Festschrift: 30 Jahre Baustudiengänge

30 JAHRE BAUSTUDIENGÄNGE

FESTSCHRIFT 1995 – 2025

Verantwortung. Unabhängigkeit. Qualität.

Ziviltechniker:innen gestalten Zukunft.

Architekt:innen und Zivilingenieur:innen begleiten öffentliche und private Auftraggeber:innen unabhängig und verantwortungsvoll von der ersten Idee bis zum Projektende.

Sie beraten individuell und persönlich und garantieren beste Qualität in über 60 verschiedenen Fachbereichen.

sued.zt.at office@ztkammer.at

30 Jahre Baustudiengänge

Institut Architektur und Bauingenieurwesen

© 2025 Verlag der FH JOANNEUM Gesellschaft mbH

Herausgeberin

DI(FH) Dr. Maria Wallner-Kleindienst, MSc

Gestaltung des Umschlags Manfred Terler, FH JOANNEUM

Druck Druckwerk6 GmbH

Verlag der FH JOANNEUM Gesellschaft mbH

Alte Poststraße 149

A-8020 Graz www.fh-joanneum.at

ISBN: 978-3-903318-60-1 (Print)

978-3-903318-61-8 (E-Book)

Die inhaltliche Verantwortung für die Beiträge sowie die Verantwortung betreffend der Fotorechte liegen bei den Autorinnen und Autoren.

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Grußworte – 30 Jahre Baustudiengänge, ein starkes Fundament für die Zukunft

Grußworte – 30 Jahre Baustudiengänge, ein starkes Fundament für die Zukunft

Rektorin (FH) FH-Prof. Dr. mont. Corinna Engelhardt-Nowitzki wissenschaftliche Geschäftsführerin

Mag. Martin Payer, MBA kaufmännischer Geschäftsführer

Sehr geehrte Student:innen und Absolvent:innen, sehr geehrte Partner:innen aus Wissenschaft und Wirtschaft,

die FH JOANNEUM feiert heuer ihr 30-jähriges Bestehen – drei Jahrzehnte gelebte Fachhochschule, geprägt von Ideen, Entwicklungen und gemeinsamen Wegen. Von Beginn an mit dabei waren die Baustudiengänge, die zu den ersten und prägenden Studienangeboten unserer Hochschule zählen. Im Herbst 1995 begann der erste Jahrgang am Lehrbauhof in Übelbach mit dem Studium „Bauplanung und Baumanagement“.

Unsere Mission lautet: Wir bilden unsere Zukunft. Als Zukunftshochschule eröffnen wir Perspektiven, leben Qualität und bereiten Studierende auf die Herausforderungen von morgen vor. Wir fördern unternehmerisches Denken, Kreativität und Innovation, übernehmen Verantwortung für das Gemeinwohl und handeln nachhaltig im Umgang mit unseren Ressourcen.

Im Mittelpunkt unseres Handelns stehen die Studierenden – sie sind Ausgangspunkt und Ziel unserer Arbeit. Die Baustudiengänge schaffen seit drei Jahrzehnten eine inspirierende Lernumgebung, in der Wissen, Können und Haltung zusammenfinden – und in der Studierende lernen, Verantwortung zu übernehmen und Zukunft aktiv zu gestalten.

Dreißig Jahre Baustudiengänge sind ein Zeichen für Ausdauer, Innovationskraft und gelebte Exzellenz im Studienbetrieb. Diese Erfolgsgeschichte wurde möglich durch mehrere Institutsleiter:innen und ein engagiertes Team, die über viele Jahre hinweg neue Impulse gesetzt und die hohe Qualität im Studium gesichert haben. Für die Zukunft wünschen wir dem Institut weiterhin alles Gute, viel Erfolg und die bewährte Freude am gemeinsamen Gestalten.

Die Baustudiengänge bleiben damit ein bedeutender Teil der Erfolgsgeschichte der FH JOANNEUM – und ein starkes Beispiel dafür, wie Wissen, Engagement und Gemeinschaft Zukunft gestalten.

Die Hochschulleitung

Rektorat und Geschäftsführung

Grußworte – 30 Jahre Baustudiengänge – ein Anlass zum Feiern und zum Dank

Grußworte – 30 Jahre Baustudiengänge –ein Anlass zum Feiern und zum Dank

DI (FH) Dr. techn. Maria Wallner-Kleindienst, MSc

Institutsleiterin „Architektur und Bauingenieurwesen“ Studiengangsleiterin „Bauplanung und Bauwirtschaft“ Studiengangsleiterin „Baumanagement und Ingenieurbau“

Sehr geehrte Student:innen und Absolvent:innen, sehr geehrte Partner:innen aus Wissenschaft und Wirtschaft, mit Freude und Stolz blicken wir auf 30 Jahre Baustudiengänge an unserem Institut für Architektur und Bauingenieurwesen zurück. Drei Jahrzehnte, in denen sich Lehre, Forschung und Praxis stetig weiterentwickelt haben – getragen von engagierten Leiter:innen, Lehrenden aus Wissenschaft und Wirtschaft sowie motivierten Student:innen.

Für mich persönlich ist dieses Jubiläum etwas ganz Besonderes. Ich bin selbst Absolventin dieses Instituts und durfte hier das Fundament für meinen beruflichen Weg legen. Heute als Institutsleiterin an jenem Ort wirken zu dürfen, an dem einst meine Begeisterung für das Planen und Bauen entstand, erfüllt mich mit großer Dankbarkeit und Freude.

Unser besonderes Profil liegt in der engen Vernetzung von Architektur und Bauingenieurwesen. Diese interdisziplinäre Ausbildung ist unsere Stärke – sie fördert gegenseitiges Verständnis, kreatives Denken und die Fähigkeit, komplexe Herausforderungen ganzheitlich zu lösen.

Die enge Kooperation mit Partner:innen aus Wirtschaft und Praxis ermöglicht es uns, aktuelle Entwicklungen frühzeitig in Forschung und Lehre zu integrieren und unsere Student:innen optimal auf die Anforderungen der Berufswelt vorzubereiten.

In den vergangenen drei Jahren wurden die Curricula unseres Instituts modularisiert und stärker auf die Vereinbarkeit von Studium und Beruf ausgerichtet. Die Master-Studierenden können montags und dienstags ihrer Tätigkeit in der Baubranche nachgehen und besuchen von Mittwoch bis Freitag die Lehrveranstaltungen. Zudem wurden drei Vertiefungsrichtungen integriert: Nachhaltiges Bauen im Bestand, Konstruktiver Industrie- und Infrastrukturbau sowie Innovativer Holzbau und Hochbaukonstruktionen. Das Bachelorstudium wird weiterhin als Vollzeitstudium angeboten. Die engagierte Arbeit der Entwicklungsteams hat wesentlich dazu beigetragen, die Aktualität und Praxisnähe unserer Curricula sicherzustellen.

Mein herzlicher Dank gilt allen, die zur Erfolgsgeschichte 30 Jahre Baustudiengänge beigetragen haben. Möge diese Festschrift sowohl Rückblick als auch Inspiration sein, unsere gemeinsame Mission weiterzutragen: Zukunftsfähiges Planen und Bauen – mit Mut, Erfahrung und Leidenschaft.

Mit herzlichen Grüßen,

Maria Wallner-Kleindienst

Grußworte –Bauen im Bestand –Herausforderung und Chance in der Architektur

Grußworte–Bauen im Bestand –Herausforderung und Chance

in der Architektur

Architekt DIWolfgang Schmied

Studiengangsleiter Masterstudium „Architektur“

Sehr geehrte Damen und Herren,

DreißigJahre FH JOANNEUMist ein stolzes Datum, auf das man mit Freude über die Entwicklungen zurückblicken darf. Für mich persönlich ist es umso bedeutungsvoller,da ich seit 15 Jahren Studiengangsleiter am Masterstudiengang Architektur bin und damit die Hälfte dieser Zeit die FH JOANNEUMund besonders den Masterstudiengang Architektur mitgestaltendurfte.

Am Studiengang Architektur istin dieser Zeit viel erreicht worden und hier denke ich besonders an die EU-weite Anerkennung des Architekturstudiums, diefür die Ausbildung und die MöglichkeitenderStudierendenEU-weit zu arbeiten enormwichtiggewordenistund immer wieder Studierende auch aus anderen Ländern zu uns führt.

Viele nationale und internationale Preise unserer Studierenden zeugenvon der hervorragenden Qualität unseres Studienganges,denwir mit unserenengagierten Lehrendenin dieser langen Zeit entwickeln durften.

Auch das Setzen von Schwerpunkten im Studienplan,das bereits vor 15 Jahren begonnen hat, und uns mit Themen wie Nachhaltigkeit, Bauen im Bestand und zuletzt dem gesunden Leben, Wohnen und Arbeiten zu Wegbereiternin der Architekturausbildung gemacht hat,möchte ich hier nicht unerwähnt lassen.

Vor allem das Bauen im Bestand begleitet uns nun seit mehr als 15 Jahren und wird in der Thematik der Architektur immer bedeutungsvoller.Der Themenbegriff umfasst ein weites Gebiet von Revitalisierungen bis zu Zubauten,Umnutzungen, Aufstockungen, Verdichtungenund manchmal sogarDenkmalschutz undwird in Zeiten knapperwerdenderBoden-und Flächenressourcen für die Gesellschaft immer bedeutungsvoller.

Es handelt sich dabei um ein Fachwissen, dasunseren Absolvent:innen beste Chancen am Arbeitsmarkt vermittelt und ihnen die Möglichkeit gibt,sich auch als Spezialist:innen auf diesem Gebiet weiterzuentwickeln.

Zum Abschluss darf ich der FH JOANNEUMund auch dem Institut für Architektur und Bauingenieurwesen mit allen Mitarbeiter:innen weitere Jahredes Erfolges wünschen,um denWeg der qualitativhochwertigen und praxisbezogenen Ausbildungweiterzuentwickeln.

Herzliche Grüße

Wolfgang

Schmied

Grußworte – Studierendenvertretung

Christian Reßler, BSc

Student, Studierendenvertretung „Architektur und Bauingenieurwesen“

Fabian Fritzenwallner, BSc

Student, Studierendenvertretung „Architektur und Bauingenieurwesen“

Geschätzte Leserinnen und Leser!

Die diesjährige Zukunftsplattform steht ganz im Zeichen eines besonderen Jubiläums: „30 Jahre Baustudiengänge an der FH JOANNEUM“ – drei Jahrzehnte enger Verknüpfung von Lehre, Forschung und Praxis.

Leitgedanke war und ist dabei stets, eine Brücke zur Wirtschaft zu schlagen und Lehrinhalte so bestmöglich an die aktuellen wie auch die künftigen Anforderungen der Baupraxis abzustimmen. Diese enge Verzahnung von Theorie und praktischer Anwendung hat das Profil der Studiengänge geprägt und wesentlich dazu beigetragen, dass Absolventinnen und Absolventen heute in unterschiedlichsten Bereichen verantwortungsvolle Aufgaben übernehmen.

Die Zukunftsplattform macht diesen Schulterschluss mit unseren Partnern sichtbar, eröffnet Raum für fachlichen Austausch und trägt dazu bei, den Dialog nachhaltig zu vertiefen. Auch für Studierende an unserem Institut ist dies ein besonderer Rahmen, um wertvolle Kontakte zu knüpfen und sich dabei mit Expertinnen und Experten auszutauschen. Unter dem diesjährigen Motto „Innovationen beim Planen und Bauen im Bestand“ greift die Veranstaltung zudem ein Themenfeld auf, das ab dem aktuellen Wintersemester auch als neu geschaffene Vertiefung „Nachhaltiges Bauen im Bestand“ im Masterstudium verankert ist.

Federführend verantwortlich für die neuen Curricula zeichnet Institutsleiterin Frau Dr. WallnerKleindienst, die damit ein Signal für die fortlaufende Weiterentwicklung der Lehre und deren konsequente Ausrichtung an den aktuellen Herausforderungen setzt. Denn gerade in der traditionsreichen Baubranche gilt es, Bewährtes zu bewahren und zugleich offen für neue Wege zu sein – eine Haltung, der die Zukunftsplattform 2025 eine besondere Bühne verleiht.

Abschließend dürfen wir uns im Namen der Studierenden des Instituts „Architektur und Bauingenieurwesen“ für das Engagement aller Mitwirkenden bedanken, wünschen viel Freude beim Lesen dieser Festschrift und freuen uns auf ein persönliches Gespräch beim Get-Together im Anschluss der Veranstaltung.

Christian Reßler und Fabian Fritzenwallner

Grußworte – 30 Jahre Baustudiengänge – Gemeinsam Zukunft gestalten.

Grußworte – 30 Jahre Baustudiengänge –Gemeinsam Zukunft gestalten.

Dipl.-Ing. Gustav Spener

Präsident/Kammer der Ziviltechniker:innen für Steiermark und Kärnten

Liebe Studierende, liebe Lehrende, seit drei Jahrzehnten steht die Fachhochschule für praxisnahe Ausbildung, wissenschaftliche Qualität und den Mut, Neues zu denken. Für uns Ziviltechniker:innen ist dieser Brückenschlag zwischen Wissenschaft und Lehre, Praxis und Beruf unverzichtbar – denn nur dort, wo sich diese Säulen verbinden und ein solides Fundament bilden, entstehen Lösungen mit Bestand. Am Institut für Architektur und Bauingenieurwesen werden zwei große Ziviltechniker:innenBefugnisse vereint. Das Miteinander verschiedener Fachrichtungen – die gelebte Interdisziplinarität – ist heute wichtiger denn je und bildet die Basis für qualitätsvolles, zukunftsorientiertes Planen und Bauen. Studieninhalte prägen dabei nicht nur Wissen und Haltung, sondern auch den späteren Handlungsspielraum. Bei Ziviltechniker:innen bestimmen sie den Befugnisumfang – also welche Leistungen konkret angeboten werden dürfen.

Die enge Zusammenarbeit zwischen Fachhochschule und ZT Kammer sorgt dafür, dass Wissenschaft, Forschung, Ausbildung und Praxis voneinander lernen. So können wir gemeinsam sicherstellen, dass Studierende optimal vorbereitet sind – fachlich fundiert, technisch versiert und mit Bewusstsein für Verantwortung, Unabhängigkeit und Qualität.

Gerade in Zeiten des demografischen Wandels und der sinkenden Attraktivität technischer Berufe wird diese Verbindung immer wichtiger. Wer sich darauf einlässt, gestaltet aktiv unsere Zukunft – und erlebt, wie erfüllend es ist, wenn aus Ideen Wirklichkeit wird. Denn: Technik und Planung sind nicht Teil des Problems, sondern Teil der Lösung!

Herzlichen Glückwunsch zu 30 Jahren Baustudiengängen – und auf viele weitere Jahre des gemeinsamen Lernens, Lehrens und Gestaltens. Wir freuen uns auf alle neuen Kolleginnen und Kollegen, die diesen Weg mit uns weitergehen!

Ihr Gustav Spener

Grußworte - Aus der Praxis, für die Praxis

Grußworte - Aus der Praxis, für die Praxis

Arch. DI Josef Gasser

Innungsmeister-Stv., Landesinnung Bau Steiermark

Die baurelevanten Studiengänge an der FH JOANNEUM – vor allem die Studiengänge „Bauplanung und Bauwirtschaft“ sowie „Baumanagement und Ingenieurbau“ – sind von enormer Bedeutung für die heimische Bauwirtschaft. Sie stellen sicher, dass hervorragend ausgebildete Absolventinnen und Absolventen in den steirischen Unternehmen zum Einsatz kommen, die in der Lage sind, technisches Wissen mit wirtschaftlichem Denken zu verknüpfen.

Damit zählen die Studiengänge auch zu den wichtigsten Ausbildungsstätten für unsere Führungskräfte, denn viele unserer leitenden Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter haben dort ihr Studium absolviert.

Die enorme Bedeutung erklärt sich aus der gelebten Praxisorientierung der Ausbildung, das heißt, es wird gelehrt, was wirklich gebraucht wird. Wir sind dabei in der glücklichen Lage, diese Inhalte mitbestimmen zu können, da wir an der Entwicklung der Curricula mitarbeiten und sowohl unsere Expertise als auch konkrete, praxisorientierte Ausbildungserfordernisse einbringen können.

Dieser permanente Austausch zwischen den Studiengängen und der steirischen Landesinnung Bau stellt sicher, dass Inhalte vermittelt werden, die auf der Höhe der Zeit sind und auf die Bedürfnisse der Unternehmen zugeschnitten sind.

Wir gratulieren den Bau-Studiengängen zu ihrem 30-Jahr-Jubiläum! Gleichzeitig bedanken wir uns auch für die langanhaltende und überaus erfolgreiche Kooperation mit den Studiengängen und für die Bereitschaft zur schnellen Umsetzung von Weiterentwicklungen in der Praxis.

Dank dieses wechselseitigen Wissenstransfers ist es gelungen, die tertiäre Ausbildung im BauBereich auf ein neues Level zu heben. Dieses gilt es in weiterer Zukunft nicht nur zu halten, sondern konsequent weiter anzuheben.

Arch. DI Josef Gasser

Innungsmeister-Stv., Landesinnung Bau Steiermark

Ein Blick in die Festschrift

DI (FH) Dr. techn. Maria Wallner-Kleindienst, MSc

Institutsleiterin „Architektur und Bauingenieurwesen“

Studiengangsleiterin „Bauplanung und Bauwirtschaft“

Studiengangsleiterin „Baumanagement und Ingenieurbau“

Drei Jahrzehnte Baustudiengänge – das sind 30 Jahre voller Ideen, Engagement, Wandel und gemeinsamer Verantwortung für eine gebaute Umwelt, die technisch präzise, ökologisch verantwortungsvoll und menschlich lebenswert ist. Unsere Studierenden entwickeln und realisieren innovative Lebensräume zum Wohle der Gesellschaft. Dabei vernetzen wir Architektur und Bauingenieurwesen mit der Bauwirtschaft, dem Baumanagement und der Baupraxis. Dieses Jubiläum ist nicht nur ein Anlass zum Feiern, sondern auch eine Gelegenheit, Bilanz zu ziehen und zugleich nach vorne zu blicken: auf die Entwicklung von Lehre und Forschung, auf die Menschen, die dieses Institut geprägt haben, und auf jene, die hier ihre beruflichen Wurzeln gelegt und später selbst zur Weiterentwicklung beigetragen haben.

Die vorliegende Festschrift dokumentiert diesen Weg. Sie vereint Stimmen, die den Geist des Instituts in seiner Vielfalt widerspiegeln – von Grußworten aus Wissenschaft, Wirtschaft und Institutionen über Erinnerungen und Forschungsberichte bis hin zu Lehrprojekten und Fachbeiträgen aus der Praxis. Sie zeigt eindrucksvoll, wie eng Ausbildung, Beruf und Forschung in den Baustudiengängen der FH JOANNEUM miteinander verflochten sind – und wie daraus ein lebendiger Kreislauf entsteht: Studierende werden zu Absolvent:innen, Absolvent:innen zu Lehrenden, Lehrende zu Partner:innen in der Praxis, die Zukunft planen und bauen mit Mut, Erfahrung und Leidenschaft.

Rückblick und Erfahrung

FH-Prof. DI Dr. Michaela Kofler blickt auf mehr als drei Jahrzehnte Entwicklung der Baustudiengänge zurück – von ihrer Entstehung auf Initiative der Bauinnung der Wirtschaftskammer Steiermark bis zur heutigen, forschungsgeleiteten und praxisnahen Ausbildungslandschaft. Sie zeichnet dabei den Weg von den Anfängen des Diplomstudiengangs „Bauplanung und Baumanagement“ bis zur heutigen Struktur aus Bachelor- und Masterstudiengängen nach, die Architektur und Bauingenieurwesen interdisziplinär verbinden und den Erfolg des Instituts bis heute prägen.

Forschung – Innovation als Fundament

Die Forschungsbeiträge zeigen, wie stark das Institut inhaltlich und methodisch gewachsen ist.

FH-Prof. DI Dr. Markus Wallner-Novak und DI Katharina Schachner, BSc beleuchten in „Sys.Wood – Holz im Lebenszyklus“ die integralen Zusammenhänge nachhaltiger Holzbauweisen, während DI Dr. Ewald Hasler und Dipl. Ing (FH) Marianne Alb in „Renvelope“ über neue Ansätze der Gebäudehülle nachdenken. BM DI Dr. Thomas Mathoi widmet sich den „Potenzialen für nachhaltig leistbaren Wohnraum“.

Ein Blick in die Festschrift

FH-Prof. DI Dr. Jürgen Neubauer zeigt in seinem Beitrag „Dynamischer Nachweis gegen Absturz bei einem Glasgeländer“, wie präzise analytische Methoden Sicherheit und Gestaltung verbinden können. FH-Prof. DI Dr. Markus Wallner-Novak und DI Katharina Schachner, BSc ergänzen mit „Zwei Bildungsinitiativen für den Holzbau der Zukunft“ einen visionären Blick auf nachhaltige Ausbildung.

Diese Forschungsbeiträge stehen stellvertretend für den hohen Anspruch des Instituts, wissenschaftliche Erkenntnis und praktische Umsetzbarkeit zu vereinen – stets mit Blick auf Nachhaltigkeit, Digitalisierung und gesellschaftliche Verantwortung.

Studium und Lehre – Lehre und Lernen im Wandel

Wie sich Lehre verändert und weiterentwickelt, zeigen eindrucksvoll die Beiträge im Themenblock „Studium und Lehre“.

Dr. Tanja Psonder und Arch. DI Dr. Jan Werner reflektieren in „Kompetenzbasierte Lehre im interdisziplinären und internationalen Aktionsfeld“, wie sich Ausbildung an die Anforderungen globaler Vernetzung und Teamarbeit anpasst.

DI Leonhard Steinbauer, BSc dokumentiert mit „Digitale Bestandsdokumentation im Denkmalschutz“ ein herausragendes Praxisprojekt im Freilichtmuseum Stübing – ein Beispiel für forschungsgeleitetes, anwendungsorientiertes Lernen.

Marta Mierzejek Ing.-M.Eng. PMP zeigt in ihrem Beitrag „Digitale Didaktik - Anpassungsfähige Lehre für die digitale Generation“, wie hybride Lehrmethoden in BIM- und DigitalisierungsLehrveranstaltungen eingesetzt werden, um Flexibilität, Interaktivität und selbstgesteuertes Lernen zu fördern.

BM DI Dr. Thomas Mathoi und Dipl. Ing (FH) Marianne Alb zeigen in „Teaching Award – Die Komplexität der Nachhaltigkeit entschlüsseln“ eindrucksvoll, wie eine departmentübergreifende Lehrveranstaltung zum Denken anregt und Studierende befähigt, Verantwortung zu übernehmen.

Unter dem Titel „Technische Innovationen und Vielfalt bei der Betonkanuregatta“ geben Dipl.Ing. Dr. techn. Thomas Markus Laggner, BSc und Tanja Bauer, BSc Einblicke in das erfolgreiche Abschneiden des Teams der FH JOANNEUM bei der Betonkanuregatta 2024 und zeigen, wie kreative Ideen, innovative Fertigungsmethoden und neue Bewehrungskonzepte im Betonbau vereint werden.

Seit 2014 organisiert und leitet Dipl.-Ing. Dr. techn. Timur Uzunoglu, MICE CEng, im Masterstudiengang Baumanagement und Ingenieurbau einwöchige Auslandsexkursionen. Diese führten nach Istanbul, Moskau, New Delhi, Tokio, Toronto, Rotterdam, Amsterdam, Oslo und zuletzt Singapur (2025) – im Artikel „Studienreise nach Singapur“ berichtet er über die Erlebnisse und Erfahrungen der Reise.

Diese Beiträge zeigen, wie praxisnah und dynamisch Lehre am Institut gestaltet ist – mit Raum für Kreativität, Verantwortung und internationale Zusammenarbeit.

Ein Blick in die Festschrift

Fachbeiträge – Brücke zwischen Hochschule und Praxis

Der umfangreiche Block der Fachbeiträge bildet das Herzstück der Festschrift. Hier kommen Lehrende zu Wort, die dem Institut seit vielen Jahren verbunden sind und mit ihrer Expertise in Forschung, Entwicklung und Praxis wesentlich zur fachlichen Exzellenz und Weiterentwicklung der Baustudiengänge beitragen.

Unter dem Titel „Die Koralmbahn – Herausforderungen eines Großprojekts“ gibt DI Jürgen Egger, BSc., einst selbst Studierender und heute erfolgreicher Absolvent und Lehrender des Instituts, einen umfassenden Einblick in Planung, Umsetzung und Inbetriebnahme eines der größten Eisenbahninfrastrukturprojekte Europas. Sein Beitrag beleuchtet die technischen, organisatorischen und gesellschaftlichen Herausforderungen eines Projekts dieser Dimension –von der Komplexität des Systems Bahn über Fragen der Wirtschaftlichkeit und Akzeptanz bis hin zu den Erfolgsfaktoren professionellen Projektmanagements.

Unter dem Titel „Eine Analyse über die Entwicklung der Gebäudetechnik“ beschreibt Dipl.-Ing. Bernhard M. Gogg die tiefgreifende Transformation der technischen Gebäudeausrüstung – von einfachen Heiz- und Sanitärsystemen hin zu komplexen, digital vernetzten Gesamtsystemen mit Fokus auf Effizienz und Nachhaltigkeit. Er zeigt, wie Digitalisierung, erneuerbare Energien und intelligente Steuerungstechnologien die TGA zu einem zentralen Bestandteil moderner, nachhaltiger Baukultur machen.

DI Dr. Martin Hochedlinger beleuchtet in „Entwicklung der Kanalnetzbewirtschaftung“ die Entwicklung und Optimierung urbaner Kanalsysteme – von ihrer historischen Entstehung bis hin zu modernen, modellgestützten und digital gesteuerten Echtzeitbewirtschaftungssystemen.

Mit „Infrastruktur digital gedacht – BIM bei der ASFINAG“ zeigt DI Michael Hohenegger, wie die ASFINAG Building Information Modeling (BIM) als zentrale digitale Methode einsetzt, um Planung, Bau und Erhaltung ihrer Infrastruktur lebenszyklusorientiert, effizient und datenbasiert zu gestalten.

BM DI Hartwig Holweg beschreibt im Artikel „Der Reiz von Lean“ die Einführung und Entwicklung des Lean Managements im Bauwesen von seinen industriellen Ursprüngen über das Last Planner® System bis hin zu aktuellen Anwendungen und Zukunftsaussichten in der österreichischen Bauwirtschaft.

Der Beitrag „Kreislauf als Lebensprinzip“ von DI (FH) DI Jürgen Jereb – Absolvent des Instituts, erfolgreicher Unternehmer und mittlerweile Lehrender an der FH JOANNEUM – beleuchtet die Kreislaufwirtschaft als zentrales Prinzip nachhaltigen Bauens und zeigt anhand persönlicher Erfahrungen und historischer Beispiele, wie Ressourcenschonung, Wiederverwendung und Innovation im Bausektor zu einem neuen ökologischen und wirtschaftlichen Denken führen können.

BM Arch. DI. Dietmar Koch und BM. DI (FH) Christian Wurzinger (Absolvent des ersten Jahrgangs, erfolgreich in der Wirtschaft tätig und ein geschätzter, engagierter Lehrender) behandeln in „Revitalisieren“ die Bedeutung und Chancen der Revitalisierung historischer Gebäude, zeigen den Unterschied zur Sanierung auf und erklären, wie durch behutsame Modernisierung und Erneuerung die architektonische Qualität, Nutzbarkeit und Wirtschaftlichkeit alter Bausubstanz nachhaltig gesichert werden können.

Dipl.-Ing. Dr. techn. Thomas Markus Laggner, BSc und Dipl.-Ing. Dr. techn. Timur Uzunoglu, MICE CEng liefern mit „Tragwerksanalyse in der interdisziplinären 3D-Planung von

Ein Blick in die Festschrift

Industrieumbauten“ einen Beitrag, der zeigt, wie durch interdisziplinäre, modellbasierte 3DPlanung und präzise Tragwerksanalysen komplexe Industrieumbauten effizient, transparent und qualitativ hochwertig umgesetzt werden können – ein Ansatz, der dank digitaler Methoden wie BIM, Laserscanning und Simulation künftig weiter an Bedeutung gewinnen wird.

FH-Prof. DI Dr. Thomas Lorenz und DI Gregor Schwarz beleuchten „Die Atriumfassade des neuen Axel Springer Campus in Berlin“ – ein herausragendes Beispiel für innovative Fassadenund Tragwerksplanung, bei dem komplexe Geometrien, spezielle Lager- und Knotenlösungen sowie neu entwickelte Verglasungssysteme höchste Präzision und interdisziplinäre Ingenieurskunst erforderten.

In „Gründung von Windkraftanlagen“ zeigen DI Yvonne Muralter, BSc (Absolventin und Gewinnerin des Staatspreises des Ministeriums für Bildung, Wissenschaft und Forschung für besondere Studienleistungen) und DI Dr. Christian Lackner, dass durch den Einsatz von Vorspannankern die Fundamente kompakter und ressourcenschonender ausgeführt werden können, wodurch sich sowohl Materialeinsatz als auch Baukosten spürbar reduzieren lassen.

Im Beitrag „Semmering-Basistunnel: Rückblick und Ausblick“ beschreibt Dipl.-Ing. Gernot Nipitsch die Koralmbahn als eines der größten Infrastrukturprojekte Europas, das mit seiner Inbetriebnahme 2025 eine moderne Schienenverbindung zwischen Graz und Klagenfurt mit einer Fahrzeit von unter 45 Minuten ermöglicht.

DI Verena Poschner, BSc, MA (Absolventin des Instituts, erfolgreiche Unternehmerin und mittlerweile Lehrende) zeigt in ihrem Beitrag „Interpretation mit Materialien“, wie wesentlich die Materialwahl in der Innenarchitektur ist – sie prägt die Wirkung eines Raumes entscheidend und bildet die Grundlage für ein harmonisches und stimmiges Gestaltungskonzept.

Arch. DI Gernot Ritter erinnert uns mit „Architektur und Bauingenieurwesen sind unzertrennlich!“ daran, dass gute Architektur nur im gemeinsamen, dialogorientierten Prozess entsteht – durch Neugier, Austausch und interdisziplinäre Zusammenarbeit auf dem Weg zu lebensgerechten Räumen.

Der Beitrag „BestRoom“ von DI Benjamin Sasdi, BSc (erfolgreicher Absolvent des Instituts) zeigt, wie der architektonische Entwurfsprozess nicht nur Räume, sondern auch Persönlichkeiten formt – als transformierende Erfahrung, in der Studierende durch Reduktion, Reflexion und Eigenständigkeit lernen, Kreativität und Haltung zu entwickeln.

FH-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Rainer Stempkowski und Dipl.-Ing. Dipl.-Ing (FH) Evelin Waldauer (erfolgreiche Absolventin des Instituts) blicken in „Zukunft im Baumanagement“ auf die tiefgreifenden Veränderungen der Branche und zeigen, dass Digitalisierung, KI und neue Formen der Zusammenarbeit das Berufsbild prägen werden – der Mensch mit seinen Kompetenzen, seiner Reflexionsfähigkeit und seinem Verantwortungsbewusstsein jedoch weiterhin im Mittelpunkt bleibt.

DI Dr. Peter Sturm (erfolgreicher Absolvent des Instituts und Lehrender der FH JOANNEUM) beleuchtet in „Zukunft der steirischen Straßen – Herausforderungen und Lösungsansätze“, wie die Weiterentwicklung der Mobilität neue Anforderungen an Planung und Baumanagement stellt und innovative Strategien für eine zukunftsfähige Straßeninfrastruktur erforderlich macht.

Ein Blick in die Festschrift

DI DI Melanie Maria Wölwitsch erinnert in „Integrale Planung war früher der Standard“ daran, dass vorausschauendes, ganzheitliches Planen einst selbstverständlich war und plädiert dafür, diese Haltung angesichts von Klimawandel und Ressourcenknappheit wieder stärker in den Mittelpunkt des Bauens zu rücken.

In „Schwingungsdämpfer für Erdbeben im Holzbau“ untersuchen DI Dr.techn. Pius Wörle und DI Gernot Pirnbacher die Anwendung von „Tuned Mass Dampers“ für ein großflächiges Holzbauprojekt in der Karibik.

Dank und Ausblick

Allen, die mitgewirkt haben – Autor:innen, Studierende, Lehrende, Partner:innen aus Wirtschaft, Lektor:innen und Grafiker:innen – sei an dieser Stelle herzlich gedankt. Sie alle tragen dazu bei, dass die Geschichte des Instituts lebendig bleibt, sich weiterentwickelt und auch in Zukunft erfolgreich fortgeschrieben wird.

Viel Freude beim Lesen dieser Festschrift!

Maria Wallner-Kleindienst

Rückblick und Erfahrung

1 30 Jahre Baustudiengänge im Wandel

FH-Prof. DI Dr. Michaela Kofler

FH-Lektorin, Institutsleitung von 2011bis 2023

1.1 Historie der Baustudiengänge

Auf Initiative der Bauinnung der Wirtschaftskammer Steiermark wurde vor über 30 Jahren ein praxisorientiertes Ausbildungskonzept für das Bauingenieurwesen im Hoch-und Tiefbau mit Schwerpunkt im Bereich der Bauwirtschaft entwickelt. Im Jahr 1995wurde unter der Leitung von DI Dr. Bernd Chichocki der Studienbetrieb des Diplomstudiengangs „Bauplanung und Baumanagement“aufgenommen. Dem internationalen Trendfolgend wurde der Diplomstudiengang 2003 unter der Leitung von FH-Prof. DI Dr. Wolfgang Nesitka in einen Bachelorstudiengang „Bauplanung und Bauwirtschaft“ und zwei Masterstudiengänge „Baumanagement und Ingenieurbau“ und „Architektur und Projektmanagement“aufgeteilt.

Abbildung 1.1-1: Baustudiengänge an der FH JOANNEUM

Gerade in Hinblick auf die Praxisorientierung lag die Intention darin, Architektur-und Bauingenieurstudierende im Grundstudium gemeinsam auszubilden, um damit die Interdisziplinarität zu fördern und die Praxissituation der Zusammenarbeit von Architektinnen und Architekten mit Bauingenieurinnen und Bauingenieuren widerzuspiegeln. In den beiden Masterstudiengängen erfolgte eine Spezialisierung in den beiden Fachdisziplinen. 2005 wurde die Leitung der Studiengänge an DI Sämi Behnam übergeben. 2011 erfolgte der Wechsel zu FH-Prof. DI Dr. Michaela Kofler für die Leitung des Bachelorstudiengangs „Bauplanung und Bauwirtschaft“ und des Masterstudiengangs „Baumanagement und Ingenieurbau“ und zu Arch. DI Wolfgang Schmied für die Leitung des Masterstudiengangs „Architektur“. DieLeitung des Instituts Architektur und Bauingenieurwesenwurde von Michaela Kofler 2023 an DI (FH) Dr. Maria Wallner-Kleindienst MScübergeben, die nun die Studiengänge und den Forschungsbereich in die Zukunft führt.

DasKonzept der drei Studiengänge im Bereich des Bauingenieurwesens und der Architekturwurde bis dato aufrechterhalten, wobei fachspezifische Anpassungen laufend mit Lehrenden,

Fachexpertinnen und -experten diskutiert und in die Curricula eingearbeitet wurden. Dabei wurde seit Anbeginn die Kooperation zur Bauindustrie, Bauwirtschaft und zu Vertreterinnen und Vertreter der öffentlichen Verwaltung gepflegt.

Da ein wesentlicher Aspekt einer akademischen Ausbildung auch die forschungsgeleitete Lehre ist, wurde in den letzten 15 Jahren sukzessive ein breit gefächerter Forschungsbereich mit Themen u.a. aus dem Bereich Fassaden im Lebenszyklus, Smart City, Revitalisierung, Dünnglasverfahren und innovativer Holzbau aufgebaut und in das Institut „Architektur und Bauingenieurwesen“ mit den genannten drei Studiengänge eingebettet.

1.2 Praxisorientierung in der Ausbildung

Stand früher der Frontalunterricht einer universitären Ausbildung im Vordergrund, so haben sich heutzutage moderne Lehrkonzepte als integrierte Lehrveranstaltungen etabliert, wobei Studierende motiviert werden, im Rahmen von praxisnahen Übungen die Lehrinhalte anwendungsorientiert umzusetzen. Auch erweitern neue Elemente des E-Learnings die konventionellen didaktischen Konzepte und ermöglichen so auch die Kommunikation auf mehreren Ebenen untereinander.

Vor allem in Projektarbeiten werden die einzelnen Fachdisziplinen fächerübergreifend umgesetzt, wobei Studierende in kleinen Gruppen immer wieder mit neuen Situationen und Problemstellungen mit Themen wie z.B. Entwurf, rechtliche Rahmenbedingungen, Planung, Konstruktion, bauwirtschaftliche Aufgabenstellungen, Projektmanagement und Aspekte der Ressourcenschonung konfrontiert werden. Sie arbeiten Lösungsvorschläge aus und diskutieren diese im Team, dabei übernehmen Lehrende mit ihrer Expertise der einzelnen Fachdisziplinen die Rolle als Coach.

Der Lehrkörper setzt sich einerseits aus Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Instituts zusammen, die sowohl ihre fachliche als auch wissenschaftliche Kompetenz an Studierende weitergeben, andererseits bringen extern Lehrende und Gastvortragende ihre Erfahrungen aus ihrer beruflichen Praxis bzw. ihr Know-how ein.

Zahlreiche Exkursionen auf nationaler und internationaler Ebene ermöglichen Studierenden, die praktische Umsetzung von Bauprojekten u.a. im Hoch-, Brücken-, Wasser- oder Tunnelbau zu verfolgen. Auf Unterstützung der Bauinnung der Wirtschaftskammer Steiermark wurde Studierenden ermöglicht, im Rahmen der Bauhofpraxis selbst Hand anzulegen und u.a. das Mauern einer Ziegelwand oder das Betonieren einer Platte fachgerecht in der Bauakademie Steiermark zu lernen.

Eine große Herausforderung stellt für Studierende die Teilnahme an nationalen und internationalen Wettbewerben wie z.B. pro:Holz – Student Trophy oder die Deutsche Betonkanuregatta dar. Mit großem Einsatz werden Studierendenteams von Lehrenden darauf vorbereitet und das Ergebnis kann sich sehen lassen; zahlreiche Podiumsplätze wurden in den letzten Jahren erzielt.

Im Rahmen des Studienbetriebs sind der Kontakt und die Zusammenarbeit mit fachspezifischen Firmen unumgänglich. Sie bieten interessante und vielfältige Praktikumsstellen für das im Curriculum des Bachelorstudiums verankerte Berufspraktikum. Dabei können Studierende ihr erlerntes Fachwissen schon im Rahmen des Studiums in die Praxis umsetzen.

1.3 Internationale Beziehungen

Über nationale Grenzen hinweg zu blicken, ist in einer Ausbildung eine wertvolle Bereicherung. Dies wird im akademischen Bereich auch von öffentlicher Hand entsprechend gefördert z.B. über das Erasmus+-Programm für Studienaufenthalte in Europa. Das Institut pflegt seit Jahren die Kooperation mit Partneruniversitäten für den Studierenden- und Lehrendenaustausch.

Ein Auslandssemester bietet den Studierenden wertvolle Erfahrungen für ihre berufliche Zukunft und ermöglicht eine Erweiterung ihrer Fachkenntnisse und Qualifikationen. Zusätzlich werden ihre Sprachkenntnisse verbessert. Im Gegenzug bereichern Incoming-Studierende der Partneruniversitäten den Lehrbetrieb am Studiengang. Gerade im Rahmen von Projektarbeiten werden so sprachliche und fachliche Barrieren überwunden.

Der Lehrendenaustausch ermöglicht auf internationaler Ebene Ausbildungskonzepte und Ausbildungsschwerpunkte kennenzulernen. Oft ergibt sich daraus weiterführend eine Kooperation für internationale Forschungsaktivitäten. Beispielhaft sei das Projekt „SCALE – Smart Cities Advanced Learning“ erwähnt, bei dem Lehrende und Studierende von universitären Einrichtungen aus Spanien, Deutschland und Österreich in Kooperation mit Firmen der drei Länder gemeinsam eine Informationsplattform zum Thema Smart Cities mit Fokus auf Architektur, IT und Energie entwickelt haben (2021).

1.4 Forschung und Entwicklung

Die Fachhochschule FH JOANNEUM als University of Applied Sciences sieht den Schwerpunkt ihres Forschungsauftrags im Bereich der angewandten Forschung. Dies spiegelt sich auch in den Forschungsprojekten des Instituts wider. Eine Auswahl wird im Folgenden beispielhaft aufgezeigt.

Schon vor über zehn Jahren wurden Themen aus dem Bereich der Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit aufgegriffen und von Expertinnen und Experten des Instituts wissenschaftlich beleuchtet.

In Kooperation mit Studiengängen der FH JOANNEUM (Soziale Arbeit, Energie-, Verkehrs- und Umweltmanagement) wurde im Forschungsprojektes „ÖKOTOPIA – Ressourcenschonung in der Stadtteilentwicklung“ ein Kriterienkatalog entwickelt, der als Tool zur Beurteilung der Nachhaltigkeit bei Stadtentwicklungsprojekten herangezogen werden kann, wobei der Fokus auf die Bebauungsart, den Energieverbrauch, die Mobilität und das soziale Umfeld gelegt wurde [1]. Das Projekt wurde durch die Forschungsförderungsgesellschaft FFG ermöglicht.

Im gleichen Zeitraum nahmen Experten des Studiengangs den Lebenszyklus von Fassadensystemen unter die Lupe. Das von der FFG geförderte Projekt „Lebenszyklusorientierte Qualitätsoptimierung von Gebäuden“ wurde in Kooperation mit österreichischen Fachhochschulen und Wirtschaftspartnern durchgeführt. Darauf aufbauend wurden in Kooperation mit der Bauinnung der Wirtschaftskammer Steiermark zwei Studien verfasst, in denen bestehende Fassadensysteme in Hinblick auf die Lebenszykluskosten von der Herstellung bis zum Abbruch untersucht und nach sowohl ökologischen als auch ökonomischen Kriterien evaluiert wurden [2]. Dies war nur durch Kooperation zu Bauunternehmen und Bauträgern in der Steiermark möglich.

In einem weiteren Projekt „RESPIRE – Retrofitting School Buildings – Planning with Stakeholder Engagement“ wurden in Kooperation mit der GBG der Stadt Graz Empfehlungen für den Umbau bestehender Schulen mit Fokus auf die Energieeffizienz, Raumklima, Akustik und soziale Aspekte ausgearbeitet. Dieses Forschungsprojekt wurde durch den Zukunftsfond Steiermark finanziell unterstützt (2017).

Mit dem „Josef-Ressel-Zentrum für Dünnglastechnologie für Anwendungen im Bauwesen“ hat das Institut zwischen 2016 und 2021 einen Weg in Richtung Materialtechnologie beschritten. Erforscht wurde das Materialverhalten und die Fügetechnik von Dünnglas, wobei daraus innovative Konstruktionsprinzipien abgeleitet wurden. Vor allem bei Fassadensystemen kann die Flexibilität bei geringem Materialbedarf ausgenützt werden [3].

Im derzeit laufenden Projekt „SYS.WOOD – Systemoptimierung im österreichischen Holzbau“ werden Optimierungspotentiale entlang der Wertschöpfungskette von der Planung, Vorfertigung, Montage bis hin zur Nutzung von Holzbauten in Kooperation mit anderen nationalen universitären Einrichtungen und Wirtschaftspartnern erarbeitet. Die Ergebnisse werden in ihrer Umsetzung einen wertvollen Beitrag zur Ressourcennutzung für zukünftige Bauprojekte und zum Klimaschutz leisten.

Die Expertinnen und Experten des Instituts waren immer bestrebt, aktuelle Trends aufzugreifen, fachspezifische Kooperationen zu Firmen und universitären Einrichtungen zu suchen und Projekte erfolgreich abzuwickeln. Der Mehrwert für die Lehre liegt darin, dass einerseits Ergebnisse aus Forschungsprojekten direkt in die Lehre einfließen und andererseits Studierende im Rahmen ihrer Abschlussarbeiten Fragestellungen aus Forschungsprojekten aufgreifen und so aktiv mitarbeiten können.

1.5 Ein Blick in die Zukunft

Das Bauingenieurwesen ist in einem steten Wandel, dies geht mit gesellschaftlichen Veränderungen einher. Der Klimawandel stellt uns vor große Herausforderungen, denen wir uns gerade im Bauwesen im besonderen Maße stellen müssen. Ressourcenschonung auf Materialebene, Revitalisierung, Digitalisierung, Prozessoptimierung um nur einige Beispiele zu nennen.

Dies erfordert, in der Ausbildung sich auf Aktualität, Flexibilität und Qualität zu fokussieren und Studierende praxisorientiert auf den Beruf vorzubereiten. So wird die Erfolgsgeschichte Baustudiengänge an der FH JOANNEUM sicherlich im nächsten Jahrzehnt fortgesetzt. Glück auf!

1.6 Literatur

[1] Plé/Schloffer/Würz-Stalder [Hrsg.]: Ökotopia – Ressourcenschonung in der Stadtteilentwicklung – Primärforschung in Grazer Stadtgebieten und empirische Planungsgrundlagen (2013), Verlag Peter Lang GmbH

[2] Hasler: Fassadensysteme im Fokus der Lebenszyklusbetrachtung, Studie im Auftrag der WKO Steiermark, Landesinnung Bau (2017)

[3] Neugebauer/Wallner-Novak et al: Adaptive and Movable Structures made from Thin Glass, Conference Proceedings – GlassConGlobal (2018) 343

Forschung am Institut

Wir gratulieren zu 30 Jahren!

proholz-stmk.at

2 Holzbau im Lebenszyklus

FH-Prof. DI Dr. Markus Wallner-Novak

Assoziierter Professor (FH) im Bereich Holzbau und Tragwerkslehre

DI Katharina Schachner, BSc

Wissenschaftliche Mitarbeiterin

Hinweis: Dieser Beitrag wird im Frühjahr 2026im Tagungsbanddes 18. Forschungsforum der österreichischen Fachhochschulenunter dem Titel: „Holzbau im Lebenszyklus“, erscheinen.

2.1 Einleitung

Im Forschungsprojekt Sys.Wood steht die umfassende Untersuchung von Planung, Vorfertigung, Montage und Nutzung von Holzbauten im Mittelpunkt. Unter der Leitung der FH JOANNEUM erarbeitet das Konsortium aus acht Unternehmenspartnern und fünf wissenschaftlichen Einrichtungen Methoden zur Optimierung des österreichischen Holzbaus.

Abbildung 2.1-1: Projektziele Sys.Wood

Dabei wird in vier Arbeitspaketen der rote Faden von der Verbesserung von Planungsabläufen (AP2), über eine Auswahl von resilienten Details im Holz-Hochbau (AP3), zu Themen der Kreislaufwirtschaft im Holzbau (AP4) bis hin zum Qualitätsmanagement (AP5) verfolgt. Somit werden Methoden erarbeitet, die die Unternehmensstruktur im österreichischen Holzbau berücksichtigen: 84% sind Kleinstunternehmen, 15% Kleinunternehmen und 0,7% mittlere Unternehmen.

An dieser Stelle wird auf das Arbeitspaket AP4 „Holz im Lebenszyklus“ näher eingegangen, das vom Institut Architektur und Bauingenieurwesen der FH JOANNEUM und dem Institut für Integrale Tragwerksplanung und Ingenieurholzbau der TU Wien verantwortet wird. Zwischenergebnisse von zwei der insgesamt drei Forschungsjahre werden beschrieben. Das Arbeitspaket ist in drei Teile gegliedert und behandelt den Einfluss der Vorfertigung auf die ökologische Bewertung (Assessment), Maßnahmen und Methoden zur Instandhaltung (Repair) und der Kreislaufführung von Holzbauten (ReUse).

2.2 Methoden

2.2.1

Vorfertigung

In der ökologischen Bewertung ist der Anteil der Vorfertigung weder in Umweltproduktdeklarationen (EPD) noch in einschlägigen Datenbanken enthalten. Für die Bewertung dieses Vorfertigungs-Anteils in der Produktion von Holzbauelementen (dem Modul A3 nach EN 15978) wurden daher umfassende Erhebungen zu Materialströmen und Energieaufwänden in den Partnerunternehmen durchgeführt. Die erhobenen Daten wurden einerseits mit Werten aus der wissenschaftlichen Literatur und mit vereinfachten Ansätzen aus den jeweiligen Jahresbilanzen von Energieverbrauch und Produktionsmenge verglichen.

2.2.2

Instandhaltung

Die R-Strategien der Kreislaufwirtschaft beinhalten Repair und ReUse als zwei zentrale Maßnahmen zur Verlängerung der Lebensdauer Bauteilen im Holzbau. Im Bereich Repair, also der Instandhaltung und Instandsetzung, wurden Literaturrecherchen und Interviews mit Partnerfirmen und gemeinnützigen Bauträgern durchgeführt. Aufbauend auf normativen Anforderungen, Nutzungsdauerkatalogen und bestehender Literatur zur Wartung im Hochbau wird ein ‚Wartungshandbuch Hochbau und Holzbau‘ erarbeitet. Dabei werden die Perspektiven der Erhalter:innen sowie der Nutzer:innen abgedeckt und Begleittexte legen gesondert Hinweise für Ausführende dar.

Werden die Funktionsschichten in Hochbauten über ihre Lebenszyklen gestaffelt betrachtet, rückt die Trennbarkeit von Bauteilen mit geringeren Lebenszyklen von jenen mit höheren Lebenszyklen in den Vordergrund. Dafür werden Bewertungsschemen zur Kreislauffähigkeit unter Einbeziehung von Demontagehierarchien angewendet.

2.2.3 Kreislaufwirtschaft

Für ReUse, also die Wiederverwendung von Bauteilen und Bauelementen, nehmen Verbindungsmittel und ihre Zerlegbarkeit eine zentrale Rolle ein. Eine Systematik der Verbindungen aus Sicht der Kreislaufwirtschaft wurde erstellt. Im Rahmen der wissenschaftlichen

Untersuchung werden zentrisch verbundene Wandelemente aus Brettsperrholz und die Anwendung vorgespannter und daher trennbarer Systeme untersucht.

2.3 Ergebnisse

2.3.1 Lebenszyklusanalyse der Vorfertigung

Der Anteil an Emissionen durch die Vorfertigung von Holzrahmenbauteilen liegt in Abhängigkeit von den Produktionsbedingungen im Bereich von 2,5 bis 7,1 kgCO2 Äqu. pro Quadratmeter. Diese Emissionen machen je nach Bauteilaufbau einen Anteil von etwa 2 bis 7% der bilanzierten Gutschriften durch das verbaute Holz aus. Diesen Emissionsanteilen stehen maßgebliche technische, ökonomische und ökologische Vorteile im Verhältnis zur Fertigung vor Ort gegenüber.

Abbildung 2.3-1: CO2-Bilanz eines vorgefertigten Wandbauteils

2.3.2

Wartungshandbuch Hochbau und Holzbau

Das „Wartungshandbuch Hochbau und Holzbau“ soll den Wert des Baubestandes für längere Zeit erhalten und das im Holz gebundene CO2 für einen längeren Zeitraum binden. Das für den Hochbau allgemein gültige Handbuch geht auf Themen wie das Lüftungsverhalten oder die Feuchtigkeitsthematik, die für den Holzbau von besonderer Bedeutung sind, ein. Wesentlich ist die Empfehlung regelmäßiger Wartungsintervalle, die über die Festlegungen in den aktuellen Normen hinaus gehen.

Mit kompetenten Planungsbüros und ausführenden Firmen wurden zerlegbare Verbindungsmittel diskutiert und als erste Grundlage eine systematische Gliederung von Verbindungsmitteln für die Wiederverwendung im Holzbau erarbeitet.

2.3.3

Zerlegbare Holzkonstruktionen

Zur Bewertung der Kreislauffähigkeit von zerlegbaren Holzkonstruktionen wurden im Projekt unterschiedliche Bewertungssysteme herangezogen [1], [2], [3] und methodisch verglichen.

2.3.3.1

Systemvergleich

Zur Optimierung der Verbindungen im Holzbau aus Sicht der Zerlegbarkeit wurde der Fokus auf Verbindungen gelegt, die möglichst in der Wandmittelebene positioniert sind und so eine effiziente zentrische Kraftübertragung ermöglichen.

Als Systeme kommen Sonderbauteile zur zentrischen Lasteinleitung aus Stahlprofilen und Stahlblechen mit Stabdübel, Verbindungssysteme zur Aufsetzmontage und Vorspannsysteme in Frage.

Das Lösen von Verbindungen mit Sonderbauteilen ist nur durch Zerstörung der Verbindung und des Bauteils möglich. Systeme mit Aufsatzmontage von Wandelementen, bestehen aus einem stiftförmigen Verbindungsmittel im Grundbauteil, das in eine Hülse im Anbauteil eingreift. Der Formschluss der Verbindung wird dabei entweder durch Einrasten eines Sperrtriebes direkt beim Absenken (System b Stexon bzw. Hilti HCW) oder durch Einbohren eines Querbolzens nach der Montage (Sihga) hergestellt. Hinsichtlich der Zerlegbarkeit ist das beschriebene System b mit der Zerstörung der Verbindung und dem Teilen des Bauteils verbunden. Die Variante mit Querbolzen hat höheres Potenzial für zerstörungsfreie Zerlegbarkeit. Hier fehlen noch praktische Erprobungen, da sich das System in der Entwicklung befindet. Die Lösbarkeit von Stabdübelverbindungen ist vom Grad der Beanspruchung in der Lastgeschichte abhängig. Zentrisch gespannte Systeme wurden in unterschiedlichen Bauweisen erprobt. Als Beispiele sind Anwendungen zur Sanierung von Mauerwerk, zur Optimierung von Bausystemen im Mauerwerk, für zentrisch vorgespannte Stützen im Stahlbetonbau, in Erdankern oder als Spannsysteme im Maschinenbau zu nennen. Im Holzbau sind zentrisch quer vorgespannte Decks als Fahrbahnplatten im Brückenbau anzuführen. Das System besteht aus Paketen von hochkant angeordneten Holzquerschnitten, die in Querrichtung durch Spannstahl zu einer orthotropen Platte vorgespannt werden. Das System findet in den USA und im skandinavischen Raum als Cross-Laminated Timber oder QS-Platte Anwendung. Untersuchungen zum Langzeitverhalten zeigen, dass die Vorspannkräfte nach allen Langzeitverlusten bei 60% liegen [5].

In den USA wurde ein Vorspannsystem für die amerikanische Plattform-Frame-Bauweise entwickelt. Die aussteifenden Wände im Holzrahmenbau werden mittels milder Vorspannung

vertikal vorgespannt. Ein Federsystem dient dabei der Kompensation von Spannkraftverlusten durch Schwinden der Hölzer (Simpson Strong-Rod [4]).

Für erdbebensicheres Bauen wurden vorgespannte Wandscheiben aus Brettsperrholz in Neuseeland eingesetzt [6]. In den USA wurde ein effizientes und duktiles System für mehrgeschoßige Holzbauten aus Brettsperrholz entwickelt und experimentell bestätigt [7].

Abbildung 2.3-2: Zentrische Verankerungen von Brettsperrholzwänden a) mit eingeschlitztem Blech, b) mit Anker und Hülse zur Aufsetzmontage und c) mit vertikaler Vorspannung

2.3.3.2Systemwahl

Systeme und Detaillösungen

Im Rahmen einer Master-Arbeit wurden unterschiedliche Systeme für zentrisch vorgespannte Wandsysteme aus Sicht der Ausführung in der Holzbaupraxis untersucht [13]. Dabei wurde auf eine technisch mögliche Spanngliedführung und den Bauablauf Rücksicht genommen.

Abbildung 2.3-3: Bausystem Vorspannung mit Brettsperrholz

Ein geeignetes Beispiel, das aus den Vorschlägen in [11] weiterentwickelt wurde, zeigt Abbildung 2.3-3. In einer Variantenstudie wird zur Übertragung der Schubkräfte neben der Schubverzahnung auf Lösungen mittels unterschiedlicher Verbindungsmittel und durch Haftreibung eingegangen.

Vorspannverluste

Die Vorspannverluste vorgespannter Brettsperrholz-Elemente wurden in einer umfassenden wissenschaftlichen Untersuchung quantifiziert [11]. Nach diesem Modell zeigte sich: Erfolgt die Lastübertragung direkt von Wand zu Wand, ohne Pressung der Brettsperrholz-Decken quer zur -Decken geleitet, steigen die Verluste durch Schwinden der Decken-Elemente quer zur Faser auf m im Projekt angewandten Rechenmodell zur Analyse des Langzeitverhaltens vorgespannter Holzbauteile.

Reibung

Für den Reibungsbeiwert zwischen vorgespannten Holzlamellen in QS-Platten wird in EN 19951-2 als Bemessungswert für die Tragfähigkeit gegen Gleiten durch Überschreiten der Haftreibung in den Fugen konservativ =0,17 angegeben. In der Literatur finden sich in der Regel höhere Mittelwerte von =0,49 [12] bzw. =0,50 als Produktangabe der HaftReibungskoeffizienten von Schalldämmstreifen.

Durch planmäßig überdrückte Fugen in vorgespannten Systemen kann sichergestellt werden, dass die Reibung auch im Erdbebenfall wirksam bleibt.

Orientierungsversuche

Im Rahmen des Forschungsvorhabens Sys.Wood wird für das dritte Forschungsjahr angestrebt Orientierungsversuche durchzuführen, um Erkenntnisse zum Tragverhalten bei Reibung im Kontakt der vorgespannten Wände zu erlangen.

2.3.3.3

Modellbildung

Das räumliche System der vorgespannten Wandscheiben kann einerseits in Teilsysteme vertikal übereinander angeordneter Wandscheiben im Aufriss und andererseits in ein System aus einzelnen Wegfedern im Grundriss zerlegt werden. Dabei wird das in der Tragwerksplanung im Hochbau anerkannte Modell für Aussteifungssysteme im Hochbau angewendet [8]. Das gesamte Gebäude wird als eingespannter schubweicher Balken angesehen. Effekte aus Biegesteifigkeiten von Decken und Effekte aus Wölbkrafttorsion von Wandgruppen werden in guter Näherung an das reale Tragverhalten vernachlässigt.

Daraus ergibt sich folgender Berechnungsablauf:

Wahl eines maßgebenden Geschoßgrundrisses, Bestimmung der Steifigkeiten der einzelnen Wandscheiben im betrachteten Grundriss, Verteilung der horizontalen Einwirkungen aus Wind, Erdbeben und ungewollter Schiefstellung aus den darüber liegenden Geschoßen auf die Wandscheiben entsprechend ihren Steifigkeiten, Nachweis der maßgebenden Wandscheiben und ihrer Verbindungen.

Dieser Ablauf kann von der einfachen statischen Windbemessung bis zum komplexen PushOver-Verfahren in der Erdbebenbemessung Anwendung finden.

Für die Analyse von Aussteifungssystemen im Holz-Hochbau [9] ist für die Windstatik der Ansatz relativer Steifigkeiten von Wandscheiben im jeweiligen Grundriss ausreichend, während für genauere Berechnungen die Nachgiebigkeit aus den darunter liegenden Geschoßen einbezogen wird und die absoluten Steifigkeiten der Wandscheibensysteme ermittelt werden müssen.

Für das Projekt Sys.Wood wurden einzelne Wandscheiben als ebene, nichtlineare System mit drei Freiheitsgraden modelliert. Nichtlineare Arbeitslinien für die einzelnen Kopplungen in den Fugen an Wandkopf und Wandfuß (Kontakt, Verankerungssystem, Schubverbindungen) können berücksichtigt werden und die Berechnung wurde als Softwarelösung implementiert.

Zur Lösung des nichtlinearen Tragverhaltens der Wandscheiben unter vertikaler Vorspannung, Auflast und Horizontalkraft am Wandkopf wird das Newton-Verfahren in zwei Dimensionen angewendet [10]. Die iterative Approximation der Verformung bei Druck und Biegung erfolgt mittels der Jakobi-Determinante aus den Gleichgewichts- und Kompatibilitätsbeziehungen des Wandelements.

Abbildung 2.3-4: Steifigkeit und Traglast bei unterschiedlichen Druckniveaus

2.3.3.4Zusammenfassung

Die Vergleichsrechnungen unterschiedlicher Vorspanngrade zeigen, dass vertikal vorgespannte Tragwerke aus Brettsperrholz ein höheres Steifigkeitsverhalten und erhöhte Traglast gegenüber konventionell mittels Stahlblechformteilen verbundenen Tragwerkselementen aufweisen (Abbildung 2.3-4). Im Inneren der Wandelemente angeordnete Vorspannelemente weisen Vorteile in der Brandbeständigkeit auf, sind jedoch für die Vermeidung von akustischenKopplungspunkten(Schallbrücken) zur Reduktion der Flankenübertragung als günstig anzusehen.Weiters erlauben sie den Ansatz planmäßiger Reibung zur Übertragung von Horizontallasten und sind als zerstörungsfrei zerlegbare Konstruktionen zubetrachten.

Vorgespannte Systeme weisen im Erdbebenfall hohes Trag-und Duktilitätsverhaltenauf. Dies wurde experimentell untersucht und soll mittels Verifikationen durch Push-Over-Berechnung nach der zweiten Generation der Eurocodes gezeigt werden.

2.4 Diskussion

Aus der Betrachtung von Holzbau im Lebenszyklus im zugehörigen Arbeitspaket des Projekts Sys.Wood werden Methoden erarbeitet, die eine Hilfestellung zur Erfüllung der zukünftigen Anforderungen an den Holzbau darstellen. Im vorliegenden Artikel wurde auf das Potenzial vorgespannter Wandsysteme im Holz-Hochbau eingegangen.

Aus Sicht des Konsortiums sind neben technischen Innovationen zur Zerlegbarkeit auch neue Geschäftsmodelle für die Kreislaufwirtschaft im österreichischen Holzbau verbunden, die von den in diesem Bereich tätigen Kleinst- und Klein-Unternehmen umgesetzt werden können.

2.5

Referenzen

[1] Kromoser, B., Hammerl, M., Camargo, I., Bankl, V., Klammer, M., & Amler, F. (2024). Orientierungsleitfaden Zirkularitätsfaktor ZiFa 1.0: Entwicklung von Bewertungsparametern für kreislauffähiges Bauen & Sanieren. www.wien.gv.at/spezial/studien/mdbd/orientierungsleitfadenzirkularitaetsfaktor2024.pdf

[2] Dolezal, F., Fellner, M., Mayer, I., Muñoz-Czerny, U., Lux, C., Plößnig-Weigel, B., Polleres, S., & Trimmel, P. (2024). Katalog kreislauffähiger Holzbauteile: Entwicklung und Bewertung von kreislauffähigen Holzbauteilen in Holzmassiv- und Holzrahmenbauweise, wobei für die Gebäudeklassen GK1, GK3 und GK4 Bauteile erarbeitet werden. https://www.ibo.at/fileadmin/ibo/documents/BTKHolz_IBO_HFA_komplett_011024.pdf

[3] Koppelhuber, D., Koppelhuber, J., & Dold, C. (2024). Rückbauorientiertes Planen und Bauen im Holzbau: Grundlagen rückbauorientierte Holzbauplanung Rückbaukatalog mit Bewertungsschema Handlungsempfehlungen Werterhaltungskonzept. Leitfaden. https://www.koppelhuber-partner.at/download/leitfaden-rueckbauorientiertes-planen-und-bauen-im-holzbau/#

[4] Strong-Tie, S. (2022). Strong-Rod Systems: Kanada-Ausgabe.

[5] Crocetti, Roberto; Ekholm, Kristoffer; Kliger, Robert (2016): Stress-laminated-timber decks: state of the art and design based on Swedish practice. In: Eur. J. Wood Prod. 74 (3), S. 453–461. DOI: 10.1007/s00107-015-0966-1.

[6] Below, K., & Sarti, F. CATHEDRAL HILL 2: CHALLENGES IN THE DESIGN OF A TALL ALL-TIMBER BUILDING. In World Conference on Timber Engineering (Vol. 2016).

[7] Wynn, Ryan, Roser, Sorosh, & Hutchinson. NHERI TallWood 10-story Test Nonstructural, Part 1 of 4: Project Overview and Curtain Wall Subassembly. In Proceesings of the 12th National Conference on Earthquake Engineering.

[8] Beck, H., & Schäfer, H. Die Berechnung von Hochhäusern durch Zusammenfassung aller aussteifenden Bauteile zu einem Balken. Der Bauingenieur, 1969(3), 80–87.

[9] Wallner-Novak, M., & Wörle, P. (2021). Aussteifungssysteme im Holz-Hochbau (1st ed.). Eigenverlag des IHBV.

[10] Deuflhard, P. (2011). Newton methods for nonlinear problems: Affine invariance and adaptive algorithms (First softcover printing). Springer series in computational mathematics: Vol. 35. Springer-Verlag.

Holzbau im Lebenszyklus

[11] Gräfe, M., Dietsch, P., & Hipper, A. (2019). Vorspannung von Brettsperrholzkonstruktionen. Forschungsinitiative ZukunftBau.

[12] Aurand, S. (2024). A contribution to friction in timber connections [Dissertation, Karlsruhe]. K10plus.

[13] Schiendorfer (2025): Vertikale Vorspannung von mehrgeschoßigen Hochbauten aus Holz. Unveröffentlichte Masterarbeit, in Bearbeitung. FH JOANNEUM, Baumanagement und Ingenieurbau.

Dieses Projekt wird aus Mitteln des Waldfonds, einer Initiative des Bundesministeriums für Land- und Forstwirtschaft, Regionen und Wasserwirtschaft gefördert und im Rahmen des Programms Think.Wood der österreichischen Holzinitiative durchgeführt.

3 RENVELOPE

Dipl. Ing (FH) Marianne Alb

Wissenschaftliche Mitarbeiterin

DI Dr. Ewald Hasler

Assoziierter Professor (FH) im Bereich Hochbau und Bauphysik

3.1 ENERGIE ADAPTIVE HÜLLE

Im Forschungsprojekt RENVELOPE ENERGIE ADAPTIVE HÜLLE ist das Institut „Architektur und Bauingenieurwesen” als Partner (Lead AEE INTEC) mit der Modulentwicklung von Fassadenpaneelen tätig.

Das Projekt zielt darauf ab, eine kosteneffiziente, kreislauffähige und modulare Lösung zur energetischen Sanierung von Gebäuden über die Gebäudehülle zu entwickeln. Durch die Kom-neutraler Fassadenelemente mit integrierten energieaktiven Technologien und einer intelligenten Steuerung soll dieses Ziel erreicht werden.

Angesichts der aktuellen Klima- und Energieherausforderungen gewinnt die nachhaltige Transformation des Gebäudebestands zunehmend an Bedeutung.

3.2 Projektzusammensetzung

Im Forschungsprojekt RENVELOPE ENERGIE ADAPTIVE HÜLLE liegt der Lead bei der Forschungsgesellschaft AEE INTEC. Des Weiteren sind wissenschaftliche und Unternehmenspartner als Kooperationspartner involviert:

Abbildung 3.2-1: Demonstratoren in Wien, Graz und Knittelfeld [AEE INTEC]

3.3 Demonstratoren

Die Umsetzung des Projekts erfolgt an drei ausgewählten Demonstrationsobjekten in Wien, Graz und Knittelfeld, um die praktische Anwendbarkeit und Wirksamkeit der geplanten Maßnahmen unter realen Bedingungen zu testen und zu optimieren.

Demonstrator Nummer 1 ist ein Mehrparteienhaus in Wien, Baujahr 1977 mit 24 Wohneinheiten.

Demonstrator Nummer 2 ist ein Studentenheim in Graz, Baujahr 1972 mit 34 Wohneinheiten.

Demonstrator Nummer 3 ist die Landesberufsschule in Knittelfeld, Baujahr 1983.

Abbildung 3.3-1: Demonstratoren in Wien, Graz und Knittelfeld[Nussmüller.Architekten]

3.4 Montagesysteme für vorgefertigte Fassaden

DasInstitutfür „Architektur und Bauingenieurwesen“der FHJOANNEUM unterstützt dasRENVELOPEProjekt im Bereich derwissenschaftlichenund bautechnischenAspekte.

Dazu zählt unter anderemdie Ausarbeitung zu den unterschiedlichsten Montagesystemen für vorgefertigte Fassadensowie die Möglichkeiten der Befestigung derartiger Fassadensysteme an unterschiedlichen Bestandsgebäuden.

Ein wesentlicher Vorteil von vorgefertigten Fassaden sind die schnelle Montage auf der Baustelle. Für die serielle Sanierung werden systematische Befestigungstechniken benötigt, Sonderlösungen verteuern die Konstruktion und sind nur in Ausnahmefällen sinnvoll. Hauptaufgabe von Montagesystemen sind die Lastabtragung vertikaler und horizontaler Lasten an die Unterkonstruktion.

Zudem müssen sie Bautoleranzen ausgleichen, eine einfache und schnelle Montage gewährleisten, für unterschiedlichste Gebäudetypen und Materialien geeignet sein, Wärmebrücken vermeiden und auch für Sanierungen und Neubauten geeignet sein. Am Ende der Nutzungszeit soll auch eine einfache Demontage und Zerlegbarkeit der Module möglich sein.

Als besondere Herausforderung stellt sich die Eignung des Bestandsgebäudes als Befestigungsuntergrund dar. Ein großer Teil der zur Sanierung mit Hilfe von seriell vorgefertigten Fassaden in Frage kommenden Gebäude wurden mit Bauweisen errichtet, die für eine Befestigung der Module einen ungünstigen Untergrund darstellen.

Dies trifft auch auf zwei der drei Demonstratoren zu, die hier eingesetzten Wandbildner sind Mantelbetonsteine mit einer der Bauzeit entsprechenden Betonqualität. Hier ist eine ausreichend zuverlässige Befestigung der Module nur in den Geschoßdecken möglich. Aus den bisherigen Erkenntnissen zeigt sich, dass eine möglichst genaue Bestandserhebung und Dimensionierung der Befestigung essenziell für die weitere Planung sind.

Abbildung 3.4-1 dokumentiert den Montageprozess des Demonstrators in Knittelfeld. Mittels Kranes wird das Fassadenelement angehoben. Auf zwei mobilen Plattformen wird das Element in Position gebracht. Es erfolgt die Verschraubung mit dem Rohbau. Das Element wird an der Oberseite und an einer frei zugänglichen Seite mit Stahlwinkel mit dem Untergrund verbunden.

Zusätzlich werden zu einem späteren Zeitpunkt die Fassadenelemente untereinander von innen kreuzweise verschraubt. Nach ca. 25 Minuten ist die Montage des Fassadenelementes abgeschlossen. Die vollständige Einkleidung des Baukörpers 1 erfolgte innerhalb von sechs Wochen. Die Fassadenoberfläche sowie die Solarpaneele wurden zu einem späteren Zeitpunkt angebracht.

Abbildung 3.4-1: Montageablauf am Demonstrator in Knittelfeld [FH JOANNEUM]

Da die Lasten über die bestehende Tragstruktur eingeleitet werden, wurden die statischen Reserven vom Bestand überprüft. Das zusätzliche Eigengewicht sowie Schnee, Wind und Erdbebenlasten sind kraftschlüssig vom Bestand aufzunehmen. Lastübertragende Befestigungen wurden statisch nachgewiesen. Die Lastabtragung der vertikalen Lasten erfolgt am Demonstrator in Knittelfeld mittels Stahlwinkel. (vgl. Abbildung 3.4-2). Die Horizontallasten werden mittels Rückverankerung in die Bestandskonstruktion geführt. Mit vier Stahlwinkel wurde das Element an den Seiten befestigt.

Abbildung 3.4-2: Vertikale Lasteinleitung mittels Stahlwinkel am Demonstrator Knittelfeld: Eingebohrte Stahldübel für Stahlwinkel (links), Stahlwinkel montiert (Mitte), Auflager für vorgefertigtes Fassadenelement (rechts) [FH JOANNEUM]

3.5 Ausblick

Im RENVELOPE Projekt sollen durch die praktische Umsetzung der Sanierung an drei Demonstratoren Lösungen erarbeitet werden, die eine wirtschaftliche und ökologisch verträgliche Anwendung seriell vorgefertigter Fassadenmodule mit integrierten Energiesystemen ermöglichen. Der Projektabschluss ist mit März 2027 geplant.

4 Potentiale für nachhaltig leistbaren Wohnraum

BM DI Dr. Thomas Mathoi

Dozent (FH)

im Bereich Projektmanagement

Dipl. Ing (FH) Marianne Alb

Wissenschaftliche Mitarbeiterin

Der Ausgangspunkt zur Untersuchung möglicher Potentiale für nachhaltig leistbaren Wohnraum, die vom Institut für Architektur und Bauingenieurwesen an der FH JOANNEUM im Auftrag der Zukunftsagentur Bau GmbH und auf Initiative der steirischen Landesinnung Bau erstellt wurde, ist die aktuelle Wohnbaukrise, geprägt von steigenden Baukosten, sinkenden Baubewilligungen und wirtschaftlicher Unsicherheit. Daher wurden systematisch Potentiale zur Senkung von Herstellungs- und Betriebskosten im Wohnbau mit dem Ziel analysiert, leistbaren Wohnraum langfristig sicherzustellen.

Das Ausarbeiten dieser Potentialanalyse erfolgte in drei Arbeitspaketen zur Planung, Bautechnik und Projektabwicklung von Wohnbauvorhaben. Für jedes Arbeitspaket wurde eine Arbeitsgruppe bestehend aus Expert:innen von Wohnbauträgern, Wohnbaugenossenschaften, Architektur- und Ingenieurbüros, Bauunternehmen sowie dem Land Steiermark eingesetzt.

Die Grundlage war ein ganzheitlicher Ansatz, der die ökonomischen, ökologischen und sozialen Aspekte über den gesamten Lebenszyklus von der Planung, Ausführung, über den Betrieb bis hin zum Rückbau und Recycling berücksichtigt und somit nicht bloß Bau- und Errichtungskosten betrachtet. Denn die Kosten während der Nutzungsphase für Betrieb, Wartung und Instandhaltung überschreiten üblicherweise die Aufwendungen für die Herstellung.

Die Potentiale in Bezug auf die Reduktion der Bau-, Errichtungs- und Betriebs- bzw. Instandhaltungskosten sowie sofern sinnvoll möglich in der Nachhaltigkeit (Rückbaubarkeit, Recyclingfähigkeit) wurden qualitativ in den Bandbreiten hohes, mittleres, oder geringes Potential und mit der Möglichkeit einer kurz-, mittel- oder langfristigen Umsetzbarkeit bewertet und dargestellt.

Hierbei ist anzumerken, dass es im Rahmen der Potentialanalyse nicht möglich war, eindeutige und quantitative Aussagen in Bezug auf bestimmt Maßnahmen zu treffen. Vorgeschlagene Systeme, Konzepte und Konstruktionen müssen in weiterer Folge ganzheitlich betrachtet und einem wirtschaftlichen Vergleich unterzogen werden, um eindeutige Aussagen in Bezug auf Kosten zu geben sowie das tatsächliche Einsparpotential zu ermitteln.

Das Ergebnis der Potentialanalyse zeigt die Möglichkeiten zur Effektivitätssteigerung über den gesamten Lebenszyklus und die Potentiale als Beitrag zur Schaffung von leistbarem Wohnraum sowohl für Auftraggeber:innen, als auch für zukünftige Nutzer:innen.

4.1 Ausgangssituation

Die Bauwirtschaft hat eine bedeutende Schlüsselstellung in der Gesamtwirtschaft. Nicht nur auf nationaler, auch auf internationaler Ebene ist die Bauwirtschaft eine Konjunkturlokomotive und ein Indikator für Konjunkturschwankungen. Zudem prägt die Bauwirtschaft die Umwelt durch ihre Produkte die Bauwerke und erreicht eine große Tragweite in der Gesellschaft, denn das Bauen erfüllt die Grundbedürfnisse des Wohnens mit seinen sozialpolitischen Faktoren bis hin zur infrastrukturellen Versorgung der Gesellschaft. Und zusammen mit einer guten Infrastruktur bilden funktionierende Bauwerke und gesunder Wohnraum eine wesentliche Grundlage für die wirtschaftlichen Leistungen anderer Wirtschaftszweige.

Die Gründe für die rückläufige Entwicklung im Wohnbau in Österreich haben neben den gestiegenen Baupreisen noch weitere Ursachen. Diese liegen einerseits in den gestiegenen Immobilienpreisen, die sich derzeit auf einem hohen Niveau einpendeln. Andererseits dämpfen steigende Zinssätze und strenge Vorgaben bei Kreditvergaben sowie wirtschaftliche Unsicherheiten die Nachfrage nach Immobilien.

Der Bericht „Steirische Bauvorschau 2025“ der WKO betitelt die rückläufige Entwicklung am Wohnbausektor als Wohnbaukrise und prognostiziert die Entwicklung in der Steiermark für 2025 mit einem weiteren Minus von 7,8 Prozent, nach den rückläufigen Entwicklungen aus 2023 mit einem Minus von 12,8 Prozent und einem Minus von 9,0 Prozent im Jahr 2024. Von dieser Entwicklung sind Graz und Graz-Umgebung besonders betroffen. Dort betrug im Jahr 2024 der Rückgang 13,2 Prozent. In der restlichen Steiermark gibt es ebenfalls negative Entwicklungen.

Positiv wird im Bericht „Steirische Bauvorschau 2025“ vermerkt, dass der geförderte Wohnbau stabil bleibt und sich somit als wichtiger Faktor zur Bewältigung der Krise etablieren könnte. Das belegen auch Zahlen zu den Ausgaben für Wohnbauförderung. Diese betrugen in Österreich 2023 in Summe 2,2 Milliarden Euro. Der leichte Anstieg in den letzten Jahren resultiert jedoch hauptsächlich aus der Anpassung der Fördersätze an die gestiegenen Baukosten, sodass mit mehr Geld weniger gebaut werden kann. Insgesamt gab es 2023 rund 17.000 Förderzusicherungen, davon 13.200 für Geschosswohnungen und 3.800 für Eigenheime, gegenüber 17.600 im Jahr 2022.

Der österreichische und auch der steirische Wohnbausektor sind folglich mit erheblichen Herausforderungen konfrontiert, insbesondere durch sinkende Baubewilligungen und steigende Baukosten trotz erhöhter Fördermittel. Die Frage, ob und vor allem wie Wohnraum auch in naher Zukunft leistbar bleiben wird, drängt sich förmlich auf. Die bisherigen Forderungen aus dem Positionspapier Wohnbau der Wirtschaftskammer Steiermark aus dem Jahr 2012 bleiben somit auch dreizehn Jahre später aufrecht und haben vermutlich 2025 noch wesentlich mehr Bedeutung als noch vor sechs oder sieben Jahren.

4.2 Grundlagen

Dieses vorher erwähnte Positionspapier Wohnbau enthält einen detaillierten Forderungskatalog zur Förderung des Wohnbaus. Neben einer Wiedereinführung der Zweckbindung der Wohnbauförderung und einer Ablehnung der damals diskutierten Reduzierung der Wohnbauförderungsmittel besonders im mehrgeschossigen Wohnbau und bei umfassenden Sanierungen wurden Ausschreibungsregelungen für gemeinnützige Wohnbauträger in Form

transparenter Ausschreibungen für geförderte Bauprojekte, eine Abschaffung der Betriebskostenförderung und stattdessen eine Orientierung der Fördermittel an der Gesamtenergieeffizienz der Gebäude sowie die steuerliche Absetzbarkeit von thermischen Sanierungsmaßnahmen und die Reform des Mietkaufmodells gefordert. Diese Forderungen zielten damals bereits darauf ab, den Wohnbau zu beleben, leistbares Wohnen zu fördern und gleichzeitig nachhaltige Sanierungen voranzutreiben.

Die 2023 von Prof. Andreas Kropik veröffentlichte Studie mit dem Titel Potenziale zur Reduktion der Bauwerkskosten (mit Fokus auf Bauvorschriften) analysiert die Faktoren, die Baukosten treiben, besonders mit Blick auf gesetzliche und normative Vorgaben in Österreich. Insbesondere prangert die Studie eine Überregulierung und Wunschstandards sowie fehlende Einheitlichkeit im Baurecht an. Österreichische Bauvorschriften enthalten laut der Studie oft überhöhte Standards und Wunsch- statt Mindeststandards, was zu einer erheblichen Verteuerung des Bauens führen kann und Einsparpotenziale verhindert. Zudem verursachen fehlende einheitliche Standards im Baurecht zusätzliche Kosten in Planung, Ausführung und Verwaltung. Als kritische Kostentreiber identifiziert die Studie explizit Stellplatzpflichten (PKW/Fahrrad), Barrierefreiheit, Mindestflächenvorgaben, überdimensionierte Erschließungsflächen (Treppenhäuser, Gänge), verpflichtende Aufzüge und überhöhte energetische Standards als wesentliche Treiber der Bauwerkskosten. Daraus abgeleitet werden konkrete Maßnahmen zur Reduktion vorgeschlagen, darunter die Vereinheitlichung der Bauvorschriften durch eine Musterbauordnung, Reduktion auf Mindeststandards (z.B. Raumhöhen, Stellplätze), kritische Evaluierung der Barrierefreiheit, eine Beschränkung verpflichtender Aufzugsanlagen auf Gebäude mit mehr als vier oberirdischen Geschossen und Abschaffung nicht notwendiger Raumvorgaben.

Im Jahr 2024 hat die Universität Innsbruck im Auftrag der ZAB eine Analyse zur Kostenreduktion im Wohnbau durchgeführt. Anhand konkreter Praxisbeispiele wurden die monetären Einsparpotentiale bei technischen Bauausführungen, welche teils von Normen und anderweitigen Vorschriften abweichen, beziffert. Darüber hinaus wurde auch die jeweilige Einsparung im CO 2Verbrauch bewertet. Zu jedem Beispiel werden die Abweichungen von Normen und Vorschriften dokumentiert, sowie eine Gegenüberstellung der Vor- und Nachteile bzw. allenfalls vorhandener Qualitätsänderungen dargestellt.

Im selben Jahr veröffentlicht die Kammer für Ziviltechniker:innen für Steiermark und Kärnten ein Whitepaper zum Gebäudetyp e3 in Anlehnung an die Initiative der Bayrischen Architektenkammer. Mit einem Bekenntnis zur Untersuchung der Übertragbarkeit des deutschen Modells auf österreichische Verhältnisse wird ein Programm aus sieben Punkten definiert, um das Qualitätsniveau für die österreichische Variante dieses Gebäudetyps genauer zu skizzieren.

4.3 Potentialanalyse

Die Gliederung der Analyse ist auf die Phasen des Lebenszyklus eines Wohngebäudes bezogen – von der Planung über die Ausführung bis zum Betrieb, inklusive der Projektabwicklung. Auf Basis vorangegangener Expert:innengespräche in den jeweiligen Arbeitsgruppen werden Maßnahmen bzw. Handlungsempfehlungen dargestellt, die zu einer Effektivitätssteigerung in Hinblick auf Bau-, Betriebs- und Instandhaltungskosten, sowie auf Nachhaltigkeit und der Geschwindigkeit in der Projektabwicklung im Wohnbau führen können.

Abbildung 4.3-1: Potentiale in der Planung, Bautechnik und Konstruktion

4.3.1 Potentiale in der Planung, Bautechnik und Konstruktion

Die Analyse hebt die entscheidende Bedeutung der frühen Entwurfsplanungsphase hervor. Durch kompakte Baukörper, effiziente Grundrisse, reduzierte Tragwerke, abgestimmte Verglasungsanteile und flexible Nutzungskonzepte können signifikante Einsparungen erzielt werden. Ergänzend wird der Einsatz von standardisierten Bauweisen, modularisierten Elementen sowie systematischer Anwendung von Leitdetails empfohlen.

Als konkrete Handlungsempfehlungen werden zum tatsächlichen Ausschöpfen der identifizierten Potentiale insbesondere das Erstellen eines standardisierten Material- und Ausstattungskatalogs samt zugehörigem Gebäudetechnikkatalog als Wohnbaustandard mit Fokus auf dauerhaften und gut bewährten sowie reparaturfreundlichen Materialien und Ausstattungskomponenten in drei Qualitätsstandards (z.B. einfacher, mittlerer und hoher Standard) abgeleitet. Das regelmäßig wiederkehrende Evaluieren und Überarbeiten dieser Kataloge zumindest alle vier Jahre (angelehnt an die Veröffentlichung der OIB-Richtlinien) erscheint in diesem Kontext wesentlich, um den Wohnbaustandard an technische und normative Entwicklungen, sowie Innovationen laufend anpassen zu können.

4.3.2 Potentiale in der Ausführung und im Betrieb

Im Bereich der Bauausführung und des Gebäudebetriebs werden standardisierte Bauweisen und ein Leitdetailkatalog empfohlen, um Planungs- und Ausführungssicherheit zu gewährleisten und Kosten zu senken. Für die Gebäudetechnik werden Low-Tech-Strategien favorisiert, die durch einfache, wartungsarme Systeme den Betrieb erleichtern und die Lebenszykluskosten senken. Innovative Verfahren wie modulare Vorfertigung, 3D-Druck oder robotergestützte Fertigung bieten langfristig Potentiale, setzen jedoch Investitionen in Forschung, Entwicklung und Know-how-Aufbau voraus.

Die Handlungsempfehlungen haben den Fokus auf dem verstärkten Einsatz von monomateriellen und monolithischen Bauweisen im Wohnbau, Investitionen in Forschung und Entwicklung

innovativer Materialien für automatisierbare, maschinelle Fertigungsmethoden sowie einer konsequenten, laufenden Pflege und Wartung durch beispielsweise Hausmeister:innen inklusive Vorgaben für die Aufgabenbereiche sowie Inspektionsintervalle über Checklisten. Weiters sollen bereits in Planung, aber auch in der Ausführung und im Betrieb Vorgaben zu pflegeleichten, einfach zerleg- und rückbaubaren, recyclingfähig, langlebigen und ökologischen Baustoffen, Baumaterialien und Baukonstruktionen gemacht werden.

Abbildung 4.3.2-1: Potentiale in der Ausführung und im Betrieb

4.3.3 Potentiale in der Projektabwicklung

Die Studie sieht ein hohes Potential in der Digitalisierung der gesamten Projektabwicklung. Big Open BIM wird als Schlüsseltechnologie identifiziert, um eine durchgängige, integrale Planung und Ausführung sowie Behördenverfahren zu ermöglichen. Empfohlen wird die Schaffung einheitlicher Standards für digitale Abwicklungsprozesse und Genehmigungsplattformen im Wohnbau. Gleichzeitig sind niederschwellige Zugänge für kleine und mittlere Betriebe erforderlich, um deren Integration zu sichern.

Abbildung 4.3.3-1: Potentiale in der Projektabwicklung

Die Definition von einheitlichen, österreichweit gültigen Auswahl- und Zuschlagskriterien für die Vergabe von Dienst- und Bauleistungen im Rahmen von Wohnbauprojekten ist ebenfalls als konkrete Handlungsempfehlung ein Ergebnis der Potentialanalyse.

4.3.4 Regulatorische Rahmenbedingungen und Förderungen

Ein weiteres Ergebnis der Potentialanalyse ist das hohe Einsparpotenzial durch Deregulierung und Reduktion von Normen und Vorgaben speziell im Wohnbau. Empfohlen werden u. a. die Überarbeitung von Raumprogrammempfehlungen, eine kritische Evaluierung von Stellplatzverpflichtungen und eine Vereinheitlichung der Bauordnungen. Zudem soll eine bessere Koordination und Kompatibilität von Förderungen geschaffen werden, um Investitionen gezielter zu steuern. Dies kann beispielsweise durch die Integration der Fördermöglichkeiten für Wohnbauvorhaben in facheinschlägigen Ausbildungen ermöglicht werden.

4.4 Fazit

Die Potentialanalyse zeigt deutlich, dass leistbarer Wohnraum nur durch einen ganzheitlichen, standardisierten und zukunftsorientierten Ansatz entlang des gesamten Planungs-, Bau- und Betriebsprozesses gesichert werden kann. Klar definierte und aktuelle Standards, modulare Bauweisen, digitale Werkzeuge und eine Vereinfachung von Prozessen sind die zentralen Stellschrauben. Durch die konsequente Umsetzung der Handlungsempfehlungen kann nicht nur der Wohnbau kosteneffizienter gestaltet, sondern auch langfristig die soziale Versorgung mit leistbarem Wohnraum gesichert werden. Denn letztlich liegt der Schlüssel in klar definierten, standardisierten und flexibel anpassbaren Konzepten, die auf Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit ausgerichtet sind.

Dynamischer Nachweis gegen Absturz bei einem Glasgeländer

5 Dynamischer Nachweis gegen Absturz bei einem Glasgeländer

Jürgen, Neugebauer

Assoziierter Professor (FH) im Bereich Glasbau und Tragwerkslehre

5.1

Glasgeländer

Transparenz ist seit Längerem ein prägendes Merkmal moderner Architektur – sowohl im sozialen Wohnbau als auch im Bereich der Einfamilienhäuser. Besonders im Balkonbereich kommen Glasgeländer häufig zum Einsatz, da sie eine elegante Verbindung von Funktionalität und Design schaffen. Eine besonders beliebte Variante ist jene, bei der das Glas unten eingespannt wird, wie in Abbildung 5.1-1: System von Glasgeländer dargestellt. Diese Ausführung kommt ohne zusätzliche Stahlkonstruktionen wie Steher aus und wirkt dadurch besonders leicht und transparent. Gleichzeitig gewährleistet sie hohe Sicherheit und unterstreicht die zeitgemäße, reduzierte Ästhetik moderner Architektur.

Abbildung 5.1-1: System von Glasgeländer

5.2 Rechtliche und normative Anforderungen

Die OIB-Richtlinie 4 legt verbindliche Sicherheitsanforderungen für den Einsatz von Glas in der Architektur fest. Ziel ist es, Gefahren für Personen zu vermeiden und die sichere Nutzung von Glaskonstruktionen zu gewährleisten. Dazu zählen insbesondere die Sicherheit gegen Anprall von Personen, die Absturzsicherheit sowie der Schutz vor herabfallenden Glasteilen im Falle eines Bruchs. Glas muss so ausgeführt und befestigt sein, dass es auch bei Beschädigung keine Gefahr darstellt. Diese Regelungen schaffen eine klare Grundlage für Planung, Ausführung und Beurteilung moderner Glasbauelemente. Hier wird speziell auf das Sicherheitsthema der Absturzsicherheit eingegangen [1].

Dynamischer Nachweis gegen Absturz bei einem Glasgeländer

Die technische Umsetzung der in der OIB-Richtlinie 4 festgelegten rechtlichen Anforderungen ist in der Normenserie ÖNORM B 3716 geregelt. Besonders die Absturzsicherheit wird in ÖNORM B 3716-3 behandelt. Dort werden Verglasungen mit absturzsichernder Funktion in verschiedene Verglasungsgruppen eingeteilt und genaue Vorgaben zur Nachweisführung definiert. Der Nachweis der absturzsichernden Funktion von Glasgeländern kann gemäß den Anforderungen der OIB-Richtlinie 4 und der ÖNORM B 3716 auf drei verschiedene Arten erbracht werden [2]:

1. Nachweis durch den Systemhersteller: Systemhersteller von Glasgeländern führen Prüfungen bei akkreditierten Prüfanstalten durch, um die Zulassung und CE-Kennzeichnung ihrer Systeme zu erhalten. Die dabei ausgestellten Prüfzeugnisse beinhalten die sicherheitsrelevanten Nachweise und können direkt für die jeweilige Bauanwendung herangezogen werden.

2. Nachweis durch experimentelle Testung:

Eine weitere Möglichkeit bietet der Pendelschlagversuch, auch als „weicher Stoß“ bezeichnet. Dabei wird das Glasgeländer im Maßstab 1:1 in einem Labor, einer Werkshalle oder direkt auf der Baustelle vor Ort getestet. Eine 50-kg-Masse eingegliedert in 2 Reifen (Zwillingsreifen) mit einem vorbestimmten Innendruck wird entsprechend der normativ vorgesehenen Fallhöhe angehoben und anschließend mit einer bestimmten Seillänge als Pendel aufgehängt auf die Glasfläche fallen gelassen, wie in Abbildung 5.2-1: Prinzip eines Pendelschlagversuches dargestellt. Die Bewertung des Versuches erfolgt nach den Kriterien der ÖNORM EN 12600, welche das Bruchverhalten und die Resttragfähigkeit des Glasgeländers beurteilen [3].

3. Nachweis durch rechnerische Simulationen: Alternativ kann der Nachweis auch rechnerisch erfolgen – etwa mithilfe transienter Simulationsprogramme wie z.B. SJ Mepla. Dabei werden Stoßbelastungen präzise nachgebildet. Eine sorgfältige Modellbildung ist entscheidend, um realitätsnahe Ergebnisse und somit einen verlässlichen Sicherheitsnachweis zu gewährleisten.

Abbildung 5.2-1: Prinzip eines Pendelschlagversuches

Im folgenden Kapitel wird detailliert auf die Modellbildung des rechnerischen Nachweises eingegangen, um die Vorgehensweise und die wesentlichen Parameter der Simulation nachvollziehbar darzustellen.

Nachweis gegen Absturz bei einem Glasgeländer

5.3 Modellbildung für den rechnerischen Nachweis

Das Grundprinzip des Modells für den dynamischen Nachweis eines Glasgeländers basiert auf einem Masse-Feder-Masse-System. Dabei stellt die Masse des Glasgeländers (Trägheit gegen Verformung) und die Masse des Pendels (50 kg) dar. Die Feder beschreibt die Biegeverformung des Glases, während die Feder die elastische Verformung der Zwillingsreifen des Pendels beim Auftreffen auf die Glasoberfläche abbildet. Das Prinzip wird in der Abbildung 5.3-1: Modell eines Masse–Feder–Masse Systems gezeigt.

Abbildung 5.3-1: Modell eines Masse–Feder–Masse Systems

Die Lagerung der Verglasung stellt ein komplexes System dar, da für die eingesetzten Materialien einerseits kaum mechanische Kennwerte, wie ein spezifisches Elastizitätsmodul für gummiartige Werkstoffe, und andererseits die Materialbeschreibung, die zwischen linearem und nicht-linearem Verhalten variieren kann, verfügbar sind. Für die in der Analyse verwendete Simulation mit SJ-Mepla wird die Federsteifigkeit daher über einen hergeleiteten E-Modul modelliert, ergänzt durch eine detailliert angepasste Geometrie der Lagerung mit ihren Höhen und Breiten.

Abbildung 5.3-2: Modellbildung mit Finiten Elementen

Die Belastung in der Simulation wird anhand der in ÖNORM B 3716-3 definierten Fallhöhen festgelegt: 300 mm für Wohnnutzung bis hin zu 900 mm für Bereiche mit großer Personendichte, wie etwa Konzertsäle. Gleich wie beim experimentellen Pendelschlagversuch muss das Pendel dabei in einer normativ vorgeschriebenen Zone auf die Glasfläche treffen, um die Nachweisführung korrekt abzubilden.

Dynamischer Nachweis gegen Absturz bei einem Glasgeländer

Der Widerstand einer Glaskonstruktion wird primär durch die Glasfestigkeit bestimmt, die sich aus den materialtypischen Eigenschaften ableitet. In der Praxis wird die Glasfestigkeit nicht als fester Wert, sondern über Verteilungsfunktionen beschrieben, da sie von Herstellungsprozessen, Oberflächenfehlern und Belastungsbedingungen abhängt. Häufig verwendete Verteilungen sind die Normalverteilung, die Log-Normalverteilung oder die Weibull-Verteilung. Für die Bemessung von Glaselementen wird der 5%-Fraktilwert herangezogen, der eine Aussage über die Wahrscheinlichkeit des Versagens liefert, indem 95% der gemessenen Biegezugfestigkeiten über diesem 5%-Fraktilwert liegen und er eine Mindestanforderung für die Glasindustrie darstellt [4].

Abbildung 5.3-3: Verteilungsfunktion der Glasfestigkeiten

5.4 Ergebnisse der FE-Modellierung

Das Ergebnis dieser Analyse basiert auf einer Variationsrechnung, bei der verschiedene Einflussgrößen systematisch berücksichtigt wurden. Dabei flossen alle relevanten Variablen ein, um die Auswirkungen auf das Gesamtsystem zu untersuchen und fundierte Aussagen über das Verhalten der Konstruktion zu ermöglichen. Die folgenden Variablen wurden untersucht.

Auftreffpunkte in der Randzone

Es wurden verschiedene Auftreffpunkte in der normativ vorgegebenen Zone am Rand mit einem Abstand von 100 mm von der freien vertikalen Glaskante angesetzt [2].

Höhe des Glasgeländers

Die Höhe des Glasgeländers wurde in drei Stufen untersucht. Die maximale Höhe betrug 1100 mm, die weiteren Stufen wurden jeweils um 125 mm reduziert, indem die Unterkante des Glases stufenweise einen größeren Abstand zur fertigen Balkonoberkante erhielt. Somit ergaben sich die Höhen des Auftreffpunktes 1 über der Glasunterkante mit 250, 375 und 500 mm, die des Auftreffpunktes 2 mit 375, 500 und 625 mm sowie des obersten Auftreffpunktes 3 mit 500, 625 und 750 mm wie in der Abbildung 5.4-1 dargestellt.

E-Modul der Federsteifigkeit

Der E-Modul, der die Federsteifigkeit der Lagersituation bestimmt, wurde stufenweise von weich mit 10 N/mm2 und steif mit 100 N/mm2 variiert.

Dynamischer Nachweis gegen Absturz bei einem Glasgeländer

Die Fallhöhe des Pendels wurde in dieser Simulationsserie für die Nutzung Wohnen mit 450 mm festgelegt.

Abbildung 5.4-1: Ergebnisse der Analyse mittels Finiten Elementen Simulationsprogramm

Bei der Variation von dem E-Modul hat sich bei sehr weichen Systemen mit einer geringer Federsteifigkeit – E 20 N/mm² gezeigt, dass der Verzögerungsweg des Pendels so groß ist, dass die angreifende Pendelkraft so gering wird und die auftreten Spannungen geringer sind als normativ vorgegebenen Kurzzeitfestigkeiten. Abgeleitet vom 5%-Fraktilwert der Biegezugfestigkeit von der Verglasung ergeben sie sich die Kurzzeitfestigkeiten zu f = 120 N/mm². Wird das Lagersystem steifer, werden die auftretenden Spannungen größer und können nicht mehr gegen die Kurzeitfestigkeit nachgewiesen werden.

Im Gegensatz dazu kann bei einem experimentellen Nachweis die Glasfestigkeit höher sein als der 5%-Fraktilwert und ein Nachweis, bei dem der rechnerische Nachweis nicht erbracht werden konnte, sehr wohl erbracht werden. Der Schwachpunkt bei der experimentellen Nachweisführung ist die Aussage über die Versagenswahrscheinlichkeit. Es kann nicht ausgeschlossen werden, dass dieser experimentelle Nachweis mit einer beispielhaften Biegezugfestigkeit der einem 70%-Fraktilwert entspricht, durchgeführt wird. Somit könnten bei dieser nicht auszuschließenden Annahme, 70% der Gläser eine geringere Festigkeit haben und somit ergibt sich statistisch ein höheres Risiko zu versagen.

5.5 Literaturverzeichnis

[1] OIB-4 Richtlinie, Nutzungssicherheit und Barrierefreiheit Ausgabe 2023.

[2] ÖNORM B3716-3, Glas im Bauwesen - Konstruktiver Glasbau - Teil 3: Vertikale Verglasung mit absturzsichernder Funktion, 2015.

[3] EN 12600:2002 – Glas im Bauwesen – Pendelschlagversuch – Verfahren zur Stoßprüfung und Klassifizierung von Flachglas.

[4] Untersuchungen zur Biegefestigkeit von Flachglas Abschlussbericht. Anlagen Bde. 1 und 2, T2157, Frauenhofer Verlag, 1989.

6 Zwei Bildungsinitiativen

für den Holzbau der Zukunft

FH-Prof. DI Dr. Markus Wallner-Novak

Assoziierter Professor (FH) im Bereich Holzbau und Tragwerkslehre

DI Katharina Schachner, BSc

Wissenschaftliche Mitarbeiterin

6.1 Einführung

Als Hochschule für Angewandte Wissenschaften versteht sich die FH JOANNEUM als Impulsgeberin für Innovationen in der Steiermark und darüber hinaus. Das Institut für Architektur und Bauingenieurwesen engagiert sich aktiv in Forschung und Entwicklung, um eine praxisnahe, wissenschaftlich fundierte und gesellschaftlich relevante Ausbildung sicherzustellen. Forschung, Lehre und Praxis sind dabei zum Nutzen von Studierenden, Lehrenden, Wirtschaft und Umwelt eng verzahnt.

Im Sinne einer forschungsgeleiteten Lehre beteiligen sich Studierende an laufenden Forschungsprojekten und setzen sich mit komplexen Fragestellungen aus unterschiedlichen Disziplinen auseinander. Die gewonnenen Erkenntnisse fließen direkt in die Lehre ein. In der Curriculums-Entwicklung orientiert sich das Institut konsequent an aktuellen Herausforderungen der Bauwirtschaft und verbindet wissenschaftliche Grundlagen mit konkreten Anforderungen aus der Planung und Baupraxis.

Als langjähriger Partner im Holzcluster Steiermark und Kurator der proHolz Akademie bringt das Institut seine planerische, technologische und wissenschaftliche Kompetenz in zahlreiche Forschungs- und Entwicklungsprojekte ein. Die enge Zusammenarbeit mit regionalen und internationalen Partnern stärkt sowohl die Sichtbarkeit der Hochschule als auch die Berufsfähigkeit ihrer Absolventinnen und Absolventen.

Derzeit arbeitet das Institut an zwei Bildungsinitiativen im Holzbau mit: eLABoration Wood und HOLZBAU+. Beide Projekte verbinden aktuelle Forschung mit innovativer Lehre, sprechen unterschiedliche Zielgruppen an und tragen gezielt zur Weiterentwicklung des Holzbaus in Österreich bei.

6.2 Bildungslabor eLABoration Wood

6.2.1

Projektbeschreibung

Mit eLABoration Wood entsteht in Österreich ein zukunftsweisendes Bildungslabor zur Entwicklung, Umsetzung und Bereitstellung innovativer Lehr- und Lernmaterialien für den

Holzbau. Im Zentrum stehen aktuelle, praxisorientierte Inhalte auf Basis digitaler, haptischer und hybrider Formate. Das Besondere: Alle Inhalte werden entlang des nationalen Qualifikationsrahmens (NQR 4–7) gemeinsam mit Expertinnen und Experten aus Lehre, Forschung und Praxis entwickelt.

Abbildung 6.2-1zeigt eine Übersicht der Qualifizierungsstufennach dem nationalen Qualifikationsrahmen(NQR). Dabei werden zwei Qualifikationspfade unterschieden: der Lernbereich und der Arbeitsbereich.Die NQR-Ebenen gelten zwar als gleichwertig, werden jedoch auf unterschiedlichen Wegen erreicht –sie sind daher nicht gleichartig.Das bedeutet, dass der Karriereverlauf in der Regel innerhalb eines Bereichs stattfindet, während Quereinstiege zwischen den beiden Bereichen ab der Ebene NQR 5 im NQR-Gesetz nicht vorgesehen sind.

Das Institut für Architektur und Bauingenieurwesen strebt sowohl in der Lehre als auch in Forschung und Entwicklung eine Verbindung beider Pfade an. Die Einbindung von Expertinnen und Experten aus beiden Bereichen ermöglicht transdisziplinäre Zusammenarbeit und schafft über die interdisziplinäre Kooperation innerhalb eines Bereichs hinausgehende Synergien.

Abbildung 6.2-1: Ebenen nach dem Nationalen Qualifikationsrahmen (NQR)

Bis Ende Februar 2026 arbeiten rund 20 namhafte österreichische Institutionen auf Grundlage umfassender Lehrplananalysen, schulischer Praxisrecherchen und eines BNE-Checks (Bildung für nachhaltige Entwicklung) an der Entwicklung der Lehrmaterialien. Diese werden nach Projektende allen Bildungseinrichtungen kostenfrei zur Verfügung gestellt.

Im Mittelpunkt steht die enge transdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen den einzelnen Umsetzungspartnern über Bildungsstufen und Fachgebiete hinweg. Die Lehrmittel werden unter Einbeziehung digitaler Gebäudemodelle realisierter Holzbauprojekte anschaulich aufbereitet und umgesetzt.

6.2.2 Tätigkeit

Nach einer Ausschreibung für den Themenbereich Statik und Tragwerksplanung erhielt das Konsortium aus TU Wien, HTL Mödling und FH JOANNEUM den Zuschlag und wurde mit der Entwicklung und Erstellung des Lehrmaterials beauftragt. Die FH JOANNEUM bringt dabei ihre besondere Expertise in der forschungsgeleiteten Lehre ein. Studierende des Bachelorstudiums Bauplanung und Bauwirtschaft (BBW) wirken aktiv an den Inhalten mit und qualifizieren sich für den Masterstudiengang in der neu verankerten Studienrichtung „Innovativer Holzbau und Hochbaukonstruktionen“.

Die Entwicklung erfolgt bauteilzentriert, praxisnah und entlang der NQR-Stufen. Es entstehen Info-Blätter, Fallbeispiele, Rechenaufgaben und digitale Formate. Der Themenumfang reicht vom Verständnis grundlegender Tragwerkselemente im Holzbau über Modellbildung und statische Untersuchungen bis hin zur Brandschutzbemessung. Auch Brettsperrholz- und Holz-Beton-Verbund-Elemente werden integriert.

Die Methodenvielfalt, die Inklusion und der gezielte Bezug zur österreichischen Kompetenz im Holzbau sind zentrale didaktische Prinzipien. Das Ziel ist die Schaffung eines durchgängigen Bildungsangebots für Lehrberufe, HTLs, Meisterausbildungen und Hochschulen. Die Lehrmaterialien sollen dauerhaft online verfügbar sein und die Anschlussfähigkeit zwischen den Bildungsstufen verbessern.

Eckdaten:

•

• Projektlaufzeit: 8 Monate

• Förderung durch den Waldfonds des Bundesministeriums für Land- und Forstwirtschaft, Regionen und Wasserwirtschaft (BMLUK) sowie durch drei weitere mitfinanzierende Partner.

6.3 HOLZBAU+

Ein postgradualer Master für Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft

HOLZBAU+ ist ein berufsbegleitender Masterlehrgang, der auf die Transformation der Bauwirtschaft durch den vermehrten Einsatz nachwachsender Rohstoffe und kreislauffähiger Konstruktionsprinzipien abzielt. Der geplante Lehrgang wird im Rahmen des Waldfonds gefördert und gemeinsam von der Technischen Universität Graz, Technischen Universität Wien, Fachhochschule Salzburg, Fachhochschule FH JOANNEUM und dem Holzcluster Steiermark entwickelt.

Die Zielgruppe sind berufstätige Architektinnen, Architekten, Bauingenieurinnen und Bauingenieure, die ihre Kompetenzen im mehrgeschossigen Holzbau, in der lebenszyklusoptimierten Planung sowie in digitalen Planungsprozessen im Holzbau erweitern möchten.

Der berufsbegleitende Lehrgang schließt mit dem akademischen Grad Master of Science in Continuing Education (120 ECTS) ab. Er ist modular aufgebaut und in 5-ECTS-Blöcke gegliedert, wodurch eine Anbindung an das europäische System für Microcredentials ermöglicht wird. Neben dem vollständigen Studium können einzelne Blöcke als Mikrozertifikate anerkannt oder thematisch gebündelt im Rahmen eines Diploma of Advanced Studies absolviert werden. Darüber hinaus ist eine inhaltliche Verflechtung mit anderen Masterprogrammen vorgesehen.

Die Module werden berufsbegleitend angeboten und kombinieren asynchrone Lehre in Onlinephasen mit Präsenzveranstaltungen. Jede Lehrsequenz endet mit einer praxisorientierten Transferphase. Das Curriculum umfasst Inhalte aus den Bereichen Tragwerksplanung, Hochbaukonstruktionen, Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft, Planungsprozesse, Digitalisierung, Wirtschaft und Qualitätsmanagement.

Die FH JOANNEUM bringt ihre Stärken in der Tragwerksplanung, in der interdisziplinären Curriculums-Entwicklung und in der Lehre ein. Erfahrungen aus dem langjährigen Forschungsprojekt Sys.Wood sowie eine von Markus Wallner-Novak durchgeführte Bildungslandschafts-Analyse fließen direkt in die Lehrgangsentwicklung ein(siehe Abbildung 6.3-1).

Abbildung 6.3-1: Karte zu Bildungseinrichtungen im Holzbau im tertiären Bereich

HOLZBAU+ schließt eine Lücke im Weiterbildungsangebot in Ost-und Südösterreich. Der Lehrgang fördert Innovation, Klimaschutz und regionale Wertschöpfung und stärkt die Kompetenzbasis im nachhaltigen Holzbau.

Eckdaten:

•Laufzeit: 3 Jahre

•Finanzierung im Rahmen der Maßnahmen zur verstärkten Verwendung des Rohstoffes Holz durch die Abteilung für Holzpolitik, Bioökonomie und Innovationdes Bundesministeriums für Land-und Forstwirtschaft, Regionen und Wasserwirtschaft (BMLUK).

Studium und Lehre

Kompetenzbasierte Lehre im interdisziplinären und internationalen

7 Kompetenzbasierte Lehre im interdisziplinären und internationalen Aktionsfeld

Mag. Dr. Tanja Psonder

Hochschullektorin (FH) und internationale Koordinatorin

Arch. DI Dr. Jan Michael Werner

Dozent (FH) im Bereich Architektur und Hochbau

7.1 VUCA-Welt und Lehre

Volatilität, Unsicherheit, Komplexität und Mehrdeutigkeit sind die Charakteristika [1], die das aktuelle Handlungsumfeld der derzeitigen studentischen Generation prägen. Sie verdeutlichen die Herausforderungen, denen Bildungsinstitutionen ebenso wie Unternehmen aufgrund schneller und oftmals unvorhersehbarer Veränderungen, immer komplexer werdender Systeme und Abläufe sowie unklarer Situationen gegenüberstehen. Diese Charakteristika dienen gleichzeitig als Motivator für die Entwicklung von Lehrveranstaltungen, die diesen Anforderungen gerecht werden und die Studierenden mit den notwendigen Fähigkeiten für ihr zukünftiges Arbeitsumfeld ausstatten.

Abbildung 7.1-1: Smart City components [www.techtarget.com/whatis/feature/Top-30-IoTinterview-questions-and-answers]

Kompetenzbasierte Lehre im interdisziplinären und internationalen Aktionsfeld

7.1.1 Kompetenzbasierte Lehre und Blended Intensive Programmes

Kompetenzorientiert zu unterrichten bedeutet die Lehre so zu gestalten, dass die Studierenden ihr gewonnenes Erkenntniswissen in neuen – oftmals herausfordernden – Situationen anwenden und dadurch selbstständig Problemstellungen lösen können. Der Fokus auf kompetenzbasierte Lehre im interdisziplinären und internationalen Aktionsfeld lässt sich sehr gut mit der Abhaltung eines Blended Intensive Programme (BIP) Zyklus vereinbaren.

Bei einem BIP handelt es sich um kurze und intensive, zumeist interdisziplinäre Studienprogramme innerhalb eines internationalen Konsortiums [2]. Das Blended Intensive Programme Changing Cities Challenge (CCC) soll mit seiner konkreten und realen Aufgabenstellung die Basis für Studierende bilden, ihre erworbenen Fertigkeiten in einer realitätsnahen Situation anwenden zu können.

Für diesen methodischen Ansatz wurde deshalb eine Aufgabenstellung entwickelt, die dem beruflichen Alltag angepasst ist und es erfordert interdisziplinär zu agieren. Im Sinne des Constructive Alignment sind daher die Lernziele und die Überprüfung direkt verknüpft, wobei der Fokus einerseits auf dem Lern- und Entwicklungsprozess der Studierenden und andererseits auf ihrer Handlungsfertigkeit liegt.

Die Überprüfung dieser erfolgt anhand von Beurteilungskriterien, die für jede Projektphase definiert werden. Neben den fachlichen Fähigkeiten und Fertigkeiten stellt die Fähigkeit der Reflexion einen zentralen Aspekt dar. Des weiteren ermöglicht der CCC-Zyklus Schlüsselkompetenzen wie kritisches Denken, Problemlösungsfähigkeit, digitale Umsetzung und interkulturelle Kommunikation in der Zusammenarbeit in den internationalen und interdisziplinären Studierendengruppen zu fördern [3].

7.1.2 Methodik

Die methodische Vorgehensweise beruht auf einem partizipativen Ansatz, der die Studierenden von der ersten Projektphase an motiviert, aktiv an der Zielsetzung mitzuarbeiten und die Mittel für die Erreichung bzw. die Umsetzung auszuwählen. Dazu gliedert sich ein Zyklus in drei Projektphasen:

1. Onlinephase

2. Präsenzphase

3. Reflexionsphase

Anhand von laufendem Feedback in Form von fachübergreifenden Coachingeinheiten sollen das Erfahrungswissen sowie die gemeinsame Entscheidungsfindung gefördert werden. Die Überprüfung der Gruppenprojekte ist direkt an die erstellten Lernziele geknüpft; exemplarisch dafür steht das zweite Lernziel in Phase 1 (Online-Einheit):

Develop a concept for a service / product / design or means based on a given briefing and responding to a multidisciplinary analysis of urban, social, and economic aspects and necessities.

Abbildung 7.1-2: FH JOANNEUM, Beispiel Poster, hier: Plakat der Gruppe Climate Chameleons

Kompetenzbasierte Lehre im interdisziplinären und internationalen Aktionsfeld

Die damit verbundene Aufgabenstellung beinhaltet ein digitales Poster, das die gewählte Projektkonzeption veranschaulicht und den Ausgangspunkt für die Weiterarbeit während der Präsenzphase in der interdisziplinären Kleingruppe darstellt. Eine weitere Aufgabenstellung ist die Erstellung eines Fragebogens, der am Beginn der physischen Woche für weitere lokale Hintergrundinformation dienen soll.

Kompetenzorientiertes Prüfen bedeutet das praktische Können der Studierenden und die Umsetzung dessen zu beurteilen. Das Zusammenspiel von formativer und summativer Beurteilung ist wesentlich für die Dokumentation des studentischen Entwicklungsprozesses und spiegelt sich konkret in diesem BIP-Zyklus durch die kontinuierliche Begleitung des Projektfortschrittes mittels Coachingeinheiten sowie einer finalen Projektpräsentation vor einer Fachjury (vgl. Architekturwettbewerb), die die Erreichung der Lernziele sowie die Umsetzung der erworbenen Fertigkeiten gewährleisten soll, wider. Die gesammelten Daten aus der formativen Beurteilung werden verwendet, um die Lernumgebung effektiv zu gestalten.

7.2 Konkrete Umsetzung

Gemeinsam mit Partnerhochschulen aus den Niederlanden, Finnland und Spanien wurde im Frühjahr 2022 begonnen Kompetenzen aus den Bereichen Innovationsmanagement, Business Studies und Architektur zu bündeln und über vier Jahre hinweg in den unterschiedlichen Programmländern mit einer konkreten sowie realen Aufgabenstellung mit lokaler Stakeholder-Beteiligung zu verknüpfen. In Verbindung mit der interdisziplinären und partizipativen Herangehensweise erweist sich dieser methodische Ansatz als sehr zukunftsfähig in der Lehre. Die Studierenden arbeiten in interkulturellen Kleingruppen, die Arbeitssprache ist Englisch. Unabhängig von den jeweiligen konkreten Projekten ist es wesentlich, die Studierenden mit den Kompetenzen wie problembasiertem Lernen und interdisziplinärer sowie interkultureller Teamarbeit auszustatten. Die jeweiligen Projekte sind maßgeblich von den Veränderungen im urbanen Kontext beeinflusst, die sich in der rapiden und oftmals unvorhersehbaren soziogesellschaftlichen Entwicklung einer VUCA-World widerspiegeln. Der Fokus liegt dabei im Allgemeinen darauf gemeinsam mit den Studierenden an der Entwicklung konkreter und zukunftsorientierter Nachnutzungskonzepte im städtischen Bereich zu arbeiten.

Abbildung 7.2-1: Projektobjekt BIP2, 2024 – Stahl-Eberhart-Halle in Waagner-Biro-Strasse, Graz

Kompetenzbasierte Lehre im interdisziplinären und internationalen Aktionsfeld

Konkret lässt sich das Prozedere anhand des Hybrid Nomad BIPs, das in Graz im Frühjahr 2024 mit dem Projektteam von kiubo [4] umgesetzt wurde, veranschaulichen. Der Ausgangspunkt für die internationalen Studierenden war, innovative Ansätze für die Umnutzung bestehender Strukturen zu generieren, um dadurch dem ökologischen Druck im urbanen Kontext zu begegnen. Das Ziel der Aufgabenstellung beinhaltete die ehemalige Stahl-Eberhardt-Halle zu untersuchen und die dazugehörigen Nebengebäude möglichst ressourcenschonend und weitgehend klimaneutral umzunutzen, zu revitalisieren und wenn nötig zu überbauen. Des Weiteren wurden die Studierenden ermutigt, kreative und nachhaltige Lösungen zu entwickeln, die den aktuellen Anforderungen an städtische Räume gerecht werden und dabei die Prinzipien der Anpassungsfähigkeit, Nachhaltigkeit (z.B. Nutzungsmix Wohnen, Arbeiten, Gastronomie etc.) und Wirtschaftlichkeit in der Modulbauweise betonen.

Abbildung 7.2-2: Ausgangssituation und Visualisierung eines Nachnutzungskonzepts zu BIP2

7.3

Schlussfolgerung

Abschließend lässt sich dazu festhalten, dass die Fokussierung auf den Kompetenzerwerb in der höheren Ausbildung nachhaltig zur Förderung von bewusster Übernahme von Verantwortung und Selbstständigkeit beiträgt. Diese Verlagerung auf das Können bzw. die Umsetzung der Fertigkeiten weg von ausschließlich faktischem Wissen zeigt einen stärkeren Bezug zur Realität im beruflichen Alltag und macht Studierende zu Handlungsträger:innen. Studierende, die ihre Vorgehensweisen ebenso wie die erzielten Ergebnisse kritisch hinterfragen, Alternativen erwägen und sich einer Selbstreflexion unterziehen, tragen zweifelsohne zu der Weiterentwicklung einer modernen Gesellschaft bei. Die Fähigkeit sich Fehler einzugestehen und, wenn nötig nach Rücksprache mit der Gruppe zum Ausgangspunkt eines Projektes zurückzugehen, zeigen das

Kompetenzbasierte Lehre im interdisziplinären und internationalen Aktionsfeld

Vermögen des kritischen Denkens ebenso wie das der Teamfähigkeit auf. Auch das gemeinsame Arbeiten in einem interkulturellen Team fördert die Offenheit zu neuen Ansätzen und Denkweisen.

Abbildung 7.3-1: Visualisierung eines Projektergebnisses zu BIP 2, 2024

7.4 Quellen

[1] VUCA World. (n.d.). Shape the future, think & act VUCA. [Online]. Verfügbar unter: https://www.vuca-world.org.

[2] OEAD Erasmus+. (n.d.). Blended Intensive Programmes. [Online]. Verfügbar unter: https://erasmusplus.oead.at/de/hochschulbildung/mobilitaet/blended-intensive-programmes-1.

[3] European Commission. (n.d.). Blended Intensive Programmes. [Online]. Verfügbar unter: https://wikis.ec.europa.eu/spaces/NAITDOC/pages/95553249/Blended+Intensive+Programmes

[4] Kiubo. (n.d.). Wohnen anders denken. [Online]. Verfügbar unter: https://www.kiubo.eu.

8 Digitale Bestandsdokumentation im Freilichtmuseum Stübing

DI Leonhard Steinbauer, BSc

Hochschullektor (FH) im Bereich Bauwirtschaft und Digitalisierung

Capta Ingenieurkonsultenten

8.1 Einleitung

Die Bewahrung des baukulturellen Erbes stellt eine Herausforderung dar, deren erfolgreiche Bewältigung maßgeblich von der Qualität und Verfügbarkeit von Informationen abhängt. Heutzutage dient die digitale Erfassung historischer Bestände als unerlässliche Grundlage für Konservierungs-, Restaurierungs- und Sanierungsprojekte [1].

Die dramatischen Ereignisse um die Kathedrale Notre-Dame in Paris im April 2019 haben die unschätzbare Bedeutung digitaler Bestandsdaten schlagartig verdeutlicht. Nach dem verheerenden Brand, der das historische Monument teilweise zerstörte, wurde der originalgetreue Wiederaufbau in Angriff genommen, der hohe Anforderungen an Organisation und Logistik stellte. Als wissenschaftliche Basis für dieses außergewöhnliche Bauvorhaben koordinierte die französische Forschungsorganisation „Centre national de la recherche scientifique“ (CNRS) die Initiative „Chantier Notre-Dame“ [2].

Entscheidend für den Wiederaufbau waren die zum Teil erst kurz vor dem Brand erhobenen Messdaten der Universität Bamberg. Diese Aufnahmen umfassten 3D-Scans der Innen- und Außenseiten des Querhauses, einem besonders schwer beschädigten Bereich der Kathedrale. Zusammen mit den Daten weiterer Forscher flossen diese Punktwolkenansichten und CAD-Umzeichnungen maßgeblich in ein zentrales 3D-Modell der Kathedrale ein. Der dokumentierte IstZustand des Gebäudes ermöglichte Vergleiche mit Fassaden-Neumessungen nach dem Brand, um Deformationen festzustellen und das Ausmaß der Schädigung des Mauerwerks (etwa durch die Ausdehnung der Eisenklammern in den Steinen) zu überprüfen. Die Verfügbarkeit dieser präzisen "Ante-Disaster Records" ist für die fundierte Entscheidungsfindung und die Sicherung des Kulturerbes von existentieller Bedeutung [2].

Das Praxisprojekt der FH JOANNEUM im Freilichtmuseum Stübing reiht sich in diese wichtige Aufgabe der digitalen Bestandsdokumentation ein. Ziel des Projekts war die detaillierte digitale Rekonstruktion einer translozierten, historischen Almhütte aus dem Limmertal.

Abbildung 8.1-1: Im Zuge des Praxisprojektes in Stübing erlernen die Studierenden digitale Bestandsmodelle zu erstellen[FH JOANNEUM]

8.2 Methoden

Für die Erfassung historischer Objekte sinddreidimensionale digitale Vermessungstechniken unverzichtbar, da sie schnelle, zuverlässige und berührungslose Methoden zur Datengewinnung darstellen. Im Rahmen des Praxisprojekts wurden klassische Massenaufnahmeverfahren wie 3D-Laserscanning und Photogrammetrie, ergänzt durch UAV-Systeme, eingesetzt.

8.2.1 Terrestrisches Laserscanning (TLS)

DasTerrestrische Laserscanning (TLS)ist eine aktive Messtechnik, die berührungslos und in einem systematischen Muster 3D-Koordinaten von Oberflächenpunkten zu messen. Der Scanner sendet Laserstrahlen in verschiedene Richtungen aus, misst die Zeit, die der Strahl für den Hinund Rückweg benötigt, sowie den entsprechenden Winkel. Das Ergebnis ist einedichte Ansammlung von Punkten, die Punktwolke, welche die Form und Struktur des Objekts exakt wiedergibt. Zusätzlich zur geometrischen Information kann der Scanner Informationen zur Intensität der Reflexion erfassen und Farbdaten über eine integrierte Kamera hinzufügen[3].

8.2.2 Photogrammetrie

DiePhotogrammetrieist die Wissenschaft und Technologie, die Informationen über die physische Umwelt aus Bildern gewinnt. Im Gegensatz zum Laserscanning ist die Photogrammetrie eine passive Methode, da sie auf die Reflexion von Umgebungs-oder künstlichemLicht angewiesen ist. In den letzten Jahren hat dieStructure-from-Motion (SfM)-Methode, kombiniert mit Multi-View Stereopsis (MVS) Algorithmen, diedigitale Photogrammetrie entscheidend weitergebracht. SfM löst die Kollinearitätsgleichungen ohne die Notwendigkeit von Passpunkten (obwohl diese zur Georeferenzierung empfohlen werden) und liefert eine Punktwolke (Sparse

Cloud) sowie eine vollständige Kamerakalibrierung. Anschließend wendet MVS ein Expansionsverfahren an, um eine dichte Punktwolke (Dense Cloud) zu erzeugen, die den Ergebnissen eines Laserscanners ähneln kann [4].

In Stübing wurden Innen- und Außenaufnahmen mit einer Spiegelreflexkamera durchgeführt. Die Innenaufnahmen stellten dabei besondere Herausforderungen an die Beleuchtung, da oft unzureichendes Tageslicht herrschte. Daher kamen Scheinwerfer und Fallreflektoren zum Einsatz, um optimale Lichtverhältnisse zu schaffen und scharfe, gut belichtete Bilder zu gewährleisten, die eine detailgetreue Rekonstruktion ermöglichen.

8.2.3 Drohnen (UAVs)

Unbemannte Flugobjekte (UAVs oder Drohnen) stellen eine flexible und kosteneffiziente Ergänzung der Vermessungstechnik dar, insbesondere für die Datenerfassung großer Flächen oder schwer zugänglicher Bereiche. Die UAV-Photogrammetrie nutzt dabei die SfM-Technik, um aus den erfassten Bildern 3D-Modelle zu erstellen.

Im Praxisprojekt waren Drohnenaufnahmen entscheidend für die vollständige Erfassung des Gebäudes, da sie Bereiche wie das Dach dokumentierten, die vom Boden aus nicht sichtbar oder schwer zugänglich waren. Drohnen wie die DJI Mavic 3E RTK verfügen über hochauflösende Kameras und sind für die Vermessung geeignet. Die Flugplanung, die vorab in der Anwendung Agisoft Metashape vorgenommen wurde, legt die Route und Bildüberlappung fest und ermöglicht eine autonome Durchführung der Befliegung.

8.3 Von der Datenerfassung zur Datenverarbeitung

Die Bestandsdokumentation im Freilichtmuseum Stübing beruhte auf einem klarer, mehrstufigen Vorgangsweise.

8.3.1 Vorbereitung und Datenerfassung

Die Vorbereitungsphase des Projekts umfasste die Planung der Laserscans und der fotografischen Aufnahmen. Ein wichtiger Schritt war das Anbringen von Kontrollpunkten im Gebäude. Zu diesem Zweck wurden 12bit circular Targets an Türstöcken platziert. Diese kodierten Ziele dienen als Referenzpunkte für die exakte Zuordnung von Fotos und Laserscans und ermöglichen eine Verknüpfung der Punktwolke mit den Bildern.

Die Datenerfassungsphase umfasste die Durchführung des 3D-Laserscans und die Aufnahme der Fotos, wobei für Außenaufnahmen eine Drohne eingesetzt wurde.

8.3.2 Datenverarbeitung

Die anfängliche Verarbeitung der rohen Laserscan-Daten, insbesondere die Registrierung der einzelnen Scans in ein gemeinsames Koordinatensystem, wurde in Autodesk ReCap durchgeführt. Für die Überlagerung der Punktwolken wurde die Methode der Cloud-to-Cloud-Registrierung eingesetzt. Dieses Verfahren nutzt die geometrische Überlappung benachbarter Scans, um die notwendigen räumlichen Transformationen (Rotation und Translation) zu berechnen. Die Cloud-to-Cloud-Registrierung basiert auf Algorithmen wie dem Iterative Closest Point (ICP), bei dem iterativ der Abstand zwischen Punkten der „beweglichen“ und der „festen“ Punktwolke minimiert wird, bis die Transformation konvergiert ist [5].

Nach der initialen Registrierung der Laserscans in Autodesk ReCap erfolgte die weitere Bearbeitung in Epic Games RealityScan. RealityScan ist darauf ausgelegt, Daten von Laserscannern direkt mit photogrammetrischen Daten zu integrieren. Die Vereinigung der Datensätze (Punktwolken und Fotos) erfolgte dabei über die im Objekt platzierten 12bit circular Targets. Diese kodierten Ziele dienen als essenzielle Referenzpunkte für die exakte Zuordnung von Fotos und Laserscans und ermöglichen eine Verknüpfung der Punktwolke mit den visuellen Daten. Solche kodierten Zielmarken (coded targets) können von der Photogrammetrie-Software automatisch als Kontrollpunkte erkannt werden, um die Bilder auszurichten. Kreisförmige Zielmarken sind generell dafür bekannt, dass sie auf kleinem Raum einen hohen Kontrast bieten und rotationssowie maßstabsinvariante Messungen erlauben. Die genaue Registrierung beider Quellen in demselben Koordinatensystem ist notwendig, da terrestrische Laserscanner in Bezug auf Kameras nur schlecht ausgestattet sind und daher die Detailtiefe der Texturinformation fehlt.

8.4 3D-Modell und Anwendungspotenziale

Das finale Ergebnis des Praxisprojekts ist ein detailgetreues, texturiertes 3D-Modell des historischen Blockhauses. Dieses Modell basiert auf der geometrischen Erfassung mittels 3D-Laserscanning und der textuellen Anreicherung durch die fotogrammetrischen Aufnahmen.

8.4.1 Dokumentation und Archivierung

Digitale Modelle und Punktwolken sind mehr als nur Visualisierungen. Sie sind eine grundlegende Ressource für die architektonische Dokumentation und historische Forschung. Das Laserscanning liefert eine Punktwolke mit einer hohen Detailvielfalt, die alle Objekte im Raum flächenhaft erfasst. Diese vollständige Erfassung eliminiert das Risiko, Details zu übersehen, das bei traditionellen selektiven Messmethoden besteht. Das Ergebnis dient als vollständiger Archivdatensatz des Ist-Zustandes des Baudenkmals.

8.4.2 Rekonstruktion und Analyse

Das generierte 3D-Modell ist die Grundlage für zahlreiche Anwendungen im Denkmalschutz und darüber hinaus:

Planung und Analyse: Aus den 3D-Daten können jederzeit Grundrisse, Schnitte und Ansichten in beliebigen Detaillierungsgraden abgeleitet werden. Dies ist für die Planung von Renovierungen und Umbauten von zentraler Bedeutung. Im Falle der Almhütte in Stübing erlaubt das Modell eine detaillierte architektonische Dokumentation und ermöglicht in späteren Phasen eine tiefgreifende strukturelle Analyse oder Zustandsbewertung [5].

HBIM-Integration (Historic Building Information Modeling): Wenn das 3D-Modell in ein BIM-System überführt wird, können Bauteile mit Parametern versehen werden, um den Komponenten zusätzliche Asset-Daten zuzuordnen (z. B. Materialbeschaffenheit, Inspektionsberichte oder Wartungsanweisungen). Diese Datenanreicherung schafft eine Wissensbasis, die für das gesamte Lebenszyklusmanagement des historischen Gebäudes von unschätzbarem Wert ist [1].

Visualisierung und Zugänglichkeit: Das 3D-Modell kann für die Visualisierung und Interpretation verwendet werden, beispielsweise zur Erstellung von fotorealistischen Darstellungen für Besucherzentren oder Museen. So kann es "virtuellen Zugang" zu

Digitale Bestandsdokumentation im Freilichtmuseum Stübing

schwer erreichbaren oder gefährdeten Teilen des Denkmals ermöglichen. Zudem können aus dem Modell 3D-gedruckte Repliken für Bildungs- oder Ausstellungszwecke erstellt werden [3].

8.5 FH JOANNEUM und Praxisrelevanz

Die digitale Bestandsdokumentation im Denkmalschutz, wie sie im Praxisprojekt im Freilichtmuseum Stübing demonstriert wurde, spiegelt den fortschreitenden Einzug der Digitalisierung in der Bauwirtschaft wider. Das Projekt hat gezeigt, wie die Kombination komplementärer Messtechnologien – 3D-Laserscanning, Photogrammetrie (SfM/MVS) und UAVs – eine umfassende, hochgenaue und effiziente Dokumentation ermöglicht.

Für zukünftige Bauingenieure und Architekten ist die Fähigkeit, solche digitalen Bestandsmodelle zu erstellen und für Planungsaufgaben oder den Kulturerhalt zu nutzen, eine entscheidende Qualifikation. Anhand des Stübing-Projekts konnten die Studierenden genau diese Kompetenzen praktisch anwenden. So bereiten sie sich darauf vor, die komplexen und fachübergreifenden Herausforderungen im Bausektor zu meistern, insbesondere im sensiblen Umgang mit unserem wertvollen Kulturerbe.

8.6 Literatur

[1] Historic England, BIM for Heritage: Developing a Historic Building Information Model, Swindon, (2017).

[2] Stephan Albrecht, Notre Dame in Paris: 3D-Daten für den Wiederaufbau, Pressemitteilung der Universität Bamberg, 2020.

[3] Historic England, 3D Laser Scanning for Heritage: Advice and Guidance on the Use of Laser Scanning in Archaeology and Architecture, Swindon, (2018).

[4] Vermessung im Bauwesen. Eine Einführung für Architekten und Ingenieure, Monika Jarosch, Springer Wiesbaden (2023).

[5] Willi Freeden und Reiner Rummel, Photogrammetrie und Fernerkundung. Handbuch der Geodäsie, Springer Wiesbaden, (2017).

9 Digitale Didaktik - Anpassungsfähige Lehre für die digitale Generation

Marta Mierzejek Ing.-M.Eng. PMP

Hochschullektorin für die Lehrveranstaltung „BIM-Projektmanagement und Modellkoordination“

Geoconsult ZT GmbH

Im folgenden Beitrag wird dargestellt, wie das Thema Hybrid-Lehrmethoden in Lehrveranstaltungen zu den Themen BIM und Digitalisierung eingeführt und integriert wurde. Die Methoden werden punktuell in Lehrveranstaltungen sowohl im Bachelor- als auch im Masterstudium eingesetzt. Durch den Einsatz hybrider Methoden wird das Studium flexibler, interaktiver und an die Bedürfnisse der neuen Studierenden-Generation angepasst.

9.1 Einführung

Traditionell wird Wissen in Form von Lehrveranstaltungen vermittelt, bei denen die Studierenden den Expert:innen zuhören und die Inhalte lernen. Zusätzlich finden begleitende Workshops statt, in denen praktische Übungen durchgeführt werden, um das zuvor erlernte Wissen anzuwenden und zu überprüfen. Die neue Generation von Studierenden bringt neue Erwartungen an den Bildungsbereich mit. Sie legen Wert auf Flexibilität, digitale Interaktion und selbstgesteuertes Lernen [1], [2]. Klassische Lehrmethoden, die auf langen Vorlesungen und festen Zeitplänen basieren, entsprechen zunehmend nicht mehr ihren Bedürfnissen. Dieser Wandel stellt Lehrende vor die Herausforderung, ihre Lehrveranstaltungen neu zu konzipieren und darüber nachzudenken, wie sie lehren, kommunizieren und Studierende aktiv einbinden können.

Die Integration digitaler Technologien in den Studienplan ist nicht mehr nur eine Option, sondern eine notwendige Voraussetzung für ein zeitgemäßes Lehrangebot. Die Transformation traditioneller Lehrformate in digitale Lernumgebungen ist ein fortlaufender Prozess, der durch verschiedene didaktische Ansätze unterstützt wird. Durch diese Kombination können Lehrende die Vorteile beider Welten – analog und digital – nutzen und eine dynamischere, interaktivere und motivierende Lernumgebung schaffen [3].

9.2 Hybride Lehrformate

Im digitalen Zeitalter verbindet innovatives Lehren synchrone und asynchrone Lernmöglichkeiten. Es ermöglicht die Studierenden, jederzeit und überall auf Materialien zuzugreifen, fördert ihre Selbstständigkeit und sorgt gleichzeitig für Interaktion über digitale Plattformen. Verschiedene Ansätze wie Flipped Classroom, Blended Learning, Projektbasiertes Lernen (PBL), Microlearning oder Gamification schaffen eine aktive Lernumgebung, in der die Studierenden nicht nur zuhören, sondern aktiv teilnehmen.

Abbildung 9.2-1: Hybride Lernformate

Blended-Learning- und Flipped-Classroom-Ansätze kombinieren digitale Lernressourcen mit interaktiven Präsenzphasen. Studierende können Inhalte wie Videos oder Texte zunächst in ihrem eigenen Tempo bearbeiten und anschließend im Unterricht durch Diskussionen und praktische Anwendungen vertiefen.

Beim Projektbasierten Lernen (PBL) werden reale Problemstellungen auf realen Beispielen im Team bearbeitet. Während dieses Prozesses entwickeln die Studierenden gemeinsam Lösungskonzepte für gegebene Thema.

Microlearning und Gamification sind Ansätze, die in digitalen Bildungsumgebungen zur Steigerung von Motivation und Effizienz beitragen. Microlearning setzt auf kurze, zielgerichtete Lerneinheiten, die oft in Form von Videos oder interaktiven Modulen angeboten werden. Dadurch ist eine flexible und zeitsparende Wissensaufnahme möglich. Gamification ergänzt diesen Ansatz durch spielerische Elemente wie Quizze, Herausforderungen und Ranglisten, die das Engagement der Studierendenden fördern und den Lernprozess aktiv unterstützen [4], [5]. Der Schwerpunkt meines Unterrichts liegt auf der Balance zwischen Selbststudium, Interaktivität, aktivem Zuhören und Mitwirkung. Dazu setze ich digitale Videos, Live-Sessions und interaktive Tools ein. Darüber hinaus arbeite ich mit externen Partner:innen zusammen, um projektbezogene Inhalte zu erstellen. Mit Ausnahme des Studienplans haben die Studierenden realen Einfluss darauf, was sie lernen, da es immer möglich ist, Inhalte und Themen an die aktuelle Gruppe anzupassen.

9.3 Praktische Umsetzung

In meiner Lehrtätigkeit verfolge ich einen didaktischen Ansatz, bei dem digitale Technologien und moderne Methoden gezielt mit klassischen Lehrformen kombiniert werden. Das Ziel besteht darin, eine lernförderliche Umgebung zu schaffen, die Flexibilität und aktive Beteiligung ermöglicht. Die folgenden Konzepte und Werkzeuge bilden die Grundlage des Unterrichtsdesigns. In den Vorlesungen werden die folgenden Methoden eingesetzt: Microlearning, Blended Classroom, Gamification und Projektbasiertes Lernen (PBL).

9.3.1 Microlearning- und Blended-Classroom

In der Lehrveranstaltung Digitale Bauwerksmodellierung, in der der Schwerpunkt auf der Modellierung von Bauwerken mit einer Software liegt, kommen sowohl Microlearning-Elemente als auch der Blended-Classroom-Ansatz zum Einsatz.

Für ausgewählte Themen erhalten die Studierenden vorab aufgezeichnete Videos, die Inhalte aus dem Curriculum und dem offiziellen Lehrplan abdecken. Darüber hinaus gibt es Videos mit ergänzenden Inhalten für das Selbststudium, die über die regulären Studieninhalte hinausgehen. Die Studierenden können diese Lehrmaterialien im Rahmen der asynchronen Lehre zeitlich flexibel nutzen. Zu jedem Videomaterial gibt es begleitende Übungen, die das Verständnis der Inhalte vertiefen. Die Inhalte der Videos werden in den Livelehreinheiten in Form von Q&ARunden kurz aufgegriffen und diskutiert. Falls sich bestimmte Themen als allgemein interessant erweisen oder zusätzliche Erklärungen benötigen, werden weitere Videos erstellt. Somit haben die Studierenden jederzeit die Möglichkeit, auf die Inhalte zurückzugreifen und diese individuell zu erarbeiten.

Abbildung 9.3-1: Das Beispiel für Microlearning- und Blended-Classroom-Inhalte

Das beigefügte Beispiel behandelt das Thema „Dach“. Die Studierenden haben dazu Lesetexte, Abbildungen und Videos erhalten. Komplexe Aspekte, wie komplizierte geometrische Dachformen, wurden anschließend in der Präsenzveranstaltung vertieft. Im Nachgang wurden die ergänzenden Videos dazu veröffentlicht.

9.3.2

Gamification

Gamification-Quizze und Rankinglisten wurden in verschiedenen Vorlesungen, z. B. in BIM-Projektmanagement und Modellkoordination oder Modellbasiertes Kosten- und Zeitmanagement, eingesetzt.

In Lehrveranstaltungen werden Quizformate und digitale Interaktionstools gezielt eingesetzt, um das Wissen der Studierenden sowohl vor der Einführung neuer Themen als auch zur Wiederholung bereits behandelter Inhalte zu prüfen. Die Quizze (Abbildung 9.3-2) werden über Plattformen wie Moodle oder Mentimeter durchgeführt, wobei auch andere digitale Tools eingesetzt werden können. Um die Teilnahme zu fördern und eine kontinuierliche

Digitale Didaktik - Anpassungsfähige Lehre für die digitale Generation

Selbstüberprüfung während des Semesters zu ermöglichen, ist die Angabe des echten Namens nicht verpflichtend. Dadurch entsteht eine motivierende Lernumgebung, die ohne unnötigen Stress durch falsche Antworten leicht zugänglich ist.

Abbildung 9.3-2: Beispiele für Gamification- Quizze mit Ranglisten

Während der Lehrveranstaltungen werden den Studierenden QR-Codes gezeigt, die sie direkt zur interaktiven Lernplattform führen. Dort können sie gemeinsam Inhalte erarbeiten, Fragen stellen, Zeitpläne erstellen und Ideen in Form von Brainstorming-Boards teilen. Diese Tools fördern die aktive Beteiligung aller Studierenden, auch derjenigen, die sich in klassischen Formaten eher zurückhalten.

Abbildung 9.3-3: Beispiel für Gamification-Brainstorming-Board

9.3.3 Projektbasiertes

Lernen (PBL)

Das Beispiel für projektbasiertes Lernen (PBL) wurde in Kooperation mit der ASFiNAG entwickelt. Im Rahmen eines Koordinationsmeetings wurde das Thema „Raststation” ausgewählt, das die Studierenden im Laufe des Semesters bearbeiten sollten. Die ASFiNAG stellte die dafür notwendigen Unterlagen und Informationen zur Verfügung, sodass die Studierenden eigenständig in Gruppen an der Projektaufgabe arbeiten konnten.

Im Verlauf des Semesters entwickelten sie kreative und anspruchsvolle Ideen zur Gestaltung und Verbesserung des Bereichs der Raststation. Als Ergebnisse entstanden unter anderem Modellentwürfe, Kostenkalkulationen sowie Visualisierungen der geplanten Maßnahmen.

Abbildung 9.3-4: Beispiel für Projektbasiertes Lernen (PBL): das Projekt Raststation, in Kooperation mit der ASFiNAG

9.4 Vorteile und Herausforderungen

Die Integration digitaler Elemente und digitaler Lehrmethoden in traditionelle Studienformate kann sich positiv auf das Lernen der Studierenden auswirken und vielfältige Vorteile mit sich bringen. Microlearning ermöglicht eine gezielte Auseinandersetzung mit einzelnen Themen. Durch kurze, fokussierte Lerneinheiten in Form von Videos oder interaktiven Modulen können

Inhalte flexibel und individuell vertieft werden. Studierende haben zudem die Chance, über den Lehrplan hinaus eigene Interessen zu vertiefen und sich intensiver mit bestimmten Themen zu befassen. Dieser Ansatz fördert eine stärkere Anpassung an individuelle Lernbedürfnisse.

Methoden wie Blended Learning und Gamification steigern die Motivation und das Engagement der Studierenden und fördern ihre Selbstständigkeit. Darüber hinaus bieten sie mehr Freiheit im Lernprozess.

Projektbasiertes Lernen (PBL) ist eine zwar herausfordernde, aber äußerst effektive Methode. Sie erfordert eine enge Zusammenarbeit mit Unternehmen, insbesondere bei der Organisation praxisnaher Lehrveranstaltungen. Studierende haben durch PBL die Möglichkeit, reale Projekte kennenzulernen und aktiv mitzugestalten. Gleichzeitig erhalten sie Einblicke in betriebliche Abläufe und zukünftige Herausforderungen der Arbeitswelt.

Wie jede Methode hat auch hybrides Lernen neben Vorteilen gewisse Herausforderungen sowohl für Lehrende als auch für Studierende. Die Vorbereitung und Koordination hybrider Lehrformate ist zeitintensiv, insbesondere bei dynamischen Themen, die sich jährlich stark verändern. Eine entscheidende Voraussetzung für die erfolgreiche Umsetzung ist, allen Studierenden einen gleichberechtigten Zugang zu digitalen Technologien zu ermöglichen. Vor der Einführung muss sichergestellt werden, dass alle über die notwendigen Ressourcen verfügen, um niemanden auszuschließen. Neben den technischen Aspekten sind auch die didaktischen Herausforderungen zu beachten. Da ein Teil der Inhalte online oder asynchron vermittelt wird, kann es für Studierende schwierig sein, ihre Motivation dauerhaft aufrechtzuerhalten und Prokrastination zu vermeiden.

9.5 Fazit

Das Lehren im digitalen Wandel verändert das Verständnis von Lehre grundlegend. Es erfordert das aktive Engagement von Studierenden und Lehrenden gleichermaßen. Der Fokus liegt darauf, Lernprozesse zu begleiten und zu gestalten, statt lediglich Inhalte zu vermitteln. Digitale Lehre steht für Flexibilität, Interaktivität und Innovationsbereitschaft. Es geht nicht darum,

Digitale Didaktik - Anpassungsfähige Lehre für die digitale Generation

traditionelle Lehrformen zu ersetzen, sondern sie sinnvoll zu ergänzen, um Studierende dort abzuholen, wo sie stehen, und sie auf ihrem individuellen Lernweg zu unterstützen.

Literaturverzeichnis

[1] Higher Education,“ SAGE Open, pp. 113, 2025.

[2] L. Scheel, G. Vladova und A. Ullrich , „The influence of digital competences, selforganization, and independent learning abilities on students’ acceptance of digital learning,“ International Journal of Educational Technology in Higher Education, Nr. 44, 2022.

[3] Y. Zou, F. Kuek, W. Feng und X. Cheng, „Digital learning in the 21st century: trends, challenges, and innovations in technology integration,“ Front. Educ., Nr. 10, pp. 1-11, 2025.

[4] V. N. Larsari, „Traditional, Flipped Learning, or Blended Learning Classroom: Which Method Improves Students’ Engagement in Gamified Digital Storytelling Environment?,“ Psychology, Learning, Technology: International Conference on Psychology, Learning, Technology, pp. 91-100, 2022.

[5] Z. Zamzami , K. K. Wah Chu und C. J. Perera, Gamification in A Flipped ClassroomPedagogical Methods and Best Practices, Singapore: Springer Nature Singapore Pte Ltd, 2024.

10 Die Komplexität der Nachhaltigkeit entschlüsseln

BM DI Dr. Thomas Mathoi

Senior Lecturer am Institut für Architektur und Bauingenieurwesen

Mag. Karen Meixner, BA MA

Senior Lecturer am Institut für Soziale Arbeit

DI Marianne Alb

Wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Architektur und Bauingenieurwesen

Jeannine Schieder

Senior Lecturer am Institut für Energie- und Umweltmanagement

Hinweis: Dieser Beitrag ist zuerst in Friedl H., Engelhardt-Nowitzki C. (Hrsg.): „Teaching Award (Plus) 2024 – Inspirierend lehren an der Zukunftshochschule FH JOANNEUM, Beiträge zur Qualitätskultur in der Hochschullehre (Band 4)“, Graz, Juni 2025 erschienen.

Auf den folgenden fünf Seiten wird dargestellt, wie das Thema Nachhaltigkeit auf innovative und interdisziplinäre Weise in die Curricula alle r Institute des Departments eingeführt und integriert wurde. Im Rahmen der Lehre waren gemeinsame, institutsübergreifende Lehrveranstaltungen zum Thema Nachhaltigkeit eine Empfehlung der Arbeitsgruppe zur Nachhaltigkeitsstrategie des Departments. Diese Arbeitsgruppe hat eine Strategie zur Umsetzung der 17 UNNachhaltigkeitsziele in Lehre, Forschung, Weiterbildung und Marketing für das Department ausgearbeitet. Im Oktober 2022 fand die erste dieser gemeinsamen Lehrveranstaltungen unter dem Titel SDG – Sustainable Department Get-together in Form eines Workshops für alle Studierenden der ersten Semester der Bachelorstudiengänge statt. Im Oktober 2023 wurde das Programm um eine weitere Veranstaltung im dritten Semester, dem Klimakino, ergänzt. Für 2024 ist eine dritte gemeinsame Veranstaltung im fünften Semester, das Klima Puzzle, geplant. Diese dreistufige Workshopreihe erstreckt sich also über das gesamte Bachelorstudium. Durch diese Initiative wird es den Studierenden ermöglicht, sich dem komplexen Thema der Nachhaltigkeit auf leicht verständliche Weise interdisziplinär zu nähern.

10.1 Interdisziplinäre Ansätze in der Hochschulbildung

Traditionell wird akademisches Wissen in getrennte Disziplinen unterteilt, was jedoch die Komplexität der realen Welt nicht adäquat widerspiegelt (vgl. Annan-Diab & Molinari, 2017, S. 75). Diese Fragmentierung erweist sich insbesondere bei der Bewältigung globaler Herausforderungen, wie sie durch die Nachhaltigkeitsziele (SDGs) formuliert sind, als problematisch. Die SDGs erfordern einen ganzheitlichen Ansatz, der die Grenzen einzelner Disziplinen überschreitet (vgl. Annan-Diab & Molinari, 2017, S. 77; DeFries et al., 2012, S. 603). Interdisziplinäre Bildung reagiert auf dieses Bedürfnis, indem sie mehrere Disziplinen integriert, um komplexe Probleme zu lösen und Erkenntnisse zu gewinnen, die aus der Perspektive einer einzelnen Disziplin nicht vollständig erfasst werden können.

Durch die Kombination von Pers pektiven, Methoden und Wissen aus verschiedenen Bereichen, beispielsweise in Form von institutsübergreifenden Gruppenarbeiten, -diskussionen und -aktivitäten entwickeln Studierende ein tieferes und umfassenderes Verständnis der behandelten Themen. Dieser Ansatz fördert die Synthese und Anwendung von Wissen über verschiedene Fachgebiete hinweg und begünstigt Innovation sowie neue Perspektiven (vgl. Klaarsen, 2018). Wir haben die Struktur und das Format unseres Ansatzes bewusst niederschwellig, leicht umsetzbar und übertragbar gestaltet, um den Einstieg in die komplexe Themenstellung der Nachhaltigkeit zu erleichtern.

10.2 Event 1 – Sustainable Department Get-together (SDG)

In einer gemeinsamen, departmentübergreifenden Lehrveranstaltung geben Lehrende der Institute des Departments nach einer kurzen Einführung in die Thematik der Nachhaltigkeitsziele der Vereinten Nationen (SDG) einen Einblick in ihre Forschungsziele und Forschungsergebnisse als Beiträge zur Erreichung dieser Nachhaltigkeitsziele und bringen so den Erstsemestrigen aller Bachelorstudiengänge des Departments die UN-Nachhaltigkeitsziele näher. Anschließend werden in Gruppenworkshops von den Studierenden Ideen und Maßnahmen aus dem Blickwinkel der vorgestellten Themenschwerpunkte diskutiert und innovative Vorschläge für die Einbindung der SDGs an der FH JOANNEUM und im eigenen Umfeld ausgearbeitet. Dabei geht es vor allem um die Auseinandersetzung mit dem Thema Nachhaltigkeit in interdisziplinären Teams. Denn zur Bewältigung aktueller und zukünftiger Herausforderungen haben gerade die interdisziplinär verknüpften Themen des gesamten Departments große Bedeutung. Zukunftsfähiges und inklusives Bauen, umweltschonender und gerechter Umgang mit Energie und eine resiliente Gesellschaft können beispielsweise nicht voneinander isoliert betrachtet werden.

Auf den Vorarbeiten und der gemeinsamen Lehrveranstaltung aufbauend werden die Nachhaltigkeitsthemen in den unterschiedlichsten Lehrveranstaltungen auf Institutsebene einbezogen und auf ihre Umsetzung in Projektarbeiten wird geachtet. Die Koordination in Bezug auf die Curricula-Entwicklung wird im Kollegium der jeweiligen Institute vorgenommen.

Das SDG-Event findet seit 2022 jedes Jahr im Oktober statt. Der Fokus der Veranstaltung liegt neben der Sensibilisierung für das breite Feld der Nachhaltigkeit auch auf den sozialen Interaktionen zwischen den Studierenden aller Studiengänge, sowie der gegenseitigen Wertschätzung der jeweils anderen Fachbereiche, wozu die Nachhaltigkeitsziele als roter Faden für eine interdisziplinäre Diskussion genutzt werden. Die nachstehende Abbildung zeigt exemplarisch Studierende während dem SDG-Workshop bei der Ideensammlung für Nachhaltigkeit an der FH JOANNEUM.

Abbildung 10.2-1: Studierende bei der Ideensammlung

Abbildung 10.2-2: Vorschläge für eine nachhaltigere FH JOANNEUM

Die im Rahmen des Workshops durchgeführten Mentimeter-Umfragen unterstrichen den Bedarf an der Lehrveranstaltung und zeigten die positive Wahrnehmung dieses interdisziplinären Formats. Auf die einleitende Frage „Haben Sie von der UN-Agenda 2030 oder den SDGs (Sustainable Delvelopment Goals / Nachhaltige Entwicklungsziele) gehört?“ antworteten 61% mit NEIN. 83% der Teilnehmer:innen bewerteten bei der Befragung am Ende die Veranstaltung gut oder sehr gut.

10.3 Event 2 –Klimakino

Im dritten Semester trafen sich die Studierenden aller Studiengänge am Department erneut zum zweiten Event, dem Klimakino. Dafür wurde die erste Episode der Serie Extrapolations gewählt, die in der englischen Originalfassung gezeigt wurde. Sehr plastisch wird im Film vor Augen geführt, mit welchen katastrophalen Folgen für unseren Planeten zu rechnen sein könnte, sollten wir nicht entschlossener gegen den Klimawandel vorgehen. Der Film thematisiert insbesondere die Erderwärmung, sowie die daraus resultierenden Hungersnöte, Waldbrände und Naturkatastrophen. Sehr überspitzt und pointiert wird das kapitalistische System, das selbst vor Lösungsansätzen beim Klimaschutz nicht Halt macht, angeprangert. Sozialkritisch werden zudem Aktivismus, Machtausübung und die ungleiche Wohlstandsverteilungen beleuchtet. Der Film diente als Impuls für weitere Reflexionen und Diskussionen, die erneut in interdisziplinären Gruppen stattfanden. Als Leitfaden für die anschließende Gruppendiskussion wurden folgende Fragen vorgeschlagen:

What do you understand the following statements made in the film to mean and do you agree with them? Why/why not?

o Neutrality helps the oppressor –never the victim

o The man whose house is on fire is incredibly easy to negotiate with Is climate change a symptom of capitalism? Is capitalism a cure for climate change? Are there alternatives to capitalism?

What do you think about activism? Is it important/necessary/counter-productive? Is every action permissible if the cause is admirable? Are there things that you would not do even for a cause you are passionate about? What was your reaction to the activist who burns themselves alive?

Is having children in today’s world morally justifiable? Why/why not?

What do you think about important issues like climate change being dealt with in ways like this – as entertainment? Do you find it positive/negative? Why? As a student where would you recommend you find reliable sources about important issues? How can you separate facts from fake news or sensationalism or populism? Which SDGs are connected with the issues/topics in this film?

Eine Plenumsdiskussion, in der jede Gruppe ihre Gespräche zusammenfassen konnte, beendete den formellen Teil der Veranstaltung. Der anschließende Glühweinstand bot den Studierenden die Möglichkeit, sich in einer entspannten Atmosphäre ungezwungen besser kennenzulernen und auszutauschen.

Abbildung 10.3-1: Einladung zum Klimakino

10.4 Event 3 – Klima Puzzle

Das Klima Puzzle bildet im fünften Semester den Abschluss der Workshopreihe und zielt darauf ab, ein tieferes Verständnis für den Klimawandel und seine Auswirkungen zu entwickeln. Es bietet zugleich eine Möglichkeit zur interdisziplinären Bewältigung der globalen Herausforderungen im Themenbereich Nachhaltigkeit. Dabei handelt es sich um ein kollaboratives, interaktives Lernwerkzeug, das Teilnehmer:innen hilft, die komplexen Zusammenhänge und Ursachen des Klimawandels zu visualisieren und zu begreifen.

Das Klima Puzzle besteht aus einer Reihe von Karten, die verschiedene Aspekte des Klimawandels darstellen, wie beispielsweise Treibhausgase, ihre Quellen, die Auswirkungen auf Umwelt und Gesellschaft und mögliche Lösungsansätze. Die Teilnehmer:innen arbeiten gemeinsam daran, diese Karten in eine logische Reihenfolge zu bringen und die Verbindungen zwischen den verschiedenen Elementen herzustellen. Der Zweck dieses Bildungsansatzes ist es, ein umfassendes Verständnis für die Ursachen und Folgen des Klimawandels zu entwickeln, das Bewusstsein für die Dringlichkeit von Maßnahmen zu schärfen und die Diskussion über mögliche Handlungsstrategien zu fördern. Durch die interaktive und visuelle Natur des Klima Puzzles können komplexe wissenschaftliche und gesellschaftliche Zusammenhänge auf eine verständliche Weise vermittelt werden.

Abbildung 10.4-1: Klima Puzzle Beispiel aus einem Online Training Seminar (Karen Meixner)

10.5 Fazit

Ziel der institutsübergreifenden Veranstaltungsreihe am Department ist es, das Bewusstsein der Studierenden für die Bedeutung der Nachhaltigkeit und der zugehörigen Ziele in jährlichen Workshops zu schärfen. Dabei sollen insbesondere Studienanfänger:innen auf ihrem Kompetenz- und Interessenniveau abgeholt werden, um effektives Lernen zu ermöglichen. Eine weitere Dimension aus aktueller Sicht ist die Vermeidung von wissenschaftsfeindlichen Tendenzen in der Gesellschaft durch Förderung des Verständnisses für die globalen Herausforderungen durch den Austausch zwischen den verschiedenen Fachbereichen.

Dabei stellen die Ziele für nachhaltige Entwicklung die verbindende Klammer für eine interdisziplinäre Kooperation unter Einbeziehung der Studierenden dar. Durch die interdisziplinären Lehrveranstaltungen wie das SDG – Sustainable Department Get-together, das Klimakino und das Klima Puzzle wird es den Studierenden ermöglicht, komplexe Themen auf innovative und praxisorientierte Weise zu bearbeiten. Diese Veranstaltungen fördern nicht nur das Verständnis für die globalen Herausforderungen, sondern stärken auch den Austausch zwischen den verschiedenen Fachbereichen. Die Niedrigschwelligkeit und Übertragbarkeit des Ansatzes erlauben es, Nachhaltigkeit auf allen Ebenen der Lehre zu verankern, was langfristig zu einer bewussteren und nachhaltigeren Gesellschaft beitragen kann. Die erfolgreiche Umsetzung dieser Initiativen zeigt, dass interdisziplinäre Ansätze in der Hochschulbildung nicht nur machbar, sondern auch unerlässlich für die Lösung globaler Probleme sind.

10.6 Quellen

Annan-Diab, F., & Molinari, C. (2017). Interdisciplinarity: Practical approach to advancing education for sustainability and for the Sustainable Development Goals. The International Journal of Management Education, 15, 73–83. https://doi.org/10.1016/j.ijme.2017.03.006

DeFries, R. S., Ellis, E. C., Chapin, F. S., III, Matson, P. A., Turner, B. L., II, Agrawal, A., et al. (2012). Planetary opportunities: A social contract for global change science to contribute to a sustainable future. BioScience, 62(6), 603e606. http://dx.doi.org/10.1525/bio.2012.62.6.11

Klaassen, R.G (2018) Interdisciplinary education: a case study, European Journal of Engineering Education, 43:6, 842-859, DOI: 10.1080/03043797.2018.1442417

Die Komplexität der Nachhaltigkeit entschlüsseln

Climate Fresk: https://climatefresk.org/world/ (zuletzt besucht, am 22.09.2024)

United Nations Sustainable Development Goals: https://www.un.org/sustainabledevelopment/ (zuletzt besucht, am 22.09.2024)

Lehre mit Auszeichnung: Teaching Awards 2024

Die Verleihung der Teaching Awards ist ein jährliches Highlight an der FH JOANNEUM und unterstreicht die Qualitätskultur in der Lehre. Lehrende werden in einem zweistufigen Verfahren zunächst von ihren Studierenden nominiert. Die 40 Lehrenden mit den höchsten Stimmenanteilen wurden dann eingeladen, ihre Didaktik-Konzepte anonym einzureichen. Diese Konzepte werden dann von einer 12-köpfigen Fachjury bewertet. Der Teaching Award Plus 2024 wird für das beste eingereichte didaktische Konzept zum Spezialthema „Komplexe Inhalte ‚unkompliziert‘ vermitteln“ vergeben.

Marianne Alb und Thomas Mathoi vom Institut für Architektur und Bauingenieurwesen haben mit ihren Kollegen und Kolleginnen den Teaching Award Plus 2024 gewonnen.

11 Technische Innovationen und Vielfalt bei der Betonkanuregatta

Dipl.-Ing. Dr. techn. Thomas Markus Laggner, BSc

Fachhochschullektor der Lehrveranstaltung „Betonbau“

GF bei convex ZT GmbH

Tanja Bauer, BSc

Vereinsobfrau des Studententeams und Studierende der FH JOANNEUM

11.1 Einleitung

Seit 20 Jahren veranstaltet die InformationsZentrum Beton GmbH die Deutsche Betonkanuregatta [1] und bietet damit bei jeder Regatta rund 1.000 Studierenden aus sechs Nationen und 50 Institutionen die Möglichkeit, im sportlichen und technischen Wettkampf Höchstleistungen zu erbringen. Dabei geht es nicht nur darum, das schnellste Kanu zu bauen, sondern auch in verschiedenen Fachdisziplinen wie Konstruktion, Gestaltung, Nachhaltigkeit oder „leichtestes Kanu” zu punkten. Um die Jury zu überzeugen, benötigen die Studierenden nicht nur kreative Ideen, sondern müssen auch mit innovativen und technisch anspruchsvollen Lösungen für die unterschiedlichsten Fragestellungen hervorstechen. Folglich werden häufig für den Bau der Kanus aktuelle Forschungsergebnisse direkt im Kanuprojekt angewendet bzw. teilweise eigens entwickelt. Im Rahmen dieses Beitrags werden basierend auf dem Betonkanu der FH JOANNEUM von 2024 Einblicke in die Vielfalt unterschiedlicher innovativer Ansätze gegeben. Der Fokus liegt dabei auf neuen Betonier-/Herstellungsverfahren, innovativen Bewehrungskonzepten und Weiterentwicklungen im Bereich der Betontechnologie.

11.2 Rückblick Regatta 2024 – Kanu der FH JOANNEUM

Im Jahr 2024 nahm das Team der FH JOANNEUM erstmals an der Betonkanuregatta teil und erreichte auf Anhieb den 3. Platz im Gestaltungswettbewerb sowie den 4. Platz im Konstruktionswettbewerb. Die Jury war von einem Kanu im Bauhaus-Stil begeistert, das sich durch klare Linien, definierte Winkel und die klassischen Bauhaus-Farben rot, blau und gelb auszeichnete. Zudem überzeugte es durch seine einzigartige Zweit- bzw. Nachnutzung als Möbelstücke. Um dies zu ermöglichen, wurde das Kanu in fünf Segmente unterteilt. Diese können im auseinandergebauten Zustand jeweils als eigenständige Möbelstücke (also Tisch, zwei Sessel und zwei Hocker) genutzt werden (vergleiche Abbildung 11.2-1). Die einzelnen Teile wurden im sogenannten Match-Cast-Verfahren, das aus der Technik des Segmentbrückenbaus inspiriert ist, hergestellt. Dadurch erfolgt ein Formschluss der unregelmäßigen/welligen Fuge. Die Fuge wurde als Trockenfuge ohne Zwischen- oder Dichtstoffe wie Mörtel oder Silikon ausgebildet und ist somit vollständig demontierbar. Um die notwendige Kraftübertragung bzw. die Dichtheit der Trockenfuge zu gewährleisten, wurde die notwendige Vorspannkraft errechnet und

TechnischeInnovationen und Vielfalt bei der Betonkanuregatta

über zwei verbundlose interne Spannglieder in Leerrohre sowie einen externen, außerhalb in einerVertiefung angeordneten Spanngurt sichergestellt. Um der verschiedenartigen Beanspruchung zwischen Möbelstück und Kanu gerecht zu werden, wurden zwei Lagen Glasfasergitter als textile Bewehrung zur Aufnahme von Querlasten und Biegemomenten eingesetzt.Im Rahmen des gewählten Konzepts wurden somit ein vorgespannter, dünnwandiger Textilbeton mit Trockenfuge als wesentlicher, technisch herausfordernder Punkt erfolgreich zum Einsatz gebracht.

Abbildung 11.2-1: linksoben:Team der FH JOANNEUM mit Kanu-Möbelstück;rechts oben: Kanu im Wasser; links unten: Entwurfsrendering Kanu aus Möbeln; rechts unten: Konzept des Kanu-Zusammenbaus;[Verein Betonkanu FH JOANNEUM]

11.3 Umsetzung innovativer Konzepte des Betonbaus bei der Betonkanuregatta

Bei der Betonkanuregatta haben die Studierenden die Gelegenheit, kreative Ideen mit technischem Know-how zu verbinden. In [3] ist beispielsweise zu sehen, wie Studierende der FH Campus Wien eines ihrer Betonkanus mit eingebauten Leuchtdioden zum Strahlen brachten. Zusätzlich wird der Einsatz von UHPC (ultrahochfestem Beton) an einem anderen Kanu beschrieben. Das Studierendenteam der TU-Grazhat im Rahmen der Betonkanuregatta bereits mehrfach innovative Konzepte umgesetzt. In [4] wird die Verwendung von ultraleichtem Hochleistungsbeton zur Herstellung des leichtesten Betonkanus aus einer hochpräzisen gefrästen Schalungsowie das erste 3D-gedruckte Betonkanu beschrieben. Weiterswerden kreative

Technische Innovationen und Vielfalt bei der Betonkanuregatta

Großprojekte wie der farbenfrohe Katamaran „The Bouncy Castle“ (mit gefärbtem Beton) und ein faltwerkartige Leichtbau-Kanu mit einem Gesamtgewicht von nur 6 kg vorgestellt. Diese Projekte verdeutlichen die enge Verbindung von Kreativität, digitaler Fertigung und materialtechnischer Forschung im Kontext der Betonkanuregatta. Im Folgenden werden die wesentlichen Aspekte der innovativen Bewehrung, der Betonierverfahren und der Betontechnologie erläutert.

11.3.1 Betonierverfahren – innovative Herstellung und Fügetechnik

Die stetige Weiterentwicklung digitaler Fertigungsmethoden und neuer Herstellungskonzepte eröffnet im Betonbau neue Möglichkeiten in Bezug auf Qualität, Formbarkeit und Effizienz. So muss Beton nicht mehr nur in die Schalung gegossen werden, sondern kann auch gedruckt, gefräst oder aufgespachtelt werden. Seit einigen Jahren ist der 3D-Druck von Beton ein wichtiges Forschungsthema. Neben ganzen Gebäuden bzw. Bauteilen werden auch Kleinteile wie Hohlkörper aus 3D-Beton hergestellt. An der TU-Graz wurden bspw. 3D-gedruckte Schalelemente untersucht, die als verlorene Schalung dienen (vgl. [5]). Bereits im Jahr 2015 verwendete das Team der ETH Zürich ein Kanu, das aus einer 3D-gedruckten Kunststoffbewehrung mit zugelegten Glasfasern besteht. Im Jahr 2017 wurde eine 3D-gedruckte Schalung aus Kunststoff in Skelettstruktur erstellt. Die Schalung wurde anschließend mit Beton aufgefüllt, wodurch eine einzigartige Formgebung erzielt wurde (vgl. [6]). Im selben Jahr stellte die TU-Graz nicht nur Schalungen, sondern das gesamte Kanu mittel Beton 3D-Druck her (siehe Abbildung 11.3-1). Um die Druckfähigkeit des Betons sicherzustellen, entwickelte das Team eine spezielle Betonmischung [4]. Eine große Herausforderung beim 3D-Druck von Beton besteht noch immer in der digitalen, kostengünstigen simultanen Fertigung der Bewehrung. Daher wurden je nach Verfahren und Bauteilanforderungen verschiedene Bewehrungskonzepte entwickelt (vergleiche [7]).

Abbildung 11.3-1: erstes 3D gedrucktes Betonkanu der TU-Graz 2017 (Extrusionsverfahren mit seitlicher Sandstützung) [Betonkanu TU Graz - Laggner]

Auch Themen wie Vorspannung, Verbindungstechnik und Vorfertigung sind nicht nur in der Bauwirtschaft aktuelle Trends, sondern finden immer häufiger Anwendung bei der BetonkanuRegatta. Das Team der FH JOANNEUM 2024 nutzte diese Prinzipien, indem es das Kanu in einzelne Kleinbauteile vorfertigte und diese anschließend mit Spanngliedern zu einem Gesamtsystem trocken zusammenfügte (vergleiche oben). Dies ermöglicht einen einfachen Transport sowie eine einfache Nachnutzung der Kleinbauteile.

11.3.2 Innovative Bewehrungskonzepteund Bewehrungsmaterialien

Basierend auf dem klassischen Stahlbetonbau muss auch bei einem Betonkanu eine eingelegte Bewehrung die belastungsabhängigen Zugkräfte aufnehmen. Der Beton nimmt die Druckkräfte auf und bildet die dichte Schale. Da Betonkanus je nach Konzept und Herstellungsart den unterschiedlichsten Anforderungen gerecht werden müssen, gilt dies ebenso für die verwendete Bewehrung.Dafürwurden bei den Regatten bereits eine Vielzahl anBewehrungskonzepten entwickelt und getestet. Die konventionelleStahlb ewehrung ist nur selten zu finden, da sie für die notwendigen dünnen Querschnitte meist nicht geeignet ist. Vielmehr wird häufig versucht, alternative Materialien zu nutzen. In der Kategorie der leichtesten Kanus liegt der Fokus auf Materialien mit geringem Gewicht, wie Glasfaser oder Carbonfaser. Zur Erhöhung derNachhaltigkeit werden aber auch Naturfasern wie Hanf oder Baumwolle bzw. Textilien eingesetzt. Kunststoffbewehrung in Form von Fasern oder Gittern werdenaufgrund ihrer einfachen Formbarkeit ebenfalls genutzt. Sie besitzen jedoch das Problem einer geringeren Steifigkeit und Festigkeit. Weitere Bewehrungsartensind Stahlkurzfasern, die bei UHPC-Bauteilen oftmals zum Einsatz kommen, oder Basaltfasern. Basaltfasern sind kostengünstiger in der Produktion, weisen im Vergleich zu Carbonfasern jedoch eine geringere Festigkeit auf. Die Fasern werden bisher entweder als Gitter/Gewebe, Roving (Endlosfaser) oder Kurzfaser eingesetzt. Gitter/Gewebe und Roving bieten den wesentlichen Vorteil, dass durch eine intelligente Verteilung und Herstellung der Bewehrung auch die Verläufe und Bewehrungsmengen im Bauteil gemäß der Beanspruchung optimiert werden können. Hierzu wird nachfolgendin Abbildung 11.3-2ein Biegeträger unter Einzellast mit optimierter Rovingbewehrung in Anlehnung an [7] dargestellt.

Abbildung 11.3-2: mögliche optimierte Bewehrungsführung durch Rovings imShotcrete-3DPrinting-Verfahren in Anlehnung an [7] -dicken Linien stellen die abgelegten Rovings dar

Der Einsatz solcher alternativen Bewehrungsmaterialien ist mittlerweile nicht nur im Bereich der Forschung und beim Betonkanu-Projekt von Studierenden üblich, sondern nichtmetallische Bewehrungen kommen auch in üblichen Bauten zum Einsatz. Ein großes Einsatzgebiet ist die nachträgliche Verstärkung und Sanierung von Bauten, insbesondere von Brücken. Aber auch im klassischen Hochbau wurde beispielsweise eine erfolgreiche Umsetzung der Carbonbetonbauweise (siehe [8]) vollzogen. Der CUBE wurde unter der Leitungdes C³-Verbandes (Carbon Concrete Composite e. V.) entwickelt und ist das erste Gebäude, das komplett auf klassische Bewehrung verzichtet und nur nichtmetallische Bewehrung einsetzt. In Österreich und Deutschland wurden mittlerweile Richtlinien und Sachstandsberichte verfasst, die einen sicheren Einsatz von nichtmetallischen Bewehrungen einfacher ermöglichen sollen.

11.3.3 Entwicklung der Betontechnologie

Das Thema der Nachhaltigkeit ist im Bauwesen längst angekommen und wird dort durch diverse Forschungsprojekte weiterverfolgt. In [9] wird beispielsweise das Hinzufügen des Grenzzustands der Klimaverträglichkeit (Climate Limit State – CLS) beschrieben. Dabei ist der Zement im Beton kritisch zu sehen. Vor diesem Hintergrund wurden bei der Betonkanuregatta bereits verschiedene Versuche unternommen, Kanus aus Recyclingbeton oder mit umweltfreundlicheren Betonrezepturen herzustellen. Die Forschung beschäftigt sich außerdem mit Geopolymeren, die keine klassischen zementgebundenen Betone sind. Sie sind bisher durch die Ausschreibung bei der Betonkanuregatta nicht zugelassen, haben aber durchaus Potenzial im Bauwesen. Als weitere Materialoptimierung ist bereits seit Längerem ultrahochfester Beton (UHPC) bekannt. Aufgrund seiner hohen Leistungsfähigkeit in Bezug auf Druckfestigkeit und Dauerhaftigkeit können daraus schlanke und langlebige Betonkonstruktionen hergestellt werden.

11.4 Ausblick auf Regatta 2026

Vom 19. bis 20. Juni 2026 findet die nächste Betonkanuregatta in Brandenburg an der Havel statt. Auch diesmal werden die Studierenden der FH JOANNEUM wieder mit einem Betonkanu an der Startlinie stehen, um ihr Können in den verschiedenen Wettbewerben unter Beweis zu stellen. Das Team und der dazugehörige Verein wachsen stetig weiter und vereinen Studierende nicht nur jahrgangs-, sondern auch studienübergreifend. Mittlerweile sind bereits drei Studienrichtungen beteiligt. Wie in Abbildung 11.4-1 dargestellt, hat das Kick-off-Meeting des Teams für die Regatta 2026 bereits stattgefunden und die Phase der Ideenfindung und Planung wurde gestartet.

Abbildung 11.4-1: Kick-off-Meeting Betonkanuregatta 2026 [Verein Betonkanu FH JOANEUM]

11.5 Literatur

[1] InformationsZentrum Beton GmbH, https://www.beton.org/inspiration/betonkanu-regatta

[2] Laggner T. M. und Bauer T., Vom Kanu zu Möbelstücken: Studierende überzeugen bei Betonkanuregatta 2024, Zukunftsplattform 2024 S. 99 - 104; https://www.convex.at/4n38bd3xxvv/wp-content/uploads/2024.10_FH-Joanneum_Laggner-Bauer.pdf

[3] Pamer S. et al., Österreichs Teams auf der Betonkanuregatta 2019 Teil 1: HeilbronnDe(light)ful, https://www.smartminerals.at/files/Kolloquium_Kurzbeitraege_2019.pdf

Technische

[4] Laggner T. M. und Gheorghiu D., Österreichs Teams auf der Betonkanuregatta 2019 Teil 2: Team TU-Graz https://www.smartminerals.at/files/Kolloquium_Kurzbeitraege_2019.pdf

[5] Peters S. und Trummer A., Gedruckte Schalungen für den Stahlbeton-Leichtbau, S. 14 - 16 https://www.tugraz.at/fileadmin/user_upload/tugrazExternal/f1f34b8a-f09d-427d-aa86965883a19682/News/2020/DETAIL_Beitrag/Artikel_Detail_9.2020.pdf

[6] Verein Betonkanu der ETH, 2025 https://archiv.betonkanu.ethz.ch/

[7] Kloft H. et al., Bewehrungsstrategien für den Beton-3D-Druck. Beton- und Stahlbetonbau 115, 2020, H. 8, S. 607–616. https://doi.org/10.1002/best.202000032

[8] Scheerer, S. 2025 https://tu-dresden.de/bu/bauingenieurwesen/imb/forschung/Forschungsfelder/CRC/C3-vorhaben/C3-V3_4/C3-V3.1

[9] Bergmeister K., Die aktuelle Evolution beim Planen und Bauen, OIAZ 2022 S. 1 - 6, https://www.oiav.at/wp-content/uploads/2022/12/004_bergmeister_2.pdf

12 Studienreise nach Singapur

Dipl.-Ing. Dr. techn. Timur Uzunoglu, MICE CEng

Fachhochschullektor der Lehrveranstaltung „Internationales Bauen“

GF bei convex ZT GmbH

12.1 Einleitung

Seit dem Jahr 2014 werden am Studiengang „Baumanagement und Ingenieurbau“ (Master) einwöchige Auslandsexkursionen unter der Organisation und Leitung von Dipl.-Ing. Dr. techn. Timur Uzunoglu, MICE CEng, durchgeführt. Die Reisen führten nach Istanbul (2014), Moskau (2016), New Delhi (2017), Tokio (2018), Toronto (2019), Rotterdam und Amsterdam (2022), Oslo (2023) und eben nach Singapur (2025).

Die Ortsauswahl trifft der Jahrgang, wobei als einzige Einschränkung gilt, dass die schon bereisten Orte nicht mehr bereist werden. Das Programm vor Ort beinhaltet den Besuch der lokalen Organisation der WKO sowie der österreichischen Botschaft, den Besuch einer Bauingenieurfakultät an einer Universität, den Besuch von Architektur- und Ingenieurbüros sowie von Baustellen, eine geführte Stadttour mit Schwerpunkt Architektur und Bauwesen, und ein gemeinsames Abendessen in einer vorzugsweise SkyBar.

Das Ziel der Studienreisen ist es zu vermitteln, dass die Bauwirtschaft ausgesprochen international agiert und gleichzeitig viel Verständnis für lokale Themen erfordert.

12.1.1 Tag 1 in Singapur (11.05.2025)

Der Flug nach Singapur ging über Wien und Abu Dhabi. Ein erstes Highlight war die Shopping Mall Juwel am Changi Airport mit dem größten Indoor-Wasserfall der Welt. Nach dem Einchecken im Hotel waren wir am Abend in den „Gardens by the Bay“, und genossen die fantastische Licht und Musik-Show bei den sogenannten Supertrees. Danach besuchten wir das SkyPark Observation Deck auf der Dachterrasse des Marina Bay Sands Hotel und genossen den großartigen Ausblick über die Stadt (siehe Abbildung 12.1-1).

12.1.2 Tag 2 in Singapur (12.05.2025)

Am 12.05.2025, ein Feiertag in Singapur, führte uns Tour Guide Herr Chaqa Hill durch die Stadt. Chaqa lebte etliche Jahre in Deutschland, bevor er wieder nach Singapur zurückkehrte. Er zeigte uns nicht nur beeindruckende Sehenswürdigkeiten, sondern erzählte uns auch über den Alltag in Singapur. Eine starke Regulierung in allen Lebensbereichen führt zu einer sehr geordnet wirkenden Stadt. Nach einem Mittagessen in den traditionellen Hawker Centern sahen wir die Stadt bei einem Singapur River Cruise auch von der Wasserseite aus an (siehe Abbildung 12.1-2).

12.1.3 Tag 3 in Singapur (13.05.2025)

Am 13.05.2025 besuchten wir die Zentrale der Baufirma SAMWOH Corporation. Die als Smart Hub bezeichnete Zentrale zeigt in einer großen, permanenten Ausstellung die Nachhaltigkeitsund Upcycling-Maßnahmen im Infrastrukturbau sowie in der Wasserversorgung des „Inselstaates“ Singapur. Anschließend besuchten wir die österreichische Botschaft und das WKO Singapur, wo uns Herr Peter Storer, Botschafter der Republik Österreich, und Herr David Bachmann, Handelsdelegierter der WKO, in einer umfangreichen Präsentation u.a. über die Handelsbeziehungen zwischen Singapur und Österreich erzählten. Ein gemeinsames Abendessen in dem Skai Restaurant im 70. Stock mit atemberaubendem Blick über Singapur rundete diesen großartigen Tag ab (siehe Abbildung 12.1-3).

12.1.4 Tag 4 in Singapur (14.05.2025)

Am 14.05.2025 besuchten wir am Vormittag eine beeindruckende Infrastruktur-Baustelle, den North-South Corridor, ein Tunnel, welcher für Autos, Bahn und Fußgänger den Norden der Stadt mit dem Süden verbinden wird. Der dreistöckige Tunnel mit einer Länge von 12,3 km wird über 17 Zu- und Ausgänge verfügen und die Reisezeit vom Norden Singapurs in den Süden drastisch verkürzen. Anschließend wurden uns von GEOCONSULT, einem österreichischen Ingenieurbüro mit einer Niederlassung in Singapur, die geotechnische Planung eben dieser besuchten Baustelle im Detail präsentiert (siehe Abbildung 12.1-4).

12.1.5

Tag 5 in Singapur (15.05.2025)

Am 15.05.2025 hatten wir am Vormittag eine Präsentation bei DOKA über die Schal- und Rüstsysteme von Hochhäusern. Anschließend konnten wir auf der Hochhausbaustelle JURONG EAST BREEZE sehen, in welcher Geschwindigkeit Hochhäuser in einer industrialisierten und modularisierten Fertigteilbauweise aus Stahlbeton und mit einer sehr detaillierten BIM-Planung gebaut werden. Die zwei Hochhäuser mit jeweils 28 bzw. 38 Stockwerken werden von dem staatlichen Housing & Development Board Singapur errichtet. Nach den vielen Eindrücken war ein gemeinsames Ausgehen ein Muss, bei dem wir wieder die beleuchtete Skyline von Singapur bewunderten (siehe Abbildung 12.1-5).

Abbildung 12.1-5: links das Modell von JURONG EAST BREEZE, rechts das beleuchtete Marina Bay Sands Hotel [Timur Uzunoglu]

Studienreise nach Singapur

12.1.6 Tag 6 in Singapur (16.05.2025)

Am 16.05.2025 besuchten wir die Asian Development Bank (ADB), bei der Österreich Gründungsmitglied ist. Während der ausgesprochen spannenden Präsentation über die Finanzierung von großen Infrastrukturprojekten in Entwicklungsländern konnten wir den Blick aus dem Besprechungszimmer bewundern. Anschließend besuchten wir das Singapur Rail Test Center, bei dem wir durch den Bauleiter der Firma PORR geführt wurden (siehe Abbildung 12.1-6).

Abbildung 12.1-6: links der Blick aus dem Besprechungszimmer der ADB, rechts das Rail Test Center [Timur Uzunoglu]

12.2 Zusammenfassung und Ausblick

Die Studienreise nach Singapur 2025 war ausgesprochen lehrreich und interessant und hat den Horizont aller Beteiligten erweitert. Wir freuen uns schon auf die nächste Studienreise und sind neugierig, wohin diese uns verschlagen wird.

Fachbeiträge

Wir geben unser Bestes für Österreichs Mobilität.

13 Die Koralmbahn – Herausforderungen eines Großprojektes

DI Jürgen Egger, BSc

Fachhochschullektor der Lehrveranstaltung „Eisenbahn- und Seilbahnbau“

ÖBB Projektkoordinator / Projektmanagement Infrastrukturvorhaben

13.1 Die Koralmbahn

13.1.1 Einleitung

Die Koralmbahn ist eine zweigleisige, elektrifizierte Eisenbahnhochleistungsstrecke zwischen den österreichischen Landeshauptstädten Graz und Klagenfurt mit einer projektierten Streckenhöchstgeschwindigkeit von 250 km/h. Die Gesamtlänge beträgt knapp 130 km, wobei das Herzstück der rund 33 km lange zweiröhrige Koralmtunnel darstellt. An den 40 bzw. 50 km langen Zulaufstrecken zum Koralmtunnel werden weitere 11 Tunnel errichtet. Mit dem Projekt werden überdies 23 Bahnhöfe bzw. Haltestellen, davon 12 direkt an der Neubaustrecke inkl. der Fernverkehrsbahnhöfe Weststeiermark und St. Paul im Lavanttal realisiert. Damit gehört die Koralmbahn in ihrer Gesamtheit zu einem der größten Eisenbahninfrastrukturprojekte Europas.

Abbildung 13.1-1: Die Koralmbahn – verbindet Regionen [ÖBB-Infrastruktur AG]

13.1.2 Inbetriebnahmephase der Koralmbahn

Die Inbetriebnahmephase ist der abschließende und entscheidende Abschnitt der Koralmbahn. Sie folgt direkt auf die Fertigstellung der bahntechnischen Ausrüstung und deren Integration in die Steuerzentralen. In dieser Phase wird die gesamte Anlage umfassend geprüft. Ein zentraler Bestandteil sind die Inbetriebnahme- und Testfahrten, die technische Vorgaben bestätigen, TSIKonformität nachweisen und die Funktion sowie Systemakzeptanz bestätigen.

Im Jahre 2025 wurden über 300 Test-, Mess- und Akzeptanzfahrten mit rund 30.000 Kilometern durchgeführt. Dabei wurden Oberbau, Oberleitung, GSMgänzend fanden Fahrdynamikfahrten zur Fahrplanverifizierung und Fahrzeugbewertung statt.

Abbildung 13.1-2: Messfahrten mit 250 km/h zur Abnahme der Oberleitung

[ÖBB-Infrastruktur AG, Chris Zenz]

Parallel dazu erfolgte die schrittweise Übergabe an die Anlagenbetreiber, inklusive Einschulungen, Wartung und Streckenkenntnis für hunderte Triebfahrzeugführer. Zudem wurden die Betriebsbewilligungsverfahren zur Erlangung des Betriebsbescheids abgewickelt. Die Inbetriebnahme begann Anfang 2025 und endet im Dezember 2025 mit der vollständigen Inbetriebsetzung.

13.2 Besonderheiten großer Infrastrukturprojekte

Es ist ein Faktum, dass große Verkehrsinfrastrukturprojekte – insbesondere Eisenbahninfrastrukturprojekte – häufig kontrovers und vielschichtig diskutiert werden. Solche großen Investitionsvorhaben stehen meist im Spannungsfeld der Interessen und werden in der Öffentlichkeit daher vielfach emotional behandelt. Auf Basis langjähriger Beobachtungen dürfen einige

Die Koralmbahn – Herausforderungen eines Großprojektes

Thesen als typische Charakteristika großer Infrastrukturprojekte angeführt werden, welche als wesentliche Faktoren für die unterschiedlichen Wahrnehmungen großer Projekte und als Umsetzungsherausforderungen auftreten.

13.2.1 Zeitproblematik

Die zeitlichen Dimensionen von Infrastrukturprojekten und die Erwartungen der Beteiligten klaffen oft weit auseinander – Zeit ist relativ. Besonders Eisenbahninfrastrukturen zeichnen sich durch ihre enorme Langlebigkeit aus; Teile des österreichischen Streckennetzes sind über 150 Jahre alt. Die Semmeringbahn wird noch heute mit modernen Zügen wie dem Railjet befahren – ein Symbol für die Beständigkeit des Systems Eisenbahn.

Großprojekte wie die Koralmbahn benötigen lange Vorlaufzeiten erste Planungen begannen 1995, die Inbetriebnahme erfolgt 2025. Genehmigungen stammen teils aus den frühen 2000er Jahren. Gleichzeitig haben sich technologische Entwicklungszyklen stark verkürzt – etwa in der Telekommunikation auf zwei bis fünf Jahre. Die Herausforderung liegt darin, ein Projekt mit jahrzehntealten Grundlagen zukunftssicher für bis zu 150 Jahre umzusetzen.

Zudem beeinflussen politische Wechsel die Projektentwicklung. In der bisherigen Laufzeit der Koralmbahn gab es 18 Verkehrsminister und 10 Bundeskanzler. Das Projektmanagement muss daher flexibel auf Veränderungen reagieren, ohne die genehmigten Grundlagen zu gefährden – ein Balanceakt zwischen Kontinuität, Technik und Zukunftsvision.

13.2.2 Systemkomplexität Eisenbahn

Eine Besonderheit des Eisenbahnsystems ist die technische Untrennbarkeit von Rad und Schiene. Daraus ergeben sich Vorteile wie hohe Planbarkeit und Leistungsfähigkeit, aber auch Nachteile wie geringe Flexibilität und Störanfälligkeit. Autonomes Fahren, im Straßenverkehr noch Zukunftsmusik, ist bei der Bahn mit Systemen wie dem Zugsicherungssystem ETCS bereits Realität. Dennoch bleibt die einheitliche technische und rechtliche Umsetzung herausfordernd. Die enge Verzahnung von Infrastruktur, Betrieb und Fahrzeugen erschwert zudem die organisatorische Strukturierung.

Die technische Untrennbarkeit von Infrastruktur, Betrieb und Fahrzeugen macht die Eisenbahn planbar und leistungsfähig, bringt aber auch Nachteile wie geringe Flexibilität und hohe Störanfälligkeit. Organisatorisch ist das System schwer fassbar.

13.2.3 Beurteilungswerkzeuge

Große Infrastrukturprojekte zeichnen sich dadurch aus, dass ihre Kosten meist klar kalkulierbar und zuordenbar sind – insbesondere auf der Ausgabenseite durch definierte öffentliche Auftraggeber. Die Einnahmenseite hingegen ist schwerer zu erfassen. Positive Effekte lassen sich oft nicht eindeutig zuordnen, da sie sich auf verschiedene Interessensgruppen verteilen und über lange Zeiträume wirken. Übliche betriebs- und volkswirtschaftliche Bewertungsmethoden stoßen hier an ihre Grenzen. Besonders bei Eisenbahninfrastrukturprojekten mit Lebensdauern von bis zu 150 Jahren ist die Ermittlung der Wirtschaftlichkeit komplex. Die Vorteile treten oft nicht direkt beim Investor auf, sondern bei Dritten. Der Mangel an objektiven, allgemein anerkannten Bewertungsinstrumenten führt zu kontroversen Diskussionen und teils selektiven Darstellungen. Für Projekte wie die Koralmbahn bedeutet dies eine ständige Herausforderung. Die

Wirtschaftlichkeit muss über Jahrzehnte argumentativ gesichert werden – trotz sich wandelnder Rahmenbedingungen und fehlender einheitlicher Bewertungsmaßstäbe.

13.2.4 Verteilungsgerechtigkeit

In der Politikwissenschaft gilt Politik als autoritative Verteilung von Werten – materiell wie Geld oder immateriell wie Demokratie. Großprojekte mit Milliardeninvestitionen werfen zwangsläufig Fragen zur gerechten Ressourcennutzung auf. Diskussionen über Verteilungsgerechtigkeit können dabei in politischen Konflikten münden. Werden solche Grundsatzfragen in der Umsetzungsphase gestellt, gefährdet das die Projektstabilität. Die Abwägung zwischen Investitionen in Gesundheit, Bildung oder Infrastruktur ist eine gesellschaftspolitische Aufgabe und sollte von der Projektarbeit getrennt werden. Dennoch wirken diese Debatten direkt in Projekte hinein. Bei Vorhaben wie der Koralmbahn ist der Umgang mit solchen politischen Spannungsfeldern eine ständige Herausforderung für das Projektmanagement.

13.2.5 Verkehrswissenschaft

Verkehrswissenschaft und -technik sind zwar technischen Wissenschaften zugeordnet, werden aber gesellschaftlich breit diskutiert – ähnlich den Sozialwissenschaften. Da jeder Mensch mit Verkehr persönlich in Berührung kommt, entstehen subjektive Sichtweisen auf den Themenkomplex. Verkehrsinfrastruktur ist daher nicht nur eine technische Herausforderung, sondern stellt auch in großem Maße Anforderungen in sozialer, gesellschaftlicher Hinsicht dar. Die Interessen der Betroffenen müssen daher in die Lösungsfindung einfließen. Bei großen Projekten – wie der Koralmbahn – wurden Bürgerbeteiligungsverfahren entwickelt, das technische Bewertungen mit den Wertvorstellungen der Beteiligten verknüpft. Früh definierte Spielregeln und ein breiter Dialog führten zu höherer Akzeptanz und verbesserten die Qualität der technischen Lösungen.

13.3 Umsetzung eines Großprojektes - Professionelles Projektmanagement

13.3.1 Erfolgsfaktoren des Professionelles Projektmanagement

Große Herausforderungen erfordern eine Kultur des gegenseitigen Vertrauens – gerade in Zeiten zunehmenden gesellschaftlichen Misstrauens. Visionäre Ziele lassen sich nur erreichen, wenn jedes Teammitglied bereit ist, Verantwortung zu übernehmen und über die nötigen Kompetenzen verfügt. Diese Verantwortung kann jedoch nur in einem Umfeld getragen werden, das von Vertrauen geprägt ist. Vertrauen schafft Raum für Eigeninitiative, fördert Zusammenarbeit und ermöglicht es, komplexe Projekte gemeinsam erfolgreich umzusetzen.

13.3.2 Geeignetes Team und Kultur

Ein erfolgreiches Projektteam zeichnet sich durch vielfältige Kompetenzen, professionelle Ausrichtung und eine wertschätzende Zusammenarbeit aus. Besonders in dynamischen Projektumfeldern sind neben technischem Know-how auch soziale Fähigkeiten entscheidend. Bei großen Infrastrukturprojekten wie der Koralmbahn stehen oft technische Innovationen im Fokus, doch letztlich sind es die Menschen im Team, die den Projekterfolg sichern.

– Herausforderungen eines

Die richtige Zusammensetzung und eine gemeinsame Unternehmenskultur sind zentrale Erfolgsfaktoren. Visionäres Denken, Begeisterung und emotionale Identifikation sind ebenso wichtig wie fachliche Kompetenz. Großprojekte mit langfristigen Zielen erfordern Mut zu innovativen Lösungen, auch wenn diese anfangs schwer vermittelbar sind. Veränderungen stoßen oft auf Widerstand und erzeugen Diskussionsbedarf. Ein innovatives Bürgerbeteiligungsverfahren bei der Koralmbahn zeigte, wie technische Lösungen durch frühzeitige Einbindung gesellschaftlicher Werte höhere Akzeptanz finden. Teams, die über Grenzen hinweg denken und emotionale sowie fachliche Stärke vereinen, sind entscheidend für die erfolgreiche Umsetzung komplexer Infrastrukturprojekte.

Abbildung 13.3-1: ein Teil des Teams der Inbetriebnahmefahrten [ÖBB-Infrastruktur AG]

13.3.3 Nachvollziehbare Vorgaben und Prozesse

Praxisnahe Leitlinien schaffen Handlungssicherheit und lassen gleichzeitig Raum für notwendige Flexibilität. Sie basieren auf Erfahrungen aus früheren Projekten und helfen, wiederkehrende Themen strukturiert zu bearbeiten. Durch kontinuierliches Handeln entsteht ein Lernprozess, der fortlaufende Verbesserungen ermöglicht. Diese fließen wiederum in bestehende Vorgaben ein und stärken die Qualität zukünftiger Projektarbeit.

13.3.4 Maßgeschneiderte Organisation und Strukturen

Eine passende Projektorganisation definiert klare Rollen, Zuständigkeiten und die Zusammenarbeit aller Beteiligten. Für eine professionelle Umsetzung ist eine eindeutige Gesamtverantwortung erforderlich, die Transparenz schafft und effiziente Abläufe ermöglicht.

13.3.5

Passende Methoden und Werkzeuge

Mit passenden Instrumenten werden Kosten, Termine und Qualität laufend überwacht, um bei Bedarf gezielt einzugreifen. Ein früh etabliertes Kosten-, Termin-, Risiko- und Qualitätsmanagement ermöglicht stabile und zielgerichtete Planung. Gleichzeitig müssen Änderungen frühzeitig erkannt und aktiv bearbeitet werden.

Transparente Kommunikation und vorausschauendes Stakeholder-Management sind essenziell, um Interessen auszugleichen und eine erfolgreiche Projektabwicklung sicherzustellen.

14 Eine Analyse über die

Entwicklung der Gebäudetechnik

Dipl.-Ing.

Bernhard M. Gogg

Fachhochschullektor für die Lehrveranstaltung „Gebäudetechnik“

Haustechnik: Resümee über die vergangenen drei Jahrzehnte

Die technische Gebäudeausrüstung (TGA) hat sich in den vergangenen 30 Jahren grundlegend weiterentwickelt. Aus einfachen Heiz- und Sanitärsystemen entstanden komplexe, digital vernetzte Gesamtsysteme. Erneuerbare Energien wie Photovoltaik und Wärmepumpen prägen zunehmend die Planung neuer Gebäude. Gesetzliche Vorgaben fördern den effizienten Einsatz moderner technischer Anlagen. Ferner beschleunigen steigende Energiepreise die Umsetzung nachhaltiger Gebäudekonzepte. Zudem ermöglicht die Digitalisierung eine präzisere Steuerung und Überwachung technischer Prozesse. Aus diesem Grund wird die Gebäudeleittechnik zum zentralen Instrument der Energie- und Betriebsoptimierung. Bedingt durch diese umfassende Transformation nimmt auch der Anteil der TGA an den Baukosten kontinuierlich zu.

Zukünftige Entwicklungen konzentrieren sich auf autonome, selbstlernende Systeme und adaptive Steuerungen. Beispielsweise können in Krankenhäusern autonome Transportsysteme den innerbetrieblichen Ablauf effizient und sicher gestalten. Zudem verbinden intelligente Netze künftig Energieversorgung, Gebäudebetrieb und Nutzerverhalten zu einem Gesamtsystem. Damit wird die Haustechnik zu einem Schlüsselbereich nachhaltiger und digitaler Baukultur.

14.1 Bestimmung des Begriffs

Nach der Deskription über die technische Fortentwicklung der Gebäudetechnik folgt eine präzise Begriffsbestimmung. Eine klare Definition schafft die wissenschaftliche Grundlage und thematische Abgrenzung. Sie dient der Einordnung der Haustechnik im Kontext moderner Bauund Energietechnik. Zur präzisen Klassifizierung des Themenfeldes wird nachfolgend die Begriffsbestimmung der Haustechnik laut der digitalen Edition der Brockhaus Enzyklopädie wiedergegeben:

Haustechnik, technische Gebäudeausrüstung, Gebäudetechnik, Gesamtheit aller im Haus installierten technischen Anlagen mit den dazugehörigen Ver- und Entsorgungsleitungen. Die Haustechnik umfasst vor allem die Einrichtungen der Sanitär- und Hausinstallation, der Heizungs-, Lüftungs-, Klima- und Kältetechnik, der Fördertechnik (z.B. Aufzüge) sowie des Brandschutzes. Daneben gehören zur Haustechnik auch die speziellen Wasser- und Energieversorgungsanlagen sowie Abfallentsorgungseinrichtungen (z.B. Müllschlucker) in Küchen, Wasch- und sonstigen hauswirtschaftlichen Räumen (Bibliographisches Institut & F. A. Brockhaus AG, 2006).

Die zuvor dargestellte Definition beschreibt die Haustechnik als Gesamtheit technischer Systeme im Gebäude. Diese begriffliche Grundlage verdeutlicht den funktionalen und integrativen Charakter der Gebäudetechnik.

14.2 Veränderung und zunehmender Stellenwert der TGA

Im Verlauf der vergangenen Jahrzehnte hat sich jedoch nicht nur ihre Struktur, sondern auch ihr Belang deutlich verändert.

Die Bedeutung der Gebäudetechnik in Neubauten hat sich in den vergangenen 30 Jahren essenziell erhöht. Früher dominierten konventionelle Heizungsanlagen und einfache Warmwasseraufbereitungen die TGA. Heute bestehen Gebäudesysteme aus komplexen, integrierten Einheiten mit erneuerbaren Energietechnologien. Dazu zählen insbesondere:

Wärmepumpen zur effizienten Wärmebereitstellung

Photovoltaikanlagen zur dezentralen Stromgewinnung oft in Kombination mit Speichern

Lüftungssysteme mit automatisierter Steuerungs- und Regeltechnik

Diese Systeme erhöhen die Energieeffizienz und den Komfort moderner Bauwerke erheblich.

Mehrere Faktoren treiben diesen strukturellen Wandel voran:

Technologische Innovationen in Energie- und Regeltechnik

Steigende Energiepreise und knapper werdende Ressourcen

Gezielte Förderprogramme zur Effizienzsteigerung

Gesetzliche Mindestanforderungen an die Energieeffizienz von konditionierten Gebäuden

Zu den relevanten rechtlichen Rahmenbedingungen zählen ganz besonders die EU-Gebäuderichtlinie (EPBD) und die OIB-Richtlinie 6 (OIB-RL 6). Beide Rich tlinien definieren verbindliche Standards für Planung, Bewertung und Nachweis der Energieeffizienz. Die OIB-RL 6 ist in Österreich die Basis für die Konzeption von Energieausweisen. Diese sind die Bescheinigungen hinsichtlich Energielevels für die Erlangung der Baugenehmigung sowie für mögliche Förderungen.

14.3 Methodische Vorgehensweise und empirische Datengrundlagen

Die zuvor dargestellten Entwicklungen verdeutlichen den technologischen und ökonomischen Wandel der Haustechnik. Zur quantitativen Fundierung dieser Beobachtungen werden im Folgenden aktuelle Marktdaten analysiert. Diese sollen die gestiegene Relevanz der technischen Gebäudeausrüstung empirisch nachvollziehbar darstellen. In Österreich liegen nur begrenzte Datensätze zu Kostenanteilen der TGA vor. Daher werden in dieser Analyse verfügbare nationale Marktindikatoren systematisch ausgewertet und ergänzt. Dort wo österreichische Daten fehlen, werden deutsche Vergleichsdaten herangezogen. Diese sind deutlich gekennzeichnet und dienen der methodischen Ergänzung sowie der Vergleichbarkeit.

Zur Veranschaulichung werden vier Abbildungen herangezogen:

Zwei zeigen Technologien mit exemplarischer Marktentwicklung Eine stellt Kostenanteile der TGA vergleichend dar Letztere demonstriert die Auswirkung von früher Einbindung der TGA auf die Baukosten

Eine Analyse über die Entwicklung der Gebäudetechnik

Die dargestellten Sekundärdaten stammen aus offiziellen Marktberichten und Fachpublikationen.Für Photovoltaik wurden Daten aus dem IEA PVPS National Survey Report Austria 2020 (Fechner, 2020) verwendet.BezüglichWärmepumpen basieren die Angaben auf dem Bericht Innovative Energietechnologien in Österreich –Marktentwicklung 2023 (Biermayr et al., 2024).

Da keine vollständigen, validen Zeitreihen zu TGA-Kosten in Österreich veröffentlicht sind,werden ergänzend deutsche Vergleichsdatengenutzt. Diese stammen vonder Baukostensenkungskommission (2015), des Fraunhofer IBP und der Bundesarchitektenkammer.

Die Datenaufbereitung unddieVisualisierung erfolgtenmit Python unter Verwendung der Bibliotheken Pandas und Matplotlib.Ein KI-gestütztes Assistenzsystem fandausschließlich zur Erstellung der Abbildungen Anwendung.

14.4 Photovoltaik in Österreich

Photovoltaikanlagen leisten in Österreich einen zentralen Beitrag zur nationalen Energiewende und Klimapolitik. Der Ausbau stärkt die dezentrale Stromversorgung und reduziert die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern. Besonders im Gebäudebereich gewinntdie Integration von Photovoltaik in Dach-und Fassadenstrukturen zunehmend an Bedeutsamkeit.

Zu Beginn des Beobachtungszeitraums war die installierte Leistung mit wenigen Megawatt noch marginal.Bis etwa 2010 blieb der Ausbau nahezu stagnierend, was auf geringe Wirtschaftlichkeit und fehlende Förderstrukturen zurückzuführen ist.

Abbildung 14.4-1: Kumulierte installierte Photovoltaik-Leistung in Österreich (1995–2020).

Ab 2010 ist ein deutlicher Anstieg erkennbar, der sich nach 2015 exponentiell verstärkt.Diese Dynamik korreliert mit verbesserten Förderprogrammen, sinkenden Modulpreisen und wachsender gesellschaftlicher Akzeptanz erneuerbarer Energien.Insbesondere die Einspeisetarife der frühen 2010er-Jahre sowie EU-weite Klimaziele beschleunigten die Marktdurchdringung erheblich.Bis 2020 erreicht die kumulierte Photovoltaik-Leistung über 2000 MW, was einer Steigerung um mehr als das Zwanzigfache gegenüber 2010 entspricht.

Die Entwicklung verdeutlicht den Übergang von einer Nischentechnologie zu einem tragenden Bestandteil der nationalen Energieinfrastruktur.Photovoltaik bildet damit einen zentralen

Pfeiler der österreichischen Energiewende und hat zugleich hohen Einfluss auf gebäudetechnische Gesamtsysteme.In der TGAwird sie zunehmend in hybride Konzepte integriert, beispielsweise in Verbindung mit Speicherlösungen oderWärmepumpen.

14.5 Wärmepumpen in Österreich

Der Erfinder der modernen Wärmepumpe, Peter von Rittinger, war ein österreichischer Ingenieur des 19. Jahrhunderts. Seine theoretischen Grundlagen bilden bis heute die Basis für effiziente thermodynamische Systeme. Österreich nimmt in Europa eine Vorreiterrolle bei der Nutzung von Wärmepumpentechnologien ein. Die Geräte gelten als Schlüsseltechnologie zur Dekarbonisierung des Gebäudesektors.

Die Abbildung 14.5-1zeigt die jährlichen Verkaufszahlen von Wärmepumpen in Österreich zwischen 2000 und 2020.Im Jahr 2000 lag die Verkaufszahl bei rund 5.000 Geräten. Bis 2005 verdoppelte sich der Absatz nahezu, was auf steigende Energiepreise und Förderprogramme zurückzuführen ist. Zwischen 2010 und 2020 stieg der Verkauf kontinuierlich auf über 30.000 Einheiten an.Dieser lineare bis leicht exponentielle Anstieg zeigt eine stabile Marktdurchdringung über zwei Jahrzehnte.

Abbildung 14.5-1:Jährliche Verkaufszahlen von Wärmepumpen in Österreich (2000–2020).

Die Ursache liegt in verbesserten Wirkungsgraden, gesetzlichen Energieeffizienzvorgaben und wachsendem Umweltbewusstsein. Zudem trugen die Förderprogramme des Klima-und Energiefonds wesentlich zur Verbreitung der Technologie bei. Heute bilden Wärmepumpen den Standard in Neubauten und gewinnen auch in der Sanierung an Priorität.

14.6 Anteilder TGAan den Baukosten

Die zuvor dargestellten exemplarischen Entwicklungen bei Wärmepumpenund Photovoltaik verdeutlichen die technologische Dynamik der Gebäudetechnik. Für eine ökonomische Einordnung sind jedoch ergänzende Kostenanalysen erforderlich. In Österreich existieren derzeit keine umfassenden, öffentlich zugänglichen Datensätze zu TGA-Kostenanteilen. Daher wird anschließendauf deutsche Vergleichsdaten zurückgegriffen, um generelle Trends zu veranschaulichen.

Die Abbildung 14.6-1 veranschaulicht den prozentualen Anteil der TGA an den gesamten Baukosten. Zwischen 1995 und 2020 stieg dieser Anteil von etwa 12 % auf über 32 %. Der kontinuierliche Anstieg weist auf die wachsende Bedeutung technischer Systeme im Bauwesen hin. Er spiegelt den höheren Integrationsgrad, die gestiegene Komplexität und den Einsatz erneuerbarer Technologien wider.

Kostenanteil der Gebäudetechnik (Deutschland, Vergleichsdaten):

Abbildung 14.6-1: Anteil der TGA an den Errichtungskosten (1995–2020) – Deutschland. Besonders die zunehmende Gebäudeautomation und Energieeffizienzanforderungen führten zu erweiterten TGA-Leistungsumfängen. Auch die Normenentwicklung und verschärfte gesetzliche Vorgaben trugen zu steigenden Kostenanteilen bei. Der Trend verdeutlicht, dass technische Systeme heute zentrale Bestandteile der Baukostenstruktur darstellen.

Obwohl die Daten aus Deutschland stammen, ist eine ähnliche Entwicklung auch für Österreich plausibel anzunehmen. Dies unterstreicht den Bedarf nach validen nationalen Datengrundlagen für zukünftige wirtschaftliche Analysen.

Insgesamt stellt die Abbildung dar, dass die TGA nicht nur funktional, sondern auch ökonomisch an Bedeutung gewinnt.

14.7 Zukunftsperspektiven der TGA

Die TGA befindet sich in einer Phase tiefgreifender technologischer Transformation. Digitale Steuerungsmechanismen, Automatisierung und robotische Anwendungen verändern Planungs- und Betriebsprozesse grundlegend (vgl. VDI 3814, 2020: Abschn. 4.2–4.3). Besonders der Einsatz autonomer Transportsysteme, wie moderner Rohrpost- oder Serviceroboter, gewinnt in Gebäudekomplexen an Bedeutung. Solche Systeme übernehmen zunehmend logistische Aufgaben und steigern Effizienz, Sicherheit und Hygiene in sensiblen Bereichen, etwa in Krankenhäusern. Parallel dazu entwickeln sich Gebäude zu intelligenten, vernetzten Strukturen mit hoher Reaktionsfähigkeit auf Nutzungs- und Umweltbedingungen. Sensorik, Datenanalyse und maschinelles Lernen ermöglichen eine adaptive Steuerung technischer Prozesse in Echtzeit (vgl. ISO 16484-3, 2019: Clause 5.1–5.2.). Digitale Zwillinge und simulationsbasierte Werkzeuge unterstützen die präventive Wartung und verbessern die energetische Gesamteffizienz.

Eine Analyse über die Entwicklung der Gebäudetechnik

Langfristig wird die TGA zu einem zentralen Faktor nachhaltiger, intelligenter und resilienter Baukonzepte (vgl. Fraunhofer IBP, 2023: S. 22–25).

Mit der Einführung dieser Technologien steigt jedoch der planerische Aufwand und damit der wirtschaftliche Anteil der Gebäudetechnik weiter an.

14.8 Einflussmöglichkeiten der TGA auf Kosten in den Projektphasen

Die zunehmende technologische Komplexität der Gebäudetechnik erhöht nicht nur die Leistungsanforderungen, sondern auch die Planungsabhängigkeit. Je früher technische Entscheidungen getroffen werden, desto größer ist der Einfluss auf die Gesamtkosten eines Bauprojekts. Die Abbildung 14.8-1 verdeutlicht diesen Zusammenhang und zeigt die zeitliche Abnahme der Kostenbeeinflussung im Projektverlauf (vgl. MacLeamy 2004; Paulson 1976):

Abbildung 14.8-1: Einflussmöglichkeiten auf Kosten in den Projektphasen. Eigene Adaption nach MacLeamy (2004). Das konzeptionelle Prinzip wurde bereits von Paulson (1976) für die Bauwirtschaft und von Boehm (1981) für den Software-Lebenszyklus beschrieben.

Zu Beginn der Projektentwicklung, in der Ideen- und Vorplanungsphase, bestehen die größten Gestaltungsspielräume. In dieser Phase werden zentrale Weichenstellungen für Wirtschaftlichkeit, Energieeffizienz und technische Systemintegration getroffen. Mit fortschreitender Planung reduziert sich der Einfluss kontinuierlich, während die Kostenbindungen zunehmen. Bereits mit der Einreichplanung (Energieausweis) sind wesentliche technische und wirtschaftliche Parameter festgelegt. Nach der Bau- und Ausführungsplanung lassen sich Änderungen nur noch mit erheblichem Aufwand realisieren. Die Abbildung verdeutlicht somit, dass eine frühzeitige Integration der TGA in die Entwurfsphase entscheidend ist. Dies ermöglicht nicht nur Kostenoptimierung, sondern auch eine nachhaltige und funktionsgerechte Systemgestaltung.

Die Kurve basiert auf dem Prinzip der sogenannten MacLeamy-Kurve, das ursprünglich aus der Bauökonomie stammt. Sie wurde für die Gebäudetechnik adaptiert und beschreibt die Korrelation zwischen Planungszeitpunkt und Kosteneinfluss. Demnach wird der überwiegende Teil der späteren Kosten bereits in den frühen Planungsphasen determiniert. Diese Erkenntnis unterstreicht die Bedeutung interdisziplinärer Planung und digitaler Werkzeuge, etwa BIM-Systeme, zur frühzeitigen Abstimmung technischer Komponenten (vgl. Boehm 1981).

Eine vorausschauende Projektstrategie kann somit sowohl wirtschaftliche Risiken minimieren als auch die technische Leistungsfähigkeit steigern.

14.9 Fazit

Die Analyse zeigt deutlich, dass sich die TGA von einem funktional begrenzten Teilsystem zu einem zentralen Bestandteil moderner Bauplanung entwickelt hat. Ihre Rolle reicht heute weit über die reine Ver- sowie Entsorgungstechnik hinaus und umfasst zunehmend energetische, ökologische und digitale Dimensionen.

Insbesondere die Integration erneuerbarer Energien und digitaler Steuerungssysteme prägt den Transformationsprozess der letzten Jahrzehnte nachhaltig. Technologische Innovationen, gesetzliche Vorgaben und gesellschaftlicher Wandel haben diesen Fortschritt gleichermaßen beschleunigt.

Zudem wird ersichtlich, dass die frühe Einbindung der Haustechnik in den Planungsprozess entscheidend zur Kostensteuerung und Effizienzsteigerung beiträgt. Nur durch interdisziplinäre Zusammenarbeit kann die Komplexität moderner Gebäudesysteme bewältigt und die Nachhaltigkeit langfristig gesichert werden. Der steigende Anteil der TGA an den Baukosten verdeutlicht dabei nicht eine Belastung, sondern den wachsenden Wert technischer Qualität, Energieeffizienz und Komfortsicherheit.

Damit wird die Gebäudetechnik zu einem Schlüsselbereich der Baukultur des 21. Jahrhunderts — an der Schnittstelle von Technik, Umwelt und Gesellschaft. Ihre Weiterentwicklung wird wesentlich darüber entscheiden, inwieweit die Bauwirtschaft zukünftige ökologische und ökonomische Herausforderungen bewältigen kann.

Wie bereits Volger & Laasch (1994) im Vorwort ihres Standardwerks treffend und vorausschauend formuliert haben:

„Die technische Ausrüstung bestimmt entscheidend den Gebrauchswert eines Gebäudes. […] Nur durch rechtzeitige Planung und Abstimmung kann ein größter Nutzen erzielt werden.“

Dieses Prinzip gilt heute mehr denn je. Eine frühzeitige, integrative Planung der Gebäudetechnik schafft die Grundlage für nachhaltige, effiziente und zukunftsfähige Bauwerke.

Die vorliegenden Ergebnisse bieten lediglich einen begrenzten Ausschnitt der komplexen Gebäudetechnikentwicklung. Zahlreiche technische, ökonomische und soziale Detailfaktoren konnten aufgrund des Umfangs nicht vollständig berücksichtigt werden. Eine umfassendere Analyse erfordert erweiterte Datensätze und interdisziplinäre Ansätze für vertiefte Erkenntnisse.

Angesichts wachsender technischer Anforderungen und fortschreitender Digitalisierung braucht die Gebäudetechnik mehr Gewicht in der Ausbildung. In der hochschulischen Lehre des Hochbaus sollte sie als eigenständiger Schwerpunkt verankert werden. Ein Institut für Gebäudetechnik würde Forschung, Lehre und Praxis gezielt miteinander verbinden. Dadurch ließe sich die interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Architektur und Ingenieurwesen deutlich stärken. Nur durch eine feste institutionelle Basis kann die TGA ihre zentrale Rolle im nachhaltigen Bauen einnehmen.

14.10 Quellen

BROCKHAUS DIE ENZYKLOPÄDIE Bibliographisches Institut & F. A. Brockhaus AG, Mannheim 2006

Fechner, H. (2020). IEA PVPS – National Survey Report Austria 2020, Tabelle 4. URL: https://ieapvps.org/wp-content/uploads/2022/02/NSR_Austria_2020.pdf (Abruf am 28.09.2025).

Biermayr, P., Prem, E., Auer, H. (2024). BMK – Marktentwicklung 2023. URL: https://nachhaltigwirtschaften.at/de/iea/publikationen/schriftenreihe-2024-17i-waermepumpen.php (Abruf am 28.09.2025).

Baukostensenkungskommission (2015); Fraunhofer IBP (2019); Bundesarchitektenkammer (2018).

VDI 3814 (2020): Gebäudeautomation – Grundlagen und Planung. Düsseldorf: Verein Deutscher Ingenieure, Abschn. 4.2–4.3.

ISO 16484-3 (2019): Building Automation and Control Systems – Part 3: Functions. Geneva: International Organization for Standardization, Clause 5.1–5.2.

Fraunhofer IBP (2023): Digitale Zwillinge in der Gebäudetechnik – Forschungsbericht. Stuttgart: Fraunhofer-Institut für Bauphysik, S. 22–25.

MacLeamy, P. (2004): The MacLeamy Curve. HOK Whitepaper, San Francisco: HOK Group Inc.

Paulson, B.C. (1976): Designing to Reduce Construction Costs. Journal of the Construction Division, Vol. 102, No. 4, American Society of Civil Engineers (ASCE), S. 587–592.

Boehm, B.W. (1981): Software Engineering Economics. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall.

Volger, K. & Laasch, E. (1994): Haustechnik – Grundlagen, Planung, Ausführung. 9., überarbeitete Auflage. Braunschweig/Wiesbaden: Vieweg Verlag.

14.11 Weiterführende Literatur

Volger, K. & Laasch, E.: 13., überarbeitete und aktualisierte Auflage, Springer Vieweg, 2013, mit neuem Bearbeiter Thomas Laasch.

Handbuch der Gebäudetechnik (Pistohl / Werner): 9., überarbeitete Auflage, 2016 (Band 2: Heizung, Lüftung, Beleuchtung, Energiesparen)

15 Entwicklung der Kanalnetzbewirtschaftung

DI Dr. Martin Hochedlinger

Fachhochschullektor für „Siedlungswasserwirtschaft“

Stern & Haferl Verkehrsgesellschaft m.b.H

15.1 Einführung

Kanalsysteme können grundsätzlich als Trenn- oder Mischsysteme ausgeführt werden. Während im Trennsystem Regen- und Schmutzwasser getrennt abgeleitet werden, vereint das Mischsystem beide Abflussarten in einer Leitung.

Historisch entstanden viele Kanäle durch die Verdolung natürlicher Gewässer, die später zur Ableitung von Abwässern genutzt und zu Mischwasserkanälen weiterentwickelt wurden. Dabei ergeben sich insbesondere bei Starkniederschlägen Herausforderungen, da große Wassermengen zwischengespeichert werden müssen, um die begrenzte Zulaufkapazität der Kläranlagen nicht zu überschreiten.

Diese Problematik führte zur Entwicklung modellgestützter und betrieblich optimierter Kanalnetze sowie zur Einführung der Echtzeitbewirtschaftung (Real-Time-Control, RTC). Nach [1] basiert die Echtzeitsteuerung eines urbanen Kanalsystems auf der kontinuierlichen Erfassung relevanter Prozessgrößen und deren Nutzung zur aktiven Regelung von Steuerorganen, um den Kanalbetrieb unter variablen Bedingungen zu optimieren.

15.2 Kanalmodellierung

Die Simulation von Entwässerungsnetzen (vgl. [2], [3]) kann mittels hydrologischer oder hydrodynamischer Modelle erfolgen. Der zentrale Unterschied zwischen beiden Ansätzen liegt in der Genauigkeit der Systemabbildung und der Prozessbeschreibung.

Hydrologische Modelle beruhen auf einer konzeptionellen Vereinfachung des realen Systems und erfordern daher eine abstrahierte Darstellung der wesentlichen Systemcharakteristika.

Hydrodynamische Modelle bilden die physikalischen Prozesse deutlich realistischer ab, erfordern jedoch einen höheren Daten- und Rechenaufwand, während der Modellabstraktionsgrad geringer ist.

Aufgrund der Modellstruktur können hydrologische Ansätze komplexe Netzgeometrien oder hydraulische Sonderbauwerke, wie Wehre oder Überläufe, nur vereinfacht berücksichtigen. Fließ- und Anlaufzeiten werden dabei als konstante Größen angenähert, obwohl sie in der Realität vom Füllungsgrad der Leitungen abhängen.

Hydrodynamische Modelle hingegen berechnen die Abflussvorgänge auf Grundlage der SaintVenant-Gleichungen (Bernoulli- und Kontinuitätsgleichung) und ermöglichen damit eine realitätsnahe Beschreibung der Strömungsprozesse. Der höhere Detaillierungsgrad führt zu längeren Berechnungszeiten, weshalb für Echtzeitanwendungen häufig vereinfachte hydrodynamische Modelle eingesetzt werden (siehe auch [3]).

Abbildung 15.2-1: Schematische Darstellung hydrodynamischer Ansatz (links) und hydrologischer Ansatz (rechts)

15.3 Niederschlagsbelastungen und -ansätze

Ein zentraler Belastungsfaktor für die städtische Kanalisation ist die hydraulische Beanspruchung infolge von Starkniederschlagsereignissen. Dabei sind sowohl die Aussagekraft der Niederschlagsdaten als auch die Präzision der Aufzeichnungssysteme zu berücksichtigen. Gemäß ÖNORM EN 752 werden zur Bestimmung von Überflutungshäufigkeiten üblicherweise synthetische Modellregen nach Euler Typ II herangezogen. Im Rahmen der Kanalnetzbewirtschaftung erfolgt die Kalibrierung, Verifikation und Prognose hingegen auf Basis real gemessener Niederschlagsereignisse. Insbesondere bei Wippengeräten ist der potenzielle Messverlust bei hohen Niederschlagsintensitäten zu beachten; dieser ist im Zuge der Kalibrierung der Wippengeräte zu quantifizieren und durch geeignete Korrekturverfahren zu berücksichtigen [4], [5]. Heutzutage werden verschiedene Regendaten inkl. Wetterradar für die Niederschlagsprognose und die resultierende Niederschlagsbelastung für Kanal-RTC herangezogen [6].

Die durch den Klimawandel bedingten Veränderungen der Niederschlagscharakteristik, insbesondere die beobachtete Zunahme von Starkniederschlagsintensitäten, finden inzwischen sowohl in der Kanalmodellierung als auch in der Kanalnetzbewirtschaftung Berücksichtigung [7], [8].

15.4 Verschmutzungsparameter und Kanalmessungen

Messungen in Kanalnetzen sowie die Erfassung von Verschmutzungsparametern sind seit jeher mit erheblichen Unsicherheiten behaftet. Ursprünglich erfolgte die Probenahme meist über Misch- oder Stichproben mittels automatischer Probenehmer, deren Aussagekraft für eine Echtzeitbewertung jedoch begrenzt ist.

Einfache Messgrößen wie Temperatur oder elektrische Leitfähigkeit, die sich vergleichsweise leicht in situ erfassen lassen, ermöglichen zwar eine grobe Abschätzung des Anteils von Trockenwetter- und Regenwetterabfluss, reichen jedoch für eine präzise Kalibrierung oder Echtzeitbewertung nicht aus.

Zur Verbesserung der Datenqualität haben sich daher in situ-Verfahren mit ionenselektiven Sonden (z. B. zur Bestimmung von Ammonium) sowie UV-VIS-Spektrometern etabliert. Letztere erfassen Absorptionsspektren und erlauben über statistische Korrelationen die Berechnung von Surrogatparametern wie Abfiltrierbare Stoffe (AFS) oder Chemischer Sauerstoffbedarf (CSB) [9], [10]. Durch den Einsatz dieser Technologien können mengen- und qualitätsbezogene Kenngrößen – insbesondere des Trockenwetterabflusses – wesentlich präziser und realitätsnäher bestimmt werden [11].

15.5 Schmutzfrachtbasierende Kanalnetzsteuerung

Auf Grundlage der verfügbaren Messinstrumente und der daraus abgeleiteten Messgrößen hat sich in den letzten Jahren eine schmutzfrachtbasierte Kanalnetzsteuerung entwickelt. Modelltechnisch lässt sich dieses Vorgehen grundsätzlich abbilden [12]; jedoch zeigen sich insbesondere bei der Vorhersage Abfiltrierbarer Stoffe (AFS) erhebliche Unsicherheiten. Dies gilt vor allem für kurzzeitig aufeinanderfolgende und zeitlich variierende Starkniederschlagsereignisse, bei denen der sogenannte Spülstoß-Effekt (First Flush) nur eingeschränkt reproduzierbar ist [13].

Die Identifikation eines Spülstoßes ist mathematisch vergleichsweise einfach [14]; die Prognose hingegen gestaltet sich aufgrund der hohen Variabilität der Kanalnetze und der Einzigartigkeit jedes Starkniederschlagsereignisses als äußerst anspruchsvoll.

15.6 Integrierte Betrachtung Kanal, Kläranlage und Gewässer

Die integrierte Betrachtung [15] ermöglicht eine gemeinsame Analyse und Bewirtschaftung des gesamten städtischen Entwässerungssystems. Dabei werden Kanalnetz, Kläranlage und Gewässer als zentrale Systemkomponenten berücksichtigt.

Bei der Planung und dem Betrieb urbaner Entwässerungssysteme gewinnen Fragestellungen zunehmend an Bedeutung, bei denen mindestens zwei dieser Komponenten gleichzeitig in die Betrachtung einbezogen werden. Die integrierte Herangehensweise trägt dazu bei, dass die modelltechnische Abbildung des Gesamtsystems zu einem verbesserten Verständnis der Zusammenhänge und Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Systemelementen führt.

15.7 Österreichische Praxisbeispiele für Kanalnetzbewirtschaftung

In Österreich wurden größere Projekte zur Kanalnetzbewirtschaftung insbesondere in Wien, Graz und Linz umgesetzt. In allen drei Städten standen teilweise bereits erhebliche Stauvolumina im Kanalnetz zur Verfügung, die im Zuge der Projekte ergänzt oder neu errichtet wurden. Ein wesentlicher Auslöser für die Umsetzung solcher Systeme waren die Vorgaben des ÖWAVRegelblattes 19, das einen Mindestweiterleitungsgrad sowohl hinsichtlich der Abwassermenge als auch der Verschmutzungsfracht festlegt. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, Mischwasserentlastungen an Regenüberläufen zu reduzieren.

In Wien wurden bestehende Speichervolumina genutzt und zusätzlich ein neuer Speicherkanal mit rund 100.000 m³ errichtet, wodurch ein gesamtes Stauvolumen von etwa 628.000 m³ zur Verfügung steht. Die Kanalnetzbewirtschaftung erfolgt auf Basis eines regelbasierten Modells, das kalibriert und über Messdaten aus dem SCAD A-System gesteuert wird [16]. Zur Unterstützung der Steuerung wurden ergänzende Messgeräte installiert.

In Graz [17] wurde ein zentraler Speicherkanal mit einem Volumen von 95.000 m³ errichtet. Zwei Randbedingungen begünstigten die Realisierung dieses Projekts: Zum einen bestanden etwa 50 Mischwasserüberläufe in den Andritzbach und die Mur, zum anderen führten die veränderten Einleitbedingungen infolge des Murkraftwerksbaus zur Notwendigkeit einer verbesserten Bewirtschaftung des Kanalnetzes.

In Linz [18] war die Einführung der Kanalnetzbewirtschaftung neben den Anforderungen des ÖWAV-Regelblattes 19 auch durch notwendige Kanalsanierungen und ein extremes Niederschlagsereignis motiviert. Dieses Ereignis hatte infolge eines Notüberlaufs aus einem Rückhaltebecken in einen sensiblen Vorfluter ein Fischsterben verursacht. Ziel des Linzer Projekts war es, ohne zusätzliche Baumaßnahmen durch eine Steuerung und Kanalmodellierung [19] bestehender Anlagen ein zusätzliches aktives Speichervolumen von rund 35.000 m³ im Kanalnetz zu mobilisieren und effizient zu nutzen.

15.8 Status Quo – Grün-blaue Infrastruktur und KI-Kalibration

Moderne Kanalnetzmodelle sind zunehmend mit Oberflächenabflussmodellen gekoppelt und ermöglichen dadurch die Prognose von Überstauereignissen und deren Auswirkungen auf die Geländeoberfläche [20].

Im Bereich der Siedlungswasserwirtschaft kommen insbesondere in der wissenschaftlichen Modellierung zunehmend KI-gestützte Kalibrationsverfahren zum Einsatz [21]. Diese Methoden erlauben eine effizientere und genauere Anpassung komplexer Modelle an Messdaten.

Im Rahmen der städtischen, klimaresilenten Planung [22] werden zudem blau-grüne Infrastrukturen – beispielsweise nach dem Schwammstadtprinzip – bereits praktisch umgesetzt und finden auch in der modelltechnischen Abbildung zunehmend Berücksichtigung [23].

15.9 Ausblick

Die EU-Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) wird derzeit mit dem Ziel einer verstärkten Reduktion von Mikroschadstoffen in Gewässern überarbeitet und in ihren Anforderungen verschärft. Der überarbeitete Entwurf sieht Grenzwerte für 13 prioritäre Mikroschadstoffe vor und fordert eine Entfernungsrate von mindestens 80 % für mindestens sechs dieser Substanzen.

Diese neuen Vorgaben führen zu zusätzlichen Herausforderungen für Forschung und Ingenieurwesen, insbesondere im Hinblick auf die verbesserte Detektion, Modellierung und Prognose des Verhaltens von Mikroschadstoffen innerhalb der Siedlungswasserwirtschaft.

15.10 Literatur

[1] Schütze M., Campisano A., Colas H., Schilling W., Vanrolleghem P., Real time control of urban wastewater systems—where do we stand today? Journal of Hydrology, 2004, Volume 299, Issues 3–4, https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2004.08.010.

[2] Kleidorfer M., Fach S., Möderl M., Rauch W., Umsetzung von Kanalsteuerungen in hydrologischen Modellen am Beispiel von Linz, Österr Wasser- und Abfallw 59, 131–137 (2007), https://doi.org/10.1007/s00506-007-0126-x.

[3] Kroll S., Design of Real-Time Control Strategies for Combined Sewer Networks, Dissertation, KU Leuven, Belgien, Faculty of Engineering Science, Oktober 2019, https://lirias.kuleuven.be/2850591&lang=en.

[4] L., J., Corrections of rainfall data obtained by tipping bucket rain gauge, Atmospheric Research, Volume 27, Issues 1–3, Dezember 1991, S. 45-53, https://doi.org/10.1016/0169-8095(91)90005-H

[5] Hochedlinger M., Sprung W., Kainz H., König, K., CSO Modelling Considering Moving Storms and Tipping Bucket Gauge Failures, Water Practice & Technology (2007) 2(1), https://doi.org/10.2166/wpt.2007.024.

[6] Simões N. E., Wang L.-P., Ochoa-Rodriguez S., et al., Urban flood forecast based on raingauge networks, 12th International Conference on Urban Drainage, Porto Alegre, Brasilien, September 2011.

[7] Gamerith V., Olsson J., Hochedlinger M., Camhy D, Gruber G.: Abschätzung von zukünftigen Entlastungsfrachten nach dem ÖWAV Regelblatt 19 auf Basis von Klimamodellprognosen am Beispiel der Stadt Linz Inspektion und Generelle Sanierungsplanung von Kanalisationen, S. H1H19; Kanalmanagement (2012), https://www.researchgate.net/publication/266010992_Abschatzung_von_zukunftigen_Entlastungsfrachten_nach_dem_OWAV_Regelblatt_19_auf_Basis_von_Klimamodellprognosen_am_Beispiel_der_Stadt_Linz .

[8] Hoppe H., Sander S., Gruber G., Gamerith V., Camhy D., Hochedlinger M.: Überflutungsvorsorge und integrierte Stadtentwässerung im Zeichen des Klimawandels: Informationsmanagement und - visualisierung am Beispiel des EU-FP7 Projekts SUDPLAN, Schriftenreihe Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (32): Aqua Urbanica 2012 – Siedlungsentwässerung im Wandel, TU Kaiserslautern.

[9] Gruber G., Bertrand-Krajewski J.-L., De Bendeditis J., Hochedlinger M, Lettl W., Practical aspects, experiences and strategies by using UV/V IS sensors for longterm sewer monitoring, Water Practice & Technology (2006) 1(1), https://doi.org/10.2166/wpt.2006.020

[10] Hochedlinger M.; Gruber G, Kainz H., Assessment of spill flow emissions on the basis of measured precipitation and waste water data; Atmospheric Research (2005) Vol. 77, Nr. 1-4, S 74 – 87, https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2004.10.018.

[11] Rodríguez J.P., McIntyre N., Díaz-Granados M., Achleitner S., Hochedlinger M. & Maksimovic C., Generating time-series of dry weather loads to sewers, Environ. Modelling & Software (2013) 43, 133-143, https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2013.02.007.

[12] Gamerith V., Muschalla D., Könemann P., Gruber G., Pollution load modelling in sewer systems: an approach of combining long term online sensor data with multi-objective auto-calibration scheme, Wat. Sci. Techn. (2009) 59 (1), 73–79, https://doi.org/10.2166/wst.2009.772.

[13] Hochedlinger M., Hofbauer P., Wandl G., Meyer S., Rauch W., Kroiss H., Heindl M., Online UV-VIS Measurements – The Basis for Future Pollution Based Sewer Real Time Control in Linz, 2nd Int. IWA Conference on Sewer Operation and Maintenance 2006, Wien.

Entwicklung der Kanalnetzbewirtschaftung

[14] Bertrand Krajewski J.-L., Chebbo G., Saget A., Distribution of pollutant mass vs. volume in stormwater discharges and the first flush phenomenon, Wat. Res. (1998) 32(8), 2341-2356, https://doi.org/10.1016/S0043-1354(97)00420-X.

[15] HSGSim, Integrierte Modellierung von Kanalnetz, Kläranlage und Gewässer, HSG-Leitfaden der Arbeitsgruppe Integrierte Modellierung, 1. Auflage 2008, Hrsg.: Hochschulgruppe “Erfahrungsaustausch Dynamische Simulation in der Siedlungswasserwirtschaft” (HSGSim), Arbeitsgruppe Integrierte Modellierung.

[16] Fuchs L., Beeneken T., Pfannhauser G., Steinwender A., Experience with the Implementation of a Real-Time Control Strategy for the Sewer system of the Vienna city, 10th Int.l Conf. on Urban Drainage, Copenhagen/Denmark, 21-26 August 2005, https://www.researchgate.net/publication/236023731_Experience_with_the_Implementation_of_a_RealTime_Control_Strategy_for_the_Sewer_system_of_the_Vienna_city.

[17] Maier R., Pirkner W., Der Zentrale Speicherkanal Graz: Ein Jahr Betrieb – Betriebserfahrungen, Verbesserungspotenziale und Ausblick, Aqua Urbanica 2024, 22.-24.09.2024, Graz, https://doi.org/10.3217/bg0cn-8kj16

[18] Hofbauer P., Heindl M., Blauhut H., Moderne Kanalnetzbewirtschaftung für die Stadt Linz, Österr. Wasser- und Abfallw. 61, a21 (2009), https://doi.org/10.1007/s00506-009-0162-9.

[19] Hochedlinger M., Heindl M., Schweighofer P., Hofbauer P., Überstaunachweis des gesamten Linzer Kanalnetzes mithilfe der hydrodynamischen Kanalmodellierung nach dem neuen ÖWAV-Regelblatt 11. Österr. Wasser- und Abfallw. 64, 285–292 (2012). https://doi.org/10.1007/s00506-012-0373-3.

[20] Fuchs L., Graf T., Haberlandt U., et al., Echtzeitvorhersage urbaner Sturzfluten und damit verbundene Wasserkontaminationen, Korrespondenz Abwasser 10/2021, S. 814-821.

[21] Maußner C., Oberascher M., Autengruber A., Kahl A., Sitzenfrei R., Explainable artificial intelligence for reliable water demand forecasting to increase trust in predictions, Water Research Volume 268, Part B, 1 January 2025, https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.122779.

[22] Back Y., Kleidorfer M., Chancen und Herausforderungen bei der Gestaltung klimaresistenter dichter städtischer Gebiete mit Blaugrüner Infrastruktur. Österr. Wasser- und Abfallw. 75, 615–625 (2023), https://doi.org/10.1007/s00506-023-00989-3.

[23] Funke F., Kleidorfer M., Sensitivity of sustainable urban drainage systems to precipitation events and malfunctions, Blue-Green Systems (2024) 6 (1), 33–52, https://doi.org/10.2166/bgs.2024.046

16 Infrastruktur

digital gedacht –BIM bei der ASFINAG

DI Michael Hohenegger

Fachhochschullektor der Lehrveranstaltung „Verkehrswegebau“

Experte Digitales Bauen, ASFINAG Baumanagement GmbH

Die ASFINAG zählt zu den führenden Infrastrukturbetreibern Europas und investiert jährlich rund eine Milliarde Euro in Planung, Bau und Erhaltung. Building Information Modeling (BIM) gewinnt dabei zunehmend an Bedeutung –als digitale Planungsmethode und als Schlüssel für eine effiziente, lebenszyklusorientierte Projektabwicklung.

BIM unterstützt komplexe Prozesse, ermöglicht präzise Planung und erleichtert die strukturierte Übergabe in Betrieb und Erhaltung. Das Ziel ist die dauerhafte Nutzbarkeit von Informationen und datenbasierte Entscheidungen.

16.1 Aktueller Stand bei der ASFINAG

Die ASFINAG Baumanagement GmbH (BMG) setzt BIM bereits in zahlreichen Projekten erfolgreich ein. Die Erfahrungen aus diesen Projekten haben dazu geführt, dass die Standardisierung der BIM-Anwendungen weit fortgeschritten ist. In der aktuellen Phase der Befähigung wurden vier zentrale Handlungsfelder definiert und systematisch weiterentwickelt:

Standards Prozesse

Technik

Mensch

16.1.1 Standards

Im Bereich der Standards wurde eine unternehmensspezifische Datenstruktur etabliert, die es erlaubt, jedes Element in einem BIM-Modell eindeutig zu adressieren und mit strukturierten Merkmal-Sets zu versehen. Diese Struktur bildet die Grundlage für eine konsistente Modellierung und Attribuierung. Die derzeit laufende Entwicklung eines „BIM-Reallabors“ ergänzt diese Struktur um konkrete Modellierungsvorgaben je Element. Das Ziel ist es, Anwender:innen eine klare Orientierung zu geben, wie ein Element modelliert und beschrieben werden soll –ein entscheidender Schritt zur Qualitätssicherung und Interoperabilität.

16.1.2

Prozesse

Im Handlungsfeld „Prozesse“ liegt der Fokus auf der Neudefinition und Optimierung der Datenübergaben zwischen Betrieb, Planung und Bau. Bestehende Abläufe werden hinsichtlich ihrer digitalen Potenziale analysiert und angepasst. So entstehen durchgängige, medienbruchfreie Prozesse, die eine konsistente Informationsweitergabe über alle Projektphasen hinweg ermöglichen. Die Integration von digitalen Prüf-und Freigabeprozessen trägt zusätzlich zur Effizienzsteigerung bei.

16.1.3

Technik

Die technische Ausstattung der Mitarbeitenden ist ein wesentlicher Erfolgsfaktor für die Umsetzung von BIM. Neben klassischen BIM- und GIS-Anwendungen kommen auch spezialisierte Tools für Projekt- und Asset-Management zum Einsatz. Besonders hervorzuheben ist die sukzessive Verknüpfung der OMT-Suite – dem zentralen Werkzeug der betrieblichen Erhaltung –mit den BIM-Modellen aus Planung und Bau. Dadurch entsteht eine integrierte, effiziente und leistungsfähige Arbeitsumgebung, die intuitiv bedienbar und interoperabel ist.

16.1.4

Mensch

Die digitale Transformation ist nicht nur eine technische, sondern vor allem eine kulturelle Herausforderung. Die ASFINAG stellt den Menschen bewusst in den Mittelpunkt dieser Entwicklung. Schulungen, Workshops und eine verstärkte interne Kommunikation sorgen dafür, dass alle Mitarbeitenden auf dem Weg der Transformation mitgenommen werden. Besonders erfolgreich sind sogenannte „Crossfunctional-Teams“, die Mitarbeitende aus unterschiedlichen Fachbereichen zusammenbringen. Sie fördern das gegenseitige Verständnis und beschleunigen die Etablierung einer gemeinsamen digitalen Kultur. Diese gelingt nur durch aktive Einbindung und Befähigung der Mitarbeitenden.

16.2 BIM als Lebenszyklusmodell

BIM ermöglicht die modellgestützte Erfassung, Verwaltung und Nutzung von Bauwerksinformationen über alle Phasen hinweg – von der Planung über die Ausführung bis zur Erhaltung. Für öffentliche Auftraggeber wie die ASFINAG ergeben sich daraus wesentliche Vorteile:

Transparenz in der Projektabwicklung

Effizienz in der Kommunikation und Koordination

Nachhaltigkeit durch datenbasierte Entscheidungen

Kosten- und Terminsicherheit durch frühzeitige Fehlererkennung und präzise Mengenermittlung

16.2.1 Planung – Qualität und Klarheit von Beginn an

Die ASFINAG BMG setzt in der Planung auf modellbasierte Koordination aller Fachdisziplinen.

3D-Darstellungen und Attributintegration ermöglichen frühzeitige Konflikterkennung, transparente Ausschreibungen und belastbare Projektgrundlagen.

Die BIM-Datenstruktur definiert, welche Informationen je Element erforderlich sind, und sorgt für konsistente, inhaltlich vollständige Modelle – eine wichtige Basis für Bau und Erhaltung.

Umweltaspekte und Nachhaltigkeit werden früh berücksichtigt. Die zentrale Datenhaltung fördert die Zusammenarbeit und reduziert den Abstimmungsaufwand – für technische Klarheit und gesellschaftliche Verantwortung.

16.2.2 Bau – Effizienz und Kontrolle auf der Baustelle

In der Bauphase zeigt BIM seine Stärke als Steuerungsinstrument: Die Verknüpfung von Bauzeitplänen mit dem Modell (4D) ermöglicht eine realitätsnahe Simulation des Baufortschritts.

Infrastruktur digital gedacht – BIM bei der ASFINAG

Digitale Berichte und Dokumentationen werden direkt im Modell hinterlegt und sorgen für eine lückenlose Nachverfolgung.

Die ASFINAG nutzt BIM auch zur modellbasierten Abrechnung – in Pilotprojekten wurden bis automatisierte Mengenermittlung und transparente Leistungserfassung auch für Unternehmen ohne BIM-Erfahrung.

Zudem erleichtert die Modellstruktur die Qualitätssicherung: Prüfprozesse wie Soll-/Ist-Vergleiche werden direkt im Modell dokumentiert, was die Zusammenarbeit aller Beteiligten deutlich effizienter macht.

16.2.3 Betrieb – Daten als strategische Ressource

Im Betrieb und bei der Erhaltung liefert BIM die Grundlage für ein datenbasiertes Asset Management. Die strukturierte Bauwerksdokumentation gemäß der ASFINAG BIM-Datenstruktur ermöglicht eine durchgängige Verfügbarkeit relevanter Informationen – von technischen Bestandsdaten über Materialparameter bis zu Bauwerksprüfungsprotokollen.

Digitale Modelle unterstützen die Zustandsbewertung, die Planung von Instandhaltungsmaßnahmen und die Optimierung von Lebenszykluskosten. Damit wird BIM zum Schlüssel für eine nachhaltige und wirtschaftliche Netzbewirtschaftung. Die ASFINAG verfolgt das Ziel, die digitale Verfügbarkeit von Bauwerksdaten systematisch für den Betrieb über die Projektabwicklung hinaus nutzbar zu machen.

16.2.4 Standardisierung als Erfolgsfaktor

Ein wesentlicher Erfolgsfaktor für die breite Anwendung von BIM ist die konsequente Standardisierung. Mit der eigenen BIM-Datenstruktur hat die ASFINAG eine einheitliche Grundlage für Planung, Ausführung und Dokumentation geschaffen. Jedes Bauelement kann eindeutig identifiziert und mit relevanten Attributen versehen werden.

Die Struktur bleibt über alle Lebenszyklusphasen hinweg konsistent und ermöglicht eine durchgängige Informationsverfügbarkeit. Das verbessert nicht nur die Modellqualität, sondern auch deren Wiederverwendbarkeit und Integration in Systeme wie die OMT-Suite.

So schafft die ASFINAG nicht nur technische, sondern auch organisatorische und kulturelle Voraussetzungen für eine nachhaltige digitale Transformation.

16.3 Fazit

BIM bietet öffentlichen Auftraggebern wie der ASFINAG weitreichende Möglichkeiten zur Optimierung des Baumanagements über den gesamten Lebenszyklus. Die modellbasierte Arbeitsweise verbessert nicht nur die Qualität und die Effizienz in Planung und Bau, sondern schafft auch die Grundlage für eine nachhaltige Erhaltung und strategische Netzbewirtschaftung.

Die Erfahrungen der ASFINAG zeigen, dass BIM weit mehr als ein technisches Werkzeug ist – es ist Ausdruck eines kulturellen Wandels im Umgang mit Infrastrukturprojekten. Mit klaren Standards, gezielter Schulung und einer offenen Projektkultur kann dieser Wandel erfolgreich gestaltet werden – zum Nutzen von Gesellschaft, Umwelt und öffentlicher Hand.

17 Der Reiz von Lean

BM DI Hartwig Holweg

Fachhochschullektor der Lehrveranstaltung „Lean Management“

Prokurist, Abteilungsleiter, PORR Bau GmbH

DI Stephan Steinberger

Lean Manager der Group Lean, PORR AG

17.1

Die Baustelle wird Lean

Lean Management hat in der Bauwirtschaft Einzug gehalten. Kaum ein Großprojekt, wo nicht auf Baustellen Lean praktiziert wird. Je komplexer ein Bauvorhaben ist, umso sinnvoller und wichtiger ist es, auf diesem Wege koordiniert Bauzeitplanung über das „Last Planner System“ und geordnete Kommunikation über eine Regelkommunikation zu führen. Besonders Generalunternehmerbauten mit aktiver Einbindung vieler Beteiligter in den Prozess, wie z.B. Subunternehmer, profitieren davon. Als jahrelanger Leiter der GU-Bau Hochbauabteilung spreche ich aus der Praxis und weiß, dass nach anfänglicher Skepsis viele Bauleiter:innen und Polier:innen unserer beauftragten Firmen auf den Baustellen die Vorteile von Lean schätzen und lieben gelernt haben. Übersichtlichkeit und das Verständnis für die übergreifenden Zusammenhänge prägen dabei die Baustellenterminplanung.

17.2 Lean Power an der FH – im Wandel der Zeit

Dreißig Jahre Bau-Studiengänge an der FH JOANNEUM haben viele großartige Absolvent:innen für die Bauwirtschaft hervorgebracht und zeigen gleichzeitig einen Wandel und Fortschritt in den Anwendungen auf den Baustellen auf. Projektmanagement bedient sich neuer Instrumente, der Digitalisierungsprozess schreitet voran, Effizienzsteigerung dominiert unser Handeln und Veränderung sowie Anpassungsfähigkeit sind unsere ständigen Begleiter. KVPs (kontinuierliche Verbesserungsprozesse) aus dem Lean Management lassen uns sinnvoll effizient werden und über die notwendigen Änderungen nachdenken. Diese Grundzüge wollen wir auch den FH-Studierenden näherbringen und damit zum Nachdenken über die Prozesse anregen. Lean hat an der FH JOANNEUM Einzug gehalten. Es soll damit auch ein Beitrag geleistet werden, die Absolvent:innen auf die teils komplexen Anforderungen in der Koordination auf Baustellen von heute mit allen ihren Beteiligten vorzubereiten. Wer es schafft, dass alle an einem Strang ziehen und in eine Richtung gehen, hat sich sicherlich der Lean Werkzeuge bedient.

17.3 Ursprünge des Lean Managements

Der Lean Management (LM) Ansatz geht dabei über den Einsatz einzelner Methoden oder Werkzeuge hinaus. Als Managementphilosophie bildet LM einen grundlegenden

Bezugsrahmen für die Führung und Gestaltung von Organisationen. Dieser umfasst Werte, Prinzipien und Denkweisen, die das Verhalten von Führungskräften und Mitarbeitenden prägen. Die Ursprünge des LM liegen in der Automobilindustrie, insbesondere im Toyota-Produktionssystem (TPS). Der Begriff „lean“ (im Gegensatz zu „buffered“) wurde in den 1980er-Jahren erstmals verwendet, um die „Schlankheit“ der Toyota-Produktion im Vergleich zu westlichen Herstellern zu beschreiben. Internationale Bekanntheit erlangte das Konzept jedoch erst mit der Veröffentlichung von „The Machine That Changed The World“ durch Womack, Jones und Roos (1990), das für weltweites Aufsehen sorgte. Seit den frühen 1990er-Jahren hat sich Lean Management – inspiriert durch die Erfolge des TPS – weit über die Automobilindustrie hinaus verbreitet, u. a. in der Administration, im Gesundheitswesen, in Bildungseinrichtungen und zunehmend auch im Bauwesen.

17.4 Lean Management im Bauwesen – Lean Construction

Die Ursprünge von Lean Construction lassen sich vor allem auf die Arbeiten von Glenn Ballard, Gregory Howell und Lauri Koskela zurückführen. Noch bevor der Begriff „Lean“ im Bauwesen Verbreitung fand, entwickelten Ballard und Howell Ende der 1980er Jahre erste methodische Ansätze, um Bauprozesse neu zu denken und dadurch signifikante Produktivitätssteigerungen zu erzielen. Gemeinsam mit Koskela erkannten sie, dass ihre Überlegungen zentrale Prinzipien des Lean-Gedankens widerspiegelten, wie er durch „The Machine That Changed The World“ bekannt geworden war. In diesem Zusammenhang prägten sie den Begriff Lean Construction (LC). Um die Idee international zu verbreiten und weiterzuentwickeln, wurde 1993 die „International Group for Lean Construction“ (IGLC) gegründet.

Die Ansätze von Ballard und Howell der späten 80er bzw. frühen 90er Jahre bildeten die Grundlage für das Last Planner® System, das bis heute eine zentrale Methode des LC darstellt. Im Laufe der Jahrzehnte wurde LC kontinuierlich weiterentwickelt und um zusätzliche Ideen, Konzepte und Ansätze ergänzt. Es umfasst inzwischen nicht mehr nur einzelne Methoden, sondern Ansätze, die den gesamten Lebenszyklus von Bauprojekten abbilden – etwa Lean Project Delivery System (LPDS), Target Value Delivery (TVD), Integrated Project Delivery (IPD).

17.5 Das Last Planner ® System

Der erste Berührungspunkt von Bauunternehmen mit Lean Construction ist mit hoher Wahrscheinlichkeit das Last Planner® System (LPS). Als eine der bekanntesten Methoden im LeanConstruction-Ansatz dient es der Planung und der Steuerung von Bauproduktionsprozessen. Der zentrale Unterschied zur klassischen Projektabwicklung besteht darin, dass die operative Feinplanung dort angesiedelt wird, wo die Arbeit tatsächlich ausgeführt wird: bei Polier:innen und Vorarbeiter:innen – den letzten Planer:innen („Last Planner“). Nur sie können verlässlich zusagen, ob alle Voraussetzungen gegeben sind, damit die geplanten Arbeiten tatsächlich umgesetzt werden können.

In der Praxis wird das LPS nach einem Schema implementiert, das die letzten Planer:innen –ausgehend von den übergeordneten Projektzielen – schrittweise über mehrere Detaillierungsebenen an die Ausführungsprozesse heranführt. Das Ziel ist es, den Fokus auf die Arbeiten der nächsten Tage und Wochen zu legen, ohne dabei die mittel- und langfristigen Projektziele aus den Augen zu verlieren. In wöchentlichen Besprechungen stimmen die letzten Planer:innen

ihre Leistungen ab, klären Schnittstellen und schaffen die Voraussetzungen, damit die geplanten Arbeiten zuverlässig und erfolgreich ausgeführt werden können.

Abbildung 17.5-1: Foto – Big Room Beispielbild der PORR

Dies erfolgt zentral im Big Room, der als gemeinsame Plattform dient, um alle relevanten Informationen zu bündeln und für sämtliche Beteiligte zugänglich zu machen. Einen wesentlichen Beitrag zur erforderlichen Transparenz leistet dabei das Visuelle Management: Es macht den aktuellen Leistungs- und Projektfortschritt sichtbar, stellt Ziele, Hindernisse und Chancen dar und unterstützt durch Visualisierung das gemeinsame Verständnis der Prozesse.

17.6 Status & Ausblick Lean Construction in der österreichischen Bauwirtschaft

LC als Managementansatz hat in einigen Bauunternehmen bereits Einzug gehalten und wird zunehmend organisatorisch integriert. Auch die ÖBV treibt das Thema mit Richtlinien, Leitfäden und Merkblättern (z. B. Lean Planen, Bauen & Betreiben, Kooperative Projektabwicklung) voran und auf Bauherrenseite wurden Initiativen gestartet: Öffentliche Auftraggeber:innen wie ASFINAG, ÖBB oder TIWAG erproben Allianzverträge und fördern damit innovative Liefermodelle. Zudem wächst das Angebot an Lehrveranstaltungen und Forschungsarbeiten zu Lean Construction an österreichischen Hochschulen.

Gleichwohl steckt die Branche insgesamt noch in den Kinderschuhen. Eine flächendeckende Verankerung in der österreichischen Bauwirtschaft ist bislang nicht erkennbar, und Lean wird häufig noch primär als Methodenkoffer verstanden. Die tiefere kulturelle Integration in Unternehmen, die für eine nachhaltige Wirkung entscheidend ist, befindet sich erst im Aufbau.

Aus Sicht der Group Lean hat das Thema LC in den vergangenen Jahren deutlich an Bedeutung gewonnen. Während vor rund acht Jahren viele Unternehmen weder mit dem Last Planner® System noch mit dem Begriff Lean vertraut waren, lässt sich heute klar erkennen, dass diese Konzepte in der Branche zunehmend bekannt sind und bereits Anwendung finden. Insgesamt zeichnet sich ein positiver Trend in Richtung einer breiteren Verbreitung und Umsetzung von Lean Management in der österreichischen Bauwirtschaft ab. Mit Blick auf die kommenden Jahre erwarten wir daher mit Interesse, wie sich dieser Transformationsprozess weiterentwickelt und welche neuen Chancen und Herausforderungen sich daraus ergeben werden.

18 Kreislaufwirtschaft im Bauwesen - der Stoff, aus dem die Zukunft sein könnte

DI (FH) DI Jürgen Jereb

Fachhochschullektor der Lehrveranstaltung „Kreislaufwirtschaft“

Ziviltechniker, Inhaber/GF ZT Jereb OG

18.1 Kreislauf als Lebensprinzip

„Der Kreislauf tut nur seine Pflicht, solang er kreist, sonst tut er's nicht.“

- Wilhelm Busch -

Das Zitat beschreibt das Wesen der Kreislaufwirtschaft mit verblüffender Klarheit. Sie lebt von Bewegung, von Rhythmus, von Wiederkehr. Sobald sie ins Stocken gerät, verliert sie ihre Wirkung – ökologisch, ökonomisch, gesellschaftlich. Mein eigener Einstieg in den Kreislauf liegt schon einige Zeit zurück. Im Jahre 1995, als die Fachhochschule JOANNEUM ihr erstes Studium an den Start brachte, begann auch für mich ein neuer Lebenszyklus. Seither bin ich Teil eines Systems, das sich ständig erneuert: Junge Menschen werden zu Studierenden – und im besten Fall zu kritischen Geistern. Studierende werden zu Unternehmer:innen, Konsument:innen oder Lehrenden (so wie ich). Ideen werden zu Projekten, Projekte zu Erfahrungen. Auch das ist Kreislauf.

Auf ihre Grundprinzipien heruntergebrochen verspricht die Kreislaufwirtschaft, Ressourcen zu schonen, Abfall zu vermeiden und Produkte so lange wie möglich im Umlauf zu halten. Doch zwischen Anspruch und Realität besteht nicht selten eine Diskrepanz – besonders im Bausektor, der in Österreich für rund zwei Drittel des Abfallaufkommens verantwortlich ist [1]. Dabei ist das Prinzip alles andere als neu. Lange vor der heutigen Nachhaltigkeitsdebatte war der sorgfältige Umgang mit Baustoffen selbstverständlich – je einfacher die Bauweise, desto leichter ließ sich das umsetzen. Ein gutes Beispiel sind die massiven Gründerzeithäuser mit ihren „Meter-Wänden“ aus Normalformatziegeln, deren Ziegel nach dem Abschlagen des Verputzes oft wiederverwendet wurden. Nach dem Zweiten Weltkrieg waren es die „Trümmerfrauen“, die mit bloßen Händen Ziegel aus zerstörten Häusern bargen, um den Wiederaufbau zu ermöglichen – ob das mit modernen WDVS (Wärmedämmverbundsystemen) auch funktioniert hätte? Auf der anderen Seite muss es Forschung und Entwicklungen geben, um das wirtschaftliche Niveau einer Gesellschaft zu heben. Damals war Wiederverwendung keine Strategie, sondern gelebte Notwendigkeit. Heute könnte sie Teil eines wirtschaftlichen und ökologischen Paradigmenwechsels sein.

18.2 Im Korsett der Verwaltung

Was passiert mit einem Gebäude, wenn es nicht mehr gebraucht wird? Wird es abgerissen, entsorgt, vergessen – oder beginnt damit ein neuer Zyklus? Diese Frage ist nicht nur bautechnisch relevant, sondern berührt den Kern dessen, was Kreislaufwirtschaft im Bauwesen bedeutet. Sie führt uns zu einer Betrachtung, die weit über das Recycling von Materialien hinausgeht

Kreislaufwirtschaft im Bauwesen - der Stoff, aus dem die Zukunft sein könnte

hin zu einem systemischen Verständnis von Ressourcen, Wandel und Verantwortung. Im Bauwesen, einem der ressourcenintensivsten Sektoren Österreichs, ist dieser Kreislauf jedoch oft unterbrochen – durch rechtliche Hürden, mangelnde Planung oder fehlende Anreize. Zwar gilt Kreislaufwirtschaft als Hoffnungsträger für das Bauwesen, doch zwischen dem Konzept und seiner Anwendung klaffen vielerorts große Lücken. So ist etwa in der zweitgrößten Stadt Österreichs der Einsatz mobiler Brecher auf Rückbau-Baustellen verboten – trotz der klaren Vorteile für ein effizientes Recycling vor Ort. Ein Umstand, der – gelinde gesagt – zum Nachdenken anregt.

Als von Politiker:innen gerne verwendetes Buzzword rückt zunehmend Deregulierung ins Blickfeld – nicht selten mit überraschenden Prioritäten. Ein Beispiel aus Graz zeigt, wie detailverliebt man hier zu Werke geht. Hunderte Verordnungen regeln unter anderem die Form, Farbe und Größe von Sonnenschirmen in Gastgärten. Gleichzeitig bleibt es völlig unbeanstandet, dass blinkende Kinderschuhe mit fest verbauten Lithium-Ionen-Akkus oder elektronische EinwegZigaretten mit schwer nachvollziehbaren Inhaltsstoffen frei erhältlich sind und ihre Entsorgung nicht oder nur unzureichend geregelt ist.

Die ebenfalls viel beschworene Verfahrensbeschleunigung entwickelt sich derweil nicht selten zur Kunst der Verlangsamung: Projekte kreisen in einem zähen Abstimmungsprozess zwischen Antragsteller:innen, Planer:innen, Behörden, Sachverständigen, Standortgemeinden und Rechtsvertretungen, bis auch die letzten Einwände formal abgearbeitet sind – notfalls mit gerichtlicher Nachbearbeitung.

Dabei kann doch das Ziel einer zukunftsfähigen Kreislaufwirtschaft nicht darin bestehen, Verfahren so komplex und kostenintensiv zu gestalten, dass sie vor allem der Beschäftigung eines möglichst großen Personenkreises dienen. Die dafür aufgewendete Energie ließe sich sinnvoller in die gemeinsame Umsetzung dringend notwendiger, nachhaltiger Projekte investieren.

18.3 Zirkulär planen, nachhaltig bauen

Die Kreislaufwirtschaft ist ein Wirtschaftsmodell, das per se darauf abzielt, den Wert von Produkten, Materialien und Ressourcen so lange wie möglich zu erhalten. Im Gegensatz zur linearen „Take-Make-Waste“-Logik setzt sie auf Wiederverwendung, Reparatur, Recycling und nachhaltige Gestaltung. Das Ziel ist es, Abfälle zu vermeiden und Ressourcen zu schonen – ökologisch, ökonomisch und sozial [1].

Im Bauwesen beginnt Kreislaufwirtschaft nicht beim Rückbau, sondern bei der Auswahl des Standortes und der Planung. Die Wahl der Materialien, die Konstruktion und die spätere Nutzungsflexibilität entscheiden darüber, ob ein Gebäude als langlebige Struktur oder als urbanes Materiallager funktioniert. Der Bausektor verursacht rund zwei Drittel des österreichischen Abes, Gebäude zu errichten, die sich einfach warten, lang nutzen und am Ende ihrer Lebensdauer hochwertig rückbauen lassen.

Eine integrale Planung – idealerweise unterstützt durch Building Information Modeling (BIM) –kann den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes erfassen. Ein verpflichtender Materialpass schafft Transparenz über verbaute Stoffe und erleichtert die Wiederverwendung. Auch die Bauausführung selbst hat großen Einfluss – etwa durch Aushubverwertung vor Ort oder die Reduk-

Kreislaufwirtschaft im Bauwesen - der Stoff, aus dem die Zukunft sein könnte

Unternehmen spielen eine zentrale Rolle in der Umsetzung der Kreislaufwirtschaft. Sie können durch innovative Geschäftsmodelle und nachhaltige Praktiken zur Ressourcenschonung beitragen. Indem sie Verantwortung für den gesamten Lebenszyklus ihrer Produkte übernehmen –von der Planung über die Nutzung bis zum Rückbau –, gewinnen sie nicht nur das Vertrauen der Verbraucher:innen, sondern auch Wettbewerbsvorteile. Good-Practice-Beispiele zeigen, wie Umnutzung bestehender Gebäude, neue Bauverfahren und digitale Werkzeuge zur Effizienzsteigerung beitragen können. Besonders im Bereich der Baustoffrecyclingwirtschaft entstehen neue Märkte, die nicht nur ökologisch sinnvoll, sondern auch wirtschaftlich tragfähig

Damit Kreislaufwirtschaft im Bauwesen flächendeckend umgesetzt wird, braucht es nicht zuletzt klare politische Rahmenbedingungen. Gesetze und Vorschriften müssen die Wiederverwendung von Baustoffen erleichtern, nicht behindern. Gleichzeitig braucht es Anreize für nachhaltige Planung und Sanierung. Bildungseinrichtungen – von Schulen bis Hochschulen – spielen eine Schlüsselrolle, um zukünftige Entscheidungsträger:innen für die Prinzipien der Kreislaufwirtschaft zu sensibilisieren. Die österreichische Kreislaufwirtschaftsstrategie definiert hier zentrale Handlungsfelder: rechtliche Vorgaben, kluge Marktanreize, Förderung von Forschung und Innovation sowie Bildung und Bewusstseinsbildung [1], [3].

18.4 Conclusio

Kreislaufwirtschaft ist kein technokratisches Ideal, sondern ein praktischer Stresstest für unsere Fähigkeit mit Ressourcen sinnvoll umzugehen. Sie beginnt nicht auf dem Reißbrett, sondern dort, wo Planung, Ausführung und späterer Materialkreislauf ineinandergreifen – und wo rechtliche Rahmenbedingungen entweder ermöglichen oder verhindern, dass dieser Kreislauf überhaupt entsteht. Sie verlangt, dass wir einfache Lösungen zulassen, ohne dabei die Komplexität zu ignorieren.

Der Bausektor hat das Potenzial, zum Vorreiter einer ressourcenschonenden Zukunft zu werden. Dafür braucht es Mut zur Veränderung, klare Vorgaben und die Zusammenarbeit aller Beteiligten. Bildungseinrichtungen haben dabei eine doppelte Aufgabe: Sie müssen nicht nur Wissen vermitteln, sondern Haltung. Denn wer gelernt hat, im System zu denken, erkennt schneller, wo es hakt – und wie man es reparieren kann. Die Hochschule wird so zum Ort, an dem nicht nur gebaut, sondern auch entworfen wird: Zukunft, Verantwortung, Spielräume.

18.5 Quellen

laufwirtschaft-definition-und-vorteile

– Studie im Auftrag des -kreislaufwirtschaft-strategie-fortschrittsbericht

[3] Bundesministerium für Klimaschutz, „1. Fortschrittsbericht zur österreichischen Kreislauf- - - -

richt_1_zur_oesterreichischen_Kreislaufwirtschaftsstrategie.pdf

19 Revitalisieren

BM Arch. DI. Dietmar Koch

Fachhochschullektor der Lehrveranstaltung „Revitalisierung“

Projektleitung Bmstr. Leitner Planung & Bauaufsicht GmbH

BM. DI (FH) Christian Wurzinger

Assistenz d. GF; Projektsteuerung Alt & Neu Bauträger GmbH

19.1 Warum Revitalisieren?

Historische Gebäude und Altstädte sind Zeugen der Baukulturen der vergangenen Jahrhunderte. Sie sind Identifikationsstätten für die Menschen und Zielpunkte für den Tourismus über Generationen hinaus. Der Umgang mit ihnen erfordert Bewusstsein, geschichtliche und technische Fachkenntnis und ein Handwerk, das mit den alten Herstellungstechniken vertraut ist.

Der Wert dieser Gebäude liegt in ihrer Einzigartigkeit und Nicht-Reproduzierbarkeit sowie ihrer historischen Authentizität. Sie sind geschichtliche Zeitzeugen. Ihr Verlust wäre ein endgültiger. Revitalisieren heißt wieder-beleben (lat. re = zurück, vita = das Leben). Bei einer Revitalisierung wird also ein baulich und funktionell „dem Tode nahes“ Gebäude wieder zum Leben geführt. Dies erfolgt mit umfangreichen technischen und funktionellen Anpassungen und oftmals mit dem Zugrunde legen einer gänzlich neuen Nutzung für das ehemalige Gebäude. So werden schon mal aus alten historischen Industrieanlagen attraktive Loftwohnungen, aus Schlössern Hotels mit Restaurants oder Wohnschlösser mit integrierten Kindergärten und kommunalen Nutzungen oder aus einem innerstädtischen Bürgerhaus ein Gastronomielokal mit darüberliegenden Gewerbewohnungen und Penthouse Wohnungen im Dach.

Revitalisiert werden somit ältere, historisch wertvolle und optisch wunderschöne Bestandsgebäude, meist in besten Lagen und Stadtlagen und doch am zwischenzeitlichen Ende ihrer Funktionalität angekommen.

Eine Revitalisierung ermöglicht mit neuen, zeitgemäßen und zukunftstauglichen Funktionen ein Fundament für eine lange, weitere Nutzungsdauer zu schaffen und aktuelle Gebäudeanforderungen wie Wärmeschutz, Barrierefreiheit, Brandschutz, Hygiene, nachhaltige Energieversorgung im Gebäude umzusetzen.

Im Gegenzug dazu handelt es sich bei einer Sanierung um eine Gebäudegesundung (lat. sanus = Gesundheit). Diese Gebäude-„Patienten“ erhalten Dämmung gegen die Erkältung, große Balkone gegen die Depression, neue Sanitäre für die Hygiene, Brandschutzmaßnahmen gegen das Fieber und, wenn geht, Barrierefreiheit für die alten Knochen. So können sie für die nächsten 30 50 Jahre ohne weitere, umfassende Sanierungen auskommen und hervorragend ihre Dienste erfüllen.

Heute ist es unmöglich, Städte mit derlei engen, verwinkelten, aber gerade deshalb faszinierenden Gassensystemen zu schaffen wie noch im Mittelalter. In diesem Kontrast der historisch gewachsenen, zentralen und lebendigen Altstadt zur modernen Vorstadt liegt auch ihre Besonderheit, ihr Reiz und ihre Qualität.

Auch aufgrund der heutigen Gesetze, Verordnungen, Normen, Richtlinien und sonstigen Regeln ist es unmöglich, Gebäude und städtebauliche Situationen wie damals zu errichten – „form follows paragraph“. Zusätzlich wären die enormen Arbeitsleistungen für die aufwendige Architektur mit den detailreich gestalteten Fassaden und Innenausbauten mit einem hohen Anteil an Kunsthandwerk heute unbezahlbar.

Abbildung 19.1-1: Sanierung Färbergasse 7, Graz [Bmst. Leitner Planung & Bauaufsicht GmbH]

Derzeit werden im Wohnungsneubau in oft großdimensionierten, modernen Wohnanlagen eine Vielzahl an neuen Wohnungen geschaffen. Diese können die heutigen Wohnanforderungen meist gut erfüllen – mit guten Grundrissen, gut gedämmt und schallgeschützt, barrierefrei erreichbar, mit großen luftigen Balkonen oder Gartenanteilen, ausgedehnten

Belichtungsflächen, öffentlicher Verkehrsanbindung, Parkplatz in der Tiefgarage und/oder – in Altstadtnähe schon zeitgemäßer – mit guter Radweganbindung. Bestehende unsanierte Altbauwohnungen haben, abgesehen von der meist zentraleren Lage, oft naturgemäß Nachteile in der Nutzungsqualität:

Die Grundrisse sind nicht mehr zeitgemäß und zweckmäßig, die Wohnungsgrößen sind oft zu groß (und damit zu teuer) und unflexibel nutzbar, die ungedämmten Gebäude verursachen mit den hohen Räumen hohe Heizkosten, schalltechnisch und wärmetechnisch schlechte Fenster und Decken, mangelnde Barrierefreiheit, obwohl gerade hier oft die älteren Menschen leben, nicht zeitgemäße Sanitärbereiche, haustechnische Rückstände bei Heizung-, Sanitär- und Elektroausstattungen sowie Leitungsführungen, schlechte Belichtung bei kleinen Höfen, fehlender Grünraum, kleine oder keine Balkone, keine PKW-Abstellplätze, keine Fahrradabstellplätze, feuchte Kellerabteile.

Hier liegen aber auch die Chancen der Revitalisierung und Sanierung: Je besser es gelingt, diese Mängel zu beseitigen und gleichzeitig die positiven Akzente des Altbaus (Fassaden, Haustüren, Entree in Stiegenhäusern, alte Geländer, Erhalt alter Rahmen-Füllungstüren und Bodenbeläge) zu betonen, desto attraktiver wird das Altbauwohnen gegenüber dem Neubauwohnen. Qualitative Gebäudesanierung ist kostenintensiv. Für diese Verbesserungsmaßnahmen gibt es verschiedene Förderungsangebote.

Abbildung 19.1-2: Münzgrabenstraße 23, Bestand

Abbildung 19.1-3: Nachverdichtung durch Aufstockung

Mieter:innen haben in der Regel einen begrenzten Rahmen für Miete und Betriebskosten, wobei es nebensächlich ist, ob nun die Miete oder die Betriebskosten dabei höher sind. In ungedämmten Altbauten sind die Betriebskosten üblicherweise durch die Heizkosten hoch, sodass die Miete reduziert werden muss, damit die Wohnungen noch leistbar und vermietbar bleiben.

Dieser Umstand wird durch die zuletzt stark gestiegenen Energiekosten noch verschärft. Für Gebäudeeigentümer:innen ein Teufelskreis, denn, wenn keine Erträge erwirtschaftet werden können, kann auch das Haus nicht gewartet und instandgehalten werden. Mangelnde Investitionen in den Gebäuden führen zu immer unattraktiveren Wohnsituationen und letztlich zu Mieterverlust, Leerstand und letztlich Verfall, da es preisgleich bessere und neuere Wohnalternativen gibt.

Im Leerstand liegt aber auch die Chance, weitgehend leere Altgebäude von Grund auf zu sanieren und dabei auch thermisch zu optimieren. Dies verbessert die Behaglichkeit und reduziert die Heizkosten. So gelingt es wieder, ein gutes Angebot und eine wirtschaftliche Basis für die Immobilien herzustellen.

Und das Flair vom Leben im sanierten Altbau ist ein überzeugendes: Gerade die Eigenheiten der alten Bauten mit teilweise hohen Raumhöhen, alten Rahmen-Füllungstüren zu und in den Wohnungen und herrschaftlichen Stiegenhäusern erzeugen ein besonderes Wohnambiente. Wenn dieses mit modernstem Komfort und noch zusätzlich mit gut nutzbaren Freibereichen, Balkonen und Loggien zum Hof hin geschaffen werden kann, zählen diese Wohnungen in zentralster Lage wohl zum Besten, was Wohnen zu bieten hat.

19.1-5: Wohnen im Altbau - Sanierung Maygasse 18, Graz-

20 Tragwerksanalyse in der interdisziplinären 3D-Planung von Industrieumbauten

Dipl.-Ing. Dr. techn. Thomas Markus Laggner, BSc

Fachhochschullektor der Lehrveranstaltung „Betonbau“

GF bei convex ZT GmbH

Dipl.-Ing. Dr. techn. Timur Uzunoglu, MICE CEng

Fachhochschullektor der Lehrveranstaltung „Industriehochbau“

GF bei convex ZT GmbH

20.1 Einleitung

Industrieprojekte unterliegen heute immer kürzeren Planungs- und Umsetzungszeiträumen. Oft wird das Ziel verfolgt, nahezu unmittelbar nach der Investitionsentscheidung mit dem Bau zu beginnen. Dies ist stets eine Herausforderung und erfordert eine enge und konfliktfreie Zusammenarbeit aller beteiligten Fachdisziplinen. Besonders bei neuartigen Industrieanlagen, wie derzeit im Bereich der Wasserstoffproduktion, kann das interdisziplinäre Wissen einzelner Planer:innen den Projektfortschritt wesentlich beschleunigen und die Qualität der Planung deutlich erhöhen. Aber auch bei etablierten Anlagentypen, bei denen viele Rahmenbedingungen allgemein bekannt sind, ist anzumerken, dass jedes Projekt individuelle Besonderheiten aufweist und eine gestärkte interdisziplinäre Zusammenarbeit stattfinden sollte. Eine präzise und ganzheitliche Planung entscheidet häufig über den späteren Projekterfolg. Eine ganzheitliche modellbasierte 3D-Planung, gegebenenfalls in Form einer BIM-Planung, unterstützt das gemeinsame Verständnis der Beteiligten und schafft Transparenz in der Kommunikation. Gerade bei Bestandsumbauten ermöglicht die 3D-Planung eine effiziente Abstimmung zwischen Architektur, Tragwerksplanung, Mechanik, Prozesstechnik, Rohrleitungsplanung und Elektrotechnik auf Basis eines gemeinsamen digitalen Datenmodells. Der nachfolgende Beitrag gibt einen Einblick in die besonderen Anforderungen und Herausforderungen dieses Prozesses, insbesondere aus Sicht der Tragwerksplanung.

20.2 Datenerfassung und Modellierung des Bestands

Bei Bestandsumbauten im Industriebereich stellt die präzise Erfassung und Modellierung der vorhandenen Strukturen die zentrale Grundlage jeder weiteren Planung dar. Anders als im Neubau liegen häufig keine vollständigen oder verlässlichen Bestandsunterlagen vor. Zudem sind die bestehenden Tragwerke oftmals durch jahrzehntelange Nutzung, Umbauten oder Materialbeanspruchung in ihrem Zustand schwer einzuschätzen. Eine sorgfältige statische Bestandsbewertung ist daher unerlässlich, um die vorhandenen Tragreserven und die strukturelle Integrität einzelner Bauteile richtig beurteilen zu können. Bestandspläne bilden dabei eine wichtige Ausgangsbasis, müssen jedoch in der Regel durch lokale Bauwerksprüfungen, gezielte Öffnungen oder Nachmessungen ergänzt werden. In vielen Fällen ist es erforderlich, einzelne Bauteile

Tragwerksanalyse in der interdisziplinären 3D-Planung von Industrieumbauten

detailliert zu untersuchen oder Materialkennwerte über Entnahmeproben zu bestimmen, um die Grundlage für belastbare Nachweise zu schaffen. Zur Unterstützung des Bestandsaufmaß hat sich der Einsatz von 3D-Scan-Technologien etabliert. Mithilfe von Laserscanning und photogrammetrischen Verfahren können Punktwolken des Bestands mit hoher Genauigkeit erfasst werden. Daraus kann ein präzises 3D-Bestandsmodell abgeleitet werden, das die Grundlage für die interdisziplinäre Zusammenarbeit bildet. Gerade in komplexen Industrieanlagen, in denen Tragwerk, Rohrleitungen, Lüftungsanlagen und Kabeltrassen auf engem Raum zusammentreffen, ist die exakte räumliche Erfassung von zentraler Bedeutung. In Abbildung 20.2-1 links wird exemplarisch ein Modell eines 3D-Scans einer Anlage gezeigt. Diese Scans können unter anderem durch eine Begehung vom Boden aus oder durch eine Drohnenbefliegung (siehe Abbildung 20.2-1 rechts) z.B. bei Türmen und Masten aufgenommen werden. Mittlerweile können bereits einfache Scans mit standardmäßigen Smartphones aufgenommenen werden. Mittlerweile können bereits einfache Scans mit standardmäßigen Smartphones aufgenommen werden. Wie in [1] dargestellt, können Smartphones mittels Augmented Reality (AR) das 3D-Planungsmodell in späteren Projektphasen auf der Baustelle sichtbar machen, sodass es beispielsweise zur einfacheren Bewehrungsabnahme genutzt werden kann.

Abbildung 20.2-1: links: 3D-Scan und Punktwolke in Navisworks; rechts: Drohnenvermessung zur Befliegung und Scanaufnahme einer Bestandsanlage [convex ZT GmbH]

Die Integration der erhobenen Punktwolken in die Planungssoftware erlaubt es, bestehende Geometrien zu digitalisieren und im Modell zu Elementen weiterzuverarbeiten. So entsteht ein konsistentes und überprüfbares digitales Abbild des Bestands, das sowohl für statische Berechnungen als auch für Abstimmungen mit anderen Fachdisziplinen genutzt werden kann.

20.3 Interdisziplinäre Abstimmung und Kollaboration

Bei der interdisziplinären 3D-Planung arbeiten Fachbereiche wie Architektur, Tragwerksplanung, Prozesstechnik, Rohrleitungsbau, Elektro- und MSR-Technik (Mess-, Steuer- und Regelungstechnik) typischerweise eng zusammen. Die gemeinsame Nutzung eines zentralen 3D-Planungsmodells fördert das gegenseitige Verständnis und reduziert Konflikte in der Ausführungsphase. Dabei wird zunehmend das Building Information Modeling (BIM) als methodischer Rahmen eingesetzt. BIM ermöglicht die Verknüpfung geometrischer Daten mit technischen und administrativen Informationen. Dadurch können Planung, Ausführung und Betrieb besser aufeinander abgestimmt werden. Dieses Zusammenspiel der Beteiligten unter Einbindung zusätzlicher Informationen wird beispielsweise in [2] im Rahmen der ganzheitlichen BIM-Planung des Hospitalhofs Stuttgart beschrieben.

Tragwerksanalyse in der interdisziplinären 3D-Planung von Industrieumbauten

Gleichzeitig birgt die 3D-Planung auch Risiken. Oft entsteht der Eindruck, dass alles, was im Modell dargestellt ist, bereits technisch abgestimmt und final ausgearbeitet wurde. In der Praxis enthalten Modelle, insbesondere in frühen Planungsphasen, jedochviele provisorische Platzhalter. Werden diese nicht eindeutig als solche gekennzeichnet oder unzureichend kommuniziert, kann dies zu Missverständnissen und Planungsfehlern führen. Daher ist es essenziell, dass alle modellierten Elemente entweder technischkorrekt sind oder eindeutig als Platzhalter gekennzeichnet und kommuniziert werden. Eine solche Transparenz sorgt dafür, dass das Modell als zuverlässige Koordinationsgrundlage genutzt werden kann, ohne falsche Verbindlichkeiten zu erzeugen. Höchstdetaillierte Platzhalter, die technisch nicht korrekt sind und aus anderen Projekten übernommen wurden, können als Fluch für die 3D-Planung betrachtet werden.

Für den Datenaustausch zwischen den Fachdisziplinen spielt das IFC-Format (Industry Foundation Classes) eine entscheidende Rolle. Es ermöglicht eine weitgehend softwareunabhängige Übertragung von 3D-Daten, was insbesondere bei Projekten mit unterschiedlichen Softwareplattformen von Vorteil ist. Eine konsequente Qualitätssicherung der Schnittstellen ist dabei wesentlich, um Informationsverluste oder Modellabweichungen zu vermeiden. Als praxisorientiertes und zugleich niederschwelliges Werkzeug für die Koordination zwischen den beteiligten Fachplaner:innen hat sich Autodesk Navisworks im Industrieanlagenbau etabliert. Mit der kostenlosen Freedom-Version steht ein einfach zu bedienendes Betrachtungs-und Prüfprogramm zur Verfügung, das den Zugang zur 3D-Koordination erleichtert. Dadurch können auch Fachplaner:innenohne BIM-spezifische Software ihre Modelle einsehen, Kollisionen prüfen und aktiv an der Abstimmung teilnehmen. Dies senkt die Einstiegshürde und fördert die durchgängige Beteiligung aller Disziplinenam digitalen Planungsprozess. Als positives Beispiel einer durchgängigen interdisziplinären 3D-Planung ist in Abbildung 20.3-1 nachfolgendein Bestandsumbau einer Industrieanlage gezeigt. In diesem Projekt wurde zusätzliches Equipment auf dem Dach installiert und aufgrund der lokalen Gegebenheiten musste eine aus Sicht der Tragwerksplanung und Ausführung herausfordernde, windschief im Raum liegende Rohrbrücke geplant werden.

Abbildung 20.3-1: links: 3D-Planungsmodell aus Navisworks; rechts: windschiefe Rohrbrücke beim Einhub mit teilweise vorinstallierten Rohrleitungen[convex ZT GmbH]

Insgesamt schafft die modellbasierte, interdisziplinäre Arbeitsweise eine robuste Grundlage für die Bewertung, Planung und Nachweisführung von Bestandsumbauten. Sie ermöglicht es, Tragwerksanalysen direkt im räumlichen Kontext der Anlage durchzuführen und die Wechselwirkungen zwischen Bauwerk und technischer Infrastruktur ganzheitlich zu betrachten.

Tragwerksanalyse in der interdisziplinären 3D-Planung von Industrieumbauten

20.4 Tragwerksanalyse im 3D-Planungsprozess

Die Nutzung ganzheitlicher 3D-Berechnungsmodelle, wie sie beispielsweise in [3] beschrieben werden, stellt eine logische Weiterentwicklung im digitalen Planungsprozess dar. Obwohl eine durchgängige Anwendung aufgrund der Komplexität industrieller Bauvorhaben und der Vielzahl an Akteur:innen nicht immer vollständig möglich ist. Die Tragwerksanalyse im Rahmen der interdisziplinären 3D-Planung verfolgt das Ziel, den allgemeinen Lastabtrag des Bauwerks bereits in frühen Planungsphasen zu bewerten und darzustellen sowie den Entwurf iterativ zu optimieren. Auf Basis des koordinierten 3D-Gesamtmodells wird das statische Berechnungsmodell abgeleitet (siehe [3]). Dabei erfolgt in der Regel keine direkte Übernahme der Geometrie, sondern eine gezielte Vereinfachung und Abstraktion der tragenden Elemente, um die für die Bemessung relevanten Strukturen effizient abzubilden. Zwischen Modellierung und Berechnung entsteht so ein fortlaufender Rückkopplungsprozess, bei dem Planungsentscheidungen unmittelbar anhand der statischen Auswirkungen überprüft und angepasst werden können. Eine automatisierte Rückkopplung ist technisch möglich, führt in realen Projekten jedoch in der Regel zu Mehraufwand und Problemen.

Die Erstellung und Nutzung eines ganzheitlichen Berechnungsmodells ermöglicht eine realitätsnahe Erfassung der Wechselwirkungen zwischen Boden, angrenzendem Bauwerksbestand und neuen Tragwerksteilen. Insbesondere bei Umbauten im laufenden Betrieb müssen temporäre Bauzustände und Bauphasen berücksichtigt werden, da diese die späteren Lastpfade maßgeblich prägen. So kann es beispielsweise beim schrittweisen Umbau einzelner Linien oder Teile einer Anlage zu statisch maßgebenden Belastungszuständen kommen. In Projekten mit anspruchsvollen Baugrundverhältnissen sind diese in der statischen Analyse umfassend zu berücksichtigen. Abbildung 20.4-1 zeigt exemplarisch das Fundament einer Anlage, für das aufgrund der Bodenverhältnisse und der in den Boden einzutragenden Zugbeanspruchung eine Mikropfahltiefengründung auszuführen war.

Abbildung 20.4-1: links: 3D-Modell inklusive Mikropfähle, Einbauteile und 3D-modellierter Bewehrung; rechts: Übersicht nach Start der Bewehrungsabreiten [convex ZT GmbH]

Im Industriebau dominieren Konstruktionen aus Beton und Stahl. Beton bietet aufgrund seiner Dauerhaftigkeit, Formbarkeit und Tragfähigkeit entscheidende Vorteile, während Stahl durch seine hohe Festigkeit und die Möglichkeit der flexiblen Erweiterbarkeit überzeugt. Beide Materialien sind wirtschaftlich gut verfügbar. Im Betonbau ergeben sich spezifische Anforderungen, wenn flüssigkeitsdichte Bauteile erforderlich sind, wie etwa Entladetassen bei Befüllstationen

Tragwerksanalyse in der interdisziplinären 3D-Planung von Industrieumbauten

und Auffangtassen unter Transformatoren oder Kühlgeräten. Diese Bauteile können manchmal statisch von untergeordneter Bedeutung sein. Um ihre Dichtfunktion sicherzustellen, bedarf es hinsichtlich der Rissbreitenbegrenzung infolge Zwangsbeanspruchung und somit der Nachbehandlung aber höchster Sorgfalt (siehe [4] zu den Besonderheiten der Bemessung). Abbildung 20.4-2 zeigt links eine kleine Entladetasse einer Befüllstation nach Betonage der Bodenplatte und rechts eine voluminöse Auffangwanne für vier Großtransformatoren.

Abbildung 20.4-2: links: Entladetasse; rechts: Auffangwanne für Großtrafo [convex ZT GmbH]

Aufgrund der kurzen Bauzeiten liegt der Fokus im Industrieanlagenbau auf dem Einsatz von Betonfertigteilen und Halbfertigteilen. Dabei gewinnen auch modulare Raumzellen und leicht demontierbare Träger- und Stützensysteme aus Beton an Bedeutung (vgl. [6]). Der Einsatz von Vorspannung im Fertigteilbetonbau ermöglicht zudem eine Optimierung der Bauteilgeometrie bzw. der Bewehrungsmengen, wie in [7] für vorgespannte Stützen dargestellt wird.

20.5 Zusammenfassung und Ausblick

Der Umbau von Industrieanlagen ist ein interaktiver interdisziplinärer Prozess, der sich durch eine ganzheitliche 3D-Planung optimieren lässt. Die Tragwerksanalyse ist dabei ein zentraler Bestandteil. Zukünftig werden weitere digitale Tools und Automatisierungen für Verbesserungen sorgen, wenngleich der Bestandsumbau stets herausfordernd bleiben wird.

20.6 Literatur

[1] Wegerer P. et al., clone:it -Revolutionierung der Bewehrungskontrolle auf der Baustelle durch interaktive Nutzung des BIM-Modells, 6. Grazer Betonkolloquium: Beton Graz'24, 2024 URL: https://www.convex.at/4n38bd3xxvv/wp-content/uploads/2024.09_TU-Graz_WegererUzunoglu-Laggner.pdf

[2] Peter B. et al., Hospitalhof Stuttgart: Über räumliche Tragwerke, BIM und die Chance eines Paradigmenwechsels, Stahlbetonbau 110 (11), 775–783, 2015 DOI: 10.1002/best.201500051

[3] Laggner T. M., Ganzheitliche 3D-Gebäudemodelle in der statischen Tragwerksanalyse, Graz: TU Graz - Institut für Betonbau, 2022 DOI: 10.3217/978-3-85125-904-9

[4] Fritzenwallner F., Beitrag zur praktischen Anwendung der Bemessung von flüssigkeitsdichtem Beton, FH Johanneum 2025

[5] Lieb H. et al., Modulare Konstruktionen im Hoch- und Brückenbau, 5. Grazer Betonkolloquium: Beton Graz'22, 2022 URL: https://www.researchgate.net/publication/363847440_Modulare_Konstruktionen_im_Hoch-_und_Bruckenbau

[6] Laggner T. M., Grabner M., Potential von vorgespannten Betonstützen im Logistik- und Industriehallenbau, FH Joanneum Zukunftsplattform 2024 URL: https://www.convex.at/4n38bd3xxvv/wp-content/uploads/2024.10_FH-Joanneum_Laggner-Grabner.pdf

21 Die Atriumfassade des neuen Axel Springer Campus in Berlin

FH-Prof. DI Dr. Thomas Lorenz

Fachhochschullektor der Lehrveranstaltung „Stahlbau“

Geschäftsführender Gesellschafter, Thomas Lorenz ZT GmbH

DI Gregor Schwarz

Abteilungsleiter Stahl-, Glas-und Fassadenbau, Thomas Lorenz ZT GmbH

21.1 Komplexe Fassadenkonstruktion

Der neue Axel Springer Campus in Berlin wurde 2019 fertiggestellt. Dieser von Architekt Rem Koolhaas entworfene Bau wird von einem bis zu 35 m hohen Atrium schräg durchdrungen. Als äußerer Abschluss entstandeine freitragendeSüd-West-Fassadenkonstruktion, die über Eck geführt eine abgewickelte Länge von insgesamt 120 Meteraufweist.

Abbildung 21.1-1: Süd-West-Fassade [GIG Fassaden GmbH]

Die Primärkonstruktion ist vom weltweit tätigen PlanungsbüroArup mit einer Formrohrkonstruktion in der Stärke von nur 400 Millimeternsehr schlank konzipiert worden. Die zurAbtragung der Windlasten erforderliche Steifigkeit wirddurch eine pyramidenförmige Faltung erreicht.

Abbildung 21.1-2: Statisches Modell Süd-West-Fassade [Thomas Lorenz ZT GmbH]

Die Thomas Lorenz ZT GmbH, eines der führenden Stahl-, Glas- und Fassadenbau-Büros in Österreich, wurde von der ausführenden Fassadenbaufirma GIG Fassaden GmbH mit der Ausführungsstatik beauftragt.

21.2 Lagerung

Als besondere Herausforderung zeigte sich die Entwicklung der vertikal verschieblichen Auflagerkonstruktion (Eckauflager) der Fassade. Diese mussten so entworfen werden, dass Temperaturdehnungen möglichst zwängungsarm aufgenommen werden können und die zu erwartenden Durchbiegungen der über der Fassadenkonstruktion liegenden schrägen Stahlbetondecken keine zusätzliche Beanspruchung in der Fassadenkonstruktion hervorruft. Es galt Lagerkräfte von bis zu 1.200 kN vertikal und 800 kN horizontal sicher abzuleiten. Alle Lagerbewegungen müssen dabei absolut geräuscharm erfolgen, damit Personen im Atriumbereich nicht gestört werden.

Gelöst wurde diese Aufgabenstellung mit komplexen Lagerkonstruktionen, die sonst üblicherweise nur im Brückenbau Anwendung finden. Spezielle Zug-Drucklager mit horizontalen Bewegungsmöglichkeiten oder horizontalfeste Führungslager mit vertikaler Bewegungsmöglichkeit wurden gemeinsam mit der Firma BT Bautechnik GmbH entwickelt.

Die Einleitung der Auflagerkräfte von der Fassade in den Massivbau erfolgt mit speziellen Stahleinbauteilen. So musste zum Beispiel für das Lager am oberen Ende des Fassadenknickes zur Aufnahme der fast 1 Meganewton großen Horizontalkräfte ein Einbauteil mit einem Gewicht von knapp 600 Kilogramm entworfen werden.

Abbildung 21.2-1: Vertikal verschiebliche Auflagerkonstruktion (Eckauflager) [Thomas Lorenz ZT GmbH]

21.3 Knoten

Eine weitere spannende Herausforderung stellte die Detailplanung für die Hauptknoten der gefalteten Primärkonstruktion dar. An einem solchen Knoten treffen sich sechs Formrohre in unterschiedlichen Anlaufwinkeln, die genau im Knotenbereich ihre größte Beanspruchung erfahren. Die Ausbildung eines Vollstahlknotens wurde anfangs zwar überlegt, aber aus Gewichtsgründen wieder verworfen. Anstatt dessen wurde zur Vermeidung von Baustellenschweißungen und zur Minimierung der Bauzeit eine geschraubte Konstruktion mit verdeckten Schrauben entwickelt. Aufgrund der Tatsache, dass sich die Geometrie-definierenden Dreiecksflächen der Fassade auf der Außenkante der Glasdeckleisten treffen, musste die Geometrie von außen nach innen aufgebaut werden. Dadurch ergeben sich für den Stahlbau große Versätze, wie man an in Abbildung 21.3-1 gut erkennen kann.

Die Verschraubung wird durch nachträglich verschließbare Öffnungen im Knoten ermöglicht. Die Knoten wurden zu gleichartigen Typen zusammengefasst und standardisiert. Für eine möglichst wirtschaftliche Ausführung der Knoten erfolgte die Bemessung nicht mit Maximalwerten, sondern mit den tatsächlich auftretenden Last-Kombinationen der Beanspruchungen. Dafür musste eine Vielzahl von unterschiedlichen Kombinationen untersucht werden.

Abbildung 21.3-1: Außenseite Primärknoten mit sichtbarem Alu-Aufsatzprofil und Fassadenheizung[GIG Fassaden GmbH]

21.4 Fassade

Aufgrund unterschiedlichster Anlaufwinkel zwischen 0° und ±24° hat die Firma GIG Fassaden GmbH das Verglasungssystem eigens für diesen Zweck neu entwickelt. An den Knoten mussten die Spitzen der Dreiecksgläser sowie die Deckschalen präzise zusammenpassen, die Alu-Aufsatzprofile ausreichend Toleranzen aufnehmen können und eine dichte Fugenkonstruktion geschaffen werden.

Eine weitere Besonderheit ist die Fassadenheizung, welche zwischen den Primärprofilen und der Verglasung sitzt. Die Notwendigkeit ist auf das Phänomen des Kaltluftabfalls zurückzuführen. Das heißt im Innenraum steigt die beheizte Luft nach oben und drückt fassadenseitig die kalte Luft nach unten. Dies hat zur Folge, dass das Glasaufsatzprofil um zirka100 Millimeter aufgeständert werden musste und die Sekundärprofile um dieses Maß weiter außen an den Primärstahlbau anschließen.

21.5 Montage

Für die Montage wurde mit dem Stahlbau der Fassadenkonstruktion gleichzeitig ein Gerüst hochgezogen, welches auch als temporäre Abstützung für die Fassade im Montagezustand diente. Hierfür mussten mehrere Bauzustände überprüft und bemessen werden. Mit dem Einglasen wurde auch dasGerüstsukzessive wieder rückgebaut.

21.5-1:

21.6 Zusammenfassung

Die Atriumfassade des Axel Springer Campus vereint eine extrem schlanke, gefaltete Formrohrkonstruktion mit maßgeschneiderten Lager-und Knotendetails, um große Wind-und Horizontalkräfte sicher und geräuscharm abzutragen.

Spezielle Brückenbaulager, standardisierte geschraubte Knoten und ein neu entwickeltes Verglasungssystem ermöglichen Präzision trotz komplexer Geometrien. Durchdachte Integrationen wie die Fassadenheizung runden das technisch wie architektonisch anspruchsvolle Gesamtsystem ab. Als Fachkonsulent verantwortete die Thomas Lorenz ZT GmbH die Ausführungsstatik. Durch eine systematische Standardisierung und ausgetüftelte Details konnte maßgeblich zur technisch-wirtschaftlichen Realisierung dieser ikonischen Fassadenkonstruktion beigetragen werden.

22 Gründung von Windkraftanlagen

DI Yvonne Muralter, BSc

Geotechnikerin bei 3G

Absolventin der FH JOANNEUM und Gewinnerin des Staatspreises des Ministeriums für Bildung, Wissenschaft und Forschung für besondere Studienleistungen

DI Dr. Christian Lackner

Fachhochschullektor der Lehrveranstaltung „Geotechnik“ Ingenieurkonsulent für Bauingenieurwesen und Gesellschafter bei 3G

22.1 Einleitung

Die Fundierung von Windkraftanlagen wird an Land derzeit am häufigsten als Flachgründung in Form einer kreisrunden Fundamentplatte ausgeführt. Diese Gründungsart bringt allerdings große Fundamentabmessungen, die mit einem hohen Materialbedarf einhergehen, mit sich und kann vor allem bei hohen Türmen und großen Rotordurchmessern unwirtschaftlich werden. Da solche Windkraftanlagen jedoch als Folge des Bestrebens nach leistungsfähigeren Anlagen von besonderer Relevanz sind, kommt der Optimierung der Fundamentstruktur eine wesentliche Bedeutung zu.

Eine Möglichkeit der Optimierung liegt in der Verwendung von Verankerungen, mit welchen die Fundamentkonstruktion nach unten gespannt wird. Das Ziel dieser Vorspannkonstruktion ist es, dem hohen Kippmoment, welches aufgrund der Rotation der Turbine entsteht, entgegenzuwirken und eine gleichmäßigere Lastverteilung zu ermöglichen, sodass in weiterer Folge Fundamentplatten mit geringeren Abmessungen zur Lastabtragung herangezogen werden können.

Das Optimierungspotential, welches in der Verwendung von Fundament-Verankerungen liegt, wurde im Studienjahr 2023/2024 von den Autoren im Rahmen einer Diplomarbeit [1] untersucht. Die wesentlichen Ergebnisse und Erkenntnisse werden im gegenständlichen Kurzbeitrag präsentiert.

22.2 Optimierungspotential durch Vorspannanker

Zur Untersuchung des Optimierungspotentials wurden für eine beispielhafte Windkraftanlage mit 91,5 m Narbenhöhe Vergleichsrechnungen hinsichtlich der Gründung durchgeführt. Dabei wurden unterschiedliche Fundamentdurchmesser bzw. Ankerkräfte herangezogen und die technische Machbarkeit der jeweiligen Ausführungsvariante wurde in Abhängigkeit von unterschiedlichen Untergrundverhältnissen evaluiert.

Die technische Machbarkeit gilt dabei als gegeben, wenn die Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit gemäß Eurocode 7 [2-4] und IEC 61400-6 [5] erfüllt sind und wenn sowohl die absolute Setzung als auch die Schiefstellung die in IEC 61400-6 [5] definierten Grenzwerte nicht überschreiten.

Im ersten Teil der Vergleichsrechnungen wurde die Ausführung ohne Verankerung behandelt. Dabei wurden die Ausnutzungsgrade im Grenzzustand der Tragfähigkeit für eine Fundamentplatte mit 20,5 m Durchmesser, welche bei der vorhin genannten Windkraftanlage mit einer Narbenhöhe von 91,5 m standardmäßig eingesetzt wird, berechnet.

Die Ergebnisse, welche im Zuge dessen für die in Tabelle 22.2-1 beispielhaft angegebenen Untergrundverhältnisse bestimmt werden konnten, sind in der Tabelle 22.2-2 zusammengestellt.

Bezeichnung

... Wichte; ... effektiver Reibungswinkel; ... effektive Kohäsion; ... Steifemodul

Tabelle 22.2-1: Charakteristische Boden- und Felskennwerte Bezeichnung

AG… Ausnutzungsgrad

Tabelle 22.2-2: Ausnutzungsgrade GZT - Standardisierte Gründung ohne Verankerung

Mit diesen Berechnungen konnte folglich gezeigt werden, dass bei einer standardisierten Flachgründung ohne Verankerung der Kippnachweis hinsichtlich der Tragfähigkeit den maßgebenden Nachweis darstellt. Bei den weiteren Tragfähigkeitsnachweisen gegen Grundbruch und Gleiten errechneten sich hingegen bei allen Untergrundverhältnissen nur sehr geringe Ausnutzungsgrade.

Auf diese Erkenntnis aufbauend wurden für neue, geringere Fundamentdurchmesser erforderliche Ankerkräfte berechnet, die aufzubringen sind, damit der Nachweis gegen Kippen auch bei diesen kleineren Fundamentabmessungen erfüllt werden kann. Mit diesen neuen Einwirkungen wurden anschließend erneut die Ausnutzungsgrade hinsichtlich des Grundbruch- und des Gleitnachweises bestimmt. Weiters wurden die absolute Setzung und die Schiefstellung ermittelt und die technische Ausführbarkeit der jeweiligen Variante wurde in weiterer Folge evaluiert.

Der kleinstmögliche Fundamentdurchmesser, welcher bei den in Tabelle 22.2-1 beispielhaft angegebenen Untergrundverhältnissen technisch ausführbar ist, kann der Tabelle 22.2-3 entnommen werden.

Weiters ist in der Tabelle 22.2-3 auch die Gesamtankerkraft angeführt, welche bei dem jeweiligen Fundamentdurchmesser aufzubringen ist, um eine entsprechende Tragfähigkeit der Konstruktion rechnerisch sicherstellen zu können.

Bezeichnung

Kleinstmöglicher Durchmesser [m] Aufzubringende Gesamtankerkraft [kN] Reduktion Durchmesser1

1 Die Reduktion bezieht sich auf das Ausgangsfundament mit einem Durchmesser von 20,5 m, welches bei der behandelten Windkraftanlage mit einer Narbenhöhe von 91,5 m standardmäßig eingesetzt wird.

Tabelle 22.2-3: Reduktion Fundamentdurchmesser - Ausführung mit Verankerung

Die Nachweise, welche die maximale Reduktion des Fundamentdurchmessers im Lockergestein maßgebend beeinflussen, sind die Gebrauchstauglichkeitsnachweise in Form des Nachweises zur Einhaltung der maximalen absoluten Setzung sowie in Form des Nachweises zur Einhaltung der maximalen Schiefstellung. Folglich wird die mögliche Reduktion des Fundamentdurchmessers im Lockergestein in erster Linie durch das Verformungsverhalten des anstehenden Untergrundes bestimmt. Die maximale Reduktion des Fundamentdurchmessers liegt im Lockergestein bei etwa 30%.

Bei sehr verformungsarmen Untergrundverhältnissen in Form von Festgestein werden die Grenzen der Reduktion des Fundamentdurchmessers nicht durch die geotechnischen Nachweise bestimmt. Stattdessen ergibt sich der Mindestfundamentdurchmesser aus dem Fundamentumfang, der benötigt wird, um alle Vorspannanker anordnen zu können, da ein gewisser Mindestabstand zwischen den Ankern erforderlich ist und die maximal aufbringbare Vorspannkraft je Anker begrenzt ist. Die maximale Reduktion des Fundamentdurchmessers liegt im Festgestein bei etwa 50%.

22.3 Wirtschaftlichkeit von Fundament-Verankerungen

Um die Wirtschaftlichkeit einer Fundament-Verankerung bewerten zu können, wurden die Kosten, welche bei den technisch umsetzbaren Ausführungsvarianten anfallen, gegenübergestellt. Berücksichtigt wurden dabei die Kosten für die Errichtung der Fundamentplatte, die Kosten für die Herstellung der Verankerung sowie die Kosten für den Aushub und die anschließende Hinterfüllung.

Die Ergebnisse der Wirtschaftlichkeitsuntersuchung in Abhängigkeit vonunterschiedlichen Fundamentdurchmessernsowie dem Ausgangsfundament ohne Verankerung sind in der Abbildung 22.3-1dargestellt.

9,31012141618

Fundamentdurchmesser [m]

Kosten Fundament mit Verankerung Streuung je nach Untergrund Ausgangsfundament

Abbildung 22.3-1: Kostenvergleich -Technisch umsetzbare Ausführungsvarianten, eigene Darstellung in Anlehnung an [1].

Hinsichtlich der Ergebnisse ist anzumerken, dass bei den größeren Fundamentdurchmessern die Kosten in Form einer Bandbreite angegeben werden. Dies hängt damit zusammen, dass diese Ausführungsvarianten sowohl im Locker-als auch im Festgestein technisch ausführbar sind. Im Lockergestein sind jedoch längere Anker erforderlich, um die Vorspannkräfte in den Untergrund abtragen zu können, sodass sich hier höhere Kosten als im Festgestein ergeben. Die geringeren Fundamentdurchmesser sind ohnehin nur im Festgestein technisch ausführbar, sodass hier die Kosten genauer angegeben werden können. Die maximale Kostenreduktion beläuft sich auf etwa 10% im Lockergestein undetwa30% im Festgestein.

22.4 Zusammenfassung

Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass bei der Gründung von Windkraftanlagen infolge der hohen Momenten-Beanspruchungdie Abmessungen der Fundierung maßgebend durch den Kippnachweis bestimmt werden. Um dem Problem des Kippens entgegenzuwirken, besteht die Möglichkeit die Fundierung mittels Vorspannanker nach unten zu spannen. Durch diese Fundament-Verankerung kann der Durchmesser der Fundamentplatte reduziert werden, wobei die mögliche Reduktion wesentlich durch das Verformungsverhalten des anstehenden Untergrundes beeinflusst wird. Die maximale Reduktion des Fundamentdurchmessers liegt für eine beispielhafte Windkraftanlage mit 91,5 m Narbenhöhe bei etwa 30% im Lockergestein und bei etwa 50% im Festgestein. Die Kostenreduktion, welche infolge des damit einhergehenden

Gründung von Windkraftanlagen

geringeren Materialbedarfs erzielt werden kann, liegt im Lockergestein bei etwa 10% und im Festgestein bei etwa 30%.

22.5 Danksagung

Ich bedanke mich herzlich bei Frau DI Yvonne Muralter für die Erarbeitung Ihrer herausragenden Diplomarbeit mit dem Thema „Gründung von Windkraftanlagen: Bewertung der Wirtschaftlichkeit von Fundament-Verankerungen in Abhängigkeit der Untergrundverhältnisse“, die eindrucksvoll den Einfluss des Geotechnikers auf wirtschaftliche und nachhaltige Lösungen im Bereich der erneuerbaren Energien unterstreicht.

Als Würdigung Ihrer Arbeit wurde Frau DI Muralter der Staatspreis des Ministeriums für Bildung, Wissenschaft und Forschun g für besondere Studienleistungen am 21. November 2024 in Wien überreicht. Herzliche Gratulation Yvonne!

Des Weiteren bedanke ich mich im Namen der 3G Gruppe Geotechnik Graz ZT GmbH bei der FH JOANNEUM, im Speziellen bei der Leitung des Masterstudiengangs Baumanagement und Ingenieurbau, solch innovative Diplomarbeiten betreuen zu dürfen und angehenden IngenieurInnen, mit Begeisterung, das Fachgebiet Geotechnik näherbringen zu dürfen.

22.6 Literaturzitate

[1] Y. Muralter, Gründung von Windkraftanlagen. Bewertung der Wirtschaftlichkeit von Fundament-Verankerungen in Abhängigkeit der Untergrundverhältnisse. Graz: FH JOANNEUM Gesellschaft mbH, 2024.

[2] ÖNORM EN 1997-1, Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik. Teil 1: Allgemeine Regeln. Wien: Austrian Standards International, 2014.

[3] ÖNORM B 1997-1-1, Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik. Teil 1: Allgemeine Regeln. Nationale Festlegungen zu ÖNORM EN 1997-1 und nationale Ergänzungen. Wien: Austrian Standards International, 2021.

[4] ÖNORM B 1997-1-2, Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik. Teil 1-2: Flächengründungen - Berechnung der Tragfähigkeit und der Setzungen. Nationale Festlegungen zu ÖNORM EN 1997-1. Wien: Austrian Standards International, 2021.

[5] IEC 61400-6, Wind energy generation systems - Part 6: Tower and foundation design requirements. Genf: International Electrotechnical Commission, 2020.

23 Semmering-Basistunnel: Rückblick und Ausblick

Dipl.-Ing. Gernot Nipitsch

Fachhochschullektor der Lehrveranstaltung „Planungsablauf und Terminplanung“

ÖBB-Infrastruktur AG, GB Projekte Neu-/Ausbau, PL Semmering

Im Jahr 2025 wird nicht nur das Jubiläum „30 Jahre Bau-Studiengänge“ an der FH JOANNEUM Graz gefeiert, sondern mit der Inbetriebnahme der Koralmbahn am 14.12.2025 erfolgt auch ein wesentlicher Schritt zur Bereitstellung einer zeitgemäßen Schieneninfrastruktur im Süden Österreichs.

Die Koralmbahn zwischen Graz und Klagenfurt ist – wie auch der Semmering-Basistunnel – Teil der neuen Südstrecke und eines der bedeutendsten Infrastrukturprojekte Europas. Nach der Inbetriebnahme verkürzt sich die schnellste Verbindung zwischen den beiden Landeshauptstädten auf weniger als 45 Minuten.

23.1 Die neue Südstrecke

Auf der 470 km langen neuen Südstrecke werden bis 2030 200 km Bahnlinie modernisiert und 170 km neu gebaut. Zudem werden 90 Bahnhöfe attraktiver gemacht sowie teils neu errichtet.

Die Südstrecke ist Teil des sogenannten Baltisch-Adriatischen Korridors, der die Ostsee und die Adria auf einer Länge von 1.700 km verbindet. Die Aufnahme der Südstrecke in diese wichtige transeuropäische Verbindung bedeutet für Österreich eine optimale Anbindung an aufstrebende Wirtschaftsräume und an die wichtigsten Seehäfen. Über 5.000 Menschen arbeiten daran, weitere 15.000 sind hier in Zukunft beschäftigt. 3,5 Millionen Menschen leben im Einzugsgebiet der Südstrecke.

Durch die Modernisierung wird die Südstrecke ebenso wie die Weststrecke Wien-Salzburg eine hochattraktive Bahnverbindung. Ab 2030 ist man mit der Inbetriebnahme des Semmering-Basistunnels auf dieser Strecke mit dem Zug deutlich schneller als mit dem Auto unterwegs: Von Wien nach Graz in 1 Stunde 50 Minuten statt derzeit in 2 Stunden 40 Minuten und von Wien nach Klagenfurt in 2 Stunden 40 Minuten statt aktuell vier Stunden. Eine historische Aufwertung der Bahn von Wien in den Süden Österreichs – und damit im Herzen Europas – ist 2030 abgeschlossen.

23.2 Der Semmering-Basistunnel

Der rund 27,3 km lange Semmering-Basistunnel sorgt für eine zeitgemäße Verbindung zwischen Wien und Graz entlang der neuen Südstrecke. Das Gesamtprojekt bringt für den Güterverkehr eine erhebliche Effizienzsteigerung, da auch schwere Güterzüge mit nur einer Lokomotive den Semmering queren können. Die Fahrtzeit zwischen Wien und Graz wird sich um eine halbe Stunde verkürzen. Zudem bedeutet der Bau des Semmering-Basistunnels eine Verkehrsentlastung und eine Ergänzung der Weltkulturerbe-Bergstrecke über den Semmering [1].

Semmering-Basistunnel: Rückblick und Ausblick

Die Hauptelemente des gesamten Tunnelsystems sind die zwei eingleisigen Streckenröhren mit den beiden Portalen in Gloggnitz und Mürzzuschlag, Querschläge, deren Abstände zueinander höchstens 500 m betragen, sowie eine Nothaltestelle, deren Ereignisfalllüftung über zwei rund 400 m tiefe Lüftungsschächte mit der Oberfläche verbunden ist [2].

Neben dem eigentlichen Tunnelbauwerk sind für die Realisierung des Vorhabens eine Reihe von bauvorbereitenden und baubegleitenden Maßnahmen erforderlich, wie die Errichtung von Baustraßen, Wasserversorgungsanlagen und einer lokalen Deponie, die Adaptierungen der Bahnhöfe Gloggnitz und Mürzzuschlag und der Bau der beiden Bahnstromversorgungen in Niederösterreich und der Steiermark [3], [4].

Der vorliegende Beitrag soll einen kurzen Rückblick auf die bewegte Projektgeschichte beginnend mit dem Projektauftrag im Jahr 2005 sowie einen Ausblick auf die noch zu erbringenden Leistungen bis zur Inbetriebnahme im Jahr 2030 bieten.

23.2.1 Trassen- und Bahnhofsauswahlverfahren (April 2006 bis April 2008)

Nach dem Projektauftrag im März 2005 wurde zwischen dem Ausgangspunkt Gloggnitz und dem Verknüpfungsbereich Mürzzuschlag/Langenwang ein Planungs- und Untersuchungsraum von rund 300 km2 festgelegt. Ergänzend zu den eigentlichen Untersuchungen und Planungen wurde frühzeitig eine aktive, projektbegleitende Bürgerbeteiligung für den Dialog zwischen der Projektleitung, den Entscheidungsträgern und den Interessengruppen der Region eingerichtet. Neben dem projektspezifischen Lenkungsausschuss wurden projektbegleitende lokale und regionale Gremien gegründet, um dieses wichtige Projekt in der Region bekannt zu machen und aktiv Anregungen und Ideen aus der Projektregion in den Planungsprozess einzubinden. In mehr als 50 Arbeitssitzungen konnte so in einem intensiven Austausch mit den 170 Forenmitgliedern eine stabile, in der Region akzeptierte Trasse entwickelt werden. Im Rahmen dieses rund zweieinhalb Jahre dauernden Trassen- und Bahnhofsauswahlverfahrens wurde die Auswahltrasse „Pfaffensattel" aus 13 verschiedenen Varianten mit einer Gesamtlänge von 360 km ermittelt und dann vertieft der Einreichplanung unterzogen [3].

23.2.2 Baugrunderkundung (2006 bis 2012)

Zur Untersuchung der geologischen, hydrogeologischen und geotechnischen Verhältnisse wurden entsprechend den einzelnen Projektphasen umfangreiche Untergrunderkundungsprogramme entwickelt und umgesetzt.

Im Rahmen der Erkundungsphase I für das Trassenauswahlverfahren (2006 bis 2008) wurden 33 trassenspezifische Kernbohrungen mit einer Gesamtlänge von 6.400 Ifm und mit der Erkundungsphase Il für die Einreichung zu den Behördenverfahren (2008 bis 2010) 56 Kernbohrungen mit einer Gesamtlange von knapp 18.000 lfm ausgeführt.

Zur Präzisierung des geologisch-hydrogeologisch-geotechnischen Baugrundmodells für die Bauausschreibung wurden im Jahr 2011 weitere Baugrunduntersuchungen durchgeführt. Diese Erkundungsphase Il umfasst vor allem 20 Kernbohrungen mit Tiefen bis zu 850 m und einer Gesamtlänge von insgesamt knapp 7.000 Ifm sowie umfangreiche in-situ Bohrlochversuche und Laboruntersuchungen [5], [6].

Semmering-Basistunnel: Rückblick und Ausblick

23.2.3 Behördenverfahren (seit Mai 2010)

Nach Abschluss der im April 2008 begonnenen Einreichplanung wurde das Projekt schließlich im Mai 2010 mit mehr als 10.000 Berichtsseiten und rund 700 m2 Plänen beim damaligen BMVIT zur Umweltverträglichkeitsprüfung und zum Eisenbahnrechtlichen Genehmigungsverfahren eingereicht. Zeitgleich erfolgten die notwendigen Einreichungen zu den teilkonzentrierten Genehmigungsverfahren gemäß Wasserrechtsgesetz, Denkmalschutzgesetz, Luftfahrtgesetz und Abfallwirtschaftsgesetz bei den Ländern Niederösterreich und Steiermark sowie zu den Naturschutzverfahren bei den Bezirksverwaltungsbehörden der beiden Länder [3].

23.2.4 Grundeinlöse und Übereinkommen (seit 2010)

Die zeitgerechte Durchführung der benötigten Grundeinlöse ist wesentlich, um eine rasche grundbücherliche Umsetzung zur Erlangung der Rechtssicherheit zu gewährleisten. Vom Semmering-Basistunnel sind rund 300 Grundeigentümer betroffen, welchen auf Basis von Entschädigungsgutachten gerichtlich beeideter Sachverständiger zivilrechtliche Verträge für Flächenkauf, die vorübergehende Beanspruchung von Baustellenflächen und die Einräumung von (Tunnel-)Servituten unterbreitet werden [3].

23.2.5

Kampfmittelerkundung (seit 2012)

Vor Baubeginn waren wie bei Baumaßnahmen an Bahnstrecken oder Bahnhöfen üblich, unter anderem auch in den entlegenen Bereichen Trattenbach und Fröschnitzgraben ab dem Jahr 2012 Kampfmittelerkundungen durchzuführen, da die Region Semmering gegen Ende des Zweiten Weltkrieges Schauplatz intensiver Kämpfe zwischen deutschen und sowjetischen Truppen war und der Streckenverlauf die letzte Hauptkampflinie quert.

23.2.6 Archäologische Untersuchungen (seit 2012)

Nach der Kampfmittelerkundung erfolgten unter anderem im Fröschnitzgraben seit 2012 archäologische Untersuchungen. Mit zahlreichem neuzeitlichen Fundmaterial (16. bis 20. Jh.) sowie der Dokumentation des Peterbauern-Stollens konnten die Untersuchungen rechtzeitig vor Baubeginn abgeschlossen werden. Der Peterbauer-Stollen steht mit dem neuzeitlichen Erzabbau in diesem Gebiet in Beziehung. Die ehemalige Alfredhütte in der Ortschaft Steinhaus ist ein Beleg für diese Tätigkeiten.

23.2.7

Abfallchemische Voruntersuchungen (seit 2012)

Zur Beurteilung der Eigenschaften des Tunnelausbruch- und Aushubmaterials im Hinblick auf seine Deponierbarkeit bzw. Einstufung nach Deponieklassen waren umfangreiche abfallchemische Voruntersuchungen durchzuführen.

23.2.8 Baustromversorgung

Für die Baustromversorgung musste im Bereich der Baustelleneinrichtungsfläche im Fröschnitzgraben ein eigener Netzanschluss mit einer maximal verfügbaren Anschlussleistung von 26,7 MW im 30 kV/50 Hz-Netz der Energie Steiermark zur Verfügung hergestellt werden [1].

23.2.9 Bauumsetzung Tunnelbau

Um eine effiziente, technisch und wirtschaftlich zweckmäßige Herstellung zu gewährleisten, wurde das Vorhaben in fünf Bauabschnitte unterteilt: die beiden Portalbereiche Gloggnitz und Mürzzuschlag – in denen vorrangig die Verknüpfung des neuen Tunnels mit der bestehenden, im UNESCO-Welterbe-Status befindlichen Semmeringbahn erfolgt – sowie die drei Zwischenangriffe in der Göstritz, im Fröschnitzgraben und in Grautschenhof [1].

Das seit 2015 in Bau befindliche Baulos „SBT 1.1 Tunnel Gloggnitz“ besteht aus den beiden zyklischen Portalvortrieben in Gloggnitz und den Vortrieben des Zwischenangriffs in der Göstritz. Dieser war für das Auffahren der „Schlaglstörung“ (Verlängerung des Mur-Mürz-Störungssystems) zwischen den wasserführenden Karbonatstöcken des Grasbergs und des Großen Otters erforderlich. Dazu wurden seit 2016 ein rund 1.000 m langer Zugangstunnel vorgetrieben und über Kavernen zwei rund 250 m tiefe Schächte bis auf Tunnelniveau abgeteuft. Vom Schachtfuß aus wurde in beide zyklisch Richtungen vorgetrieben [4]. Die insgesamt sechs Vortriebe wurden Ende 2024 erfolgreich beendet. Die Streckenröhren werden – wie das gesamte Tunnelbauwerk – druckwasserentlastet und zweischalig ausgebildet, derzeit wird dafür die Betoninnenschale hergestellt. Der Abschluss der Bauarbeiten ist im Jahr 2028 vorgesehen.

Für das Baulos SBT2.1 Tunnel Fröschnitzgraben wurden seit 2014 zwei mehr als 400 m tiefe Schächte mit einem Durchmesser von rund 10 m bis auf Tunnelniveau abgeteuft. Am Schachtfuß wurde eine Kaverne zur Unterbringung der notwendigen Einrichtungen für die Tunnelvortriebsarbeiten wie Werkstatt, Mischanlage und Materialumschlag ausgebrochen. Im Endausbau wird diese Anlage zum Großteil als Nothaltestelle genutzt.

Im zirka 9 km langen Ostvortrieb wurden überwiegend Gneise und Schiefer mit untergeordneten lokalen Störungen und geringen Wasserführungen angetroffen. Dieser Vortriebsabschnitt war daher der einzige im gesamten Projekt, in dem aufgrund dieser kompetenten Gebirgsverhältnisse Tunnelvortriebsmaschinen eingesetzt werden konnten. Der konventionelle vier Kilometer lange Westvortrieb wurde im Wesentlichen von der markanten Deckengrenze zwischen der Wechseleinheit (Gneise) und der Semmeringeinheit (Gneise und Grüngesteine) geprägt. Die mächtige Störzone dieser Deckengrenze besteht aus Quarziten, zerlegten Phylliten sowie aus eingeschuppten wasserführenden Karbonaten. Die vier Vortriebe konnten im Wesentlichen bereits im Jahr 2021 erfolgreich abgeschlossen werden. Seitdem erfolgten in den Streckenröhren die Errichtung der Innenschale sowie die umfangreichen Betonarbeiten zur Ausgestaltung der Nothaltestelle. Anfang 2026 werden die Innenschalen der beiden Schachtbauwerke mittels Gleitschalungen hergestellt.

Ein wesentlicher Bestandteil dieses Bauloses ist die Deponie Longsgraben, welche mit einer Fläche von rund 20 ha und einem Fassungsvolumen von rund 5 Mio. m3 für die Deponiekompartments „Bodenaushub“ und „Baurestmassen“ ausgelegt ist. In diese Deponie wurde im Wesentlichen das gesamte Ausbruchmaterial der 3 Zwischenangriffe eingelagert. Nach Abschluss der Ablagerungsphase wurde der Bereich der Deponie wieder rekultiviert und aufgeforstet. Der Einbau des Tunnelausbruchmaterials in diese baustellennahe Deponie war ein wesentlicher Beitrag zur Entlastung der Region von Transporten während der Baumaßnahmen [9]. Das Bauende in diesem Baulos ist im Jahr 2027 geplant.

Westlich schließt das Baulos „SBT 3.1 Tunnel Grautschenhof“ an. Dort wurde seit 2016 ein weiterer Zwischenangriff im Ortsgebiet von Spital am Semmering errichtet [3]. Über zwei rund 100 Meter tiefe Schächte, die bis auf Tunnelniveau reichen, erfolgten jeweils zwei zyklische

Rückblick und Ausblick

Vortriebe nach Osten und Westen, die 2023 erfolgreich beendet wurden. Seitdem wurden die Betonierarbeiten an der Innenschale vorgenommen, der Abschluss des Bauloses erfolgt im Jahr 2026.

Weitere Ausführungen zum Projekt und zu seiner wechselvollen Geschichte finden sich in [7] und [4].

23.2.10 Ausrüstung und Inbetriebnahme

Bereits während der Fertigstellung der zuvor beschriebenen Baulose haben im Sommer 2025 die Arbeiten an der technischen Tunnelausrüstung begonnen. Mit den beiden Portalen stehen für die Ausrüstung nur zwei Zugangspunkte zur Verfügung, daher wurde auf die ausgeklügelte Logistik in der langjährigen Planungsphase großes Augenmerk gelegt. Aufgrund der gewaltigen Dimensionen des Tunnels sind für die Ausrüstungsphase über drei Jahre notwendig.

Zu Beginn liegt der Schwerpunkt vor allem auf der Verlegung der technischen Grundausstattung, dabei werden unter anderem rund 1.000 km Kabel verlegt, Schaltkästen und Trafos installiert und ein komplexes Beleuchtungs- und Belüftungssystem aufgebaut. In weiterer Folge müssen mehr als 10.000 Gleistragplatten antransportiert und verbaut werden. Jede dieser Betonplatten ist über fünf Meter lang, bis zu 2,4 Meter breit und wiegt mehr als fünf Tonnen. Zum Schluss wird die Oberleitung in Form einer innovativen Deckenstromschiene montiert.

Nach Abschluss der Tunnelausrüstung erfolgt die Phase der Inbetriebnahme unter anderem mit umfangreichen Testfahrten sowie behördlichen Genehmigungen, damit die ersten Züge 2030 den Semmering-Basistunnel sicher benutzen können und die Südstrecke damit eine weiter Aufwertung erfährt.

23.3 Literaturzitate

[1] G. Nipitsch: Voraussetzungen, die der AG für eine sachgerechte Kalkulation zu schaffen hat. Tagungsband zum 13. Grazer Baubetriebs- und Bauwirtschaftssymposium 27. März 2015, Seite 147-164

[2] J. Daller/G. Nipitsch/O. K. Wagner: Besonderheiten der Ausschreibung SBT 2.1 – Tunnel Fröschnitzgraben. Geomechanics and Tunnelling 6 (2013), No. 6, Seite 701-712

[3] G. Gobiet/O. K. Wagner: Das Projekt Semmering-Basistunnel neu. Geomechanics and Tunnelling 6 (2013), No. 5, Seite 551-558

[4] G. Nipitsch, Chr. Späth: Semmering-Basistunnel. Die komplexen Baumassnahmen des Bauloses SBT 2.1 Tunnel Fröschnitzgraben. Tagungsband 16 zum Swiss Tunnel Congress 30.-31. Mai 2017, Seite 150-165

[5] A. Fasching / R. Vanek / Th. Stadlmann / R. Vanek / P. Reichl / G. Domberger / O.K. Wagner: Semmering-Basistunnel neu – das Erkundungsprogramm 2008/2009 und die daraus gewonnenen Erkenntnisse auf den Gebieten der Geologie, Hydrogeologie und Geotechnik, Geomechanics and Tunnelling 3 (2010), No. 2, Seite 119-129

[6] J. Daller / Th. Stadlmann / R. Vanek / O.K. Wagner: Stand der Erkundungs- und Planungsarbeiten für den Semmering-Basistunnel neu, Tagungsband zur Südbahntagung 2.-3. Dezember 2011, Seite 17-24

[7] F. Bauer: Semmering-Basistunnel neu. Das Projekt und seine wechselvolle Geschichte. Tagungsband 13 zum Swiss Tunnel Congress 11.-12. Juni 2014, Seite 144-153

24 Interpretation mit Materialien

DI Verena Poschner, BSc, MA

Fachhochschullektorin der Lehrveranstaltung „Innenraumgestaltung und Lichtplanung“ und „Interior Design“

Innenarchitektin/Creative Director

Materialien nehmen in der Innenarchitektur eine zentrale Rolle ein, da deren Auswahl die Wirkung eines Raumes maßgeblich beeinflussen kann – sowohl positiv als auch negativ. Doch beginnen wir ganz am Anfang des Weges, der uns letztlich hin zu einem harmonischen und schlüssigen Interior-Konzept führt:

24.1 Wie uns Räume beeinflussen

Jedes Haus, jede Wohnung und jeder Raum sind eine eigene kleine Welt. Es ist ein Eintauchen in den Lebensraum der Personen, die darin wohnen, ein Weiterführen der Corporate-IdentityWelt von Firmen und ein Erschaffen von Orten, an denen man sich gerne aufhält und wohlfühlt.

Ein Raum braucht Klarheit. Damit ist nicht zwingend Reduktion gemeint, sondern ein klares Konzept. Ein Raum braucht Luft zum Atmen, damit die Möbel darin ihre volle Wirkung entfalten können und ein Raum braucht Emotion, um Menschen, die sich darin aufhalten, in ihrem Inneren zu berühren. Ein starkes Designkonzept – durchdacht und schlüssig, greifbar und nachvollziehbar – bildet die Grundlage dafür, dass ein Raum mehr sein kann und die Menschen, die sich darin aufhalten, emotional abholt.

Jeden Tag betreten wir in unserem Alltag unterschiedlichste Räumlichkeiten: zuerst unsere privaten Rückzugsorte, dann öffentliche Gebäude und später vielleicht Restaurants oder Bars. Und niemals ist jeder Raum gleich. In dem einen fühlen wir uns wohl, sicher und aufgehoben, in dem anderen vielleicht unwohl, beengt und nervös. Manche Menschen nehmen diese Unterschiede bewusster und intensiver wahr, andere spüren vielleicht nur ein Unwohlsein und wissen gar nicht warum. Sehr oft sind das unterbewusste Vorgänge, die in uns ablaufen und auch vom Interior durchaus beeinflusst werden können. Ein ruhiger, geordneter Raum steht im Gegensatz zu einem chaotischen, aufwühlenden. Sie wissen also schon, worauf ich hinauswill: Interior kann die Emotionen von Menschen beeinflussen. Umso wichtiger ist es für Innenarchitekt:innen, dieses Werkzeug bewusst und sorgsam einzusetzen. Doch meine ich hier mit ruhig und geordnet keinesfalls ausschließlich eintönige und schlichte Raumwelten. Auch ein vermeintliches Chaos kann sich geordnet und ruhig anfühlen, wenn ein stimmiges Konzept dahintersteht.

24.2 Die richtigen Materialien finden

Wie schon zu Beginn erwähnt, spielt im Innenraum die Materialität eine besondere Rolle. Die Formensprache ist das eine, aber erst mit dem Material wird dem Möbel und dem gesamten Raum sein Charakter verliehen. Heutzutage gibt es gefühlt eine unendliche Auswahl an Materialien, die wir im Innenraum einsetzen können. Und genau das führt bei Laien oft zu einer

heillosen Überforderung. Einerseits bei den Menschen, die sich in einem Raum aufhalten, der aus einem Material-Wirr-Warr besteht und dadurch ein Unwohlsein auslöst, andererseits bei jenen, die dabei sind, einen Raum – sei es privat oder geschäftlich – zu gestalten. Denn man will ja auch nichts „falsch“ machen. Ich sehe die Aufgabe von uns Innenarchitekt:innen also darin, den Weg mit Kund:innen gemeinsam zu gehen und ihnen Sicherheit und Klarheit in den Entscheidungen zu geben. Genau hier setzt ein durchdachtes Materialkonzept an: Welches Gefühl möchte ich bei den Menschen, die den Raum nutzen, auslösen? Welche Geschichte möchte ich erzählen? Welche Persönlichkeit möchte ich repräsentieren? All diese Fragen führen uns näher an diese eigene kleine Welt heran, die wir in einem Raum erschaffen wollen. Und das bringt uns in weiterer Folge auch näher an die Materialien, die genau diese Charaktereigenschaften aufweisen. Natürlich gibt es hier Unterschiede in der Gestaltung von privaten Wohnräumen und geschäftlich genutzten Flächen wie Shop, Gastronomie oder Büro. Denn gerade im privaten Wohnbereich geht es in erster Linie darum, dem Menschen, der darin wohnen wird, ein Wohlfühlzuhause zu schaffen. Deshalb stehen hier vielmehr die Persönlichkeit und der persönliche Geschmack dieser Person im Fokus. Im Objektbereich kann mit der Interpretation von Materialien weitaus experimenteller und konzeptioneller gearbeitet werden. Trotzdem kann auch im privaten Bereich der Wunsch nach bestimmten Themenwelten vorhanden sein, wenn zum Beispiel eine besondere Verbindung zu einem Land oder zu den Bergen, Wäldern, Meer besteht. Dann ist es auch hier besonders wichtig, diese Themenwelten abstrahiert und sehr feinfühlig zu interpretieren und diese eben nicht zu plakativ in den Innenraum zu übertragen.

24.3 Materialwelten interpretieren

Bei der Interpretation mit Materialien geht es um ein bewusstes Hinsehen. Es ist das Analysieren und Verstehen der Charakteristiken von jener Welt, die ich in den Innenraum übertragen und mit Materialien neu interpretieren will. Was macht diese Welt aus? Sind die Oberflächen weich oder sind sie hart? Glatt oder rau? Ist die Welt kleinteilig oder großflächig? Welche Farben gibt es zu sehen? Welche Formen spielen eine Rolle? All diese Fragen sind notwendig für eine eingehende Bestandsanalyse, um einerseits diese Welt auf ihre Kernaussage zu reduzieren – denn Ziel ist es ja, diese Welt neu und abstrahiert zu interpretieren und nicht nachzubauen –und andererseits bildet diese Analyse die Basis, um darauf aufbauend Materialien wählen zu können, die genau diese Eigenschaften widerspiegeln bzw. interpretieren. Und dann wird vielleicht aus den chaotischen, kleinteiligen und bunten Straßen Neapels mit den unzähligen Wäscheleinen, die in den engen Gassen von Haus zu Haus gespannt werden, ein Bodenbelag in Terrazzo – ein gegossener mineralischer Boden mit kleinen, bunten Steineinschlüssen. Oder die karierten Tischtücher der italienischen Trattoria werden zu modernen Fliesenmustern.

Eine sehr anschauliche und verständliche Anwendung ist auch die Interpretation der Natur. In Abbildung 24.3-1: Interpretation einer Naturfotografie mit Materialien sowie unter dem Link des nachfolgenden QR-Codes wird ein Beispiel gezeigt, bei dem ich eine Naturfotografie mithilfe von Materialien interpretiert habe. Hier war das Ziel, dass das Moodboard und die Fotografie wirklich als eine Einheit erkennbar sind. Das heißt, dass auf den ersten Blick der gleiche Vibe spürbar ist. So haben zum Beispiel die Farben in beiden Darstellungen eine ähnliche Gewichtung und auch Formen, Strukturen und die Oberflächenbeschaffenheit der Landschaft wurden im Moodboard interpretiert. Auch hier ist wieder eine Abstraktion zu sehen und keine 1:1 Übertragung. So werden zum Beispiel buschige Bäume auch im Moodboard als punktuelle, weiche Elemente dargestellt oder geschwungene Formen in der Art und Weise, wie die

Materialien präsentiert werden, aufgegriffen. Das ist ein Bespiel für eine mögliche Herangehensweise, wie die Sanddünen in Namibia auf subtile Weise Einzug ins eigene Wohnzimmer nehmen könnten.

Abbildung 24.3-1: Interpretation einer Naturfotografie mit Materialien[Verena Poschner, Naturfotografie aus dem Kalender "Wunder der Natur", Harenberg, Nature Picture Library/Guy Edwardes]

Vor einiger Zeithabe ich auchangefangen, Jahreszeiten mithilfe von Materialien darzustellen. Für mich ist das eine kreative Übung zwischendurch,um genau diese Achtsamkeit für Details zu schulen, die eben bei diesen Bestandsanalysen von großer Bedeutung sind. Hier konzentriere ich mich hauptsächlich auf die Farbwelten der Jahreszeiten. Das ist ein sehr spannender Prozess, wenn man die Natur ganz bewusst beobachtet und ganz genau hinsieht, welche Farben es zum Beispiel im Winter in einer Stadt tatsächlich zu sehen gibt und in welcher Gewichtung sievorkommen. Dann merkt man plötzlich, dass diese Farbwelt, die als erstes in den Kopf kommt, wenn man an Winter denkt –nämlich häufig Weiß und vielleicht auch Blau –oft gar nicht so viel mit der Realität zu tun haben muss. In Abbildung 24.3-2:Moodboard Interpretation der Jahreszeit Winter [zeige ich meine Interpretation des Winters, der nachfolgende QR-Code führt darüber hinaus zu weiteren Jahreszeiten:

Abbildung 24.3-2:Moodboard Interpretation der Jahreszeit Winter[Verena Poschner]

All das sind Gründe, warum Materialitätfür mich diese wichtige Rolle in der Innenarchitektur einnimmt. Deshalb setze ich auf eine feine Abstimmung aller Materialien und Farben untereinander und schenke diesem Prozess genau diese Zeit, dieer braucht. Denn Materialien sprechen unsere Sinne an, sie beeinflussen,wie wir uns in Räumen fühlen, sie lassen uns in Welten eintauchen und sie erzählen Geschichten…

25 Architektur und Bauingenieurwesen sind

unzertrennlich!

Arch. DI Gernot Ritter

Fachhochschullektor der Lehrveranstaltung „Interdisziplinäres Entwerfen“

Hofrichter-Ritter Architekten ZT GmbH

In einer Zeit der Wissens- und Zeitoptimierung wird die Lehre zur neuen Herausforderung. Etwas zu lernen, bedeutet nicht nur, sich Dinge zu merken – es bedeutet, sie zu verstehen. Erst wenn wir ein Thema durchdringen, können wir unser Wissen gezielt anwenden. Doch genau dieser Prozess braucht Zeit – Zeit, die uns zunehmend fehlt.

Umso wichtiger ist das gemeinsame Lernen. In der sozialen Interaktion erfassen wir Zusammenhänge schneller, lernen Gedanken klar zu formulieren, und beginnen unser Wissen sinnvoll einzusetzen. Dabei wird ein grundlegender menschlicher Instinkt geweckt: Neugier. Die Neugier auf Inhalte, auf andere Perspektiven, auf Menschen.

Kurz gesagt: Erst durch Austausch und Dialog nähern wir uns dem an, was man als bewusst gestalteten Prozess hin zu einem gebauten Lebensraum bezeichnen kann. Und genau darum geht es in der Architektur: Um das Erschaffen von Lebensräumen.

Architektur entsteht nie im Alleingang. Der Weg zum gebauten Raum ist genauso entscheidend wie das Ergebnis. Nur durch gemeinsames Entdecken, Erforschen und Kommunizieren können wir Räume schaffen, die dem Menschen auch in Zukunft gerecht werden. Genau das passiert jeden Tag, jede Stunde in einem Architektur- oder Ingenieurbüro.

25.1 Wie lehrt man das?

Das Lehrkonzept Interdisziplinäres Entwerfen, an dem ich seit geraumer Zeit mitwirken darf, ist der Versuch diese Erkenntnisse in die Lehre einzubringen. Das Lehrformat Interdisziplinäres Entwerfen (INE) stellt die Frage: wie kann Lehre die Realität eines Architekturbüros oder eines Planungsprozesses simulieren – ohne sie lediglich zu kopieren?

Studierende unterschiedlicher Fachrichtungen – in unserem Fall Architektur und Bauingenieurwesen - arbeiten gemeinsam an einem Entwurfsthema. Das Ziel ist es, eine fächerübergreifende Kommunikation zu erproben und zu reflektieren. So wird ein Lernraum geschaffen, der die Komplexität realer Planungs- und Entwurfsprozesse in einem geschützten Rahmen erfahrbar macht.

25.2 Fachbereiche und ihr Code

Jeder Fachbereich – ob Architektur, Bauingenieurwesen, Stadtplanung, Landschaftsarchitektur, Umwelttechnik oder Soziologie – bringt seine eigene Sprache, seine Denkweise und seinen „Code“ mit. INE lädt dazu ein, diese Codes zu entschlüsseln und eine gemeinsame Sprache zu entwickeln. Dabei wird klar: Nicht das Nebeneinander, sondern die Kooperation zählt.

25.3 Interne und externe Besetzungen – verschiedene Meinungen, ein Ziel?

Eine wesentliche Komponente ist die interne wie externe Besetzung der Gruppen: Studierende unterschiedlicher Disziplinen, ergänzt durch externe Expert:innen aus Praxis und Forschung. Unterschiedliche Perspektiven treffen aufeinander – nicht konfliktfrei, aber konstruktiv. In diesem Spannungsfeld entsteht echte Kooperation.

Für die aktuelle interne Besetzung des Teams zeichnen derzeit Jan Werner (Hochbau), Monika Traussnig (Kostenplanung), Markus Wallner-Novak (Tragwerksplanung) und für die externe Besetzung Harald Kloiber (Architektur), Peter Mandl (Tragwerksplanung) und Gernot Ritter (Architektur) verantwortlich.

25.4 Was bedeutet Interdisziplinarität?

Interdisziplinäres Entwerfen geht über das einfache Zusammenarbeiten hinaus. Es ist mehr als Multidisziplinarität, bei den Fachbereichen lediglich Ergebnisse austauschen.

Interdisziplinarität bedeutet:

• gemeinsames Denken und Handeln,

• Methodentausch, Perspektivwechsel,

• Entwicklung neuer, gemeinsamer Strategien,

• Wechselseitiger Nutzen durch echte Kooperation.

25.5 Workshop und Zeichensäle

Als ich in den 1990er-Jahren Architektur studierte, haben wir uns in selbstorganisierten Zeichensälen zusätzlich zum offiziellen Studium ausgebildet. Manche behaupten sogar, wir hätten während der Zeichensaalzeit nebenbei Architektur studiert.

Diese Räume waren mehr als nur Orte zum Arbeiten. Sie waren Suchmaschinen unserer inneren Neugier – Orte, an denen wir Antworten suchten. Antworten auf Fragen wie:

Wie gehe ich mit Wissen um? Wie wende ich es an? Wie kann ich es kommunizieren?

Und vor allem, wie erarbeite ich mir meine Haltung?

Schon damals luden wir immer wieder Gäste aus verschiedensten Disziplinen ein, mit denen wir oft nächtelang Themen diskutierten und gemeinsam forschten. Von Schauspieler:innen, Rockmusiker:innen bis zu Astrophysiker:innen war alles dabei. Das eigentliche Studium fand oft dort statt – im Austausch, im Ausprobieren, im kritischen Diskurs.

25.6 Das ganze Studium war ein einziger Workshop.

Einen Teil dieses zugegeben etwas nostalgisch anmutende Workshop-Setting versuchen wir bei INE anzubieten. Es ist der Versuch, Fachkommunikation zu simulieren und zu trainieren – und dadurch ein tieferes Verständnis für die eigenen Disziplinen zu gewinnen. Ich selbst gehöre wahrscheinlich zu den größten Profiteuren dieser Lehrveranstaltung, da ich sowohl von meinen Kolleg:innen als auch den Student:innen immer wieder auf neue Sichtweisen in der Architektur hingewiesen werde und sie in mein eigenes Büro mitnehme.

Architektur und Bauingenieurwesen sind

25.7 Fazit

INE zeigt, dass Lernen in der Architektur nicht nur durch individuelle Entwurfsleistung geschieht. Vielmehr ist es ein kollektiver Prozess, der das Verstehen des Anderen als Grundlage für Innovation und Gestaltungsqualität begreift. Die Simulation einer Bürosituation in der Lehre kann gelingen – wenn sie nicht nur Strukturen nachahmt, sondern den Prozess der Zusammenarbeit ins Zentrum stellt.

Abbildung 25.7-1: Bildungsbrücke BG-BRG Knittelfeld, Tragwerksplanung: Peter Mandl, Architektur: HOFRICHTER-RITTER Architekten

26 „BestRoom“

DI Benjamin Sasdi, BSc

Fachhochschullektor im Bereich Entwerfen

Der architektonische Entwurf: Man beginnt mit Linien, mit einem Volumen, mit einer vagen Idee. Im Prozess begegnet man sich selbst – den Zweifeln, den Grenzen, den Rissen, der Euphorie. So entstehen Räume – und zugleich Persönlichkeiten, die anders zurückkehren, als sie aufgebrochen sind.

Abbildung 26-1: Entwurfsprozess „BestRoom" [Benjamin Sasdi]

Es gibt viele Entwurfsmethoden und mit der Zeit entwickelt jede Architektin, jeder Architekt eine eigene Art, zu einem Entwurf zu gelangen. Heute erweitern digitale Werkzeuge und KISysteme das Spektrum – sie beschleunigen Abläufe, erzeugen Varianten, eröffnen neue Wege. Für Studierende bedeutet das eine breite Palette an Möglichkeiten: Sie können wählen, welche Philosophie, welche Methode, welche Werkzeuge oder welche kreativen Prozesse sie ihrem Entwurf zugrunde legen. Als Lehrender sehe ich darin große Chancen – aber auch die Gefahr, dass Studierende zum Beispiel nicht lernen, sich auf eine Aufgabenstellung vollkommen einzulassen. Denn jenseits aller Hilfsmittel bleibt in der Lehre eines entscheidend: Entwerfen als Prozess zu verstehen.

In Entwerfen 1 bewerten wir Lehrende am Studiengang daher nicht nur das Ergebnis, sondern auch den Weg dorthin: Wie entsteht ein Entwurf? Welche Fragen wirft er auf? Welche Umwege fordert er? Und vor allem: Welche persönliche Entwicklung durchlaufen die Studierenden in dieser ersten, prägenden Phase?

26.1 Architektur und Bildung

Ein Studium schafft das Grundkonstrukt für eine spätere berufliche Laufbahn – so wie in der Architektur ein Raum durch seine Geometrie bestimmte Nutzungen ermöglicht und zulässt. Der architektonische Raum wird im Entwurfsprozess geformt. Auch der Studierende erfährt eine Formung durch das Studium: Am Ende verfügen viele Absolvent:innen über ähnliche Ausbildungswege – ein Praktikum hier, ein Auslandssemester dort; die Lebensläufe gleichen sich. Doch wie beim architektonischen Raum gilt: Erst das „Material“ verleiht dem Raum seinen Charakter. Aus meiner eigenen Studienzeit weiß ich: Eine gute Ausbildung bildet die Basis, vergleichbar mit einem gut proportionierten Raum. Doch entscheidend ist auch die Transformation des Individuums, die Formung der Persönlichkeit, um über ein Mittelmaß hinauszutreten – eine Entwicklung, die sich im Lebenslauf nicht abbilden lässt.

„Bilde dich, und wirke durch das, was du bist.“ – Wilhelm von Humboldts adaptiertes Diktum verweist auf Bildung als Selbstformung, die über den bloßen Erwerb von Wissen hinausgeht. Das Studium darf in diesem Sinne nicht auf die reine Vermittlung von Wissen reduziert werden. Im Architekturstudium spielt dabei das Fach Entwerfen eine besondere Rolle: Es hat das Potenzial, die Art des Denkens zu transformieren.

26.2 Entwerfen als transformierender Prozess

Ich persönlich erlebe Entwerfen als Spannungsfeld von Analyse, Kreativität, Projektion und Reflexion. Schritt für Schritt tastet man sich vor, bis man zu einem Ergebnis gelangt. Dabei entstehen nicht nur räumliche Artefakte, sondern auch neue Denkformen. Der Prozess gleicht einer Transformation: So wie sich ein Objekt im Laufe des Entwurfs verändert, so wandeln sich auch Denken und Persönlichkeit der Studierenden. Sie lernen, Fragen zu stellen, Zweifel auszuhalten, Rückschläge zu akzeptieren und neue Wege zu gehen. Entwerfen ist eine Berg- und Talfahrt der Gefühle: von der Euphorie beim Entwickeln einer Idee bis zur Frustration des Nicht-Gelingens, vom Stolz über eine gelungene Form bis zu den Tränen über kritische Kritik. Im Prozess kommen die Studierenden mit sich selbst in Berührung – sie lernen sich selbst kennen. Gerade in dieser Emotionalität liegt ein großes Potenzial für die persönliche Reifung. Der Entwurf transformiert zugleich Objekt und Subjekt – und eröffnet eine Haltung, die über das Banale hinausgeht.

26.3

Die Rolle der Lehrenden

Der Lehrende formt eine Form – und bricht diese Form zugleich wieder auf. Das gilt besonders für die Einführung in das Entwerfen. Am Anfang wird der Prozess inszeniert, angeleitet und vorangetrieben – das bedeutet aktives Mitwirken: Lehrende tauchen gemeinsam mit den Studierenden in den Prozess ein. Die Studierenden werden ins kalte Wasser gestoßen – doch sie

bleiben nicht sich selbst überlassen. Es wird ein Rahmen geschaffen, in dem Zweifel, Experimente und auch das Scheitern möglich sind. Mit fortschreitendem Prozess ziehen sich die Lehrenden Schritt für Schritt zurück, verschwinden in den Hintergrund – bis Eigenständigkeit der Studierenden entstehen kann.

26.4 Die Methode „BestRoom“

Als ich begann, systematisch Entwurfsprozesse in der Lehre zu beobachten, fiel mir auf: Viele Studierende greifen auf bekannte Muster zurück. Sie reproduzieren vertraute Bilder; ihr Denken folgt dem Weg des geringsten Widerstands – das Gehirn sucht nach der schnellsten Lösung. Reflexion, Scheitern und Widerspruch werden dabei oft vermieden.

Gerade zu Beginn stellt es für viele eine Herausforderung dar, sich einer Aufgabe wirklich hinzugeben. Dieses Verhalten spiegelt gesellschaftliche Tendenzen wider: Zeitdruck, Beschleunigung, mangelnde Konzentration durch Reizüberflutung.

Mein erster Ansatz im Fach Entwerfen war pragmatisch: spannende Entwürfe zu ermöglichen. Daraus entwickelte ich eine Methodik, die die Hauptaufgabe der Architektur – das Schaffen von Räumen – in den Mittelpunkt stellt und darauf abzielt, „bestmögliche Räume“ („BestRoom“) hervorzubringen.

In „BestRoom“ reduziere ich die Vorgaben für die Studierenden, um ihre Wahrnehmung zu schärfen. Zwar kenne ich als Lehrender alle relevanten Parameter eines Projekts – Ort, Programm, Nutzer:in, Bauherr:in, Budget –, doch gebe ich sie nur minimal und suggestiv dosiert weiter. Die Studierenden erhalten lediglich Angaben wie zum Beispiel das maximale Volumen, bestimmte Blickachsen oder wesentliche äußere Einflussgrößen auf die Form.

Die Reduktion bewahrt vor Überforderung und verhindert stereotype Lösungen. Sie lenkt den Blick auf das Wesentliche: das Kreieren von Raum. Gearbeitet wird mit Skizzen und Arbeitsmodellen, die im Prozess transformiert werden. Durch die sukzessive Weitergabe von Informationen entsteht dabei ein Bewusstsein für den Prozess. Schließlich zeigt sich etwas Eigenes – etwas, das zu Beginn undenkbar war – und das bei manchen ein echtes Aha-Erlebnis auslöst. Nach Jahren in der Lehre sehe ich eine doppelte Wirkung:

1) Es entstehen eigenständige, spannende Entwürfe.

2) Die Studierenden erleben den Entwurfsprozess als persönliche Transformation. Zweifel, Blockaden, Durchbrüche werden zu Spiegeln des Selbst; Durchhaltevermögen und Urteilskraft wachsen.

26.5 Fazit

Schon im Vorkurs am Bauhaus, einer der prägenden Architekturschulen des 20. Jahrhunderts (1919–1933), wurde versucht, gewohnte Denkmuster aufzubrechen und den Blick auf Wahrnehmung und auf eine Kreativität zu richten, die aus der Persönlichkeit heraus entsteht – als Grundlage eigenständigen Gestaltens. Diese Haltung prägt bis heute die Architekturausbildung und das Fach Entwerfen.

Wenn ich heute auf meine eigene Ausbildung an der FH JOANNEUM zurückblicke, erkenne ich, wie sehr mich das Entwerfen geprägt hat – als Architekt, als Lehrender und als Person.

„BestRoom“ ist mein Versuch, diese Erfahrung bewusst zu machen – für Studierende, die sich auf die Suche begeben, und für eine Lehre, die Wissen vermittelt, Ausprobieren zulässt, Kompetenzen fördert und zugleich eine eigene Haltung entwickelt.

Am Ende steht ein Entwurf, der zu Beginn undenkbar schien – und ein Mensch, der verwandelt aus dem Prozess hervorgeht. Das ist der eigentliche Gewinn für die Studierenden.

27 Zukunft im Baumanagement

FH-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Rainer Stempkowski

Geschäftsführender Gesellschafter

Stempkowski Baumanagement & Bauwirtschaft Consulting GmbH

Dipl.-Ing. Dipl.-Ing (FH) Evelin Waldauer

Gesellschafterin

Stempkowski Baumanagement & Bauwirtschaft Consulting GmbH

Die Stempkowski Baumanagement & Bauwirtschaft Consulting GmbH ist seit 20 Jahren Gestalterin des professionellen Baumanagements in der Baubranche, erkennt aufkommende Trends, um Veränderungen für die Zukunft schon frühzeitig zu prägen.

27.1

Hat das Baumanagement eine Zukunft?

Ob gewollt oder nicht, das Bauwesen steht vor einem Wendepunkt getrieben von Möglichkeiten und Notwendigkeiten. Fachkräftemangel, steigende Baukosten, Einsparungen, Marktbereinigung, neue Nachhaltigkeitsauflagen, digitale Transformation bringen Bewegung in eine stark traditionelle Branche. Aber ist es auch tatsächlich Fortschritt?

Das Baumanagement ist der Garant für die professionelle Abwicklung von Bauprojekten und daher auch unerlässlich in der Zukunft. Die zentrale Frage lautet weniger „Hat das Baumanagement eine Zukunft?“, sondern „In welcher Form, mit welchen Werkzeugen und welchen Kompetenzen agiert das Baumanagement der Zukunft?“ Ein Blick auf die Trends soll dem nachgehen.

27.2 Trends für die Zukunft des Baumanagements

Das Baumanagement profitiert von den vielfältigen Änderungsimpulsen. Neue Methoden und Ansätze strömen auf die Projektteams ein, um noch besser, noch vorausschauender, noch präziser, noch dynamischer, noch schneller agieren zu können. Sind alle Entwicklungen gut? Bringt die Vielfalt Segen oder Fluch? Gibt es ausreichend (Personal)Ressourcen, um Neues zu entwickeln, zu implementieren und anzuwenden? Sind die Beteiligten dafür bereit? Kann unter dem Druck der Anforderungen an ein Projekt Entwicklung überhaupt stattfinden? Treiber und Getriebene werden sich in den folgenden Trends wiederfinden.

Zusammenarbeit

Abbildung 27.2-1: Trends im Baumanagement gehen immer vom Menschen aus und münden in der Zusammenarbeit

27.2.1 #digitalisierung

Digitale Prozesse und digitale Modelle sind mittlerweile Standard in den meisten Bauprojekten. Die Bandbreite der Anwendung liegt aktuell trotz einiger Entwicklungen dennoch erst am Beginn. Da geht noch viel mehr. Das eher zögerliche Vorankommen liegt nicht daran, dass es unzumutbar ist, Fachkräften auf der Baustelle ein Tablet in die Hand zu drücken. Die Bedienkompetenzen sind aus dem Alltag bei allen weit entwickelt. Vielmehr scheitert ein rasches Voranschreiten der Digitalisierung an analogen Mustern. Es wird versucht, einen analogen Prozess zu digitalisieren, was - plakativ gesprochen - nur dazu führt, dass der analoge Prozess mit weniger Papier, aber sonst beinahe gleich wie bisher umgesetzt wird.

Für echte Digitalisierung, die einen maßgebenden Effekt für das Baumanagement erzielt, müssen die bewährten Wege verlassen, neue Denk- und Verhaltensmuster konzipiert werden. Und obwohl Digitalisierung nach Dynamik klingt, braucht es stringente Stabilität in Strukturen und Prozessen, um das Potenzial von Automatismen nutzen zu können. Echte Digitalisierung bräuchte mehr Radikalität und Mut zur Veränderung, Weitblick und eine große übergeordnete Vision.

27.2.2 #bim

Strukturen und Prozesse brauchen auch die Anwendung von BIM in Bauprojekten. BIM verspricht die Lösung für den reibungsfreien Planungs- und Konstruktionsprozess, gleichzeitig (Lebenszyklus)Kosten-, Termin- und Ressourcenplanungs- und -optimierungstool zu sein und zukünftig ebenso die Nachhaltigkeit integrieren zu können. Es ist Werkzeug für Kollaboration und Kommunikation.

Für die breite Anwendung sind wir davon noch ein gutes Stück weit entfernt. Das liegt nicht an IT-Tool-Grenzen oder unterschiedlichen „Sprachen“. Die Nutzung dieses Potenzials scheitert vielmehr an der (alten) Gewohnheit der Zusammenarbeit in Projekten. So lange es die Beteiligten nicht schaffen, Projektziele vor Eigeninteressen zu stellen, Wissen mit allen Beteiligten zu teilen, weiter zu denken als das Bauprojekt, vernetzt zu agieren, einander zu vertrauen, werden BIM-Modelle nur eingeschränkt genutzt werden können. Die Potenziale von der integrierten Planung über die optimierte Bauabwicklung, just-in-time Materialwirtschaft, vereinfachte Abrechnung und schließlich bis zur Übergabe eines digitalen Zwillings für die Betriebsphase alles in einem System werden größtenteils ungenutzt bleiben.

Vielleicht sind die derzeit gelebten Systemnutzungsgrenzen auch noch ein notwendiger Schnitt. Wir müssen erst langsam in den nächsten Entwicklungsschritten mit Echtzeitüberwachung, Simulation und Co. so umgehen lernen, dass sie in der Zusammenarbeit und Kommunikation richtig gehandelt werden können. Derzeit könnten wir z.B. noch nicht mit einer Flut an Meldungen zu echtzeitgemessenen Abweichungen aller Größenordnungen professionell und strukturiert genug umgehen. Im schlechtesten Fall verfallen wir in eine unkooperative Projektkultur der Abgrenzung und verlieren das Gemeinsame an einem Projekt aus den Augen, das BIM als vernetzendes Tool in seiner Grundidee erreichen möchte.

27.2.3 #ki_machine learning

Endlich mal jemand, der mitdenkt auf der Baustelle, der den Überblick behält, Risiken vorhersagt, Zeitpläne, Kosten und Ressourcen optimiert, Qualität sichert und die Sicherheit auf der Baustelle durch präventive Unfallerkennung erhöht. Das klingt nach dem Teammitglied, das immer schon gefehlt hat und alle Probleme lösen wird. Und tatsächlich gibt es unzählige Anwendungsmöglichkeiten für den Einsatz von künstlicher Intelligenz für unterschiedlichste Einsatzfälle.

Allerdings behalten die alten Sprichwörter recht: es fällt kein Meister vom Himmel, aber Training macht den Meister. Das heißt, es ist möglich für die individuellen Ansprüche eine eigene Anwendung mit ehrlicherweise doch einigem Aufwand zu schaffen, aber dafür dann auch wertstiftend und wirtschaftlich nutzen zu können. Eines muss den Anwender:innen aber bewusst bleiben: Eine KI denkt nicht, sie bastelt das Wahrscheinlichste aus vorliegenden Daten zusammen, das ihr als logisch antrainiert wurde. Die KI stellt aus Daten Zusammenhänge her, die wir dann als vernetzte Informationen erhalten, ohne vielleicht selbst die Daten zu kennen. Sie ist abhängig von der bereitgestellten Datenqualität und den antrainierten Denkmustern. Sie kann nicht plausibilisieren, frei interpretieren ohne Grundlagen, bei Mehrdeutigkeit über richtig oder falsch entscheiden oder ein Gespür für zwischenmenschliche Eskalationspotenziale entwickeln. Das bleibt eine Kernfähigkeit des Menschen und wird als Kompetenz zukünftig stärker gefragt denn je und auch gleich wichtig sein, wenn nicht sogar wichtiger als eine hohe fachliche Expertise.

Das stellt auch Bildungsinstitutionen vor neue Herausforderungen. Das Kompetenzprofil der zukünftigen Generation wird sich maßgeblich von dem heutigen unterscheiden: hin zu einem kritisch reflektierenden, digital affinen, agilen, kooperativen, offenen und empathischen Kompetenzfächer. Bisher wurde in der Bildung der Erwerb von Fach-Know-how für eine Profession in den Mittelpunkt gestellt. Ein zukünftig grundlegendes Fachverständnis wird eine starke Ergänzung um neue Kompetenzbereiche der „Informationsverarbeitung“, „Info-Reflexion“ und Kollaboration brauchen.

27.2.4

#bigdata_datamining_dataanalytics

Was die operative Abwicklung auf der Baustelle an sich verändert, verbessert oder erleichtert reicht von IoT (Internet of Things), smarte Baustellen mit Sensorik, Wearables, vernetzten Maschinen, über Modularisierung, Vorfertigung, 3D-Druck zu Automatisierung und Robotik. Ihre Gemeinsamkeit ist die Fülle an Daten, die in kurzer Zeit exponentiell wachsend produziert werden kann - ein gigantischer Rohdiamant namens Big Data. Den wahren Wert erhält er erst, wenn er richtig verarbeitet wird.

Die Kunst liegt in der Strukturierung und Vernetzung dieser unzähligen Datenquellen und Datensätze (Data Mining) und die gekonnte Analyse und Auswertung (Data Analytics), um datenbasierte Grundlagen für Entscheidungen oder verbesserte Vorhersagen zu potenziellen Verzögerungen, Kostenüberschreitungen oder Qualitätsproblemen machen zu können. Damit schafft sich das Projektteam für das Setzen von Maßnahmen als Teil des Managementprozesses einen größeren Handlungsspielraum und kann statt improvisiertem Reagieren, frühzeitig und fokussiert gestalten. Diese Erkenntnisse schaffen für das Projektmanagement einen klaren Vorteil und Fortschritt.

Die Herausforderung im Umgang mit Daten bleibt nach wie vor deren Qualität, Validität, Zuordenbarkeit und Eindeutigkeit. Und je komplexer Datenmodelle aufgebaut sind, um möglichst viele Aspekte miteinander zu vernetzen, umso unnachvollziehbarer werden die Ergebnisse. Diese Black-Boxen werden von Anwender:innen oft als undurchschaubar empfunden. Man zieht sich dann gerne zurück auf „wird schon stimmen!“ statt „kann das stimmen?“. Ergebnisse werden nicht weiter hinterfragt, sondern nur angenommen – ein Verhalten, dass zu gravierenden Fehleinschätzungen und somit falschen Entscheidungen führen kann.

Der Umgang mit Big Data bis hin zu Data Analytics wird einer der neuen Kompetenzbereiche im Baumanagement der Zukunft sein. Wer das beherrscht, steuert das Projekt basierend auf Erfahrung und vorausschauend aus der prognostizierbaren Entwicklung. Viele IT-Tools bieten bereits Auswertungsmodule an, viele Unternehmen entwickeln diese nach ihren Ansprüchen. Es entstehen unzählige Dashboards für Echtzeitstatusinfos für jeden Stakeholder, weil alles ausgewertet werden kann. Das high-end Level ist aber erst erreicht, wenn alle Daten in nur wenige, relevante Kennzahlen für einen klaren Überblick und ein funktionierendes Frühwarnsystem zusammengezogen werden.

Im Zusammenhang mit den Daten gibt es sicher noch einige Themen zu regeln, wie z.B. rechtliche Aspekte der Datenhoheit, -verwendbarkeit, -sicherheit und nicht zuletzt ggf. auch mit Datenschutz. Die exponentiell steigende Datenmenge wird die Leistungsfähigkeit von Systemen auf die Probe stellen. Wie energieeffizient das Jonglieren solcher Datenmengen ist, sei hier nur am Rande der Nachhaltigkeit angeteasert.

27.2.5 #zusammenarbeit

Viele Expertinnen und Experten bauen ihre Prognosen zur Zusammenarbeit der Zukunft auf technologische Fortschritte auf und sprechen von cloudbasierten Tools, mobilen Lösungen, Kollaborationsplattformen. Sie heben das ortsunabhängige Kooperieren hervor und sehen darin einen Gewinn an Flexibilität und Schnelligkeit des Informationsflusses. Das ist alles unumstritten und absolut zeitgemäß. Wo aber bleibt der Mensch bei der Zusammenarbeit?

Jeher lebt das Bauen von der Interaktion vieler Menschen in unterschiedlichen Rollen, braucht Regeln der Zusammenarbeit und Kommunikation, funktioniert besser, je wertvoller diese Basis ist. Obwohl das Bewusstsein für die Relevanz einer gelebten Projektkultur weit verbreitet ist, wird ihr trotzdem zu wenig Aufmerksamkeit geschenkt und damit Potenzial und Ressource verschwendet. Das Vertrauen in die KI ist bald höher als das Vertrauen in den Menschen. Diese Entwicklung ist mit Vehemenz zu unterbinden. Der Mensch gehört in den Mittelpunkt.

Wenn wir in Zukunft Kollaboration besser leben wollen, dürfen wir nicht in einem Projekt die totale Offenheit fordern und in einem anderen dieses Wissen gegen den Projektpartner

verwenden. Deshalb können Modelle von neuen Kooperationsformen nur beschränkt erprobt werden.

Es braucht ein Ende von manifestierten Images der einzelnen Beteiligten und mehr Vertrauen. Das Wir-gemeinsam-für-das-Projekt-Gefühl muss mit positiven Anreizen und Emotionen aus der Identifikation gestärkt werden. Wenn wir uns in unserer Projektabwicklung nur wieder erinnern, wie stolz wir als Kind auf unsere Bauwerke waren oder warum wir uns für dieses Berufsbild entschieden haben. Wir wollten Großes bewegen, unsere Welt gestalten und etwas für Generationen schaffen. Manchmal verlieren wir diese Euphorie. Wir verfallen in negative Muster.

27.2.6 #interdisziplinarität_kultur

Die Anforderungen, noch stärker fächerübergreifend zu denken und zu handeln, werden immer wichtiger. Dabei müssen gegenseitige Abhängigkeiten und Einflüsse mitgedacht und berücksichtigt werden. Chancen und Risiken, Folgen und deren Auswirkungen sind zu analysieren und zu bewerten, es muss stärker in Szenarien gedacht werden, auf Prioritäten im Überangebot an Informationen fokussiert werden, um nicht den Blick aufs Wesentliche zu verlieren. Nur mit dem Fokus auf das Ziel können auch alle Beteiligten am Weg zum Ziel mitgenommen werden. Gleich am Anfang muss in der Projektentwicklung nicht nur sehr interdisziplinär und ganzheitlich – auch im Sinne des gesamten Lebenszyklus – für die Definition der Ziele, der Struktur und des Bedarfs gestartet werden, es muss auch explizit das Thema „Kultur“ behandelt und definiert werden. Wie wollen wir miteinander umgehen, wie wollen wir kommunizieren, wie gehen wir mit Risiken um, mit Verantwortung, mit Entscheidungen, mit Konflikten und Krisen?

Besonders neue Vertragsmodelle erfordern eine neue Kultur des Miteinanders, eine Kultur des gemeinsamen Fokus auf das gemeinsame Ziel. Alternative Vertragsmodelle und Anreizmodelle, bei denen alle Dienstleister und auch die ausführenden Unternehmen in einem Boot sitzen und entweder alle gewinnen oder alle verlieren, helfen diese Kultur des Miteinanders zu verbessern. Positive Verstärkung, wie z.B. durch Bonusregelungen statt Strafen, führt zu einer positiven Motivation aller Beteiligten und zur Bereitschaft sich wieder gegenseitig zu helfen, das gemeinsame Ziel auch wirklich zu erreichen.

27.3 FAZIT

27.3.1 Fortschritt

Anfangs wurden die Frage aufgeworfen: Bewegung - Aber ist es auch tatsächlich Fortschritt? Fokussiert auf die Basics des Baumanagements muss man eingestehen, das Baumanagement ist genau dann funktional, wenn klare Ziele, gute Prozesse, einheitliche Strukturen und ein gutes Miteinander in einer funktionierenden Organisation gegeben sind. Das sind keine neuen Errungenschaften oder disruptive Ansätze, sondern nach wie vor die grundlegenden Herausforderungen, die in Projekten manchmal besser und manchmal schlechter gelöst werden. Das war schon immer so.

Dennoch darf man all der Technologisierung eingestehen, dass sie das Baumanagement im weiteren Sinne weiterbringt. Es eröffnen sich Möglichkeiten, die weg von der kurzfristigen Reaktion zu vorausschauender Steuerung wesentliche Schritte setzt. Und das nicht nur durch eine

technologische Erleichterung, sondern weil sich durch den Technologieeinsatz auch der Prozess und die Verhaltensweisen ändern müssen, wie z.B. bei BIM. Die Planung im Modell erfordert frühere Spezifikationen und Detaillierungen und eine stärkere fachliche Vernetzung. So erreichen wir zielkonform ein qualitätsgesichertes Projekt in der Planungsphase und darüber hinaus. Ohne technologischen Bedarf und toolgetriebenen Umsetzungsdruck wäre das schwerer erreichbar.

Für tatsächlichen Fortschritt im Baumanagement bräuchte es eine übergeordnete, große Vision, ein komplettes Umdenken und Aufbrechen der bisherigen Strukturen und das uneingeschränkt für alle Bauvorhaben.

27.3.2

Werkzeuge

Die zukünftigen Werkzeuge im Baumanagement werden sich sehr stark auf Technologien stützen, die wir erst nach und nach für die Branche modifizieren werden. Wenn man die Trendprognosen in der Retrospektive verfolgt, erkennt man, dass für die Baubranche trotz rasanten, generellen technologischen Fortschrittes die gleichen Themen stehenbleiben. Solange es keinen nachhaltigen, sprich dauerhaften Engpass gibt, wird die Entwicklung im gleichen Tempo weitergehen. Mit überraschenden Sprüngen ist in nächster Zeit nicht zu rechnen. Werkzeuge, die wir heute verwenden, werden verbessert. Aber nicht wirklich Neues wird den Werkzeugkasten füllen. Es werden sich allerdings Tools hineinschummeln, die neue rechtliche Rahmenbedingungen erfüllen, tendenziell (leider) als zusätzliche Inseln, statt integrierte Lösungen.

27.3.3 Kompetenzen

Im Baumanagement der Zukunft bleibt der Mensch unbestrittener Erfolgsfaktor und im Mittelpunkt. Baumanagement ist so viel mehr als die richtige Prognose einer absoluten Zahl zu jedem Zeitpunkt trotz hoher Unsicherheiten. Es ist … das Jonglieren von Möglichkeiten und Wünschen, das Motivieren von Menschen ein gemeinsames Ziel zu verfolgen und alles dafür zu geben, das Denken in Lösungen, das Vereinen von Meinungen, das Strukturieren von Ideen, das Voranschreiten und Mitgehen, das Lösen von Konflikten, das Erkennen von Problemen, das Zusammenspiel von Personen und Persönlichkeiten mit Erfahrung und Kompetenz.

Mit der Erfahrung, die heute in Projekten gemacht wird, sind Baumanagerinnen und Baumanager in der Lage, die Projekte in der Zukunft in gleicher Art und Weise umzusetzen. Die Praxiserfahrung unterstützt sie aber auch dabei, Änderungen zu initiieren, und ist daher wesentlicher Motor für die kontinuierliche Verbesserung und auch persönliche Weiterentwicklung.

Kompetenz wird zukünftig deutlich facettenreicher. Teilweise sind es Kompetenzen, die aus der Gesellschaft und dem generellen Fortschritt heraus angeeignet werden, wie z.B. bereits beim Umgang mit mobilen Anwendungen. Vielleicht werden zukünftig Baufortschritts-Snaps geteilt

oder Tweets gepostet statt Mails verschickt, und keiner hat ein Problem mit der Umstellung, weil es privat schon länger so gelebt wird. Daraus lässt sich mutmaßen, dass Weiterentwicklungen besser angenommen werden und auf weniger Ablehnung stoßen, wenn ähnliche Anwendungen bereits im täglichen Leben angekommen sind und die Kompetenzen aus Eigeninteresse entwickelt wurden. Die Skills zur Anwendung von alltagsähnlicher Technologie werden somit keine Herausforderung darstellen.

Spannend ist die Beobachtung im Soft Skill Bereich. Technikaffinen Menschen wird eine besondere Kompetenz in diesem Bereich gerne abgesprochen. Auch der oftmals rauer werdende Ton auf der Baustelle, in Besprechungen, Verhandlungen oder im Schriftverkehr wird geduldet, weil es für Techniker:innen üblich ist „klare Aussagen“ zu treffen. Wird aber empfohlen einen Prompt möglichst höflich zu formulieren, wird an förmlicher Höflichkeit nicht gespart. Die Zusammenarbeit Mensch - Maschine erfährt oft mehr menschliche Wertschätzung als die zwischenmenschliche Interaktion. Wenn sich die neu erlernten Automatismen der Höflichkeit und Ausdrucksstärke in Zukunft auch im Projektteam verbreitet, hatte es einen Effekt – wenn auch über einen äußerst interessanten Weg.

Fortschritt ist somit back to the roots: wieder Vertrauen in andere Menschen statt in KI fassen, kritisch alles hinterfragen, statt unreflektiert stehenlassen und gemeinsam Lösungen finden wollen, statt Schuld zu suchen.

27.3.4 Ausbildung

Bildung gestaltet die Gesellschaft der Zukunft. Solange wir Bildung zuerst gestalten, können wir die Gesellschaft der Zukunft zu einer besseren prägen. Es braucht nicht nur inhaltliche Anpassungen, z.B. zur Erlangung von Kompetenzen, wie die Fähigkeit kritisch zu reflektieren, sondern ebenso methodische Weiterentwicklungen, wie Wissen auf modernen Wegen vermittelt bzw. erarbeitet werden kann.

Bildung Praxis Kompetenzen neue Methoden neue Wege neue Wege neue Methoden

Abbildung 27.3-1: Bildung als starker Gestalter der zukünftigen Branche

Eine Fachhochschule ist ein idealer Ort, um Neuerungen zu entwickeln und umzusetzen. Der enge Kontakt zur Praxis mit der Vernetzung zu Bildung, Forschung und Entwicklung ist der USP, um attraktiv als Bildungsanbieter und renommiert als Zentrum neuer Wege in die Zukunft zu sein.

Zukunft im Baumanagement

27.3.5

Positive Vision

Die aktuellen Entwicklungen in der Gesellschaft und in der Digitalisierung sind für viele Menschen Grund zur Sorge und müssen auch tatsächlich sehr kritisch reflektiert werden.

Doch gerade das Bauwesen war schon immer und ist auch zukünftig eines der spannendsten Betätigungsfelder und vereint Vielfalt und Interdisziplinarität in besonderer Art und Weise. Es schafft einen wesentlichen und realen Rahmen für unser Leben und unsere Kultur.

Das Baumanagement steht vor neuen Herausforderungen, der Mensch muss im Mittelpunkt bleiben bzw. ein stärkerer Fokus muss wieder auf die positive Interaktion der Menschen gelegt werden. Flexibilität in Projekten und Organisationen sowie proaktiver und lösungsorientierter Umgang mit unterschiedlichen Interessen sind wesentliche Erfolgsfaktoren der Zukunft. Statt reiner Wissensbeschaffung und Informationsverarbeitung stellt die kritische und fundierte Info-Reflexion eine neue Herausforderung in der Zukunft dar, für die alle Beteiligten sensibilisiert und vorbereiten werden müssen.

Wir, als Bauingenieurinnen und Bauingenieure, sind immer aktiver Teil in der Entwicklung, Planung und Umsetzung von Bauwerken und müssen und dürfen Verantwortung für die Zukunft übernehmen.

Zukunft der steirischen Straßen: Herausforderungen und

28 Zukunft der steirischen Straßen:Herausforderungen und Lösungsansätze

DIDr. Peter Sturm, BSc.

Fachhochschullektor der Lehrveranstaltung „Verkehrswegebau“

Gesamtverkehrsplaner, Amt der Steiermärkischen Landesregierung / A16

Die Mobilität ist ein zentrales Thema in der modernen Gesellschaft und spielt eine entscheidende Rolle für die Entwicklung von Regionenund Städten. Im Kontext des Baumanagements ist es unerlässlich die Herausforderungen und Chancen, die sich für diebestehende Straßeninfrastrukturergeben, zu erkennen und innovative Lösungsansätzezu entwickeln.

28.1 Ausgangslageund Herausforderungen

Währenddie Statistik „Straße & Verkehr“ [1] zeigt, dassder Neubau von Straßenösterreichweit seit Jahrzehntenrückläufig ist, gewinntdas Straßennetz insgesamt an Bedeutung. Neben Wien ist die Steiermark lautStatistik Austria [2] das einzige Bundesland in dem flächendeckend das nächste regionale Zentrum innerhalb von30 Minu ten für über 95% der Bevölkerung erreichbar ist. Dies ist auf die hohe Dichte vor allem des Landes-und Gemeindestraßennetzeszurückzuführen[3,4].

Damit wächst aber auch die Herausforderung in der Straßenerhaltung.Neben der Erhaltung der bestehenden Infrastruktur müssen auch die Auswirkungen von Unwetterschäden, Hitzeschäden und Steinschlägen immer stärker berücksichtigt werden. Diese Faktoren stellen nicht nur eine Gefahr für die Verkehrssicherheit dar, sondern erfordern auch eine strategische Planung und Finanzierung von Sanierungsmaßnahmen.

Während in abgeschiedenen Regionen die Erhaltung der bestehenden Infrastruktur eine große Herausforderung darstellt, leidenOrtskerne immer häufigerunter starkem Verkehr undStädte zunehmend an Stauerscheinungen.

Im Bereich der Verkehrssicherheit konnten in den vergangenen Jahrzehnten große Erfolge erzielt werden. Trotzdem gibt es im Bereich der Aktiven Mobilität (insbesondere E-Bikes und E-Scooter) überproportional stark steigende Unfallzahlen.

Abbildung 28.1-1: Zusammenfassung wesentlicher Strategiebereiche und Konzepte (Vgl. [5])

Zukunft der steirischen Straßen: Herausforderungen und Lösungsansätze

Die verschiedenen Herausforderungen werden in der Mobilitätsstrategie Steiermark 2024+ [5] aufgegriffen und als Dachstrategie bildet diese die Grundlage für weitere Teilstrategien, Konzepte und konkrete Maßnahmen in den verschiedenen Bereichen (Abbildung 28.1-1).

28.2 Lösungsansätze

Um den Herausforderungen der Straßeninfrastruktur und der Verkehrssicherheit wirksam zu begegnen, sind (innovative) Lösungsansätze von entscheidender Bedeutung. Diese Ansätze lassen sich in mehrere zentrale Themenfelder unterteilen, die zusammen eine umfassende Strategie zur Verbesserung der Situation darstellen.

Zunächst ist der Einsatz neuer Materialien ein wesentlicher Schritt. Die Verwendung von Recyclingasphalt und Geotextilien kann nicht nur die Langlebigkeit der Straßen erhöhen, sondern auch die Kosten signifikant senken. Darüber hinaus können Forschungsansätze wie die Entwicklung von „selbstheilendem“ und wasserdurchlässigem Asphalt gefördert werden, um einerseits die Kosteneffizienz und andererseits die Resilienz der Infrastruktur gegenüber extremen Wetterereignissen zu steigern. Im Zusammenhang mit Materialien liegt eine wesentliche Chance auch im Ressourcenmanagement.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist das Erhaltungsmanagement. Durch ständig verbesserte Analyse- und Erhebungsmethoden können Schäden frühzeitig erkannt werden, was es ermöglicht, präventive Wartungsmaßnahmen rechtzeitig zu ergreifen. Der Einsatz von innovativen Überwachungstechnologien, wie KI-gestützten Zustandsanalysen und Sensortechnologien zur automatisierten Meldung von Schäden, kann die Effizienz der Instandhaltungsmaßnahmen erheblich steigern und somit die Sicherheit der Verkehrsinfrastruktur erhöhen.

Die Digitalisierung bietet zusätzliche Chancen zur Optimierung der Verkehrsinfrastruktur. Der Einsatz von Building Information Modeling (BIM) und digitalen Zwillingen ermöglicht eine präzisere Planung und Umsetzung von Bauprojekten. Zudem sollten digitale Plattformen entwickelt werden, die es den Nutzern ermöglichen, verschiedene Mobilitätsangebote einfach zu kombinieren und zu buchen. Dies könnte die Nutzung der Infrastruktur erheblich verbessern und den Verkehrsfluss optimieren.

Im Bereich der Verkehrssicherheit und Leistungsfähigkeit der Straßen sind innovative Ansätze wie die Implementierung intelligenter Echtzeit-Verkehrssteuerung künftig von Bedeutung. Infrastrukturell sind Defizite baulich oder verkehrsorganisatorisch laufend zu identifizieren und zu beseitigen. Raumeffiziente Mobilitätsformen wie Öffentlicher Verkehr in Kombination mit Aktiver Mobilität sind entscheidend für Kapazitätserweiterungen und damit für verbesserte Leistungsfähigkeit. Die Integration von Geh- und Radwegen erhöht auch die Verkehrssicherheit und bei entsprechender Steigerung der Aufenthaltsqualität zudem die Attraktivität der Ortskerne. Nach Bedarf braucht es auch größer angelegte Gesamtverkehrsprojekte, um Verkehr zu verlagern und damit Sicherheit und Leistungsfähigkeit langfristig sicherzustellen. Dabei ist der Schutz von Menschen, Tiere und Lebensräumen essenziell.

Darüber hinaus sind eine integrale Planung und Umsetzung von großer Bedeutung. In Zeiten knapper Budgets ist es unerlässlich, die Instandsetzungs- und Erneuerungszyklen der Verkehrsinfrastruktur im Blick zu behalten. Bei anstehenden Sanierungen sollten Einbauten, Retentionsflächen, neue ÖV-Haltestellen, Geh- und Radwege samt Beschattung, integral geplant und entsprechend umgesetzt werden, um Synergien zu nutzen und die Effizienz zu steigern.

Sanierung + Sicherheit + Geh- und

ÖVHaltestelle + Geh-und Radweg Leitungsbau + Retention

Integrale Projekte planen und umsetzen

Abbildung 28.2-1: Symbolische Darstellung zu integral geplanten und umgesetzten Projekten Schließlich erfordert die erfolgreiche Umsetzung von Verkehrsprojekten eine umfassende Öffentlichkeitsarbeit und Bürgerbeteiligung. Es ist wichtig, die Bevölkerung aktiv in den Planungsprozess einzubeziehen, um eine breite Akzeptanz zu schaffen. Neue Bürgerbeteiligungsformate könnten dazu dienen, die Meinungen und Bedürfnisse der Bevölkerung in die Planung und Umsetzung von Mobilitätsprojekten einzubeziehen.Im Betrieb sind zudem Informationskampagnen wichtig, um das Bewusstsein für sichere und effiziente Verkehrsteilnahme zu schärfen.

28.3 Fazit

Die Mobilität ist ein dynamisches und komplexes Thema, das im Baumanagement besondere Aufmerksamkeit erfordert. Die bestehenden Herausforderungen der Straßeninfrastruktur, die Notwendigkeit der Verkehrssicherheit und die Integration innovativer Technologien sind entscheidende Faktoren für die zukünftige Entwicklung. Durch die Förderung von Synergien, die Nutzung neuer Materialien und die Implementierung digitaler Lösungen kann die Mobilität insgesamt sicherer und leistungsfähiger werden.Bei allen Herausforderungen bestehen daher jedenfalls auch zahlreiche Chancen, um die Mobilität in der Region zukunftsfähig zu gestalten und die Lebensqualität der Bevölkerung zu erhöhen.

28.4 Literaturzitate

[1] Herry Consult GmbH (2011). Gesamtlängen des Straßennetzes. In: Verkehr in Zahlen

[2] ÖROK (2024). Erreichbarkeit von regionalen Zentren. In: ÖROK Erreichbarkeitsanalyse.

[3] Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie. (2015). Statistik Straße und Verkehr. Österreich in Zahlen.

[4] European Union Road Federation (2011). European Road Statistics. Road Network.

[5]Land Steiermark (Hrsg.) (2024). Mobilitätsstrategie Steiermark 2024+. Abteilung 16, Verkehr und Landeshochbau.

29 Integrale Planung war früher der Standard

DI DI Melanie Maria Wölwitsch

Fachhochschullektorin der Lehrveranstaltung „Integrale Planung“

Landesimmobilien-Gesellschaft mbH, Bauplanung und Digitalisierung

Integrale Planung ist dem Grunde nach schnell erklärt. Es bedeutet, dass jede projektbeteiligte Person von Anfang bis zum Ende vorausschauend handelt.

In Zeiten von Ressourcenknappheit war es selbstverständlich Bauwerke so zu errichten, dass sie möglichst „günstig“ in der Errichtung aber auch im Betrieb und in der Erhaltung waren. Diese grundlegende Handlungsweise ging im vergangenen Jahrhundert in den Phasen der Industrialisierung und Prozessoptimierung, in denen wir in einem scheinbaren Ressourcenüberfluss gelebt haben, etwas verloren. Zurzeit gibt es viele engagierte und motivierte Bestrebungen dem Klimawandel, der Umweltverschmutzung und der sozialen Ungerechtigkeit entgegenzutreten. Manches Mal beschleicht mich der Eindruck, wir als Gesellschaft verlieren in der Detailverliebtheit den Blick auf das große Ganze.

In Zeiten „händischer“ Planung wurde der Grundsatz des vorausschauenden Handelns mehr gelebt als heute; zum einen waren Planänderungen mit hohem Zeit- und Kostenaufwand verbunden, man war bestrebt diese weitgehend zu vermeiden. Zum anderen waren Materialressourcen teuer, weshalb deren Einsatz optimiert wurde. Optimierung im Sinne einer integralen Betrachtung bedeutet auch etwaige Umnutzungen und geänderte Anforderungen an die Bauwerke mitzudenken. Moderne Planung ist „digital“, „flexibel“, „vollständig“ und erfüllt alle Voraussetzungen die zuvor genannten engagierten und motivierten Bestrebungen zu unterstützen.

29.1 Digitalisierung als hilfreiches Werkzeug

Building Information Modelling (BIM) zum Beispiel kann in Projekten genutzt werden, um den eingangs angeführten, seit jeher gültigen, Leitsatz des gemeinsamen Denkens und Arbeitens mit modernen Mitteln zu unterstützen. Beispielhaft seien nur die einfache Möglichkeit von Versionsvergleichen oder der Abgleich mehrerer Fachplanungen miteinander genannt. Auch hier gilt es sich nicht im Detail zu verlieren. Digitalisierung und BIM sollten keinesfalls zum Selbstzweck werden. Die Fähigkeit zwischen sinnvollen Werkzeugen und unnötigem Arbeitsauffand zu unterscheiden und dies auch qualitativ zu begründen, ist ein wesentlicher Bestandteil der Ausbildung in den Baustudiengängen. Hierzu gehört auch das Wissen, dass kreative Prozesse nicht zwangsläufig digital stattfinden müssen, die Ergebnisse aber leicht digital verwahrt und aufbereitet werden können.

Die digitale Transformation hat längst in unseren Alltag Einzug gehalten. Dieser Satz findet vielfach Verwendung und sagt doch wenig aus. Transformation gab und gibt es immer. Es bedarf klarer Regeln für die Zusammenarbeit. Bei der Fülle der digitalen Möglichkeiten ist es eher die Herausforderung alle projektbeteiligten Personen an denselben „virtuellen Ort“ zu bringen. Die Verwendung digitaler Werkzeuge, von Kommunikationskanäle, Plattformen und Programmen

Integrale Planung war früher der Standard

gehört heute zur Standardausbildung wie in früheren Zeiten das Erlernen von Schönschriften oder das Verwenden eines Rechenschiebers. Österreich ist ein weltweit wichtiger Treiber der offenen digitalen Zusammenarbeit. Der Wandel im Bereich der Digitalisierung schreitet schnell voran. Was die Zukunft bringen wird, ist oftmals schwer zu prognostizieren. Eine fundierte und vielfältige Ausbildung im Umgang mit digitalen Werkzeugen, sowie ein Grundverständnis für den Umgang und die Wichtigkeit von Daten bietet die Möglichkeit auf künftige Entwicklungen flexibel zu reagieren.

29.2 Steigender Informationsbedarf

Der Wunsch nach Vollständigkeit, Nachverfolgbarkeit und Transparenz wird immer größer. Dies betrifft Prozesse, Vertragskonstellationen, Kostenermittlungen aber auch Bauwerke und die darin verbauten Materialen selbst. Der Informationsbedarf steigt stetig an. Die bislang praktizierte dezentrale Informationsaufbereitung über Listen und Dokumente reicht nicht mehr aus, um allen Fragestellungen gerecht zu werden und vor allem nicht um die Beantwortung unerwarteter Fragen mit überschaubarem Arbeitsaufwand bewältigen zu können. Hier bietet die Kombination aus digitalen Abbildern der Bauwerke in Kombination mit Datenbanken und KIUnterstützung ein kraftvolles Hilfsmittel.

Aus den weltweiten Bemühungen zum Klima- und Umweltschutz erwachsen neue Aufgaben, Berichtspflichten und Arbeitsfelder im Bauwesen. Die Erstellung von Treibhausgasbilanzen (THG-Bilanz) bis hin zu Überlegungen über die Weiterverwendung, den Rückbau und als letzten Schritt die Entsorgung der verbauten Materialien sind Teil des integralen Planungsauftrages. Für all diese Aufgaben ist ein hoher Wissensstand über die baulichen Anlagen erforderlich. Die Verwaltung der dazu erforderlichen Informationen und ihrer Daten erfordert eine zentrale Zugriffsmöglichkeit und die Vernetzung dezentraler Informationsspeicher.

29.3 Fachkräftemangel

Die zentrale Verfügbarkeit von Information und ein hoher Informationsstand sind in der Nutzungsphase baulicher Anlagen als Chance in Hinblick auf den vieldiskutierten Fachkräftemangel zu betrachten. Der Entfall von langen Wegzeiten bei kleineren Störungen bietet den fachkundigen Personen die Möglichkeit die Arbeitszeit effektiv auf Problemlösungen mit hochwertigen Entscheidungsgrundlagen zu verwenden.

Die digitale Aufbereitung von Informationen und der niederschwellige Zugang über einfache Bedienoberflächen ermöglicht, weniger fachkundigen Personen in Arbeitsabläufe zu integrieren.

29.4 Schlusssatz

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass integrale Planung mehr ist als die Summe einzelner Disziplinen. Es ist eine Haltung. In einer Welt, die vor wachsenden Herausforderungen steht, bietet die integrale Planung eine Möglichkeit Bauprojekte so zu gestalten, dass sie nicht nur heute, sondern auch in Zukunft lebenswert, robust und fair bleiben.

Integrale Planung war früher der Standard und muss es künftig wieder werden.

30 Schwingungsdämpfer für Erdbeben im Holzbau – ein analytischer Annäherungsversuch

DI Dr.techn. Pius Wörle

Fachhochschullektor der Lehrveranstaltung „Holzbau“

Inhaber WÖRLE SPAROWITZ INGENIEURE Ziviltechniker GmbH

DI Gernot Pirnbacher

Bereichsleitung Tragwerksplanung Holzbau im Büro S+W Ingenieure

30.1 Die Aufgabe

Für ein im Büro WÖRLE SPAROWITZ INGENIEURE Ziviltechniker GmbH zu bearbeitendes komplexes Holzbauprojekt galt es die Anwendbarkeit von „Tuned Mass Dampers“ im Erdbebenfall zu untersuchen. Der Einsatz von an die Struktur angepassten Schwingungsdämpfern sollte für ein großes Holzbauprojekt in der Karibik mit einer sehr leichten Freiform-Überdachung aus Holz mit einer Dachfläche von rund 24000 m² untersucht werden. Ausgelöst wurde die Anforderung durch die Sorge, dass die bauseitige Stahlkonstruktion unter dem Holzbau große horizontale Schwingungsauslenkungen infolge eines Erdbebens erleiden könnte, die zu übermäßiger Schädigung von Verglasungen und anderen Bauteilen darunter führen würden. S+W untersuchte zu diesem Zweck die Option, abgestimmte Schwingungsdämpfer auf der Dachebene anzuordnen.

30.2 Die analytische Annäherung

Die Berücksichtigung einer aktiven Dämpfung erfordert mehrere Anpassungen an der typischen Berechnungsmethodik für Erdbeben. Die im Regelfall angewendete Modalanalyse kann eine aktive Dämpfung nicht direkt berücksichtigen. Für die zu untersuchende Situation wurde auf ein Zeitschrittverfahren zurückgegriffen, das es ermöglicht die Auswirkungen der Dämpfer im Gesamtsystem zu berücksichtigen. Zugleich ermöglich diese Methode die Durchführung einer Erdbebensimulation mit gemessenen oder simulierten Akzelerogrammen für den Standort bzw. für das anzuwendende Erdbebenspektrum.

Eingesetzt wurde für das untersuchte Bauwerk RFEM in der Version 6.10

30.2.1 Die Eingabe – Wirksamkeit in 2D?

Dämpfungselemente sind im Fall von RFEM als Stabelemente des Typs „Dämpfer“ einzugeben. Hier handelt es sich effektiv um einen Federstab mit den zusätzlichen Eigenschaften: Masse und Dämpfungskoeffizient.

Abbildung 30.2-1: Eigenschaften von linearen (1D) Dämpfungselementen

Unmittelbar stellt sich jedoch die Frage,wie berücksichtigt man einen Schwingungsdämpfer der zweiachsig wirkt, mit den zur Verfügung stehenden eindimensionalen Eingabeelementen?

Für das untersuchte Bauwerk wurde folgendes Vorgehen gewählt(siehe Abbildung 30.2-2):

Anordnung von zwei orthogonalen Dämpferelementen, ausgerichtet nach denHauptachsen des Systems (Haupt-und Nebenträgerrichtung).

Auch dieauf die tatsächliche Situation abgestimmten Exzentrizitätsoll abgebildet werden, da die Dämpfer nachträglich oberhalb der Dachebene montiert werden.

Diese Exzentrizität wird durchdrei Starrstäbe abgebildet, wobei der zentrischeStab in globalerx-und y-Richtungentkoppelt ist undnur die Vertikalanteile der Masse abträgt.

DieMasse als(mögliche) Eigenschaft des Eingabeelements selbst wird nicht genutzt, da diese entweder doppelt oder nur zur Hälftezuweisbar ist.Stattdessen wird die Masse auf den freigestellten zentralen Knoten desso entstehenden „Dämpfermoduls“ aufgebracht. Die Masse kann bei beiden Dämpfern aktiv werden, ist vertikal aber nur einmalim System berücksichtigt.

Zugleich sollte das gewählte Eingabekonzept leicht modifizierbarseinund als Block im Gesamtsystem an einem Einzelknoten angeknüpft werden können, da aufgrund der großen Abmessungen und dem weichen Faltwerk in der Dachebenesowie den Firstgelenken in jedem zweiten Feld keine starre Dachscheibe angenommen werden darf.Daher wurde bereits früh entschiedeneinenDämpfer je Hauptstütze anzuordnen,damit sich die Massen infolge der Nachgiebigkeit des Daches der Dämpfung nicht entziehen.

Dadurch werden auch die Dämpfer an sich klein gehalten, die lokalen Anpassungen an der Struktur für eine spätere Dämpfung minimiert und die Massen gleichmäßig von den Dämpfern erfasst. Zusätzlich ermöglicht dieses Vorgehen, im Fall der Umsetzung, eine optimale Anpassungder Dämpfereigenschaften an die kleinräumigen Erfordernisse, da das Dachim Grundriss in fünfTeilemit unterschiedlichen Schwingungseigenschaftenunterteilt werden muss (ein Zentralbereich und vier „Flügel“, ähnlich einem liegenden „H“).

Schwingungsdämpfer für Erdbeben im Holzbau –ein analytischer Annäherungsversuch

Dämpfermasse als Knotenmasse

Dämpferelemente, orthogonal

Vertikale Kopplungen

Zentral: für Masse (x,y entkoppelt)

Schräg: für Dämpferkräfte

Kontaktknoten Gesamtmodell

Abbildung 30.2-2: Eingabe eines „2D-Dämpfermodells“

30.2.2Verifikation am Einmassenschwinger

Die gewählte Modellierung wurde an einem einfachen Einmassenschwinger verifiziert. Der Amplitudenverlauf wurde für einen kurzen Impuls und für eine Einschwingphasemit einerSinusschwingung (10s) mit anschließender Abklingphase simuliert.

Abbildung 30.2-3: Verifikation am Einmassenschwinger (links: Sinusanregung, rechts Impuls)

30.2.3 Berechnung an einem kleinen Teilsystem

Am Teilsystem aus 2x3 Hauptstützen zeigen sich die Effekte gut. Sehr deutlich wird dabei der Einfluss der angenommenen Systemdämpfung (Baugrund & Material kombiniert) von 5% laut der EN 1998. Diese 5% dämpfen das System grundsätzlich bereits sehr stark ab, für die reine materialbezogene Dämpfung werden Werte zwischen 0,5% (Stahl) und 2% (Holzkonstruktionen) empfohlen.

Abbildung 30.2-4: Teilsystem zur Abschätzung der Effekte

Die globale Dämpfung wirkt sich stark aus, die Anteile der diskreten Dämpfer werden überlagert. Eine Reduktion der globalen Dämpfung, hier zur Veranschaulichung auf 0,2%, zeigt die Schwingungseigenschaften der Grundstruktur und die vorhandene Wirkung der Schwingungsdämpfer, aber auch die Problematik, dass höhere Eigenfrequenzen die vorhandene Dämpfung überlagern, selbst aber außerhalb des optimalen, abgestimmten Bereiches liegen.

Abbildung 30.2-5: Anregung Sinus 6s; danach Ausschwingen mit 5% globaler Dämpfung

30.2.4Berechnung im Gesamtsystem

Abbildung 30.2-6: Anregung Sinus 6s; danach Ausschwingen mit 0,2% globaler Dämpfung

Die Berechnung am Gesamtsystem zeigt die gleichen Ergebnisse wie am Teilsystem beschrieben. Lokal werden die abgestimmten Frequenzen gedämpft, sind jedoch von weiteren Frequenzen überlagert. Das System entzieht sich durch die große Flexibilität im Faltwerk der Dachscheibe zum Teil der Dämpfung.Dieser Effekt kann aber durch die Anordnung vieler Einzeldämpfer abgefangen werden. Die veränderliche Geometrie im Grundriss erfordertim Fall der Umsetzung mind. 5 (wahrscheinlichca. 8-10) verschiedene Dämpfertypen,da sich die Eigenformen in, für Abschnitte typische, Gruppen teilen. Die Abstände der einzelnen Eigenfrequenzen sind zu hoch,um von einem allgemeinen Dämpfertyp abgedeckt zu werden.

Erschwerendkommt die Unsicherheit der berechneten Eigenfrequenzen hinzu. Durch die Annahmen,die während der Abstraktion getroffen werden,weichen die vor Ort gemessen Frequenzen mit Sicherheit von den berechneten Werten ab. Annahmen wie etwa die Vernachlässigung der Reibung, das Diskretisieren von Scheiben als steifigkeitsäquivalente Fachwerkszellen usw. führen zu Abweichungen zwischen analytisch ermitteltenund tatsächlich gemessenen Schwingungseigenschaften. Auch die tatsächliche Systemdämpfung ist ein wesentlicher Faktor bei der Auslegung von Schwingungsdämpfern für den Erdbebenfall.

30.3Die Empfehlung an den Ausführenden und Bauherren

Eine theoretische Analysezur Abschätzung der Kostenund der grundlegenden Dämpferauslegung ist von Vorteil und erleichtert die Entscheidungsfindungfür den Bauherren.In Abstimmung mit einem Dämpferhersteller wurde dem Kunden seitensS+Wdaher folgendes Vorgehen empfohlen.Die Wirksamkeit von Schwingungsdämpfern ist bekanntund kann analytisch abgeschätzt werden,eine Last-und Verformungsreduktionvon -30% ist realistisch. Nach grundlegender Abstimmung zur Anwendung von Dämpfern wird das Bauwerk ungedämpft errichtet, dann werden die Schwingungseigenschaften gemessen, die Dämpfer auf die tatsächlich gemessenen Eigenfrequenzen, Modalmassen und die Systemdämpfung abgestimmt(bei Bedarf mit unterschiedlichen Dämpfertypen)und anschließend montiert. Abschließend wird das Bauwerk abermals einer Schwingungsmessung unterzogen und die Veränderung beurteilt.

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