Wie KI und Automatisierung die Tragwerksplanung verändern

Geprüft von Yoan Guyon, Geschäftsführer bei gbc engineers

KI verändert bereits, wie Informationen im Planungs- und Bauprozess erstellt, geprüft und genutzt werden. In der Tragwerksplanung beginnen KI und Automatisierung, Entwurfsoptionen zu generieren, sich wiederholende Modellierungsarbeiten zu reduzieren, Informationen zu prüfen und Ingenieuren zu helfen, große Mengen an Projektdaten effizienter zu verarbeiten.

Für Ingenieure stellt sich damit eine praktischere Frage, als ob KI eine Tragstruktur allein entwerfen kann: Welche Teile der Ingenieurarbeit lassen sich schneller oder anders erledigen, und welche Entscheidungen erfordern weiterhin fachliches Urteilsvermögen? Dieser Artikel von gbc engineers betrachtet vier Bereiche, in denen sich dieser Wandel zeigt.

KI kann Ingenieuren helfen, mehr Entwurfsoptionen zu untersuchen

Die Tragwerksplanung beginnt oft mit mehreren möglichen Lösungen, doch jede Option braucht Zeit zum Modellieren, Analysieren und Vergleichen. Das begrenzt, wie viele Alternativen ein Planungsteam realistisch untersuchen kann, bevor das Projekt weitergeht.

KI kann die Zahl der verfügbaren Entwurfsoptionen erweitern. Generative Systeme können aus definierten Projektinformationen Tragwerkslayouts erzeugen und Ingenieuren so mehr Alternativen zur Prüfung liefern, ohne jede Option manuell aufzubauen. Generative KI-BIM-Forschung hat beispielsweise gezeigt, wie sich BIM-Informationen und physische Randbedingungen wie Gebäudehöhe und Erdbebenanforderungen nutzen lassen, um Varianten für Schubwände zu generieren.

Für Ingenieure liegt der Nutzen auf der Hand: Mehr Optionen lassen sich früher untersuchen, solange noch Spielraum besteht, den Entwurf zu ändern. Teams können sich dann auf Tragverhalten, Materialeinsatz und Koordination konzentrieren, bevor sie entscheiden, welche Optionen weiterentwickelt werden.

Automatisierung kann sich wiederholende Detailplanung reduzieren

Die Bewehrungsplanung zeigt anschaulich, wo Automatisierung Zeit sparen kann. In Tests an vorgefertigten Betonwandelementen reduzierte ein BIM-basiertes System mit generativer KI und bestärkendem Lernen die Zeit für die Bewehrungsplanung um bis zu 80 % gegenüber der manuellen Planung.

Die Bewehrung muss der Tragwerksgeometrie folgen, Kollisionen vermeiden und Anforderungen an Entwurf und Ausführbarkeit erfüllen. Ändert sich die Geometrie, müssen einige dieser Informationen angepasst und erneut geprüft werden.

Der Wert von 80 % stammt aus konkreten Testfällen, nicht aus jedem Projekttyp. Er zeigt dennoch, wo Automatisierung einen praktischen Unterschied machen kann, indem sie den Zeitaufwand für wiederholte Modellierung und Kollisionslösung reduziert, während sich Ingenieure und Konstrukteure auf Ausführbarkeit und projektspezifische Details konzentrieren.

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KI kann Normprüfungen im Bauwesen unterstützen

Die Einhaltung von Bauvorschriften ist ein weiterer Bereich, in dem KI den Zeitaufwand für das Suchen und Prüfen von Informationen verringern könnte. Vorschriften enthalten Fachsprache, Querverweise und Bedingungen, während Ingenieure die relevanten Anforderungen erkennen und festlegen müssen, wie sie auf das Projekt anzuwenden sind.

Sind Anforderungen klar strukturiert, kann KI sie mit Informationen verknüpfen, die bereits in einem BIM-Modell gespeichert sind. Aktuelle Forschung hat ein LLM-basiertes System getestet, das ausgewählte Vorschriften interpretieren, die benötigten BIM-Daten extrahieren, Compliance-Prüfungen durchführen und Berichte in einem einzigen Arbeitsablauf erzeugen konnte. In der Studie erreichte das System dabei eine Genauigkeit von 97,7 % bei der Regelausführung.

Für Ingenieure könnte das den Zeitaufwand für routinemäßige Normprüfungen verringern und helfen, mögliche Compliance-Probleme früher zu erkennen. Anforderungen, die von projektspezifischen Bedingungen abhängen oder eine komplexere Auslegung erfordern, müssten weiterhin von einem Ingenieur geprüft werden.

KI kann Ingenieuren helfen, Daten aus der Bauwerksüberwachung auszuwerten

Die Bauwerksüberwachung erzeugt große Mengen an Informationen aus Sensoren, Inspektionen und Bildern. KI kann helfen, diese Daten zu verarbeiten und ungewöhnliche Muster oder mögliche Schäden zu erkennen, die eine genauere Prüfung erfordern.

Forschung zur strukturellen Zustandsüberwachung umfasst Anwendungen für Schwingungsdaten, Sensormesswerte und bildbasierte Schadenserkennung. Diese Systeme können Ingenieuren helfen, sich auf die Bereiche zu konzentrieren, die Aufmerksamkeit brauchen, anstatt jede Information gleich intensiv zu prüfen.

KI kann mögliche Risse oder ungewöhnliche Sensormesswerte kennzeichnen, doch Ingenieure müssen sie weiterhin mit dem tatsächlichen Zustand des Bauwerks abgleichen, bevor entschieden wird, ob eine weitere Untersuchung nötig ist.

KI hängt zudem von der Qualität der Informationen ab, die sie erhält. In der Tragwerksplanung machen konsistente BIM-Daten, eine klare Modellstruktur und aktuelle Projektinformationen automatisierte Prüfungen und generierte Ergebnisse zuverlässiger. Sind Informationen unvollständig oder nicht miteinander verknüpft, ist mehr manuelle Prüfung nötig. Damit werden Datenqualität und Modellkoordination zu einem wichtigen Bestandteil jedes KI-gestützten Arbeitsablaufs.

Wo KI unterstützen kann und wo Ingenieure weiterhin entscheiden 

Bereich	Wo KI unterstützen kann	Was weiterhin einen Ingenieur braucht
Entwurf	Mehr Optionen generieren und vergleichen	Die richtige Tragwerkslösung auswählen
Detailplanung	Wiederkehrende Modellierung und Kollisionsprüfungen	Ausführbarkeit und abschließende Koordination bestätigen
Normprüfungen	Ausgewählte Anforderungen vorprüfen	Komplexe oder projektspezifische Regeln auslegen
Bauwerksüberwachung	Sensor- und Bilddaten verarbeiten	Zustand überprüfen und über die weiteren Schritte entscheiden

In all diesen Bereichen ist KI vor allem dort nützlich, wo große Informationsmengen verarbeitet, Alternativen verglichen und klar definierte Aufgaben bearbeitet werden.

Was sich im Arbeitsalltag der Tragwerksplanung ändern könnte?

KI und Automatisierung können auf den strukturierten digitalen Informationen aufbauen, die bereits durch BIM-Arbeitsabläufe entstehen. Je stärker diese Werkzeuge integriert werden, desto mehr können dieselben Projektinformationen Koordination, Detailplanung und ausgewählte Prüfungen unterstützen, ohne für jede Aufgabe neu erstellt zu werden.

In der täglichen Praxis können stärker vernetzte Arbeitsabläufe wiederholte Eingaben zwischen Aufgaben verringern und Entwurfsänderungen leichter durch das gesamte Projekt tragen. Teams können mit konsistenteren Informationen arbeiten, während sich der Entwurf weiterentwickelt, mit weniger getrennten Schritten zwischen Entwurf, Koordination und Detailplanung.

Wo gbc engineers in diesen Wandel passt

Bei gbc engineers integrieren wir KI und Automatisierung schrittweise in Arbeitsabläufe, die Tragwerksanalyse, Detail- und Fertigteilplanung sowie BIM-Koordination miteinander verbinden. So lassen sich neue Werkzeuge an realen Projektanforderungen messen, einschließlich Koordination, Ausführbarkeit und Entwurfsqualität.

Unser Fokus liegt auf der praktischen Integration: Wir setzen Technologie dort ein, wo sie Effizienz und Konsistenz verbessert, während die fachliche Prüfung und Verantwortung bei unseren Ingenieuren bleibt.

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Häufig gestellte Fragen

Was ist die beste KI für Tragwerksplaner?

Es gibt kein einzelnes bestes KI-Werkzeug für Tragwerksplaner. Das passende Werkzeug hängt von der Aufgabe ab, etwa dem Generieren von Entwurfsoptionen, dem Automatisieren der Detailplanung, dem Prüfen ausgewählter Anforderungen oder dem Auswerten von Projektinformationen.

Wird KI Tragwerksplaner ersetzen?

Nein. KI kann Teile des Arbeitsablaufs automatisieren oder unterstützen, doch Tragwerksplaner bleiben verantwortlich für technische Entscheidungen, projektspezifisches Urteilsvermögen und den endgültigen Entwurf.

Wie unterscheiden sich KI und Automatisierung in der Tragwerksplanung?

Automatisierung folgt festgelegten Regeln, um wiederkehrende Aufgaben zu erledigen, während KI Muster erkennen, Alternativen generieren und mit größeren oder weniger strukturierten Datenmengen arbeiten kann. In der Praxis lassen sich beide innerhalb desselben Arbeitsablaufs gemeinsam einsetzen.

Wie arbeitet KI mit BIM zusammen?

KI kann die strukturierten Informationen nutzen, die bereits in einem BIM-Modell gespeichert sind, etwa Geometrie, Materialien und Bauteile. Das kann Aufgaben wie Entwurfsgenerierung, Detailplanung, ausgewählte Normprüfungen und die Auswertung von Projektinformationen unterstützen.

Wo liegen die Grenzen von KI in der Tragwerksplanung? 

KI hängt von der Qualität und Struktur der Informationen ab, die sie erhält. Sie kann außerdem bei ungewöhnlichen Projektbedingungen, komplexen Details oder auslegungsbedürftigen Anforderungen an ihre Grenzen stoßen. Ihre Ergebnisse müssen daher weiterhin mit dem tatsächlichen Entwurf, den Projektrandbedingungen und den geltenden Normen abgeglichen werden. 

Kann KI AutoCAD oder Revit ersetzen? 

Nein. KI ersetzt keine CAD- oder BIM-Plattformen wie AutoCAD oder Revit. Sie kann jedoch bestimmte Aufgaben rund um diese Werkzeuge unterstützen, etwa das Generieren von Optionen, das Automatisieren modellbasierter Arbeit oder das Prüfen von Projektinformationen. 

Wie geht gbc engineers mit KI und Automatisierung um? 

gbc engineers integriert KI und Automatisierung schrittweise in die Tragwerksplanung, die BIM-Koordination, die Detailplanung und die Fertigteilprozesse. Der Fokus liegt darauf, diese Werkzeuge dort einzusetzen, wo sie sich wiederholende Arbeit reduzieren und die Nutzung von Projektinformationen verbessern können, während technische Entscheidungen und Verantwortung bei unseren Ingenieuren bleiben. 

Wie sollte ein Tragwerksplanungsteam mit der Einführung von KI beginnen? 

Ein praktischer Einstieg ist eine gut definierte Aufgabe mit einer klaren Möglichkeit, das Ergebnis zu prüfen, etwa die Automatisierung einer einzelnen Art von Detailplanung oder Normprüfung. Der frühe Einsatz sollte eng von einem Ingenieur begleitet werden und erst auf weitere sich wiederholende Teile des Arbeitsablaufs ausgeweitet werden, sobald er zuverlässig funktioniert.

 

Über uns gbc engineers ist ein internationales Ingenieurbüro mit Niederlassungen in Deutschland, Polen und Südostasien, das weltweit über 500 Projekte durchgeführt hat. Wir bieten Leistungen in den Bereichen Tragwerksplanung, Rechenzentrumsplanung, Infrastruktur- und Brückenbau, BIM & Scan-to-BIM sowie Projekt- und Baumanagement an. Durch die Verbindung deutscher Ingenieurqualität mit internationaler Expertise schaffen wir für unsere Auftraggeber nachhaltige, sichere und effiziente Lösungen.