Skript_Baubetrieb_2013 (1).pdf

H.-J. Bargstädt, R. Steinmetzger Grundlagen des Baubetriebswesens Skriptum zur Vorlesung Schriften der Professur Baubetrieb und Bauverfahren 30 | 2013 Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. Hans-Joachim Bargstädt M.Sc. Nur für den Lehrgebrauch! Dieses Material ist ausschließlich für den Lehrgebrauch beim...

H.-J. Bargstädt, R. Steinmetzger Grundlagen des Baubetriebswesens Skriptum zur Vorlesung Schriften der Professur Baubetrieb und Bauverfahren 30 | 2013 Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. Hans-Joachim Bargstädt M.Sc. Nur für den Lehrgebrauch! Dieses Material ist ausschließlich für den Lehrgebrauch beim tmJversitären Studium des Bauingenieurwesens bestimmt. Es dient der Rationalisierung des Lehrbetriebes, stellt eine Ergänzung zur Vor- lesung dar und kann die Teilnahme an dieser sowie das vertiefende Studium der einschlägigen Fachliteratur nicht ersetzen. Tltelfoto: R. STEINMETlCER: Baustelle des Forschungsneubaus Digital Bauhaus Lab (Stand 8. August 2013) und digitales Modell für Simulationszwecke Impressum Herausgeber Q Bauhaus-UniVersität Weimar Fakultät Bauingenieurwesen Professur Baubetrieb und Bauverfahren Prof. Dr.-lng. Hans-Joachim Bargstädt M.Sc. Marienstraße 7A. D-99423 Weimar Tel.: (+49) 03643/ 584582 Redaktionelle Bearbeitung und Gestaltung apl. Prof. Dr.-lng. habil. Rolf Steinmetzger Umschlaggestaltung Gine Lützow Druck docupoint GmbH SCHRIFTEN DER PROFESSUR BAUBETRIEB UND BAUVERFAHREN NR. 30 (2013) Hans-Joachim Bargstädt Rolf Steinmetzger GRUNDLAGEN DES BAUBETRIEBSWESENS Skriptum zur Vorlesung 4., überarbeitete Auflage Kapitel 7 Mensch im Arbeitsprozess Weimar 2013 Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. Hans-Joachim Bargstädt M.Sc. 2013 Bauhaus-Universität Weimar Fakultät Bauingenieurwesen Professur Baubetrieb und Bauverfahren BU Weimar – Professur Baubetrieb und Bauverfahren Grundlagen des Baubetriebswesens Inhaltsverzeichnis Vorwort 5 2.6.3.1 Bauarten von Transportfahrzeugen 43 1 Grundlagen des Baubetriebswesens 9 2.6.3.2 Der Einsatz von Erdtransportfahrzeugen 43 2.6.4 Auswahl wirtschaftlicher Verfahren und 1.1 Disziplinen und Gegenstände des Bau- Maschinen 45 betriebswesen 9 2.7 Einbauprozesse 45 1.2 Stellung des Fachs Baubetriebswesen in- 2.7.1 Grundsätzliches 45 nerhalb der Bauingenieurwissenschaften 10 2.7.2 Grundsätze des Schüttens von Dämmen 45 1.3 Entwicklung von BBB als Lehr- und For- 2.7.3 Kipp- und Schüttverfahren 46 schungsgebiet 11 2.7.4 Hinterfüllen und Überschütten baulicher 1.4 BBB in der Praxis 12 Anlagen 47 1.5 Widerspruch zwischen Anspruch und 2.7.5 Verdichten 47 Wirklichkeit 12 2.7.5.1 Begriff und Ziele der Verdichtung 47 1.6 Praktischer Bezug und Berufsaussichten 13 2.7.5.2 Einflüsse auf die Verdichtung von Erdstoffen 47 2.7.5.3 Verdichtungsverfahren 48 1.7 Grundkategorien des Baubetriebs 13 2.7.5.4 Erdstoffverdichtungsmaschinen 49 1.7.1 Baubetriebliche Begriffe 13 2.7.5.5 Einsatzvorbereitung und Betrieb 51 1.7.2 Bauverfahrenstechnische Begriffe 16 1.7.3 Charakterisierung von Fertigungsverfahren 17 2.8 Sichern von Erdbauwerken 51 1.7.4 Bauproduktionsmittel 18 2.9 Arbeitsvorbereitung (AV) und Abrechnung 52 1.7.5 Aufwands- und Leistungswerte 18 2.9.1 Aufgaben der AV 52 1.7.6 Über den Umgang mit technischen Formeln 19 2.9.2 Mengenermittlung im Erdbau 53 1.8 Fragen zur Wiederholung (Prüfungs- 2.10 Qualität und Sicherheit 56 fragen) 20 2.10.1 Qualitätssicherung 56 1.9 Quellenangaben und Literaturhinweise 2.10.2 Arbeits- und Produktionssicherheit 56 zum Kapitel 1 20 2.11 Fragen zur Wiederholung (Prüfungs- fragen) 57 2 Grundlagen des Erdbaus 21 2.12 Quellenangaben und Literaturhinweise 2.1 Einführung 21 zum Kapitel 2 59 2.2 Arbeitsgegenstände des Erdbaus 21 2.12.1 Literatur 59 2.2.1 Grundsätzliches 21 2.12.2 DIN-Normen (Auswahl) 59 2.2.2 Erdstoff als Arbeitsgegenstand 22 2.12.3 Vorschriften (Auswahl) 60 2.2.2.1 Benennung, Beschreibung und Klassifikation der Erdstoffe 22 3 Grundlagen des Betonbaus 61 2.2.2.2 Wasser im Boden 24 3.1 Übersicht 61 2.2.2.3 Ausgewählte Erdstoffkennwerte 25 3.2 Beton als Arbeitsgegenstand 61 2.2.3 Prozessverhalten der Erdstoffe 27 3.2.1 Definition und Klassifikation 61 2.2.4 Erdbauwerke 29 3.2.2 Bestandteile des Betons 64 2.3 Übersicht über die Prozesse und Verfah- 3.2.2.1 Gesteinskörnungen 64 ren des Erdbaus 30 3.2.2.2 Bindemittel 65 2.3.1 Prozesse 30 3.2.2.3 Zugabewasser (Anmachwasser) 66 2.3.2 Verfahren 31 3.2.2.4 Betonzusatzmittel und Betonzusatzstoffe 66 2.4 Vorarbeiten im Baugelände 32 3.2.3 Spezielle Betonarten 67 3.2.3.1 Massen- und Walzbeton 67 2.5 Gewinnungsprozesse 33 3.2.3.2 Sichtbeton 67 2.5.1 Grundsätzliches 33 3.2.3.3 Spritzbeton 68 2.5.2 Gewinnen mit Standbaggern 33 3.2.3.4 Faserbeton 68 2.5.2.1 Standbagger 33 3.2.3.5 Selbstverdichtender Beton 69 2.5.2.2 Der Einsatz von Standbaggern 36 3.2.3.6 Ultrahochfester Beton (Hochleistungsbeton) 70 2.5.3 Gewinnen mit Fahrbaggern 38 3.2.3.7 Trockenbeton 70 2.5.3.1 Fahrbagger 38 3.2.4 Ausschreibung von Betonarbeiten 71 2.5.3.2 Der Einsatz von Fahrbaggern 38 2.5.4 Gewinnen mit Flachbaggern 39 3.3 Schalen und Rüsten 72 2.5.4.1 Flachbagger 39 3.3.1 Einführung 72 2.5.4.2 Planiermaschinen 39 3.3.2 Elemente der Schalungen 73 2.5.4.3 Schürfkübelwagen 40 3.3.2.1 Schalhaut 73 2.5.4.4 Schürfkübelraupen 41 3.3.2.2 Trennmittel 73 2.5.4.5 Grader 41 3.3.2.3 Unterstützungselemente 74 2.5.4.6 Der Flachbaggerbetrieb 42 3.3.2.4 Abstützungselemente 75 3.3.2.5 Sonstige Elemente der Schalungs- 2.6 Erdbewegungsprozesse 42 konstruktion 75 2.6.1 Grundsätzliches 42 3.3.3 Belastung von Schalungen 76 2.6.2 Fördern von Erdstoffen 43 3.3.3.1 Lastannahmen 76 2.6.3 Transportieren von Erdstoffen 43 3.3.3.2 Frischbetondruck auf lotrechte Schalungen 77 – 1 – BU Weimar – Professur Baubetrieb und Bauverfahren Grundlagen des Baubetriebswesens 3.3.3.3 Belastung der Schalungskonstruktion durch 4.1.2 Der Baumontageprozess 112 den horizontalen Frischbetondruck 80 4.1.3 Vorteile und Probleme von Baumontage- 3.3.4 Ausführungsarten und -verfahren 81 bauweisen 113 3.3.4.1 Schalungsklassifikation nach Marktangebot: 4.2 Arbeitsgegenstände 114 system- und nicht systemgebundene Scha- 4.2.1 Grundforderungen an Fertigteile und Aus- lungen 81 tauschbau 114 3.3.4.2 Schalungsklassifikation nach dem Arbeits- 4.2.2 Fertigteile und Bauwerke aus Stahl- und gegenstand 81 Spannbeton 115 3.3.4.3 Sonderschalungen 81 4.2.3 Montageelemente und Bauwerke aus Metall 115 3.3.4.4 Verlorene Schalungen 82 4.2.4 Montageelemente und Bauwerke aus Holz 116 3.3.4.5 Bewegliche Schalungen 82 4.2.5 Montageelemente und Bauwerke aus Kunst- 3.3.5 Schalungseinsatz 83 stoffen 117 3.3.5.1 Schalungsprojektierung 83 4.2.6 Montageelemente und Bauwerke aus Glas 117 3.3.5.2 Schalungsbedarf 83 4.2.7 Montageelemente und Bauwerke aus Ver- 3.3.5.3 Entfernen von Traggerüst und Schalung 84 bundkonstruktionen 117 3.3.5.4 Qualität und Sicherheit 85 4.3 Arbeitsmittel und deren Einsatz 118 3.3.6 Schalungskosten 86 4.3.1 Überblick 118 3.3.7 Ausschreibung, Aufmaß und Abrechnung 87 4.3.2 Krane 118 3.4 Bewehren 87 4.3.2.1 Merkmale und Einteilung der Krane 118 3.4.1 Bewehrung 87 4.3.2.2 Freizügige Krane 118 3.4.2 Bewehrungsstähle 88 4.3.2.3 Freistehende Krane und ihre Einsatz- 3.4.3 Bearbeitung von Betonstählen für schlaffe charakteristika 119 Bewehrung 89 4.3.2.4 Turmdrehkrane 120 3.4.4 Transport, Umschlag und Lagerung von 4.3.2.5 Fahrzeugkrane 123 Bewehrungselementen 90 4.3.2.6 Schwimmkrane 126 3.4.5 Bewehrungseinbau 91 4.3.2.7 Fliegende Krane 126 3.4.6 Arbeitsvorbereitung 91 4.3.2.8 Ortsgebundene Krane 126 3.4.7 Bewehrungskosten 92 4.3.3 Hebezeuge für kranlose Montagen 127 3.4.8 Qualität und Sicherheit 92 4.3.4 Montagehilfsmittel 128 3.5 Betonieren 93 4.3.4.1 Lastaufnahmeeinrichtungen (LAE) 128 3.5.1 Bereiten von Frischbeton 93 4.3.4.2 Einbauelemente an Fertigteilen für Last- 3.5.1.1 Frischbeton und sein Herstellprozess 93 aufnahme und Verbindung 132 3.5.1.2 Lagern der Baustoffe 95 4.3.4.3 Montagelehren 132 3.5.1.3 Zumessen der Betonbestandteile 95 4.3.4.4 Montagehalterungen 133 3.5.1.4 Das Mischen von Beton 95 4.3.4.5 Montagegerüste 133 3.5.2 Transportieren, Übergeben und Fördern von 4.4 Transportmittel 134 Frischbeton 97 4.5 Montagevorbereitung 134 3.5.2.1 Grundsätzliches 97 4.5.1 Wahl des Montageverfahrens 134 3.5.2.2 Betontransport 97 4.5.2 Auswahl des Hebezeugs 135 3.5.2.3 Betonübergabe 98 4.5.3 Technologische Vorbereitung 136 3.5.2.4 Betonförderung 99 4.5.4 Vorlagerung und Kranstandpunkte 137 3.5.3 Einbauen und Verteilen von Frischbeton 99 4.6 Montagedurchführung (Beispiele) 137 3.5.4 Verdichten von Frischbeton 100 4.6.1 Zusammenhang von Konstruktion und 3.5.4.1 Ziele und Besonderheiten der Verdichtung 100 Technologie 137 3.5.4.2 Verdichtungsverfahren 101 4.6.2 Montage von Hallen 138 3.5.4.3 Verdichten mit Innenrüttlern 101 4.6.2.1 Stahlhallen 138 3.5.4.4 Verdichten mit Außen- und Oberflächen- 4.6.2.2 Fertigteilhallen 139 rüttlern 102 4.6.3 Montage von Fertigteilgeschossbauten 140 3.5.5 Betonierabschnitte und Arbeitsfugen 102 3.5.6 Nachbehandlung und Schlussbearbeitung 4.7 Qualität und Sicherheit 141 des Betons 103 4.7.1 Qualitätssicherung 141 3.5.7 Qualität und Sicherheit 104 4.7.2 Arbeitssicherheit 142 3.6 Fragen zur Wiederholung (Prüfungs- 4.8 Fragen zur Wiederholung (Prüfungs- fragen) 105 fragen) 143 3.7 Quellenangaben und Literaturhinweise 4.9 Quellenangaben und Literaturhinweise zum Kapitel 3 107 zum Kapitel 4 144 3.7.1 Literatur 107 4.9.1 Literatur 144 3.7.2 DIN-Normen (Auswahl) 108 4.9.2 DIN-Normen (Auswahl) 145 3.7.3 Merkblätter, Richtlinien, Vorschriften 4.9.3 Vorschriften (Auswahl) 145 (Auswahl) 110 4.9.4 Internet-Quellen (Auswahl) 146 3.7.4 Internet-Quellen (Auswahl) 110 5 Grundlagen der Baustelleneinrichtung 147 4 Grundlagen des Montagebaus 111 5.1 Allgemeine Grundlagen 147 4.1 Allgemeine Grundlagen 111 5.1.1 Definitionen und Abgrenzung 147 4.1.1 Begriffe 111 – 2 – BU Weimar – Professur Baubetrieb und Bauverfahren Grundlagen des Baubetriebswesens 5.1.2 Bedeutung und Aufgaben der Baustellen- 5.5 Quellenangaben und Literaturhinweise einrichtung 147 zum Kapitel 5 177 5.1.3 Bestandteile der Baustelleneinrichtung 148 5.5.1 Literatur 177 5.1.4 Einflüsse auf die Baustelleneinrichtung 148 5.5.2 DIN-Normen (Auswahl) 177 5.1.5 Vorschriften 149 5.5.3 Gesetze und Vorschriften (Auswahl) 178 5.2 Elemente der Baustelleneinrichtung 150 6 Grundlagen des Baubetriebs 179 5.2.1 Hebezeuge, Fördermittel und andere Bereit- 6.1 Bauwerke und Bauproduktion 179 stellungsmaschinen 150 6.1.1 Das Besondere der Bauwerke und ihrer 5.2.1.1 Allgemeines 150 Herstellung 179 5.2.1.2 Der Einsatz von Turmdrehkranen 150 6.1.2 Planung von Bauwerken 181 5.2.1.3 Auf Krangleisen verfahrbare Turmkrane 151 6.1.3 Bauausführung 183 5.2.1.4 Nicht verfahrbare Turmdrehkrane 152 6.1.4 Betrieb von Bauwerken 184 5.2.1.5 Arbeitsbühnen und Aufzüge 153 6.1.5 Endverwertung von Bauwerken 185 5.2.2 Fertigungsstätten und Werkstätten 153 6.1.6 Die Bauwirtschaft 185 5.2.2.1 Spezielle Betriebs- und Fertigungsbereiche 153 6.2 Grundgrößen des Bauprozesses 187 5.2.2.2 Bereich für die Holzbearbeitung (Zimmerer- 6.2.1 Bauleistung und Leistungsbeschreibung 187 platz) 154 6.2.2 Mengen 188 5.2.2.3 Schalungsplatz 154 6.2.2.1 Grundbegriffe der Mengenermittlung 188 5.2.2.4 Bereich für die Bewehrungsvorfertigung 6.2.2.2 Bezugsgrößen und Genauigkeit 189 (Biege- und Flechtplatz) 154 6.2.2.3 Technik der Mengenermittlung 190 5.2.2.5 Feldfabriken 155 6.2.2.4 Aufmaß 191 5.2.2.6 Instandhaltungseinrichtungen für Bauma- 6.2.3 Zeiten 192 schinen 155 6.2.4 Kosten und Leistungen 195 5.2.3 Aufbereitungsanlagen für Baustoffe 156 6.2.5 Darstellung in Plänen 196 5.2.3.1 Mischgutbereitungsanlagen 156 5.2.3.2 Materialaufbereitungsanlagen 157 6.3 Ablauf- und Terminplanung 197 5.2.4 Baustellenhilfsbetriebe 157 6.3.1 Ziele und Aufgaben der Ablaufplanung 197 5.2.5 Einrichtungen für Umschlag und Lagerung 158 6.3.2 Prozesse und ihre Gliederung 198 5.2.6 Baustellenunterkünfte und soziale Einrich- 6.3.2.1 Grundsätzliches 198 tungen 161 6.3.2.2 Ablaufeinheiten (Prozessbausteine 199 5.2.7 Einrichtungen für den Baustellenverkehr 162 6.3.2.3 Ermittlung der Ablaufdauer 200 5.2.7.1 Grundlagen 162 6.3.2.4 Ablauffolgen 201 5.2.7.2 Verkehrswege 162 6.3.2.5 Zeitliche Ablaufprinzipien 202 5.2.7.3 Reinhaltung von Anliegerstraßen 163 6.3.3 Logische und räumliche Ablaufplanung 203 5.2.8 Technische Ver- und Entsorgungseinrich- 6.3.3.1 Gliederung in Ablaufabschnitte 203 tungen 164 6.3.3.2 Priorisierung von Bauabläufen 204 5.2.8.1 Energieversorgung 164 6.3.3.3 Qualitative Prozessbeschreibung 205 5.2.8.2 Telekommunikation 166 6.3.4 Zeitliche Ablaufplanung 206 5.2.8.3 Wasserver- und -entsorgung 166 6.3.4.1 Balkenpläne 206 5.2.8.4 Wärmeversorgung 166 6.3.4.2 Zyklogrammtechnik 207 5.2.8.5 Abfallentsorgung 166 6.3.4.3 Netzplantechnik 209 5.2.9 Baustellenkennzeichnung und -sicherung 167 6.3.5 Weitere Darstellungsformen in der Ablauf- 5.2.9.1 Forderungen der Bauordnungen der Länder 167 planung 212 5.2.9.2 Baustellenkennzeichnung 167 6.3.5.1 Flussdiagramm 212 5.2.9.3 Äußere Sicherung der Baustelle 168 6.3.5.2 Bauphasenplan 212 5.2.9.4 Innere Sicherung der Baustelle 168 6.3.6 Terminierung 213 5.2.9.5 Baustellenbeleuchtung 168 6.3.7 Rechner gestützte Ablaufplanung 215 5.2.10 Arbeits- und Brandschutzeinrichtungen 169 6.3.8 Interessen von Bauherren und Unternehmen 5.2.10.1 Sicherheitseinrichtungen auf Baustellen 169 bei der Ablaufplanung 215 5.2.10.2 Einrichtungen für die Erste Hilfe 169 6.4 Die Kalkulation von Bauleistungen 217 5.2.10.3 Brandschutz auf Baustellen 169 6.4.1 Einordnung in das betriebliche 5.2.11 Einrichtungen zum Schutz vor extremen Rechnungswesen 217 Witterungseinflüssen 171 6.4.2 Gliederung der Kosten 218 5.3 Planung der Baustelleneinrichtung 171 6.4.2.1 Kostengruppen 218 5.3.1 Grundsätze 171 6.4.2.2 Kostenarten 218 5.3.2 Planungsstufen 172 6.4.3 Grundlagen der Kalkulation 219 5.3.3 Gestaltungskriterien für die Baustellenein- 6.4.3.1 Allgemeines zur Preiskalkulation 219 richtungsplanung 173 6.4.3.2 Stufen der Kalkulation 220 5.3.4 Bemessung 174 6.4.3.3 Kalkulationsverfahren 221 5.3.5 Kostenplanung 174 6.4.3.4 Chronologie des Bauprozesses von der 5.3.6 Zeichnerische Darstellung der Baustellen- Planung bis zur Kalkulation 222 einrichtungen im Einrichtungsplan 174 6.4.3.5 Beispiel 222 5.4 Fragen zur Wiederholung (Prüfungs- 6.5 Die am Bau Beteiligten 226 fragen) 176 6.5.1 Überblick 226 – 3 – BU Weimar – Professur Baubetrieb und Bauverfahren Grundlagen des Baubetriebswesens 6.5.2 Beziehungen zwischen den am Bau 7.2.4.5 Belastungs-Beanspruchungs-Konzept 273 Beteiligten 228 7.2.4.6 Ermüdung und Erholung 273 6.5.3 Das Bauunternehmen 229 7.3 Grundzüge der Gestaltung und Bewertung 6.5.3.1 Aufbau und Strategie der Unternehmen 229 von Arbeitssystemen 273 6.5.3.2 Auftragsbeschaffung 230 7.3.1 Anliegen und Einordnung der Arbeits- 6.5.3.3 Arbeitsvorbereitung 230 gestaltung 273 6.5.4 Bauleitung 232 7.3.2 Menschengerechte Gestaltung technischer 6.5.5 Spezialabteilungen 233 Gebilde 275 6.5.6 Arbeitsgemeinschaften, Bietergemeinschaf- 7.3.2.1 Gestaltung von Mensch-Maschine-Systemen 275 ten, Konsortien 233 7.3.2.2 Gestaltung von Arbeitsplätzen 276 6.6 Der Bauvertrag 235 7.3.2.3 Gestaltung von Arbeitsgegenständen 278 6.6.1 Die Anbahnung des Auftrags 235 7.3.3 Gestaltung der Prozesse in den Arbeits- 6.6.2 Der Werkvertrag 236 systemen 278 6.6.3 Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleis- 7.3.4 Gestaltung der Arbeitszeit 279 tungen (VOB) 236 7.3.5 Bewertung von Arbeitssystemen 279 6.6.3.1 Einführung 236 7.4 Grundbegriffe der technischen 6.6.3.2 Einige Auswirkungen aus der VOB/A auf Arbeitshygiene 281 Bauverträge 237 7.4.1 Überblick 281 6.6.3.3 Der Teil B der VOB 237 7.4.2 Klima am Arbeitsplatz 282 6.6.3.4 Teil C der VOB 239 7.4.3 Beleuchtung am Arbeitsplatz 282 6.6.3.5 Anhang VOB Teil B: Allgemeine Vertrags- 7.4.4 Elektromagnetische Strahlung 283 bedingungen für die Ausführung von Bau- 7.4.5 Lärm am Arbeitsplatz 283 leistungen, Ausg. 2012 242 7.4.6 Vibrationen am Arbeitsplatz 285 6.6.3.6 Wesentliche Unterschiede zwischen BGB- 7.5 Allgemeine Grundlagen des und VOB-Regelungen 251 Arbeitsschutzes 286 6.7 Grundlagen des Qualitätswesens 252 7.5.1 Ziel, Gliederung und Begriffe des Arbeits- 6.7.1 Vorbemerkungen 252 schutzes 286 6.7.2 Qualität 252 7.5.2 Arbeitssicherheit im Produktionsprozess 286 6.7.3 Prozessorientierung 254 7.5.3 Personengebundene Faktoren im Arbeits- 6.7.4 Qualitätsmanagement 255 schutz 288 6.7.4.1 Bedeutung und Aufgaben 255 7.5.4 Arbeitsschutzprinzipien 290 6.7.4.2 Die Normenfamilie ISO 9000 ff 257 7.6 Die Forderungen des Arbeitsschutzes 291 6.7.4.3 Qualitätsmanagementsysteme 257 7.6.1 Erheben von Forderungen 291 6.7.5 Zusammenhang zwischen Qualität und 7.6.1.1 Grundsätzliches 291 Sicherheit 258 7.6.1.2 Grundlagen des EU-Rechts 292 6.8 Fragen zur Wiederholung (Prüfungs- 7.6.1.3 Arbeitsschutzrecht in Deutschland 293 fragen) 260 7.6.1.4 Das Arbeitsschutzgesetz – ArbSchG 293 6.9 Quellenangaben und Literaturhinweise 7.6.1.5 Betriebsverfassungsgesetz – BetrVG 295 zum Kapitel 6 262 7.6.1.6 Produktsicherheitsgesetz und Betriebs- 6.9.1 Literatur 262 sicherheitsverordnung 295 6.9.2 Gesetze und DIN-Normen (Auswahl) 263 7.6.1.7 Die Baustellenverordnung – BaustellV 295 6.9.3 Internet-Quellen (Auswahl) 264 7.6.1.8 Regelwerk der gesetzlichen Unfallver- 7 Der Mensch im Arbeitsprozess – sicherung 296 7.6.2 Durchsetzen der Forderungen 297 arbeitswissenschaftliche Grundlagen 7.6.3 Unfallversicherungsschutz 297 des Baubetriebs 265 7.6.4 Verantwortung und Haftung im Arbeitsschutz 298 7.1 Einführung 265 7.7 Die Sachgebiete des Arbeitsschutzes 299 7.1.1 Vorbemerkung 265 7.7.1 Arbeitsstätten und Betriebshygiene 299 7.1.2 Grundlagen 265 7.7.2 Maschinen, Geräte und technische Anlagen 299 7.1.3 Arbeitssysteme 266 7.7.3 Gefahrstoffe 300 7.1.4 Bauen und Arbeitswissenschaften 266 7.7.4 Arbeitszeitregelungen 301 7.2 Die menschliche Arbeitsleistung 268 7.7.5 Schutz bestimmter Personengruppen 302 7.2.1 Begriff der menschlichen Arbeitsleistung 268 7.7.6 Betriebliche Arbeitsschutzorganisation 303 7.2.2 Das menschliche Leistungsvermögen 269 7.8 Fragen zur Wiederholung (Prüfungs- 7.2.3 Die Streuung der menschlichen Leistungsfähigkeit 270 fragen) 305 7.2.4 Belastung und Beanspruchung des Men- 7.9 Quellenangaben und Literaturhinweise schen im Arbeitsprozess 271 zum Kapitel 7 306 7.2.4.1 Arbeitsbelastung 271 7.9.1 Literatur 306 7.2.4.2 Die physische Belastung des Menschen 271 7.9.2 DIN-Normen (Auswahl) 306 7.2.4.3 Die psychische Belastung des Menschen 271 7.9.3 Gesetze und Vorschriften (Auswahl) 306 7.2.4.4 Arbeitsbeanspruchung und Beanspru- 8 Sachwortverzeichnis 309 chungsfolgen 272 – 4 – BU Weimar – Professur Baubetrieb und Bauverfahren Grundlagen des Baubetriebswesens Abkürzungsverzeichnis AG Arbeitsgegenstand, Auftraggeber (abhän- G Gewinn gig vom Kontext) GAEB Gemeinsamer Ausschuss Elektronik im AGK Allgemeinen Geschäftskosten Bauwesen AK Arbeitskraft GHS Global Harmonisiertes System (Gefahr- (dieser Begriff sollte im Sprachgebrauch stoff- und Gefahrgutkennzeichnung) aber vermieden werden; GK Gemeinkosten besser: Person, Mitarbeiter, Werker...) GKB Gemeinkosten der Baustelle AM Arbeitsmittel HOAI Honorarordnung für Architekten und AN Auftragnehmer Ingenieure AOB Anordnungsbeziehung HU Hauptunternehmer ArbStättV Arbeitsstättenverordnung KLR Kosten- und Leistungsrechnung ARGE Arbeitsgemeinschaft LAE Lastaufnahmeeinrichtung ASR Arbeitsstättenrichtlinie LAM Lastaufnahmemittel ATV Allgemeine Technische Vertrags- LBO Landesbauordnung bedingungen LE Leistungseinheit AU Ausbauunternehmer LV Leistungsverzeichnis AV Arbeitsvorbereitung M-% Masseprozent AVA Ausschreibung, Vergabe, Abrechnung MBO Musterbauordnung AVwV Allgemeine Verwaltungsvorschrift NU Nachunternehmer BAS Bauarbeitsschlüssel OK Oberkante BAuA Bundesanstalt für Arbeitsschutz und O&K Orenstein und Koppel (ehem. Bauma- Arbeitsmedizin schinenhersteller) BauGB Baugesetzbuch PUR Polyurethan BDE Betriebsdatenerfassung PVC Polyviniylchlorid BDZ Bundesverband der dt. Betonindustrie REB Regelungen für die Elektronische Bau- BE Baustelleneinrichtung abrechnung BGB Bürgerliche Gesetzbuch REFA Logo des Verbands für Arbeitsgestaltung, BGI Bauberufsgenossenschaftliche Infor- Betriebsorganisation und Unternehmens- mation entwicklung e. V. BGL Baugeräteliste RU Rohbauunternehmer BGR Berufsgenossenschaftliche Regel für StVZO Straßenverkehrs-Zulassungs-Ordnung Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit SVB Selbstverdichtender Beton BGV Berufsgenossenschaftliche Vorschrift ThürBO Thüringer Bauordnung BIEGE Bietergemeinschaft TP technologische Pause CAD Computer Aided Design / Rechner unter- TU Totalunternehmer stütztes Konstruieren UVV Unfallverhütungsvorschrift DafStb Deutscher Ausschuss für Stahlbeton VOB Vergabe- und Vertragsordnung für Bau- DBV Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein leistungen DGM digitales Geländemodell W Wagnis DIN Deutsches Institut für Normung WTO World Trade Organization (Welthandels- EK Einzelkosten organisation) EKT Einzelkosten der Teilleistungen Z Bauzinsen EP Einheitspreis ZTV Zusätzliche Technische Vertrags- bedingungen – 5 – BU Weimar – Professur Baubetrieb und Bauverfahren Grundlagen des Baubetriebswesens Vorwort Es gehört zur Tradition der Professur Baubetrieb und Bauverfahren, ihren Studierenden aus- führliche Lehrunterlagen in die Hand zu geben, mit deren Hilfe sie sich in dem umfassenden Lehrgebiet orientieren und in der Vorlesung konzentrierter dem Verständnis der Inhalte widmen können. Die Ausarbeitung folgt der Logik des zu vermittelnden Wissens, ist aber nicht streng mit Vor- lesungsprogramm und -inhalten verknüpft. Einer kurzen Einführung in das Fach „Baube- triebswesen“ folgen die produktionstechnischen Grundlagen anhand der Kernprozesse der industriellen Bauproduktion: Erdbau, Betonbau und Montagebau. Auf dieser Basis werden auch die Grundlagen der Baustelleneinrichtung im nächsten Kapitel verständlich. Im Teil „Baubetrieb“ wird schließlich gezeigt, wie die produktionstechnischen Prozesse geordnet, geplant, vertraglich gebunden, in der Ausführung überwacht und abgerechnet werden. Die personengebundenen Faktoren runden schließlich mit arbeitswissenschaftlichen und arbeits- schutztechnischen Grundlagen diese Einführung in das Baubetriebswesen ab. Dieses Buch soll einerseits zum Nachschlagen dienen, um den Überblick zu behalten, bietet andererseits auch ergänzendes Material zum Selbststudium und will schließlich Anregung zu weiterführendem Literaturstudium geben. An der Erarbeitung der Lehrunterlagen waren auch unsere Mitarbeiter beteiligt. Die Kapitel 3.3 und 6.5 entstanden unter Verwendung von Vorlagen von Dr.-Ing. ARNO BLICKLING. In den Abschnitten „Qualität und Sicherheit“ der verfahrensspezifischen Kapitel fanden Forschungs- ergebnisse von Prof. Dr.-Ing. habil. KARL-DIETER RÖBENACK Erwähnung. Auch die Kapitel 3.4 und 4.5 entstanden teilweise unter Verwendung von Materialien aus dessen Fundus. Schließ- lich sind, vor allem in Kapitel 6, Ideen von Dr.-Ing. HAGEN STEIN in das Skript eingeflossen. Diese Lehrunterlage erfährt zahlreiche Fortsetzungen für das Vertiefungsstudium, welche aktuell über das Internetportal der Professur Baubetrieb und Bauverfahren zugänglich sind. Naturgemäß kann die Stoffvermittlung an der Universität, insbesondere im Bachelorstudium, nur einen ersten Grundstein legen. Sie soll vor allem das folgerichtige Denken in Systemen und Zusammenhängen anregen. Kenntnisse für die speziellen Anforderungen der Praxis müssen postgradual, z. B. in Trainee-Programmen, Assistenz-Zeiten oder im praxisbegleiten- den Selbststudium erworben werden. Dazu ist eigenes Engagement erforderlich, so auch das weiterführende Studium aktueller Fachliteratur und des Regel- und Vorschriftenwerks, der Besuch von Fachmessen und immer wieder wissbegieriges Nachfragen und Diskutieren. Außerdem lohnt es sich, mit offenen Augen durch die Welt zu gehen. Viele Baustellen bieten besten Anschauungsunterricht und Gelegenheit, sich Gutes abzuschauen und zum Vorbild zu nehmen – aber oft auch reichlich Ansatzpunkte, um über Verbesserungen nachzudenken. Möge das Lehrmaterial den Lesern eine gute Hilfe beim erstmaligen Erschließen der umfas- senden und interessanten wissenschaftlichen Disziplin und auch später ein willkommenes Nachschlagewerk zu den Grundlagen des Arbeitsbereiches Baubetriebswesen sein. Dieses Buch ist zunächst als Studienmaterial entstanden, das der Rationalisierung des Lehr- betriebs im universitären Bachelorstudium dienen soll. Deshalb sind typografische Kompro- misse zugunsten der Wirtschaftlichkeit unausweichlich. Wir freuen uns jederzeit über Hinweise darüber, wo sich trotz sorgfältiger Durchsicht noch der eine oder andere Fehler durchgemogelt hat oder an welcher Stelle die Unterlagen weiter ergänzt werden können. Prof. Dr.-Ing. Hans-Joachim Bargstädt M.Sc. apl. Prof. Dr.-Ing. habil. Rolf Steinmetzger – 7 – BU Weimar – Professur Baubetrieb und Bauverfahren Grundlagen des Baubetriebswesens 1 Grundlagen des Baubetriebswesens 1.1 Disziplinen und Gegenstände des Baubetriebswesen Das Baubetriebswesen wird oft mit BBB – Baubetrieb, Bauverfahren und Bauwirtschaft – abgekürzt oder auch als Baubetriebslehre bezeichnet [1-3]. In dieser Kombination deckt es die Nahtstelle zwischen den theoretischen Ingenieurfächern des konstruktiven Ingenieurbaus und den entstehenden Bauwerken vor Ort ab und befasst sich mit allen Aspekten der Herstellung, vor allem der Vorbereitung, Gestaltung und Analyse der Bauarbeiten aus technischer aber auch betriebswirtschaftlicher und arbeitswissenschaftlicher Sicht. Das Baubetriebswesen ist eine anwendungsbezogene Wissenschaft mit enger Bindung an die Baupraxis. Ohne die ständige Rückkopplung mit der Praxis, ohne den Realitätstest, wäre Forschung im Bereich Bauwirtschaft nur in sehr engem Rahmen möglich. Baubetriebswesen Bauverfahren Baubetrieb Bauwirtschaft Baustoffe Bauwerke Mengenermittlung Kalkulation Baumarkt Bau- Betriebswirt- Ablaufplanung Kostenplanung Unternehmen schaftslehre Erdbau Betonbau Montagebau Spezialbau Baustelleneinrichtung Qualitätssicherung Ausschreibung und Vergabe Baumaschinen Baugeräte Prozesssteuerung Abrechnung Bauvertragsrecht arbeitswissenschaftliche Aspekte des Baubetriebs Abb. 1.1 Überblick über die Gegenstände des Baubetriebswesens im Bachelorstudium „Baubetrieb“ ist ein Doppelbegriff, der sowohl das Bauleistungen ausführende Unternehmen als auch die betrieblichen Abläufe einer Baustelle bezeichnet. Bau betrieb Bau: Bauwerk / „Bauliche Anlage“ Betrieb: Realisierung von Baumaßnahmen Mit Baubetrieb wird also einerseits das Unternehmen bezeichnet, das Bauleistungen erbringt. Sogenannte Baubetriebe oder Bauunternehmen sind darauf ausgerichtet, für verschiedene Bauherren bzw. Auftraggeber auf deren Grund und Boden Bauleistungen auszuführen. Baubetrieb heißt andererseits Betreiben von Baustellen als Fertigungsstätten und umfasst alle organisatorischen Aspekte des Bauens, von der Gestaltung der einzelnen Arbeitsprozesse, die erforderlich sind, um ein Bauwerk zu errichten, über die Vorbereitung, Kontrolle und Abrechnung der Baumaßnahmen bis zur Zusammenarbeit der am Bau Beteiligten. Im Rahmen der „Bauorganisation“ beinhaltet Baubetrieb die Bauablauf-, Baustellen- und Unter- nehmensorganisation. Mit Bauverfahren werden die Verfahren und Methoden der Herstellung von Bauwerken und Bauteilen beschrie- ben. Bauverfahren sind zunächst unabhängig davon, ob und mit welchen Maschinen und Geräten die Arbeit aus- geführt wird. Sie können auch unabhängig von den verwendeten Baustoffen sein. Meist sind die Bauverfahren jedoch auf die Baustoffe abgestimmt und für diese besonders technisch geeignet, produktiv oder wirtschaftlich, z. B.: Aufmauern mit einer Mörtelschicht im Dickbett bei normalem Mauerwerk, für Planblöcke jedoch Aufmauern durch Verkleben mit dünner Fuge. Maschinen und andere technische Einrichtungen prägen heute das Baugeschehen. Der Einsatz zweckmäßiger Maschinen und deren optimale Ausnutzung sind wesentliche Voraussetzungen wirtschaftlichen Bauens. – 9 – BU Weimar – Professur Baubetrieb und Bauverfahren Grundlagen des Baubetriebswesens Die „Bauverfahrenstechnik“ behandelt die Grund- und Sonderverfahren zur Durchführung von Bauprozessen einschließlich der dafür erforderlichen Arbeitsmittel. Sie steht in enger Wechselwirkung mit den zum Einsatz kom- menden Baustoffen und Besonderheiten der Baukonstruktion. Besser sollte der Begriff „Bauproduktionstechnik“ gebraucht werden, um die Dominanz der technischen Aspekte zu betonen und nicht im Widerspruch zu traditio- nellen Definitionen zu stehen, wonach die Verfahrenstechnik Stoffwandlungstechnik ist (vgl. z. B. [1-8, S. N2]). Die Bauwirtschaft (als baubetriebliche Disziplin) befasst sich mit allen wirtschaftlichen Aspekten des Bauens. Global bezeichnet Bauwirtschaft das gesamte Wirtschaftssystem der Baubranche, die Zusammenhänge zwischen Bauen und der übrigen Volkswirtschaft, das Verhalten von Bauunternehmen und Auftraggebern am Markt, die Konjunkturdaten, die Statistik und andere übergeordnete Aspekte. Im kleineren Umfeld, bezogen auf die Bauun- ternehmen, befasst sich Bauwirtschaft mit Unternehmensformen, Unternehmensstrukturen, den ökonomischen Zusammenhängen innerhalb des Unternehmens und zwischen den Unternehmen und ihren Partnern am Bau. Informations- und Kommunikationstechnologien durchdringen heute praktisch alle Disziplinen des Baube- triebswesens. Die erforderlichen Informationen müssen zur richtigen Zeit am richtigen Ort zur Verfügung stehen, um planmäßig und effizient bauen zu können. Neue technische Lösungen führen auch zu neuartigen technologi- schen Denkansätzen. Beispiele dafür sind Satellitennavigationssysteme GPS (Global Positioning System) oder das Internet der Dinge mittels Transpondertechnologie RFID (Radio Frequency Identification). Durch ihre Nutzung werden Ereignisse und Daten mit hoher Genauigkeit lokal zuordenbar und dokumentierbar. Technologische Insellösungen führen nur zu suboptimalen Ergebnissen. Priorität besitzt die Wirtschaftlichkeit des Gesamtunternehmens. Deshalb sind diese Inseln zu großen Systemen zu verknüpfen und einer systemtechni- schen Betrachtungsweise zu unterziehen. Da in der Baupraxis auf langfristigen Planungen basierende Optimie- rungen oft schnell verworfen werden müssen, weil die Randbedingungen einem raschen Wandel unterliegen, sind dynamische Ansätze erforderlich, in denen auch verschiedene Entscheidungen durchgespielt werden können. Diese erfordern aktuelle und für alle Systemelemente synchrone Zustandsbeschreibungen, die nur mit modernen Mitteln der Kommunikation und Informationstechnologie realisierbar sind. Übergreifend spielen im Baubetriebswesen arbeitswissenschaftliche Aspekte eine wichtige Rolle. Es gilt, den Menschen im Arbeitsprozess, im Zusammenwirken mit technischen Systemen zu begreifen und seine Tätigkeit optimal zu gestalten. Grundvoraussetzung wirtschaftlichen Arbeitens sind gesunde, motivierte, gut ausgebildete und eingewiesene Mitarbeiter. Arbeitsgestaltung, Arbeitsorganisation, arbeitsökonomische und arbeitsrechtliche Fragestellungen sowie der Gesundheits-, Arbeits-, Brand- und Umweltschutz sind einige der daraus folgenden Aufgabenfelder. Die Gegenstände des Baubetriebswesens lassen sich symbolhaft auf die „4 M des Baubetriebs“ reduzieren: Material Baustoffe, Bauteile Maschine Baumaschinen und -geräte... Mensch Bauarbeiter, Baumaschinisten, Vorgesetzte... Milieu Baumarkt, Baustellenbedingungen, Umwelt Abb. 1.2 Die vier M des Baubetriebs 1.2 Stellung des Fachs Baubetriebswesen innerhalb der Bauingenieurwissenschaften Baubetriebswesen ist keine deterministische Wissenschaft. Oft existieren eindeutige Lösungen nicht – mehrere, sogar gleich gute, sind möglich. Die Algorithmen und Berechnungen, die zu diesen Lösungen führen, sind meist relativ einfach, aber die adäquate Modellbildung und das Bestimmen der richtigen Eingangswerte sind aufwendig und schwierig. Der Praktiker muss unter dem Einfluss zahlreicher Randbedingungen oft schnell die Entscheidung für eine Lösung treffen und dann den entsprechenden Lösungsweg mit Konsequenz beschreiten. Baubetriebswesen wird oft unterschätzt. − Scheinbar ist alles klar und logisch. − Mangelnde Praxiserfahrung erschwert die Einsicht in bestimmte Problemstellungen. − Wertigkeiten werden falsch gesetzt. − Aufgabenstellungen sind nicht so streng algorithmierbar und führen nicht immer zu einem einzigen Ergebnis, selbst Lösungsweg und Herangehensweise können unterschiedlich sein. – 10 – BU Weimar – Professur Baubetrieb und Bauverfahren Grundlagen des Baubetriebswesens Vertreter der Baupraxis betonen immer wieder erhebliche Wissensdefizite von Hochschulabsolventen bezüglich − Kenntnissen im Umgang mit dem Menschen (Psychologie): − Beurteilung, Anleitung, Motivation und Führung der Mitarbeiter, − Verhandlungsführung, Kommunikation mit Auftraggebern und anderen Partnern, − Kostendenken, Kalkulationshandwerk, − Organisationstechnik, − Arbeitsschutz und Sicherheitstechnik, − Maschinen- und Gerätetechnik, aber auch die unzureichende Ausprägung solcher Persönlichkeitsmerkmale, wie − Gewissenhaftigkeit und Verantwortungsbewusstsein, − Teamfähigkeit, − Disponibilität. Baubetrieb kann an der Hochschule nicht vollständig vermittelt werden – aber das folgerichtige Denken in Syste- men. Die notwendigen Kenntnisse für die speziellen Anforderungen der Praxis müssen studienbegleitend und postgradual individuell erworben werden. Dafür ist eigenes Engagement erforderlich. Beim Berufseinstieg bieten sich viele Möglichkeiten, wie das Studium der Fachliteratur, Trainee-Programme, Assistenz-Zeiten und der Besuch von Fachmessen. Und es lohnt sich durchaus, mit offenen Augen durch unsere Städte und Landschaften zu gehen. Viele Baustellen bieten besten Anschauungsunterricht – wenn auch nicht immer nur von der guten Seite. 1.3 Entwicklung von BBB als Lehr- und Forschungsgebiet Baubetrieb und Bauverfahren waren über viele Jahrzehnte untrennbar mit den entsprechenden konstruktiven Baudisziplinen, wie z. B. Stahlbau, Massivbau, Holzbau, Tunnelbau, verknüpft. So gab es schon 1930 einen Lehr- stuhl für Tunnelbau und Baubetriebslehre an der TU München. In der ehemaligen DDR wurden in Verbindung mit Bezeichnungen wie „Technologie der Bauproduktion“ und „Bauökonomie“, zunächst um 1950 in Dresden – und 1955 auch in Weimar, die ersten Baubetriebslehrstühle ein- gerichtet. Unter den Bedingungen des planwirtschaftlichen Systems war die sorgfältige Vorplanung der Bau- prozesse besonders wichtig, denn Material, Maschinen und Geräte waren budgetiert und mussten langfristig bilanziert werden. Zahlreiche verfahrenstechnische und betriebswirtschaftliche Themen bestimmten, in enger Zusammenarbeit mit der Bauindustrie, die oft interdisziplinär angelegten Forschungsinhalte der damaligen Lehrstühle. In den westlichen Ländern wurden erst viel später, Anfang der 1970er Jahre, an allen Bauingenieurfakultäten separate Baubetriebs- und Bauverfahrenslehrstühle eingerichtet. Aus heutiger Sicht ist nicht zu erkennen, ob der freie Markt für Bau- und Bauhilfsstoffe, ob die nach dem Krieg im Westen für die Bauwirtschaft besonders günstigen Rahmenbedingungen oder ob die bis dahin kombinierte Ausbildung in Berechnung von Bauwerken und Methodik des Bauens an den Lehrstühlen ausschlaggebend dafür waren. Im Zuge der Baurezessionen, so erstmalig besonders Mitte der 70er Jahre, suchte man vermehrt nach besonders wirtschaftlichen Verfahren. Aus dieser Zeit stammen zahlreiche grundlegende wissenschaftliche Arbeiten zum wirtschaftlichen Baubetrieb und zur Baumechanisierung. Aber auch das Experimentieren mit unkonventionellen Baumethoden hatte Konjunktur. Auf jeden sogenannten Amtsentwurf gab es eine Vielzahl von Sondervorschlägen. Dabei handelte es sich um alternative Entwürfe, die die anbietenden Unternehmen – oft mit heißer Nadel gestrickt, aber mit viel Mut zum Risiko und Vertrauen in das eigene ingenieurtechnische Können – ausarbeiteten und mit Erfolg ausführten. Um in diesen Fällen in begrenzter Zeit ein noch nicht ganz ausgereiftes Bauverfahren oder eine mutige Baukon- struktion in die Tat umzusetzen, war eine gewissenhafte Vorbereitung notwendig. Mit Hilfe der methodischen Ausarbeitung der geplanten Bauabläufe und exakter Arbeitsvorbereitung gelang es, die in den neuen Verfahren liegenden Risiken einzugrenzen und kalkulierbar zu machen. Diese Randbedingungen begünstigten das Wachsen baubetrieblicher Lehrstühle und ihre Zusammenarbeit mit der Bauindustrie. Offenkundig ist aktuell der Rückgang technischer Themenstellungen im Baubetrieb zugunsten Management und juristisch orientierter. Bezeichnendes Beispiel ist der 1927 an der Technischen Hochschule zu Berlin als erster seiner Art in Deutschland gegründete „Lehrstuhl für das Maschinenwesen beim Baubetrieb“ (erster Lehrstuhlinha- ber Prof. Dr. rer. pol. GEORG GARBOTZ). Ende der 60er Jahre wurde er zum „Lehrstuhl für Baubetrieb und Bau- maschinen“, heute Fachgebiet „Bauwirtschaft und Baubetrieb“. Aus dem einstigen Institut für Maschinenwesen im Baubetrieb an der Universität Karlsruhe mit seinem Nestor Prof. Dr.-Ing. GÜNTER KÜHN wurde das Institut für – 11 – BU Weimar – Professur Baubetrieb und Bauverfahren Grundlagen des Baubetriebswesens Technologie und Management im Baubetrieb. Ähnlich verhält es sich mit dem Anteil maschinen- und verfahrens- technischer Fragestellungen im Curriculum des Bauingenieurstudiums. Dennoch dürfen diese Themenstellungen nicht vernachlässigt werden. Das belegt das beachtliche verfahrens- und maschinentechnische Know-how der Bauunternehmen und der Baumaschinenindustrie, die damit erfolgreich ihre Stellung am Baumarkt behaupten können. Bauen im Bestand, die Notwendigkeit nachhaltig zu bauen und die Bewertung der Bauwerke über den gesamten Lebenszyklus bestimmen aktuelle Forschungsthemen des Baubetriebswesens. Die oben geforderte Systembetrachtung führt in der Baupraxis zu vielfältigen Alternativen. Zudem unterliegen die vorausgeplanten Abläufe Veränderungen durch die Unwägbarkeiten des Baustellenalltags. Situationsbezogen muss ggf. rasch von einer Strategie auf eine andere umgeschwenkt werden. Dabei sind die Folgen einer Ent- scheidung nicht immer leicht zu überschauen. Neue Instrumentarien, wie Simulation, Visualisierung und das Eintauchen in virtuelle Welten, erlauben mehrere alternative Lösungen im Vorhinein durchzuspielen, Konsequen- zen aufzuzeigen und zu bewerten und somit die Entscheidungssicherheit zu erhöhen. 1.4 BBB in der Praxis Es gehört zum vorrangigen Ziel eines Baubetriebs, seine Ressourcen ausgewogen und wirtschaftlich einzusetzen, so dass das Unternehmen Gewinn machen kann. Kostendenken bestimmt jegliches Handeln auf der Baustelle. Die Vielfalt der Möglichkeiten, aber auch die gering gewordenen Gewinnmargen der Bauunternehmen erfordern eine immer detailliertere vorherige Bestimmung der Kosten und der anderen Auswirkungen des gewählten Bauverfahrens im Vergleich zu Alternativen. Die Entscheidungen bei der Erstellung eines Bauwerks werden auf der Grundlage der konstruktiven Berechnun- gen, der verfahrenstechnischen Möglichkeiten, der bauwirtschaftlichen Kalkulationen und der Erfahrung der aus- führenden Mannschaft getroffen. Viele dieser Entscheidungen kommen aber noch auf traditionelle Art zustande – nach dem Motto „Das haben wir immer so gemacht“. Oft weicht die Ausführung von der Planung ab. Dann wird improvisiert und neu vorausgedacht, die alte Lösung verworfen. Um aber mit fundierten Entscheidungen zu dem optimalen Bauverfahren zu gelangen, sind wissenschaftliche Ansätze und systematische Untersuchungen nötig. Das verlangt entsprechende Struktureinheiten in den Bauunternehmen. In der Regel ist die Arbeitsvorbereitung eine ureigene Angelegenheit des Baubetriebs, da hier nicht nur die Rand- bedingungen des Bauwerks und des Bauvertrags bestimmend sind, sondern vor allem die vorhandenen oder zugänglichen Produktionsfaktoren des Betriebs. Die Arbeitsvorbereitung erfolgt an verschiedenen Stellen, teils im Unternehmen, teils direkt auf der Baustelle. Bei sehr komplizierten oder komplexen Projekten werden Teile der Arbeitsvorbereitung bisweilen auf Ingenieurbüros verlagert. Die Zukunft der baubetrieblichen Praxis wird immer mehr von Systemdenken, der umfassenden Nutzung von Informations- und Kommunikationstechnologien und dem Gedanken der Nachhaltigkeit (die Umwelt schonendes Bauen mit Blick auf zukünftige Generationen) bestimmt. CAD-Modelle, die über Netzwerke den verschiedenen Baubeteiligten zur Verfügung gestellt werden, ermöglichen simultanes Arbeiten und kurze Vorbereitungszeiten. Aktueller Stand der Technik sind virtuelle, dreidimensionale Modelle in der Planung, sogenannte Bauwerks-Infor- mations-Modelle – BIM. Die Zukunft führt zu Konzepten komplexen objektorientierten Arbeitens, die das Projektie- ren von Abläufen in 4D-Modellen (Raum und Zeit) ermöglichen. Visionär sind 5D-Modelle, die zudem noch dyna- misch die Kosten einbeziehen. Voraussetzung für die praktische Umsetzung dieser Ideen sind die umfassende Erfassung, Aufbereitung und Dokumentation aller Daten (Workflow) und vielen Wissens zur Entscheidungsfindung und Optimierung. 1.5 Widerspruch zwischen Anspruch und Wirklichkeit Baubetrieb ist die Lehre von der Durchführung der Bauaufgaben. Die Abläufe in einer Bauproduktionsstätte wer- den im Vorhinein durchdacht, geplant und vorbereitet. Geplantes Bauen bedeutet streng genommen, dass diese vorbereiteten Prozeduren auch tatsächlich so ablaufen. Die Realität sieht vielfach anders aus. Bereits kleine Störungen, z. B. der Ausfall eines Krans, einer Betonpumpe, das verspätete Eintreffen eines Bewehrungsplans, die ausbleibende Lieferung von Mauersteinen oder unvorher- sehbare Witterungseinflüsse, aber auch Änderungswünsche des Bauherrn, erfordern ständig wachsam zu sein und erzwingen oftmals eine Umstellung der Abläufe. Dann sind die Organisationskünste des Bauleiters und seiner Mannschaft gefragt – nicht nur, um die Schwierigkeiten zu meistern, sondern auch, um die Baustelle schnell wie- der in einen kontrollierten und geplanten Ablauf zurückzuführen. – 12 – BU Weimar – Professur Baubetrieb und Bauverfahren Grundlagen des Baubetriebswesens 1.6 Praktischer Bezug und Berufsaussichten Das Baubetriebswesen als angewandte Wissenschaft benötigt praktischen Bezug und guten Kontakt zu ausfüh- renden Bauunternehmen oder bauleitenden Ingenieurbüros. In der universitären Ausbildung wird deshalb, z. B. im Rahmen von Studienabschlussarbeiten, gezielt die Kooperation mit Unternehmen der Praxis gesucht. In der baubetrieblichen Praxis – spätestens im Berufsalltag – treffen die jungen Absolventen auf viele Bereiche des Ingenieurwesens, von denen im Studium nur die Grundzüge vermittelt werden konnten. Baubetriebler sind in der Regel in einem breiten Aufgabenspektrum tätig, in das sie sich nach dem Studium weiter einarbeiten müssen. Zudem ist immer wieder die Zuarbeit von Spezialisten in Anspruch zu nehmen, auszuwerten und zu hinterfragen. Dafür sind breit angelegte interdisziplinäre Grundkenntnisse erforderlich. Die Absolventen des Baubetriebs gehen in sehr unterschiedliche Tätigkeitsbereiche und Positionen. Nicht selten wenden sich im Studium konstruktiv orientierte Absolventen nach einer kurzen Dauer der Berufstätigkeit baube- trieblichen Aufgaben zu. Diese sind operativ geprägt und abwechslungsreich, stecken voller Überraschungen, erfordern Mut zum Risiko und zur Übernahme von Verantwortung und nehmen selbstverständlich das gesamte Wissensspektrum des Bauingenieurwesens in Anspruch. Abb. 1.3 Tätigkeitsfelder für Absolventen im Baubetriebswesen 1.7 Grundkategorien des Baubetriebs 1.7.1 Baubetriebliche Begriffe  Erzeugnisse Erzeugnisse sind durch Fertigung entstandene gebrauchs- bzw. verkaufsfähige Gegenstände. Industrie- und Handwerkserzeugnisse bestehen in der Regel aus mehreren Bestandteilen. Sie setzen sich in der Verfah- renstechnik aus Komponenten oder Grundstoffen, in der Fertigungstechnik aus Gruppen oder Teilen zusammen (vgl. [1-1, S. 36]). In der Bauproduktion werden Verfahrens- und Fertigungstechnik nicht so deutlich getrennt. Die Haupterzeugnisse des Bauwesens sind Bauwerke.  Bauwerke − Bauwerke sind langlebige Gebrauchs- oder Investitionsgüter. In der Regel sind sie Unikate. − Errichtung, Betrieb und die Beseitigung von Bauwerken sind mit hohen Kosten verbunden. − An der Errichtung von Bauwerken und ihrem Betrieb sind viele Personen und Instanzen beteiligt. − Jedes Bauwerk verändert nachhaltig die Umwelt. Fehlentscheidungen bei der Konzipierung und Errich- tung eines Bauwerks werden sich über viele Jahre auswirken. Juristisch (vgl. [1-16, § 2] u. a.) spricht man nicht in erster Linie vom Bauwerk, sondern von baulichen Anlagen: – 13 – BU Weimar – Professur Baubetrieb und Bauverfahren Grundlagen des Baubetriebswesens  Bauliche Anlagen „Bauliche Anlagen sind mit dem Erdboden verbundene, aus Bauprodukten hergestellte Anlagen; eine Ver- bindung mit dem Boden besteht auch dann, wenn die Anlage durch eigene Schwere auf dem Boden ruht oder auf ortsfesten Bahnen begrenzt beweglich ist oder wenn die Anlage nach ihrem Verwendungszweck dazu bestimmt ist, überwiegend ortsfest benutzt zu werden. Bauliche Anlagen sind auch 1. Aufschüttungen und Abgrabungen, 2. Lagerplätze, Abstellplätze und Ausstellungsplätze, 3. Sport- und Spielflächen, 4. Campingplätze, Wochenendplätze und Zeltplätze, 5. Freizeit- und Vergnügungsparks, 6. Stellplätze für Kraftfahrzeuge, 7. Gerüste, 8. Hilfseinrichtungen zur statischen Sicherung von Bauzuständen.“ [1-16, § 2] Fertige Bauwerke müssen bestimmte Funktionen, die ihrer Zweckbestimmung entsprechen, erfüllen und den Beanspruchungen standhalten, die während ihrer Nutzung anfallen. Demgegenüber müssen bauliche Anlagen während der Baumaßnahmen noch weiteren Anforderungen genügen, die in der Praxis nicht selten unterschätzt oder vernachlässigt werden: Bauliche Anlagen in verschiedenen Bauzuständen müssen bestimmte Funktionen erfüllen, z. B.: müssen Beanspruchungen standhalten, z. B. aus: − Schutz vor Witterungseinflüssen, − Wind, − Schutz vor Diebstahl und Vandalismus, − Niederschlägen, − Lagerung von Baumaterial, Bauelementen − Verkehrslasten (z. B. auf leichten Dach- und Ausrüstungen, eindeckungen), − Unterbringung von Personen, − Montagelasten (z. B. Stöße und andere auch unter Vornutzung finaler Funktionen dynamische Einwirkungen, Schiefstellungen). (Baustelleneinrichtung), Beim Betrieb von Baustellen sind im Rahmen der Baustelleneinrichtung auch bauliche Anlagen zu errichten, die – im Gegensatz zum eigentlichen Arbeitsgegenstand – temporären Charakter tragen, aber dennoch nicht als Provisorien behandelt werden dürfen. Sie sind ebenso entsprechend den Regeln der Technik und den gesicherten arbeitswissenschaftlichen Erkenntnissen zu errichten (und danach wieder zu beseitigen).  Gebäude „Gebäude sind selbstständig benutzbare, überdeckte bauliche Anlagen, die von Menschen betreten werden können und geeignet oder bestimmt sind, dem Schutz von Menschen, Tieren oder Sachen zu dienen“ (vgl. Musterbauordnung – MBO [1-16]).  Bauprodukte 1. Baustoffe, Bauteile und Anlagen, die hergestellt werden, um dauerhaft in bauliche Anlagen eingebaut zu werden 2. aus Baustoffen und Bauteilen vorgefertigte Anlagen, die hergestellt werden, um mit dem Erdboden ver- bunden zu werden, wie Fertighäuser, Fertiggaragen und Silos Nach der EU-Bauproduktenrichtlinie 89/106/EWG (BPR), die als Bauproduktengesetz – BauPG [1-10] in deutsches Recht überführt wurde und der Harmonisierung im Baubereich dienen soll, dürfen Bauprodukte nur dann in den Verkehr gebracht werden, wenn sie brauchbar sind, d. h. solche Merkmale aufweisen, dass das Bauwerk, in das sie eingebaut werden sollen, bei ordnungsgemäßer Planung und Bauausführung die wesentlichen Anforderungen erfüllen kann (vgl. § 4 BauPG). Sie sind im Anhang I BPR in sechs Punkten formuliert: − mechanische Festigkeit und Standsicherheit (Einwirkungen während der Errichtung und Nutzung dürfen nicht zu Einstürzen, unzulässigen Verformungen, Beschädigungen usw. führen), − Brandschutz, − Hygiene, Gesundheit und Umweltschutz (Bewohner und Anwohner dürfen insbesondere durch Freiset- zung giftiger Gase, gefährliche Teilchen oder Gase in der Luft, gefährliche Strahlen, Wasser- oder Bodenverunreinigung oder -vergiftung, unsachgemäße Beseitigung von Abwasser, Rauch und festen oder flüssigen Abfall, Feuchtigkeitsansammlungen nicht gefährdet werden), – 14 – BU Weimar – Professur Baubetrieb und Bauverfahren Grundlagen des Baubetriebswesens − Nutzungssicherheit (keine unannehmbaren Unfallgefahren), − Schallschutz, − Energieeinsparung und Wärmeschutz. Sicherheitsanforderungen, die für den Umgang mit dem Bauprodukt, also dessen Transport, Verarbeitung auf der Baustelle, spätere Wartung am Bauwerk oder beim Rückbau relevant sind, werden in der aktuellen Bauproduktenrichtlinie nicht erhoben. Damit bleiben Gefahren bei der Verarbeitung der Bauprodukte ohne Beachtung.  Baumaßnahmen Als Baumaßnahmen bezeichnet man die Gesamtheit von Maßnahmen zur Errichtung, Veränderung oder Beseitigung von baulichen Anlagen. Sie beinhalten Vorbereitung, Durchführung und Nachbereitung. Jede Baumaßnahme schließt den Auf- und Abbau einer Produktionsstätte (eines temporären Betriebs, der Baustelleneinrichtung) ein.  Bauleistungen „Bauleistungen sind Arbeiten jeder Art, durch die eine bauliche Anlage hergestellt, instand gehalten, geän- dert oder beseitigt wird“ (vgl. § 1 VOB/A [1-19], KLR Bau [1-13, S. 24]). Leistungen sind hier, im Gegensatz zum physikalischen Leistungsbegriff, der wertmäßige Ausdruck der von einem Unternehmen erzeugten Güter. Sie sind entweder innerbetriebliche Leistungen oder Absatz (vgl. Kostenrechnung, z. B. [1-7, S. 21]). Die Bauleistungen werden im Rahmen der Leistungsrechnung ermittelt. Dazu sind (vgl. [1-13, S. 85]) − die geleisteten Mengen zu erfassen, z. B. durch Leistungsaufmaß, Arbeits- und Gerätestundenberichte, Stoffverbrauchsberichte, − der Wert der geleisteten Mengen durch Multiplikation mit den vereinbarten Einheitspreisen zu ermitteln. Ablaufplanung und Kalkulation basieren gleichermaßen auf der exakten Beschreibung der Bauleistungen in ihren Mengen. Die Ordnung der Bauleistungen, ihre Gliederung und Aggregation, sind jedoch in großen Tei- len unterschiedlich. Deshalb ist es problematisch, die Gliederung der Erzeugnisse und Prozesse so vorzu- nehmen, dass Erfassung und Abrechnung der Leistungen in möglichst allen Bereichen anhand ein und derselben Datenbasis erfolgen können.  Bauarbeiten Bauarbeiten sind Arbeiten zur Erbringung einer Bauleistung. Sie umfassen bauhandwerkliche oder bau- industrielle Maßnahmen (im Rahmen der Fertigung – also ausschließlich der geistigen Vorarbeiten bei Planung und Projektierung), mit denen Bauwerke unmittelbar geschaffen, erhalten, verändert oder beseitigt werden einschließlich aller Vorbereitungs- und Abschlussarbeiten. Arbeitsteilung: Nur selten ist ein Bauunternehmen Finalproduzent. dennoch:  Trend zu kompletten Leistungen („Schlüsselfertiges Bauen“)  Bauart / Bauweise Bauart ist die Art und Weise des Herstellens von Bauwerken oder deren Hauptbestandteile. Dabei bilden Material, Konstruktion und Technologie unter Betonung der besonderen Merkmale des Bauwerks eine Einheit.  Bauverfahren Bauverfahren beschreiben die Art und Weise der Erbringung bestimmter Teilleistungen. Sie können nach Arbeitsgegenständen oder Fertigungsverfahren (vgl. Kap. 1.7.3) klassifiziert werden. Im Baubetriebswesen werden im Rahmen der „Bauverfahrenstechnik“ die Fertigungsprozesse im Zusam- menhang Arbeitsgegenstand – Verfahren – Mittel behandelt (siehe Begriff „Produktionstechnik“). Für die Durchführung eines Bauvorhabens stehen hinsichtlich Material, Konstruktion, statischem System, Betriebsmitteleinsatz usw. meist mehrere Ausführungsmöglichkeiten zur Wahl. Die Kombination der Produk- tionsfaktoren (Menschen, Maschinen, Material) und die Organisation ihres Zusammenwirkens bestimmen die besonderen Eigenschaften eines Bauverfahrens und seine Eignung für eine spezielle Bauaufgabe (vgl. auch [1-17, S. 48]). – 15 – BU Weimar – Professur Baubetrieb und Bauverfahren Grundlagen des Baubetriebswesens 1.7.2 Bauverfahrenstechnische Begriffe Die Technik umfasst (hier) die materiellen Mittel (Arbeitsmittel und Verfahren), mit denen die Menschen durch Erkenntnis und Ausnutzung von Naturgesetzen die natürlichen Energiequellen und Rohstoffe erschließen und verwerten, d. h. produzieren. Die Produktion „umfasst die Erzeugung von Gütern und Dienstleistungen durch die Kombination der 3 klassi- schen Produktionsfaktoren oder Produktionsmittel Boden, Arbeit und Kapital“ [1-4, S. 227]. Im Unternehmen umfasst die Produktion (in Anlehnung an REFA [1-1, S. 12]) die Bereiche Entwicklung, Beschaffung, Fertigung, Qualitätswesen und Umweltschutz.  Produktionstechnik Die industrielle Produktionstechnik umfasst − Energietechnik (Erschließung und Umwandlung von Energien), − Verfahrenstechnik (Stoffwandlungstechnik: Änderung von Stoffen und ihren Eigenschaften, betrifft ins- besondere geometrisch formlose Stoffe)  chemische Technologie, − Fertigungstechnik (funktionelle Formgebung, betrifft insbesondere Erzeugnisse mit geometrisch be- stimmten Formen)  mechanische Technologie. Gegenstand der Produktionstechnik im Baubetriebswesen sind die Fertigungsverfahren (s. unten) und die produktionstechnischen Faktoren (Arbeitsgegenstände, Betriebsmittel, Menschen).  Produktionsorganisation Die Produktionsorganisation beinhaltet die qualitative und quantitative Ordnung der produktionstechnischen Faktoren in Raum und Zeit.  Prozess Prozesse sind Veränderungen in Systemen, die in Raum und Zeit vonstattengehen. Gleichsam wie Systeme können auch Prozesse einer hierarchischen Betrachtung unterzogen werden. Im Rahmen der Arbeits- und Prozessorganisation werden unterschieden: − Führungsprozesse, − Leistungsprozesse, − Unterstützungsprozesse. Gegenstand der Bauproduktionstechnik sind technologische Prozesse.  Technologischer Prozess Der technologische Prozess ist die zweckbestimmt in Raum und Zeit gestaltete, fortwährende Transformation stofflicher, energetischer und informationeller Eingaben in ebensolche Ausgaben durch die technische Reali- sierung bzw. zielgerichtete Anwendung von Naturgesetzen, zumeist mit Hilfe entsprechender Arbeitsmittel, durch den Menschen im Arbeitsprozess. Technologische Prozesse setzen sich aus − rein technischen, − natürlichen und − durch den Menschen direkt beeinflussten Prozessen zusammen. Zu beachten ist die folgende Begriffshierarchie bei der Ausführung technologischer Prozesse durch den Menschen: Arbeitsverfahren – umfasst die Wechselwirkung zwischen Arbeitsmittel und Arbeitsgegenstand Arbeitsmethode – beinhaltet die Regeln zur Ausführung des Arbeitsverfahrens Arbeitsweise – beinhaltet die individuelle Art und Weise der Ausführung durch den Menschen  Technologie Die Technologie ist die Wissenschaft von der Anwendung naturwissenschaftlicher, technischer und organi- sationswissenschaftlicher Erkenntnisse auf die Gestaltung der materiell-technischen Seite der Produktion (vgl. [1-9, S. 13]). Sie liefert die Voraussetzungen dafür, die Prozessbedingungen so zu konzipieren, zu gestalten, zu bemessen und zu steuern, dass die Prozesse optimal verlaufen, zu den gewünschten Prozess- ergebnissen führen und dabei der betriebliche Prozessaufwand minimal ist. Die Arbeitsrichtungen der Technologie gliedern sich in Produktionstechnik und Produktionsorganisation. – 16 – BU Weimar – Professur Baubetrieb und Bauverfahren Grundlagen des Baubetriebswesens 1.7.3 Charakterisierung von Fertigungsverfahren In der Fertigung erfolgt die schrittweise Veränderung der Form oder der Stoffeigenschaften aus dem Ausgangs- zustand in den Fertigzustand. Begleitende Prozesse der Fertigung sind Handhaben, Kontrollieren, Transportieren und Lagern. Die Fertigung bedient sich grundlegender Fertigungsverfahren, die nachfolgend kurz charakterisiert werden. Fertigungsverfahren sind nach DIN 8 580 „alle Verfahren zur Herstellung von geometrisch bestimmten festen Körpern; sie schließen die Verfahren zur Gewinnung erster Formen aus dem formlosen Zustand, zur Veränderung dieser Form sowie zur Veränderung der Stoffeigenschaften ein“ [1-6]. Hauptgruppen der Fertigungsverfahren nach DIN 8 580:2003 [1-6] Urformen: „Fertigen eines festen Körpers aus formlosem Stoff durch Schaffen des Zusam- menhaltes; hierbei treten die Stoffeigenschaften des Werkstückes bestimmbar in Erscheinung“, z. B.: Einbau von Frischbeton Umformen: „Fertigen durch bildsames (plastisches) Ändern der Form eines festen Körpers; dabei werden sowohl die Masse als auch der Zusammenhalt beibehalten“, z. B.: Biegen von Betonstahl Trennen: „Fertigen durch Aufheben des Zusammenhaltens von Körpern…, wobei der Zusammenhalt teilweise oder im Ganzen vermindert wird“, z. B.: Schneiden von Betonstahl, Schneiden von Boden mit einem Planierschild Fügen: „auf Dauer angelegtes Verbinden oder sonstiges Zusammenbringen von zwei oder mehreren Werkstücken geometrisch bestimmter fester Form oder von eben solchen Werkstücken mit formlosem Stoff; dabei wird der Zusammenhalt örtlich geschaffen und im Ganzen vermehrt“, z. B.: Schweißen von Betonstahl, Aufkleben von Fußbodenbelägen oder Tapezieren Beschichten: „Aufbringen einer fest haftenden Schicht aus formlosem Stoff auf ein Werkstück; maßgebend ist der unmittelbar vor dem Beschichten herrschende Zustand des Beschichtungsstoffes“, z. B.: Aufbringen von Putzen und Anstrichen, Verzinken Stoffeigenschaft ändern: „Fertigen durch Verändern der Eigenschaften des Werkstoffs, aus dem ein Werk- stück besteht“, z. B.: Verdichten von Beton, Härten von Stahl, Imprägnieren von Verblendmauerwerk Verfahrenswahl In der Regel sind Bauaufgaben durch mehrere Verfahren realisierbar, die sich in ihren Merkmalen (Arbeitspara- meter, Kosten u. a.) unterscheiden. Das günstigste Verfahren, es kann auch eine Kombination mehrerer Verfahren gleichzeitig oder nacheinander sein, wird nach verschiedenen Kriterien ausgewählt, insbesondere − Wirtschaftlichkeit (absolute oder spezifische Kosten, Deckungsbeitrag, Gewinn), − Arbeitszeit-, Energie-, Materialaufwand, − Nutzwert (für monetär nicht bewertbare Merkmale), − Dauer der Bauarbeiten. Verfahrensanwendung Die Fertigungsverfahren finden ihre Anwendung in Arbeitssystemen (nach REFA), in denen Menschen und Betriebsmittel unter bestimmten Umwelteinflüssen mit dem Arbeitsgegenstand zusammenwirken. Werkzeuge bewirken durch Relativbewegung gegenüber dem Werkstück und unter Energieübertragung die Bildung seiner Form oder die Änderung seiner Form und Lage, bisweilen auch seiner Stoffeigenschaften. Die Veränderungen am Werkstück werden über Wirkmedien, das sind formlose feste, flüssige oder gasförmige Stoffe, durch verschiedene Energieformen (Wirkenergien) hervorrufen. Werkzeug bzw. Wirkmedium oder Wirkenergie einerseits und Werkstück andererseits bilden zusammen das Wirkpaar (vgl. H. WOLFFGRAMM [1-20]). Die Verfahrensanwendung wird von der Erfassung und Auswertung der Prozessdaten (Ist-Daten) begleitet, um den Verlauf bewusst beeinflussen zu können (Steuerung) und zu dokumentieren. Mit der Dokumentation werden die Voraussetzungen für den Qualitätsnachweis, die Abrechnung und die Bildung von Kennzahlen für die Planung weiterer Verfahrensanwendungen geschaffen. Anhand der Ist-Daten kann im Vergleich zu den Soll-Daten Gewissheit über die Richtigkeit ursprünglich getroffener Entscheidungen erlangt werden. – 17 – BU Weimar – Professur Baubetrieb und Bauverfahren Grundlagen des Baubetriebswesens 1.7.4 Bauproduktionsmittel Bauproduktionsmittel sind die Arbeitsmittel, welche im Fertigungsprozess für die Herstellung von Bauwerken erforderlich sind aber nicht stofflich in diese eingehen. Sie nutzen sich ab und übertragen ihren Wert durch Amortisation in kleinen Portionen auf die erstellten Bauwerke. Man unterscheidet (vgl. [1-14, S. 10]):  Baumaschinen Baumaschinen sind mit Antriebsaggregaten ausgestattete Bauproduktionsmittel, die unter Energiewandlung und -verbrauch mit Hilfe bestimmter Werkzeuge auf die Baustoffe einwirken. Baumaschinen sind nach W. POPPY in [1-8, S. U 102] Maschinen − zum Gewinnen, Aufbereiten, Herstellen und Verarbeiten von Baustoffen, − zum Transportieren und Fördern von Bau- und Bauhilfsstoffen, − zum Herstellen und Instandhalten von Bauwerken aller Art. Andere Maschinen für das Bauen sind Hebezeuge und Fördermittel, Fahrzeuge, Baustoffmaschinen, Hilfs- maschinen (z. B. Kältemaschinen, Kompressoren, Gebläse), mobile Arbeitsmaschinen, Tagebaumaschinen (Mining Equipment).  Bauwerkzeuge Bauwerkzeuge sind Bauproduktionsmittel, mit denen Baumaschinen oder Personen verändernd auf Bau- stoffe und Bauteile einwirken. Sie sind zu unterscheiden in − maschinengeführte Werkzeuge als Bestandteile der Baumaschinen, z. B.: Grabgefäß eines Baggers, − handgeführte mechanisierte Werkzeuge als Bestandteile von Kleinmechanismen, z. B.: Bohrhammer, − handgeführte antriebslose Werkzeuge, z. B.: Maurerkelle, Hammer.  Baugeräte Baugeräte sind antriebslose und in der Regel statisch genutzte Bauproduktionsmittel, die zustands- oder positionssichernd wirken, z. B.: Grabenverbaugeräte, Schalungen, Gerüste, Container, Silos.  Bauanlagen Bauanlagen sind Funktionssysteme aus Baumaschinen, Bauwerkzeugen und Baugeräten, z. B.: Beton- mischanlagen. Maschinen und andere technische Einrichtungen prägen heute das Baugeschehen. Sie haben manuelle Tätigkei- ten weitgehend abgelöst. Maschinen sind die Hauptproduktionsmittel, die der Bauingenieur richtig und weise ein- zusetzen hat. Davon hängt ganz entscheidend die Wirtschaftlichkeit des Bauens ab. Dazu ist der Bauingenieur gut beraten, eng mit Maschinenfachleuten im eigenen Betrieb oder seitens der Hersteller und Vertreiber zu kommu- nizieren. Als produktionstechnische Disziplin des Baubetriebswesens beinhaltet die Baumechanisierung die Mechanisie- rung und Automatisierung von Bauprozessen unter technisch-organisatorischen Aspekten (Maschinentechnik, Wechselwirkung zwischen Arbeitsgegenstand und Arbeitseinrichtung, Einsatz der Maschinen für verschiedene Verfahren, Zusammenwirken der Maschinen in Gruppen und Komplexen) sowie unter wirtschaftlich-organisatori- schen Aspekten (Leistungs- und Kostenermittlung, Bildung von Maschinenparks, Baumaschineneinsatz). 1.7.5 Aufwands- und Leistungswerte Aufwands- und Leistungswerte sind wichtige Bestimmungsgrößen der Planung, Arbeitsvorbereitung und -abrech- nung. Sie sind Gegenstände der Produktionsorganisation. Hier sollen die Begriffe nur so weit dargestellt werden, wie es für das Verständnis der nachfolgenden Kapitel erforderlich ist. Leistungseinheiten In den Berechnungen für die Aufwands- und Leistungswerte wird ganz bewusst der Begriff Leistungseinheit LE verwendet – und nicht Mengeneinheit ME. Damit wird betont, dass nicht allein die Menge des zu verändernden Arbeitsgegenstands betrachtet wird, sondern im Zusammenhang damit auch die Qualität der Leistungserbringung und die Bedingungen, unter denen sie stattfindet. – 18 – BU Weimar – Professur Baubetrieb und Bauverfahren Grundlagen des Baubetriebswesens Aufwandswerte Aufwandswerte geben an, welcher Aufwand an Arbeitsstunden erforderlich ist, um eine bestimmte Leistungs- einheit (LE) herzustellen. Diese Stunden sind Aufwand an menschlicher (vorwiegend händischer) Arbeit, also Personen-Stunden, Mann- Stunden, AK-Stunden... Personen Stunden Ph tV   Menge der veränderte n Arbeitsge genstände LE Ermittlung der Dauer eines Ablaufabschnitts Dh auf der Basis von Aufwandswerten siehe Kap. 6.3.2.3, S. 200. Leistungswerte Leistungswerte geben an, wie viel Leistungseinheiten (LE) pro Zeiteinheit (ZE) durch eine bestimmte Maschine unter Betriebsbedingungen erbracht werden. Leistungswerte finden dort Anwendung, wo maschinelle Arbeit bestimmend ist. Menge veränderte r Arbeitsgegenstände LE Q  Leistungs oder Betriebszeit der Maschine ZE Die Leistung einer Baumaschine charakterisiert die Menge der Arbeitsgegenstände, die von ihr gemäß Leistungs- beschreibung und entsprechend ihrer Konstruktion und ihrem Einsatz in der Zeiteinheit verändert werden. Ermittlung der Dauer eines Ablaufabschnitts auf der Basis von Leistungswerten: Q Dh  U QN Dh – Vorgangsdauer in Stunden, h QU – Leistungsumfang in LE QN – Nutzleistung (vgl. Kap. 6.3.2.3, S. 200) in Leistungseinheiten je Einsatzstunde, LE/hE 1.7.6 Über den Umgang mit technischen Formeln Es ist zwar in den Physiklehrbüchern und technischen Grundlagenfachbüchern (vgl. z. B. [1-12, S. B2]) und in DIN 1 313 [1-5] festgeschrieben1 – aber dennoch sind Fehler beim Umgang mit Größen, Dimensionen und Einheiten immer noch weit verbreitet. Die Einheiten physikalischer Größen sind Bezugsgrößen, mit denen andere Größen gleicher Art verglichen oder gemessen werden können. In Verbindung mit Zahlenwerten benutzt man üblicherweise die entsprechenden Einheitenzeichen. Es gilt grundsätzlich: Größe = Zahlenwert * Einheit zum Beispiel: P  P   P  Gegenüber Größengleichungen, die in mathematische Form gebrachte Gesetzmäßigkeiten darstellen, sind Zah- lenwertgleichungen Berechnungsgrundlagen. Mit den durch die Wahl der Einheiten bedingten Zahlenfaktoren werden Zahlenwertgleichungen in einigen Fällen physikalisch nicht mehr deutbar, so dass nach Möglichkeit immer zunächst der Größengleichung der Vorzug zu geben ist. Beispiel: s s Größengleichung: v  Zahlenwertgleichung: v  3,6 v s t t t km/h m s  Bei technischen Aufgaben immer zuerst eine Lösungsformel in Form einer allgemeinen Größenglei- chung erarbeiten und erst zum Schluss die Zahlenwerte einsetzen und die Lösung berechnen! Mittels Überschlag verifizieren, ob das Ergebnis plausibel ist (Größenordnung, Maßeinheit) Für physikalisch-technische Anwendungen ist das Internationale Maßeinheitensystem (SI – System International) anzuwenden. Der Vorteil dieser Einheiten besteht im Wegfall der vielen Umrechnungsfaktoren, wie sie bei der Verwendung sogenannter nichtkohärenter Einheiten erforderlich waren und, zum Beispiel, im amerikanischen System heute noch notwendig sind. Im SI entsprechen, abgesehen von dezimalen Umwandlungskoeffizienten, die Zahlenwertgleichungen den entsprechenden Größengleichungen. 1 vgl. auch http://de.wikipedia.org/wiki/Physikalische_Größe (Abruf vom 19. 8. 2013) – 19 – BU Weimar – Professur Baubetrieb und Bauverfahren Grundlagen des Baubetriebswesens 1.8 Fragen zur Wiederholung (Prüfungsfragen) 1. Erläutern Sie die 4 M des Baubetriebs! 2. Worin unterscheiden sich „Bauprodukte“, „Bauwerke“ und „bauliche Anlagen“? Geben Sie für jeden Begriff ein treffendes Beispiel! 3. Welche Funktionen müssen und können unter Umständen „Bauliche Anlagen“ während der Bauzustände zusätzlich zu den eigentlichen Gebrauchsfunktionen erfüllen? 4. Unterscheiden Sie die Begriffe Baumaschine und Baugerät und geben Sie Beispiele dafür an! 5. Charakterisieren Sie Hauptgruppen der Fertigungsverfahren nach DIN 8 580:2003 unter Nutzung von Beispielen aus der Baupraxis! 6. Definieren Sie die Begriffe „Aufwandswert“ (tV) und „Leistungswert“ (Q) und grenzen Sie diese gegen- einander ab! 1.9 Quellenangaben und Literaturhinweise zum Kapitel 1 [1-1] Ausgewählte Methoden der Planung und Steuerung (REFA-Fachbuchreihe Betriebsorganisation). – Mün- chen: C. Hanser Verlag, 1993. – 305 S. [1-2] Bauer, H.: Baubetrieb. – Berlin, Heidelberg, New York...: Springer Verlag, 2007. – 866 S.. [1-3] Berner, F.; Hahr, H.: Hochschullehrer-Memorandum Baubetrieb und Bauwirtschaft – Universitäre Lehre und Forschung. – In: Bauingenieur, Düsseldorf 81 (2006) 3, S. 110–116 [1-4] Brüssel, W.: Baubetrieb von A bis Z. – Düsseldorf: Werner-Verlag, 2007. – 332 S. [1-5] DIN 1 313: Größen; Ausgabe 12/1998 [1-6] DIN 8 580: Fertigungsverfahren – Begriffe, Einteilung; Ausgabe 09/2003 [1-7] Drees, G; Paul, W.: Kalkulation von Baupreisen. – Berlin: Bauwerk, 2000. – 347 S. [1-8] Dubbel Taschenbuch für den Maschinenbau (Hrsg. Grothe, K.-H.; Feldhusen, J.). – Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2007 [1-9] Fiedler, K.: Grundlagen der Technologie im Baubetriebswesen. – Berlin: Verlag für Bauwesen, 1991. – 215 S. [1-10] Gesetz über das Inverkehrbringen von und den freien Warenverkehr mit Bauprodukten zur Umsetzung der Richtlinie 89/106/EWG des Rates vom 21. Dezember 1988 zur Angleichung der Rechts- und Verwaltungs- vorschriften der Mitgliedstaaten über Bauprodukte und anderer Rechtsakte der Europäischen Gemein- schaften BauPG – Bauproduktengesetz; Neufassung vom 28. April 1998 [1-11] Hoffmann, M. (Hrsg.): Zahlentafeln für den Baubetrieb. – Wiesbaden: Vieweg+Teubner Verlag, 2011. – 1181 S. [1-12] Hütte, Das Ingenieurwissen. – Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag, 2008 [1-13] Kosten- und Leistungsrechnung der Bauunternehmen – KLR Bau. Hrsg.: Hauptverband der Deutschen Bauindustrie e.V. und Zentralverband des Deutschen Baugewerbes e.V. – Düsseldorf: Werner Verlag, 2001 [1-14] Kotte, G.: Baumaschinen – Auswahl und Beschaffung. – Berlin, Hannover: Patzer Verlag, 2000. – 187 S. [1-15] Kühn, G.: Handbuch Baubetrieb (Organisation – Betrieb – Maschinen). – Düsseldorf: VDI-Verlag, 1991. – 322 S. [1-16] Musterbauordnung (MBO) – Fassung November 2002 (http://www.bauordnungen.de/html/deutschland.html, Abruf vom 9. 8. 2013) [1-17] Oberndorfer, W. J.; Jodl, H. G.: Handwörterbuch der Bauwirtschaft. – Wien: ON Österreichisches Nor- mungsinstitut, 2001. – 162 S. [1-18] Olsenhausen, Hans-Gustav (Hrsg.): VDI-Lexikon Bauingenieurwesen. – Berlin, Heidelberg, New York...: Springer Verlag, 1997. – 771 S. [1-19] Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen (VOB) 2009. Gesamtausgabe – Berlin, Wien, Zürich: Beuth, 2009. – 940 S. (Abruf der aktuellen Ausgaben von 2012 über Perinorm im Datenbankbestand der Universitätsbibliothek) [1-20] Wolffgramm, Horst: Allgemeine Techniklehre: Elemente, Strukturen und Gesetzmäßigkeiten; Einführung in die Denk- und Arbeitweisen einer allgemeinen Techniklehre, Band 1. Allgemeine Technologie. – Hildes- heim: Verlag Franzbecker, 1994. – 262 S. – 20 – BU Weimar – Professur Baubetrieb und Bauverfahren Bauverfahrenstechnik – Erdbau 2 Grundlagen des Erdbaus 2.1 Einführung Erdbau ist das „Bauen mit Erdstoffen verschiedenster Art einschließlich aller Vor- und Nacharbeiten“ [2-17, S. 1]. Erdarbeiten sind mit der oberflächen- nahen Bearbeitung und Bewegung großer Erdstoffmengen verbunden. Der Erdbau ist die maschinenintensivste Form des Bauens [2-12, S. 13]. Dafür steht ein vielfältiger Maschinen- und Gerätepark zur Verfügung. Der Anteil manueller Erdbauarbeiten ist heute in Deutschland sehr gering, weil diese zeit- aufwendig und körperlich schwer zu be- wältigen sind. Abb. 2.1 Erdarbeiten auf der Baustelle des CIB.Weimar Coudray- straße im Dezember 2006 In der Bautechnik fasst man unter dem Begriff des Erdbaus zwei Komponenten zusammen [2-17, S. 2]:  Erdbaumechanik (Statik und Dynamik der Erdbauwerke, die komplexe Anwendungen der Geologie, Inge- nieurgeologie, Bodenmechanik und Geotechnik sind),  Erdbautechnologie (nachfolgend kurz als der „Erdbau“ bezeichnet). Die Bauverfahrenstechnik betrachtet ausschließlich die zweite Komponente und definiert genauer: − Erdbau Erdbau beinhaltet das Schaffen oder Verändern von Erdkörpern nach Form, Lage und/oder Lagerungs- dichte, insbesondere durch Bodenabtrag (z. B. Herstellen von Baugruben, Gräben) und Bodenauftrag (z. B. Verfüllung, Dammschüttung). − Erdarbeiten Erdarbeiten umfassen als Leistungstitel nach DIN 18 300 (VOB C) das Lösen, Laden, Bewegen, Einbauen und Verdichten von Boden und Fels, auch das Lösen im Grundwasser und im Uferbereich, wenn diese Arbeiten im Zusammenhang mit Lösearbeiten über Wasser an Land ausgeführt werden. Im engen Zusammenhang zu den Erdarbeiten stehen die sogenannten Bodenarbeiten nach DIN 18 915. Sie sind gemäß Abschnitt 3.4.2 der DIN 18 300 gesondert von anderen Bodenbewegungen durchzu- führen, werden in der Regel auch gesondert ausgeschrieben und beinhalten Leistungen für den Schutz und die Wiederherstellung der Vegetation (vgl. DIN-Normen in Kapitel 2.12.2, S. 59). 2.2 Arbeitsgegenstände des Erdbaus 2.2.1 Grundsätzliches Der Erdstoff kann Baustoff und Arbeitsebene, temporäres und dauerhaftes Bauwerk sein. Er steht als natürlicher Baustoff an, ist einfach da – und zwar mit einer ganz bestimmten Beschaffenheit. Er muss „nur“ gelöst, bewegt und wieder eingebaut werden. Im Ergebnis dieser Prozesse ergibt sich nach und nach das Erdbauwerk. Der Erdstoff ist ein schwierig zu handhabender Baustoff. In seiner Zusammensetzung ist er oft inhomogen. Seine Eigenschaften unterliegen zudem ständigen Veränderungen durch die Klimaeinflüsse, insbesondere in Verbindung mit Wasser. Deshalb sind sie nur sehr schwer bzw. gar nicht exakt beschreibbar. Das führt zu großen Unsicherheiten bei der Planung und Vorbereitung von Erdbauvorhaben. Da der Erdstoff als Baustoff natürlich vorkommt, also sozusagen nichts kostet, tritt man ihm oft nachlässig gegen- über. Soll er als vollwertigen Baustoff zur Verfügung stehen, dann muss er auch sachgerecht behandelt werden: Schutz vor Witterungseinflüssen, Einhaltung entsprechender Parameter (Feuchtigkeit, Dichte usw.). – 21 – BU Weimar – Professur Baubetrieb und Bauverfahren Bauverfahrenstechnik – Erdbau In der Bautechnik werden die Erdstoffe (Locker- und Festgesteine) je nach Anwendungsfall und Situation grund- sätzlich als Baugrund oder Baustoff betrachtet. Der Baugrund muss Lasten aufnehmen, dementsprechend trag- fähig, setzungs- und frostunempfindlich sein. Betrachtet man den Baustoff, so interessieren vor allem seine Eig- nung in Bezug auf die gewünschten Eigenschaften des zu errichtenden Bauwerks und sein Prozessverhalten, wie − Löse- und Ladeeigenschaften, − Verdichtbarkeit und erreichbare Tragfähigkeit, − Empfindlichkeit gegenüber Witterungseinflüssen (Austrocknung, Regen, Frost), die sich in Wasserdurch- lässigkeit und -aufnahmefähigkeit, Wasserempfindlichkeit, Neigung zur Verwitterung und Erosionsempfind- lichkeit zeigen, − Verhalten beim Schütten (Kornstruktur und -umlagerung). Die richtige Beurteilung des Erdstoffs als Baustoff ist nicht nur von entscheiden