UNAB – Umsetzung nachhaltigen Bauens durch optimierte Projektsteuerungsprozesse und integrale Gebäudehüllen

DDipl.-Ing. Johannes Wall
Assoc.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Christian Hofstadler

Projektsbeschreibung
Nachhaltiges Bauen und das damit verbundene Bestreben, Bauaktivitäten ganzheitlich (d.h. ökologisch, ökonomisch und soziokulturell) zu betrachten, entwickelt sich zum Megatrend im Bauwesen. Das Forschungsprojekt bietet die Möglichkeit, die in der Steiermark vorhandenen Kompetenzen in Produktion und Umwelttechnologien zu bündeln und für den ressourcen- und energieintensiven Bausektor ein neues steirisches Stärkefeld zu entwickeln. Die Umsetzung erfolgt im Rahmen einer interfakultären und interdisziplinären Zusammenarbeit innerhalb der TU Graz sowie mit Projektpartnern aus der Wirtschaft in zwei parallelen Forschungsansätzen. Der erste Ansatz zielt auf die systemische Betrachtungsweise von Nachhaltigkeitsanforderungen im Planungs- und Projektsteuerungsprozess ab. In der derzeitigen Planungspraxis erfolgt die Berücksichtigung von Nachhaltigkeitsaspekten zumeist durch Fokussierung auf einzelne Objektqualitäten wie die Verbesserung der Energieeffizienz, oder die Verringerung von Umweltwirkungen und Lebenszykluskosten. Zur Operationalisierung von Nachhaltigkeitsanforderungen bedarf es daher geeigneter Instrumente, welche bereits eine frühe Abschätzung der voraussichtlich erzielbaren Nachhaltigkeitsqualitäten eines Gebäudes ermöglichen. Die Kenntnis der systemischen Zusammenhänge wesentlicher Nachhaltigkeitsanforderungen in Abhängigkeit der Zielpräferenzen der Stakeholder soll künftig die Planbarkeit und die Steuerung von Immobilienqualitäten aus ganzheitlicher Sicht ermöglichen. Der zweite Ansatz zielt auf die konstruktive Umsetzung in der Gebäudehülle ab. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf Werkstoffen, die vielfältige Querschnittsgestaltung, leichte Demontierbarkeit (bei geeigneter Fügetechnik), Dauerhaftigkeit (bei richtiger Werkstoffwahl) mit maximaler Rezyklierbarkeit vereinen. Die Gestaltung der Fassade als selbsttragende, hocheffiziente Tragkonstruktion mit neuen Methoden der Umform- und Fügetechnik aus dem Maschinenbau sowie die Integration der gebäudetechnischen Systeme in die Gebäudehülle, stellt die konstruktive, statische, bauphysikalische und gerätetechnische Durchbildung vor eine Reihe an Herausforderungen, die nur durch die sehr enge interdisziplinäre Zusammenarbeit der beteiligten Fachgebiete gelöst werden kann. Sogenannte „Integralfassaden“ beeinflussen eine Vielzahl der sozio-funktionalen, technischen sowie ökonomischen und ökologischen Kriterien zur Nachhaltigkeitsbewertung eines Gebäudes und sind somit bestens geeignet, die Gesamtnachhaltigkeit eines Gebäudes entscheidend zu verbessern. Durch die Interaktion der beiden Forschungsansätze sollen die Ergebnisse des Forschungsvorhabens Bauherren, Planern und Projektsteuerern künftig eine Grundlage bieten, auf welcher die aus ganzheitlicher Sicht multifaktoriellen Anforderungen in der Projektphase Planung strukturiert und nachvollziehbar bearbeitet werden können.
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Aggregierte Berücksichtigung von Produktivitätsverlusten bei der Ermittlung von Baukosten und Bauzeiten – Deterministische und probabilistische Betrachtungen

Dipl.-Ing. Markus Kummer
Assoc.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Christian Hofstadler

Projektsbeschreibung

Die Anwendung linearer deterministischer Berechnungsmodelle zur Ermittlung von Baukosten und Bauzeiten stellt den Status quo in der baubetrieblichen und bauwirtschaftlichen Praxis dar und wird zum Anlass genommen, das Zusammenwirken bzw. die Abhängigkeit zwischen vorgegebener Bauzeit und Baukosten näher zu beleuchten. Neben der Linearisierung wird auch die fehlende systematische Berücksichtigung von Unsicherheiten kritisch hinterfragt.

Im Zentrum der Betrachtungen steht die wesentliche Kennzahl der „Produktivität“, die direkt mit Aufwands- und Leistungswerten in Zusammenhang steht. Produktivitätsverluste wirken sich demnach direkt auf den Aufwandswert aus und sind in nichtlinearen Berechnungen zu berücksichtigen.

Es werden Methoden gezeigt, wie Produktivitätsverluste in der Kalkulation berücksichtigt werden und welchen möglichen gegenseitigen Einfluss diese aufeinander haben können. Neben der reinen Addition wird besonders auf die Aggregation von Produktivitätsverlusten eingegangen.

Die systematische Berücksichtigung unsicherer Eingangsparameter erfolgt anhand von Monte-Carlo-Simulationen, deren Ergebnisse mittels Histogrammen und statistischer Kenngrößen analysiert werden können.

Weiters wurde eine ExpertInnenbefragung zum Thema „Unsicherheiten und Produktivitätsverluste bei Stahlbetonarbeiten (Ortbeton) und Mauerarbeiten“ durchgeführt, um Primärdaten zu erheben und aktuelles ExpertInnenwissen zu sichern.

Im Zuge der Modellbildung wurden zunächst die qualitativen und quantitativen Wirkungszusammenhänge zwischen den Berechnungsparametern bzw. zwischen Baukosten und vorgegebener Bauzeit dargestellt. Auftretende Rückkoppelungen erfordern dabei für die Aggregation von Produktivitätsverlusten iterative Berechnungen. Die Produktivitätsverluste werden über nichtlineare Zusammenhänge in das Berechnungsmodell integriert und die Unsicherheiten der Inputparameter durch Verteilungsfunktionen berücksichtigt

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Produktivität im Baubetrieb

Assoc.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Christian Hofstadler

Projektsbeschreibung

Produktivität ist ein häufig verwendeter Begriff in der Volkswirtschaftslehre, der Betriebswirtschaftslehre wie auch in der bauwirtschaftlichen und baubetrieblichen Praxis. Er beschreibt die Ergiebigkeit von Volkswirtschaften, Wirtschaftszweigen, Unternehmen und Prozessen. Auch im Alltagsleben wird oft von Produktivität gesprochen und darüber nachgedacht; in der Literatur und den täglichen Medien ist das Thema Produktivität omnipräsent. In der Bauwirtschaft wird die Produktivität wesentlich von den Bauverfahren, den eingesetzten Geräten, den verwendeten Stoffen, den angewandten Bauweisen und insbesondere von den beschäftigten Menschen determiniert. Zwei wesentliche Fragen für die am Bau Beteiligten sind: Welche Produktivität ist erzielbar bzw. welche Produktivität wurde erzielt? Die erste Frage bezieht sich vornehmlich auf die Projektvorbereitung sowie die Auftragskalkulation, die zweite auf die Bauausführung.

Die Auftragnehmer gehen im Zuge ihrer Angebotskalkulation bzw. der Auftragskalkulation im Rahmen der Auftragserteilung für ein Bauprojekt von einer bestimmten Gesamtproduktivität aus, die sich wiederum aus unterschiedlichen Teilproduktivitäten zusammensetzt. Wird der Betrachtungsbogen vom Groben ins Detail gespannt, kann die Produktivität als Grobproduktivität bis hin zur Detailproduktivität betrachtet werden.

Im Speziellen wird auf die Produktivität bei Stahlbetonarbeiten eingegangen und fokussiert dabei insbesondere auf die Schalungs-, Bewehrungs- und Betonierarbeiten. Der Zusammenhang zwischen Produktivität und Aufwandswert wird hergestellt und anhand von Interaktionsdiagrammen grafisch veranschaulicht.

Im Zuge einer Situationsanalyse werden Ansätze für Grenzgrößen der Produktivität und Ausmaße von Produktivitätsverlusten dargestellt, die in der täglichen Baupraxis und von Gutachtern eingesetzt werden. Da die Produktivität im Allgemeinen und die Produktivitätsverluste im Speziellen eine hohe Bedeutung für den Baubetrieb und die Bauwirtschaft haben, wird besonders auf die Auswirkungen bei Veränderung der Produktivität eingegangen. Es werden für ausgewählte Bereiche der Stahlbetonarbeiten Grenzgrößen ermittelt, bei deren Unter- bzw. Überschreitung die Produktivität verringert wird. Weiters wird gezeigt, wie sich das Ausmaß der Unter- bzw. Überschreitung der Grenzgrößen auf die Produktivität auswirkt. Diese Werte werden größtenteils über den indirekten Weg der Aufwandswerte ermittelt. Als Grundlage für die ermittelten Daten dienen ExpertInnenbefragungen (empirische Erhebungen), die statistischen Analysen unterzogen und deskriptiv dargestellt werden. Zur Überprüfung der Untersuchungsergebnisse werden vorhandene Literaturansätze herangezogen. Die beschriebenen neuen Ansätze für Produktivitätsgrenzen und für Verläufe der Produktivitätsverluste können in der Baupraxis für die Kalkulation, die Arbeitsvorbereitung, die Bauablaufplanung, die Logistikplanung, die Bauausführung sowie im Zuge des Claimmanagements angewendet werden. In der Abwicklung von Mehrkostenforderungen können damit einerseits die Auftraggeber die Forderungen der Auftragnehmer verifizieren und andererseits die Auftragnehmer ihre Forderungen plausibilisieren.

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