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Optimierungsansätze zur Verbesserung der Leistungsbeschreibungen bei öffentlichen Bauvorhaben
(2021)
Elbphilharmonie, BER, Bischofsresistenz Limburg, Stuttgart 21, Alter Elbtunnel Hamburg. Alles bekannte deutsche Bauprojekte der letzten 20 Jahre. Alle mit einer Gemeinsamkeit: Exorbitante Kostenexplosionen und Bauzeitenverzögerungen.
In dieser Arbeit wird aufgezeigt, weshalb solche Kostenexplosionen auch aufgrund von Unklarheiten bzw. Fehlern in Leistungsbeschreibungen entstehen und welches enorme Potential klare und erschöpfende Leistungsbeschreibungen haben, um bereits im Vorfeld eines Bauvorhabens die Weichen für einen reibungslosen und erfolgreichen Projektverlauf zu stellen.
Projekte aus dem Hochbau, wie z.B. Schulgebäude sind eine klassische Aufgabe der Tragwerksplanung. Dabei steht eine Vielzahl an unterschiedlichen Bauweisen zur Verfügung. Vor dem Hintergrund der Klimakrise und den damit verbundenen Klimaschutzzielen von Paris besteht akuter Handlungsbedarf in allen Bereichen des Lebens, besonders aber im Bausektor, welcher maßgeblich zu den gesamten Treibhausgasemissionen beiträgt. Deshalb wird momentan vermehrt auf Lösungen in Holzbauweise zurückgegriffen. Neben der Gründung nehmen die Geschossdecken den größten Anteil an den Umweltwirkungen ein. Dieser Anteil steigt mit zunehmender Deckenfläche an. Dadurch besteht ein großes Potenzial bei der Verringerung der Treibhausgasemissionen durch geeignete Auswahl des Deckensystems und Optimierung der Tragstruktur.
In Diskussionen über den Klimawandel wird oft eine nachhaltige Entwicklung thematisiert. Für den Vergleich wurde eine Optimierung durchgeführt zur Beurteilung des CO2-Einsparpotenziales. Um alle Aspekte der Nachhaltigkeit zu erfüllen, wurden die gefundenen Varianten auf Basis gängiger Zertifizierungssysteme für Nachhaltigkeit bewertet. Jede Variante erfüllt dabei die Anforderungen an maximale Spannungen und Verformungen. Durch die Optimierung und den folgenden Vergleich wurde das Optimierungspotenzial verdeutlicht. Gleichzeitig entstehen teilweise nutzungsbedingte Konflikte aus der Optimierung und Anforderungen aus dem Schallschutz.
Diese Bachelorarbeit behandelt die Prozessoptimierung des Bemusterungsprozesses mithilfe Lean und agilen Methoden. Die Arbeit orientiert sich dabei an dem Unternehmen Ed. Züblin AG und deren vorhandenen Möglichkeiten. Das Konzept lässt sich jedoch mindestens zu teilen mit den nötigen Anpassungen auf andere Unternehmen und Projekte übertragen. Mithilfe einer Wertstromanalyse und Interviews wurde der Ist-Prozess aufgezeigt. Dabei kamen verschiedene Durchführungen der Bemusterungen im Unternehmen mit unterschiedlichen Problemen zum Vorschein. Unter anderem gab es durch fehlende oder falsche Planung ständige Anforderungsänderungen, Lücken in der Durchführung und Einschränkungen in der Kommunikation. Eine Umstrukturierung des Prozessablaufes, Anpassungen in der Planung mithilfe von Sprints und Überlegungen zur Organisation und den Mitarbeitern sollen die Probleme in den Griff bekommen. Dieser Beitrag soll somit eine Aufklärung zur Bemusterung sein und Anreize und Ideen zur Verbesserung liefern.
Infolge des Klimawandels sind entlang der Gewässer Baden-Württembergs verschärfte Niedrigwassersituationen zu erwarten, die unter Umständen zu Wassernutzungskonflikten der lokalen Akteure führen. Anhand des Kochers und der Murg wurden mit Hilfe einer Stakeholder-Analyse solche Konflikte identifiziert sowie erste Handlungsoptionen für eine Niedrigwasservorsorge bzw. ein Niedrigwassermanagement erarbeitet. Den Erhebungen zufolge treten Wassernutzungskonkurrenzen in fast allen Nutzergruppen auf, jedoch mit unterschiedlicher Ausprägung. Hierbei stehen bestimmte Sektoren teilweise mit mehreren Stakeholder-Gruppen im Widerstreit, andere Gruppen haben dagegen keine Erfahrung mit Konkurrenzsituationen. Weiterhin ist auffällig, dass Niedrigwasserereignisse an beiden Flüssen lediglich einen Teil der Nutzungskonflikte auslösen. Ein Großteil der Streitfragen wird durch anthropogene Einflüsse verursacht.
Der Bodensee und das in ihm gespeicherte Wasser dient vielen Zwecken: Neben seiner ökologischen Bedeutung für die Region ist er Trinkwasserquelle und Schifffahrtsweg, wird für Freizeit und Naherholung genutzt. Die Schifffahrt stellt eine der zentralen Attraktionen am Bodensee dar – sie zieht Tagesausflügler und Naherholungssuchende ebenso an wie Urlauber. Der Tourismus ist dabei eine der zentralen Einkommensquellen am Bodensee. Während der Niedrigwasserereignisse der letzten Jahre wurden jedoch die verschiedenen Schifffahrtstypen beeinträchtigt. Dies traf den Tourismus wie auch Berufspendler, Häfen, anliegende Gemeinden und den Gütertransport. Der Beitrag verdeutlicht die Bedeutung der Bodenseeschifffahrt und nennt einige Folgen der Niedrigwasserereignisse der letzten Jahre.
Der Prozess der Optimierung ist in Bereichen wie der Mathematik, Wirtschaft sowie sämtlichen Ingenieurswissenschaften ein zentrales und nicht mehr wegzudenkendes Werkzeug. Mit der Motivation der Nachhaltigkeit, Effizienz und Kosteneinsparung wird im Bauwesen ein optimaler Einsatz der Materialien gefordert unter Einhaltung der geforderten statischen Nachweise.
Die Methode der Verformungsreduzierung durch Materialumverteilung (kurz: MVM) greift die Anforderung auf, Material möglichst effizient einzusetzen. Diese Methode basiert darauf, die Steifigkeiten innerhalb eines geometrisch festgelegten und bereits vordimensionierten Tragwerkes durch Materialumverteilung in einem iterativen Prozess neu zu positionieren, wodurch die Verformung an einem vorab definierten kritischen Punkt reduziert wird und gleichzeitig die Verteilung der Ausnutzung vergleichmäßigt wird.
Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, das in einer vorherigen Abschlussarbeit bereits entwickelte Grasshopper-Skript für eine praxisbezogene Anwendung zu optimieren und zu erweitern. Dieses Grasshopperskript soll neu strukturiert und auf Fehler untersucht werden. Ebenso soll ein Abbruchkriterium implementiert werden, das die Optimierung automatisch abbricht, sobald keine nennenswerte Reduzierung der Verformung infolge der Materialumverteilung mehr erfolgt. Dabei soll stetig die Tragfähigkeit aller Stäbe eingehalten sein.
Das optimierte Tool soll abschließend anhand geeigneter praxisorientierter Beispiele angewandt und validiert werden.
Im Rahmen der Lehrveranstaltung "Nachhaltigkeit im industriellen Umfeld" im Masterstudiengang Umwelt- und Verfahrenstechnik der Hochschulen Konstanz und Ravensburg-Weingarten wurde 2015 eine studentische Fachkonferenz durchgeführt.
Die Studierenden entwickelten in Einzelarbeit oder als Zweierteam Konferenzbeiträge zu folgenden Themen:
- Innovationen und Spannendes aus dem Bereich der Energieerzeugung und -wandlung
- Aspekte der Schließung von Stoffkreisläufen und Vermeidung von Schadstoffeinträgen in die Umwelt
- Chancen und Herausforderungen Nachwachsender Rohstoffe bei verschiedenen Einsatzmöglichkeiten sowie Themen der Nachhaltigkeit in der Landwirtschaft
- verschiedene Blickwinkel auf das Thema Wasser (von der Abwasserreinigung bis zum Wasserkonsum der Konsumenten)
- die Betrachtung spezifischer Industrien und Unternehmen sowie deren Werkzeuge zur Umsetzung von Nachhaltigkeit
Die Ergebnisse der studentischen Fachkonferenz zur „Nachhaltigkeit im industriellen Umfeld“ werden in der vorliegenden Publikation präsentiert.
Bedingt durch den fortwährenden Ausbau erneuerbarer Energien steigt die Bedeutung von regelenergiebereitstellenden Technologien kontinuierlich an. Prinzipiell können bereits heute Laufwasserkraftwerke mittels einer Durchlaufspeicherung Regelenergie bereitstellen. Bislang gibt es jedoch keinen einheitlichen Kriterienkatalog, der die technische Durchführbarkeit einer Durchlaufspeicherung bewertet. Im vorliegenden Beitrag wird ein solcher Katalog vorgestellt und am Beispiel des Unteren Neckars angewandt. Unter rein technischen Gesichtspunkten ist eine Durchlaufspeicherung zwar prinzipiell denkbar, allerdings unterbinden schifffahrtsbedingte Restriktionen eine solche Bereitstellung von Regelenergie. Es wird daher empfohlen, eine Durchlaufspeicherung generell an Gewässern ohne strikte Auflagen durch die Schifffahrt zu betreiben. Außerdem ist der Zusammenschluss von mehreren Staustufen zu einem virtuellen Kraftwerk sinnvoll, um zusätzlich generierbare Strommengen gebündelt anbieten zu können.
Multi-faceted stresses of social, environmental, and economic nature are increasingly challenging the existence and sustainability of our societies. Cities in particular are disproportionately threatened by global issues such as climate change, urbanization, population growth, air pollution, etc. In addition, urban space is often too limited to effectively develop sustainable, nature-based solutions while accommodating growing populations. This research aims to provide new methodologies by proposing lightweight green bridges in inner-city areas as an effective land value capture mechanism. Geometry analysis was performed using geospatial and remote sensing data to provide geometrically feasible locations of green bridges. A multi-criteria decision analysis was applied to identify suitable locations for green bridges investigating Central European urban centers with a focus on German cities as representative examples. A cost-benefit analysis was performed to assess the economic feasibility using a case study. The results of the geometry analysis identified 3249 locations that were geometrically feasible to implement a green bridge in German cities. The sample locations from the geometry analysis were proved to be validated for their implementation potential. Multi-criteria decision analysis was used to select 287 sites that fall under the highest suitable class based on several criteria. The cost-benefit analysis of the case study showed that the market value of the property alone can easily outweigh the capital and maintenance costs of a green bridge, while the indirect (monetary) benefits of the green space continue to increase the overall value of the green bridge property including its neighborhood over time. Hence, we strongly recommend light green bridges as financially sustainable and nature-based solutions in cities worldwide.