FOSTA P 881 Nachhaltige Bürogebäude in Stahl- und Stahlverbundbauweise

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1 FOSTA P 881 Nachhaltige Bürogebäude in Stahl- und Stahlverbundbauweise Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dipl. Wirt.-Ing. (NDS) M. Mensinger Lehrstuhl für Metallbau Technische Universität München Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger

2 Beteiligte Forschungsstellen Lehrstuhl für Metallbau Prof. Mensinger, H. Möller, L.Huang, F. Ritter Lehrstuhl für Stahl und Leichtmetallbau Prof. Feldmann, D. Pyschni Fachgebiet Entwerfen- und Baugestaltung Prof. Eisele, F. Lang, B. Trautmann Institut für Stahl- und Holzbau Prof. Stroetmann, C. Podgorski Institut für Technik und Arbeit e.v. Prof. Zink, T. Baudach, K. Fischer Lehrstuhl für Unternehmensrechnung und Controlling Prof. Lingnau, K. Kokot. Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 2

3 Motivation Ziel jeder nachhaltigen Planung muss der langfristige Werterhalt des Bürogebäudes sein. Bildquelle: Clamor Tim; Haas Heide; Voigtländer Michael: Büroleerstand ein zunehmendes Problem des deutschen Immobilienmarktes. IW-Trends Vierteljahresschrift zur empirischen Wirtschaftsforschung aus dem Institut der deutschen Wirtschaft Köln, Köln, 38. Jahrgang, H. 4/2011 Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 3

4 Häufigkeit der Umnutzung von Bürogebäuden Quelle: European Commission (Hrsg.) (2007): Euro-Build in steel. Evaluation of client demand, sustainability and future regulations on the next generation of building design in steel. Final report., Brüssel 2007 Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 4

5 Motivation Investoren gehen bei ihren Investitionsentscheidungen überwiegend von aktuellen Nutzungsformen aus, obwohl alle 11 Jahre umgenutzt wird. Vielfach ist unklar, welches Maß an Flexibilität tatsächlich erforderlich ist und wie dies aus Sicht der Objektplanung realisiert werden kann. Bisher fehlen geeignete Methoden für die monetäre Bewertung der Flexibilität und Anpassungsfähigkeit eines Gebäudes. Das Wissen über optimierte Systemparameter und die zweckmäßige konstruktive Gestaltung von Stahlverbundtragwerken sowie der geeigneten Ausbildung der Fassadensysteme ist bei Architektur- und Ingenieurbüros in unterschiedlich hohem Maße ausbaufähig. Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 5

6 Interdisziplinärer Ansatz Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 6

7 Arbeitswissenschaftliche Aspekte Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 7

8 Arbeitswissenschaftliche Aspekte Durchführung einer umfangreicher Auswertung nationaler und internationaler Zukunftsstudien zu Veränderungen in der Büroarbeitswelt. Durchführung einer webbasierten Standardbefragung zur zukünftigen Entwicklung der Büroarbeitswelt. Befragung 170 Experten aus Zukunftsforschung, Arbeitswissenschaft, Architektur, Projektentwicklung, Tragwerksplanung, TGA-Planung, Facility-Management, Büroausstattung und Immobilienökonomie. Befragung von 40 Nutzern. Ziel war die Ermittlung konkreter Annahmen über Anforderungen späterer Nutzergenerationen an Büro- und Verwaltungsgebäude als Planungsgrundlage für Bauherrn, Investoren, Architekten und Ingenieure. Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 8

9 Büro und Wissensarbeit in der Zukunft Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 9

10 Zukünftige Anforderungen an Arbeitsumgebungen Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 10

11 Zukünftige Nachfrage spezifischer Büroformen Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 11

12 Schlussfolgerungen bzgl. der Gebäudestruktur Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 12

13 Entwicklung von Büroformen - Rückblick Entwicklung von Büroformen (Eisele, 2011) Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 13

14 Entwicklung von Büroformen - Ausblick Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 14

15 Auswirkungen auf die Objektplanung Ziel jeder nachhaltigen Planung muss der langfristige Erhalt der Gebäudestruktur sein. Die Gebäudestruktur muss daher kompatibel zu verschiedenen Büroorganisationsformen sein. Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 15

16 Gebäudetiefen in Abhängigkeit der Büroform Werterhaltende Flexibilität lässt sich durch die geeignete Wahl der Gebäudetiefe, Einhaltung der 400 m 2 -Brandschutzregelung und den vereinfachten Anforderungen an Fluchtwege sowie durch Einplanung ausreichender räumlicher, statischer und gebäudetechnischer Reserven erreichen. Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 16

17 Wenn Mittelstützen, dann an der richtigen Stelle! Zellenbüro Kombibüro Gruppenbüro Büroformen (Eisele, 2011) Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 17

18 Wenn Mittelstützen, dann an der richtigen Stelle! Wenn nicht ganz auf Zwischenstützen verzichtet werden kann, sollte bei deren Lage in Querrichtung eine mögliche Umnutzung berücksichtigt werden. Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 18

19 Wenn Mittelstützen, dann an der richtigen Stelle! Überlagerung Büroregelgeschoss und Tiefgarage Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 19

20 Ökonomische Bewertung flexibler Bürogebäudestrukturen Die ökonomische Bewertung beschränkt sich im DGNB- bzw. BNB-Zertifikat zurzeit auf die Betrachtung ausgewählter Herstellungs- und Nutzungskosten des Gebäudelebenszyklus sowie auf die qualitative Abfrage von Objektkriterien, die den Aspekt der Werterhaltung zum Ausdruck bringen. Monetäre Zusammenhänge zwischen den Eigenschaften flexibler Gebäudestrukturen und ihrem ökonomischen Nutzen werden anhand einer solchen quantitativen Kriterienbewertung jedoch nicht aufgezeigt. Aus ökonomischer Sicht bleibt somit die Bewertung der ökonomischen Qualität auf die Betrachtung ausgewählter Lebenszykluskosten beschränkt. Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 20

21 Zahlungen im Zusammenhang mit einer Investition Der ökonomische Nutzen der Flexibilität eine Bürogebäudes muss in die Investitionsrechnung einfliessen. Mit Hilfe der Kapitalwertmethode, einem Verfahren der dynamischen Investitionsrechnung, konnten Aussagen bezüglich der Vorteilhaftigkeit flexibel konzipierter Bürogebäude getroffen werden. Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 21

22 Bestimmung der Kapitalwertes Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 22

23 Kategorien wirtschaftlicher Nutzungsdauern Quelle: Kalusche, W. (2004): Technische Lebensdauer von Bauteilen und wirtschaftliche Nutzungsdauer eines Gebäudes. In: Held, H. / Marti, P. (Hrsg.): Bauen, Bewirtschaften, Erneuern. Gedanken zur Gestaltung der Infrastruktur, Festschrift zum 60. Geburtstag von Professor Dr. Hans-Rudolf, Zürich 2004, S Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 23

24 Betrachtung von Mustergebäuden Flexibles Gebäude ohne Zwischenstützen (mit 5, 7 bzw. 8 Geschossen) Unflexibles Gebäude mit Zwischenstützenposition aus Tiefgarage (mit 5, 7, bzw. 8 Geschossen) Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 24

25 Herstellkosten der Stahlkonstruktion (5 Stockwerke) Die flexiblen Konstruktionen (3,4,5) ohne Mittelstützen weisen ca % höhere Herstellkosten auf. Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 25

26 Ermittlung der Gesamtkosten der Mustergebäude unflexible Bauweise flexible Bauweise Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 26

27 Sind Bürogebäude aus Stahl teuer? Quelle untere Tabelle: Kostenkennwerte für die Kosten von Bürogebäuden (KG 300 und 400) nach DIN 276 bezogen auf die Bruttogrundfläche (BGF); BKI Baukosteninformationszentrum (Hrsg.) (2013a), S. 94, 102 und 116. Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 27

28 Beispiel eines flexiblen stützenfreien Bürogebäudes Quelle: Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 28

29 Der Einfluss von Umbaukosten Die Ermittlung der Umbaukosten umfasst die Kosten für versetzbare Trennwände sowie Innentüren. Sowohl die Kosten der versetzbaren Trennwände als auch die Kosten der Innentüren wurden in der KG 346 (elementierte) Innenwände berücksichtigt. Um die Umbaukosten der Realisierung unterschiedlicher Büroraumkonzepte zu ermitteln, werden auf einer Musterbüroflächen von 364,5 m 2 und 13,5 m Gebäudetiefe unterschiedliche Büroraumkonzepte unter der Berücksichtigung realistischer Mitarbeiterzahlen entworfen. Berücksichtigung finden hierbei die Büroorganisationsformen: Zellenbüro, Kombibüro, Gruppenbüro und Business-Club. Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 29

30 Umbau, Betrieb und Miete Berücksichtigung weitere Kosten: Betriebskosten und Instandhaltungskosten, Abriss + Recyclinggutschriften Berücksichtigung von ortspezifischer Miteinahmen mit Trendextrapolation Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 30

31 Was bedeutet Flexibilität für die Mieteinahmen? Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 31

32 Was bedeutet Flexibilität für die Mieteinahmen? Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 32

33 Was bedeutet Flexibilität für die Mieteinahmen? Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 33

34 Kapitalwerte für unterschiedliche Szenarien Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 34

35 Flexibel Bauen? auch vom Standort abhängig! Frankfurt Köln Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 35

36 Ökonomie flexibler Bürogebäude Bürogebäude in Stahl- und Stahlverbundbauweise zeichnen sich grundsätzlich nicht durch höhere Herstellungskosten als vergleichbare Bürogebäude in Massivbauweise aus. In allen untersuchten Szenarien sind sowohl Investitionen in das flexible als auch das unflexible Bürogebäude stets absolut vorteilhaft. Unterstellt man eine durchschnittliche Entwicklung der betrachteten Parameter: Kalkulationszinssatz, Umbau-Szenario, Miet-Szenario sowie Mietabschläge bzw. Mietzuschläge, ist das flexible Gebäude gegenüber dem unflexiblen Gebäude nach ca. 40 Jahren der Nutzungsdauer vorteilhafter. Neben dem Kalkulationszinssatz hat zusätzlich die Standortentscheidung einen großen Einfluss auf den Kapitalwert. Der Standort muss sich durch eine gewisse Attraktivität des Mietpotentials auszeichnen, damit sich eine Investition in ein flexibles Bürogebäude lohnt. Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 36

37 Entwurfshilfen für nachhaltige Bürogebäude Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 37

38 Bauteilkatalog zur ökologischen Optimierung Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 38

39 Bauteilkatalog zur ökologischen Optimierung Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 39

40 Auszug aus dem Bauteilkatalog Darstellung mit Hilfe des Erfüllungsgrades Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 40

41 Auszug aus dem Bauteilkatalog Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 41

42 SOD: Sustainable Office Designer, ein SketchUp Plugin Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 42

43 SOD: Systembeschreibung Design Tool, e.g. SketchUp Sustainable office designer (SOD) Create the architectural design Visualize preliminary structural designs, compare variants Engineering Tool Visualize, perform further modeling and analysis Generate the parametric structural model Structural optimization, EPD estimation Obtain preliminary structural designs Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 43

44 Technische Universität München SOD: Modellierung Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 44

45 Demo Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 45

46 Danke schön! Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V. (FOSTA) Dr:-Ing. Gregor Nüsse The IGF-project N/1 of the Research Association Deutscher Ausschuss für Stahlbau e.v. DASt was sponsored by the AiF under the program for the promotion of industrial research (IGF) by the Federal Ministry of Economics and Technology based on a decision of the German Parliament Überblickveröffentlichung: Stahlbau Heft 9, 2014 Download SOD: Bauforum Stahl Lehrstuhl für Metallbau Mensinger 46