Benutzerfreundlichkeit und Integration in Drittanbieter-Software zu verbessern. Diese Maßnahme gewährleistet eine klare und verständliche Darstellung der Daten.

Strukturierung potenzieller Erweiterungen des Datenschemas:
Das Datenschema wurde strukturiert und mögliche Erweiterungen identifiziert, um die zukünftige Flexibilität und Erweiterbarkeit der Software zu gewährleisten.

Vorläufiges Preismodell für die dataholz-API:
Ein vorläufiges Preismodell wurde entwickelt, um die langfristige Pflege und Wartung der dataholz-Datenbank sicherzustellen und eine nachhaltige Finanzierung zu ermöglichen.

Abweichungen und Anpassungen:
Aufgrund technischer Herausforderungen und begrenzter Ressourcen konnten das geplante Brandschutzmodul und das Kommissionierungsmodul nicht umgesetzt werden. Der Fokus wurde stattdessen auf die prototypische Integration der dataholz-Daten und die Entwicklung zusätzlicher Werkzeuge zur Datenaufbereitung gelegt.
Jeder dieser Arbeitsschritte trug maßgeblich zum Gesamtziel bei, eine umfassende und leistungsfähige 3D-Planungssoftware für den Holzbau zu entwickeln. Trotz der Anpassungen und Abweichungen konnte das Projekt erfolgreich abgeschlossen werden und bietet nun eine solide Grundlage für zukünftige Entwicklungen und Anwendungen im Bereich der Holzbauplanung.

Ergebnisse

Die Projektergebnisse bestätigen die Hypothese, dass eine 3D-Planungssoftware für die Holzbau-Tragwerksplanung die Planungsgeschwindigkeit und ökologische Bewertung von Bauprojekten erheblich verbessert. Durch die Integration der dataholz-Datenbank und die Erweiterung der Softwaremodule konnte die ModuGen Software wesentliche Fortschritte erzielen.

Die automatisierte statische Berechnung und 3D-Betrachtung führten zu einer deutlichen Zeitersparnis und reduzierten Planungsfehlern. Standardisierte Aufbauten aus der dataholz-Datenbank ermöglichten schnelle, geprüfte und zuverlässige Lösungen, was die Qualität und Konsistenz der Bauprojekte erhöhte.

Abweichungen von den ursprünglichen Zielen waren notwendig: Das Brandschutz- und Kommissionierungsmodul wurden nicht umgesetzt. Stattdessen lag der Fokus auf der prototypischen Integration der dataholz-Daten, der Erstellung einer Leitlinie zur visuellen Aufbereitung, der Strukturierung des Datenschemas und der Entwicklung eines Preismodells für die dataholz-API. Diese Anpassungen nutzten die Ressourcen optimal und schufen den größten Mehrwert für die Nutzer.

Ein unerwartetes Problem war die Integration der dataholz-Daten, deren Komplexität zusätzliche Werkzeuge zur Datenaufbereitung erforderte, was zu Verzögerungen führte. Diese Herausforderungen wurden erfolgreich bewältigt.

Die entwickelte Leitlinie zur visuellen Aufbereitung der dataholz-Daten verbesserte die Benutzerfreundlichkeit und Integration in Drittanbieter-Software. Die Strukturierung des Datenschemas gewährleistet die Flexibilität und Zukunftssicherheit der Software.

Ökologische Vorteile zeigten sich durch die Integration ökologischer Parameter in den Planungsprozess, was die Umweltfreundlichkeit der Bauvorhaben optimierte und den Materialverbrauch reduzierte.

Insgesamt machte die ModuGen Software die Holzbau-Tragwerksplanung effizienter und ökologisch wertvoller. Trotz Anpassungen und Herausforderungen bleibt das Projekt ein bedeutender Fortschritt im nachhaltigen Holzbau und bietet eine solide Grundlage für zukünftige Entwicklungen, fördert nachhaltige Baupraktiken und optimiert Planungsprozesse.

Öffentlichkeitsarbeit

Zur Verbreitung der Ergebnisse des Projekts zur Entwicklung der ModuGen Software wurden mehrere Maßnahmen ergriffen. Wir nahmen an Holzbauforen und Fachmessen in Deutschland und Österreich teil, um die Software vorzustellen und Vorträge zu halten. Regelmäßige Blog-Posts auf unserer Website und gezielte LinkedIn-Aktivitäten informierten ein breites Publikum über die Fortschritte und Vorteile der Software. Zudem präsentierten wir die ModuGen Software auf dem AEC Hackathon in Zürich, wo wir aktiv an Workshops und Diskussionen teilnahmen. Zukünftige Veröffentlichungen in Fachzeitschriften und wissenschaftlichen Journals sind geplant, um die Ergebnisse einem noch breiteren Fachpublikum zugänglich zu machen. Diese umfassenden Initiativen gewährleisten eine breite Bekanntmachung und fördern die Akzeptanz und Nutzung der ModuGen Software sowie der von der DBU geförderten Maßnahme im Markt.

Fazit

Die ModuGen Software hat erfolgreich gezeigt, dass eine 3D-Planungssoftware für die Holzbau-Tragwerksplanung die Planungsgeschwindigkeit erhöht und ökologische Bewertungen verbessert. Die Integration der dataholz-Datenbank ermöglichte es, standardisierte und geprüfte Bauteilaufbauten effizient zu nutzen, was die Qualität und Konsistenz der Bauprojekte steigerte. Trotz der nicht umgesetzten Brandschutz- und Kommissionierungs-Module wurden bedeutende Fortschritte erzielt. Zukünftige Arbeiten sollten komplexere Bauvorhaben und erweiterte Anforderungen abdecken sowie ein nachhaltiges Geschäftsmodell entwickeln, möglicherweise mit Beratungsdiensten. Die Standardisierung im Holzbau und der Zugang zu praktischen Datenbanken wie dataholz müssen weiter vorangetrieben werden. Insgesamt war das Projekt ein Erfolg und legt eine solide Grundlage für zukünftige Entwicklungen im nachhaltigen Holzbau.