Verformungsgerecht oder begradigt? VDE erklärt die Unterschiede

Kein Bestandsgebäude ist vollkommen gerade. Wände stehen schief, Decken hängen durch, Böden weisen Unebenheiten auf. Müssen diese Verformungen auch im 3D-Bestandsmodell dargestellt werden? Nicht unbedingt. Massgebend ist, wofür der Architekt das Modell später benötigt.

Beim 3D-Laserscanning wird die tatsächliche Geometrie eines Gebäudes hochpräzise erfasst. Die Punktwolke zeigt den Bestand mit all seinen Besonderheiten. Gerade bei älteren Gebäuden wird dabei sichtbar, wie stark Bauteile im Laufe der Jahre ihre ursprüngliche Form verändert haben.

Bei der Modellierung stellt sich deshalb eine wichtige Frage: Sollen diese Verformungen originalgetreu abgebildet werden, oder ist eine begradigte Darstellung für die weitere Planung sinnvoller? Bei VDE Villa Digital Engineering AG bieten wir beides an. Welche Variante passt, hängt von den Anforderungen des Projekts ab.

1. Drei Stufen der Modellierung

In der Praxis unterscheiden wir nicht nur zwischen "gerade" und "verformt", sondern zwischen drei Stufen. Sie unterscheiden sich darin, wie realitätsnah die Geometrie ist und wie einfach sich das Modell später weiterbearbeiten lässt.

• Stufe 1, begradigt: Kleinere Unregelmässigkeiten werden innerhalb vereinbarter Toleranzen vereinfacht. Eine leicht schiefe Wand wird als senkrechtes, parametrisches Wandelement dargestellt.
• Stufe 2, verformungsgerecht parametrisch: Ebene Verformungen wie geneigte Wände oder geneigte Decken werden realitätsnah abgebildet, bleiben aber reguläre CAD- oder BIM-Bauteile.
• Stufe 3, Freiform: Nicht ebene Verformungen wie Bauchungen, Verwindungen oder unregelmässige Mauerwerksoberflächen werden mit Morph-, Mesh- oder vergleichbaren Freiformelementen nachgebildet.

2. Stufe 1: Begradigt

Bei einer begradigten Modellierung werden geringfügige Abweichungen bewusst vereinfacht, sofern dies dem vereinbarten Modellierungsstandard entspricht. Das bedeutet nicht, dass ungenau vermessen wurde. Die tatsächliche Geometrie ist in der Punktwolke vollständig erfasst; die Vereinfachung erfolgt erst bei der Modellierung.

Begradigung ist somit eine bewusste Modellierungsentscheidung und kein Messfehler. Der grosse Vorteil: Begradigte Bauteile lassen sich mit den Standardwerkzeugen der jeweiligen CAD-Software einfach weiterbearbeiten. Für gewöhnliche Umbauten ist das oft die zweckmässigste Lösung.

3. Stufe 2: Verformungsgerecht mit parametrischen Bauteilen

Viele Verformungen sind eben: Eine Wand steht schief, bleibt aber eine flache Fläche. Solche Abweichungen lassen sich realitätsnah darstellen, ohne die parametrischen Werkzeuge zu verlassen.

4. Stufe 3: Freiform mit Morph- und Mesh-Elementen

Nicht jede Verformung ist eben. Eine historische Bruchsteinwand mit Bauchung, eine verwundene Dachfläche oder durchhängende Holzbalken lassen sich mit parametrischen Standardbauteilen nur eingeschränkt abbilden. Hier kommen Freiformelemente zum Einsatz, in ArchiCAD etwa das Morph-Werkzeug.

Diese Elemente bieten maximale geometrische Freiheit, besitzen aber nicht dieselben parametrischen Eigenschaften wie ein reguläres Wandelement. Eine nachträgliche Öffnung oder eine Änderung des Wandaufbaus ist entsprechend aufwendiger.

Für BIM-Projekte gibt es eine wichtige Relativierung: In ArchiCAD kann ein Morph als Wand klassifiziert werden. Die BIM-Information bleibt damit auch im IFC-Export erhalten, nur die parametrische Bearbeitbarkeit geht verloren. Ein möglichst realitätsgetreues Modell ist also nicht automatisch das am einfachsten weiterbearbeitbare.

5. Praxisbeispiel: Eine schiefe Bestandswand

Ein älteres Gebäude hat eine Wand, die über ihre Höhe 3 cm aus dem Lot steht. Die Punktwolke bildet diese Neigung ab. Je nach Stufe entsteht ein anderes Modell.

• Begradigt: Die Wand wird als senkrechtes Bauteil modelliert. Die Neigung wird bewusst vereinfacht, das Element ist einfach zu bearbeiten.
• Verformungsgerecht parametrisch: Die Wand wird als geneigtes Wandelement mit ihrer tatsächlichen Neigung modelliert. Die 3 cm bleiben sichtbar, die Wand bleibt ein reguläres Bauteil.
• Freiform: Nur nötig, wenn die Wand zusätzlich gebaucht oder verwunden ist und diese Form für die Planung relevant ist.

Alle Varianten basieren auf derselben Vermessung. Der Unterschied liegt ausschliesslich in der Modellierung und in der Frage, ob die Neigung für die weitere Planung benötigt wird.

6. Genauigkeit und Modellierungsweise sind nicht dasselbe

Dieser Punkt wird bei der Beurteilung von Bestandsmodellen häufig übersehen. VDE garantiert standardmässig eine Genauigkeit von ±2 cm für die gemäss vereinbartem Standard modellierte Geometrie, auf Vereinbarung auch ±1 cm.

Wird eine Wand im Rahmen des vereinbarten Standards begradigt, kann ihre modellierte Geometrie bewusst von der tatsächlichen Verformung abweichen. Das ist kein Widerspruch zur Genauigkeitsgarantie, sondern Ergebnis einer gewählten Modellierungsweise. Deshalb gehört eine klar definierte Begradigungsgrenze zu jedem Modellierungsstandard: Bis zu welcher Abweichung wird begradigt, ab wann wird verformungsgerecht modelliert?

Genauigkeit, Modellierungsstandard und zulässige Vereinfachungen sollten deshalb bereits vor Projektbeginn festgelegt werden.

7. Wie VDE die passende Stufe festlegt

Die Wahl der Modellierungsweise ist bei VDE fester Bestandteil der Projektabklärung. Wir berücksichtigen dabei auch die spätere Bearbeitbarkeit in der gewünschten Software. VDE modelliert unter anderem nativ in ArchiCAD, Vectorworks, Revit und Allplan.

Zeigen sich bei der Auswertung Verformungen, die Freiformelemente erfordern würden, informieren wir den Architekten über die Auswirkungen auf die Weiterbearbeitung. Anschliessend wird gemeinsam entschieden. Nicht VDE allein bestimmt, wie stark ein Gebäude vereinfacht wird, sondern die Anforderungen des Architekten und der vereinbarte Standard.

• Klären Sie vor der Modellierung: Welche Bauteile werden umgebaut oder verändert?
• Sind vorhandene Verformungen für die Planung relevant?
• Müssen neue Bauteile an unregelmässige Bestandsgeometrien anschliessen?
• Wie wichtig ist die spätere Bearbeitung mit parametrischen CAD-Werkzeugen?
• Welche Software wird verwendet, und wird ein IFC-Export benötigt?
• Bis zu welcher Abweichung darf begradigt werden?

8. Typische Einsatzbereiche

• Begradigt: gewöhnliche Umbauten und Sanierungen, bei denen bestehende Wände weitgehend erhalten bleiben und eine einfache Weiterbearbeitung im Vordergrund steht.
• Verformungsgerecht parametrisch: Umbauten älterer Gebäude, bei denen neue Bauteile an schiefe Wände oder geneigte Decken anschliessen müssen.
• Freiform: denkmalgeschützte Gebäude, historische Dachkonstruktionen und Bestandsdokumentationen, bei denen der tatsächliche Zustand möglichst vollständig erfasst werden soll.

Fazit: Das richtige Modell folgt der geplanten Nutzung

Moderne Laserscanner erfassen die tatsächliche Geometrie eines Gebäudes hochpräzise. Wie diese Geometrie im Modell dargestellt wird, ist eine bewusste Entscheidung zwischen Realitätsnähe und Bearbeitbarkeit.

Das beste 3D-Bestandsmodell ist nicht dasjenige, das jede Verformung abbildet, sondern dasjenige, das den Anforderungen der weiteren Planung am besten entspricht. Oft liegt die beste Lösung in der Mitte: realitätsnah, aber parametrisch.

Sie benötigen ein 3D-Bestandsmodell für einen Umbau oder eine Sanierung? VDE unterstützt Sie bei der Wahl der passenden Modellierungsweise und erstellt Ihr Bestandsmodell nativ in der gewünschten CAD-Software.