Studiengang für Bauingenieure Grundsätze zur Erstellung von Projektunterlagen 1. Einleitung Immer wieder kann festgestellt werden, dass Ingenieure stolz auf ihre umfangreichen statischen Berechnungen im Rahmen eines Projektes verweisen. Auch wenn die Statik den Bauingenieur besonders beschäftigt, ist in den meisten Fällen sein Beitrag zur Realisierung eines Bauvorhabens weit grösser als nur gerade das Berechnen. Er berädt die Bauherrschaft bei der konzeptionellen Festlegung der Zielvorgaben, er optimiert, zusammen mit anderen Planern, Nutzen, Kosten und Komfort des Bauwerkes. Er überwacht die fachgerechte Ausführung und Erstellung der Tragkonstruktion. Er macht sich Gedanken, wie eine möglichst grosse Dauerhaftigkeit des Tragwerkes erreicht werden kann. Und so weiter und so fort. Eine ungeheure Menge an Informationen, Gedanken, Überlegungen, Feststellungen und Schlussfolgerungen werden im Verlaufe der Realisierung eines Projektes verarbeitet und weiter vermittelt. Dabei stellt sich die Frage, welche dieser Daten in welcher Form für Dritte oder für einen späteren Zeitpunkt festgehalten werden sollen. Im Folgenden werden die wichtigsten Dokumente für den Bauingenieur vorgestellt und einige Bemerkungen aus der praktischen Erfahrung dazu gemacht. Es handelt sich dabei nicht um einen abschliessend vollständigen Katalog aller möglichen Dokumente und Aufzeichnungen, sondern um eine Auswahl der wichtigsten, zur Erarbeitung empfohlenen Unterlagen. Insbesondere soll den Studenten eine Hilfe zur korrekten Erstellung einer Projekt-Dokumentation gegeben werden. 2. Übersicht über die Dokumente Zu einer korrekten Präsentation eines Ingenieur-Projektes gehören mindestens die folgenden Dokumente: - Nutzungs- und Sicherheitsplan - Statik - Übersichtspläne mit wichtigen konstruktiven Details - Technischer Bericht Diese Dokumente werden im Ausführungsfalle ergänzt durch: - Massenauszug - Leistungsverzeichnis - Werkverträge für Unternehmer - Detail-Terminprogramm - Ausführungsunterlagen (Schalungs-, Armierungs-, Werkstattpläne usw.)
Grundsätze zur Erstellung von Projektunterlagen Seite: 2 Je nach Vorgaben und Komplexizität des Bauwerkes werden zusätzlich noch folgende Dokumente erstellt: - Kontrollplan - Überwachungsplan - Unterhaltsplan Im folgenden sollen die Dokumente vor der Ausführungsphase, das heisst die Unterlagen zur Präsentation des Bauprojektes etwas näher vorgestellt werden. 3. Bemerkungen und Hinweise zur Erstellung der Unterlagen 3.1 Nutzungs- und Sicherheitsplan Nutzungs- und Sicherheitsplan sind die technische Formulierung der Zielvorgaben und Randbedingungen, die bei der Entwicklung des Projektes berücksichtigt werden müssen. Sie sind in technischer Sprache für Spezialisten erstellt und erlauben es diesen, zu jeder Zeit eine Kontrolle der Vorgaben durchzuführen. 3.1.1 Nutzungsplan Der Nutzungsplan ergibt sich aus der Auseinandersetzung der wichtigsten Planer mit der Bauherrschaft und ihren Vorstellungen vom Bauvorhaben. Es geht darum, die vielleicht eher vage und unklar formulierten Ziele und Forderungen des Bauherrn in die eindeutige Sprache des Technikers zu übersetzen. Dabei sollen insbesondere zu folgenden Punkten Aussagen gemacht werden: - Nutzungsdauer - Art der Nutzung - Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit - Konzept zur Gewährleistung der Dauerhaftigkeit Die vereinbarte Nutzungsdauer bedeutet nicht, dass das Bauwerk während dieser Zeit so wie geplant genutzt werden muss. Sie zeigt aber, auf welche Zeitspanne die Tragsicherheits- und Dauerhaftigkeitsüberlgungen für die beschriebene Nutzung ausgerichtet wurden. Damit kann z.b. bei einer allfälligen Umnutzung relativ schnell der Aspekt der Restlebensdauer beurteilt werden. Bei der Beschreibung der Art der Nutzung geht es darum, Klarheit über allfällige Einschränkungen oder Ausnahmesituationen zu erlangen. Es muss klar daraus hervorgehen, wo die normalen Einwirkungen gemäss SIA 160 genügen, und wo spezielle Lasten zu berücksichtigen sind. Im einfachsten Fall genügt es auf die Einwirkungen gemäss der entsprechenden Normen zu verweisen. Bei den Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit sind neben den Empfehlungen der SIA-Normen auch die objektspezifischen Auflagen aufzuführen. Auch hier gilt, dass allgemeine Angaben in den Normen im Nutzungsplan objektbezogen konkret formuliert werden sollen. Beim Konzept zur Gewährleistung der Dauerhaftigkeit geht es darum, die Massnahmen für eine dauerhafte Lösung festzulegen und die Grundlage für allfällige Unterhaltsund Überwachungspläne bereitzustellen. Dazu gehören z.b. Angaben zur Oberflächenbehandlung von Stahlkonstruktionen, Imprägnierung von Holzkonstruktionen oder Zusatzmitteln im Beton. In einfachen Fällen genügen die Angaben im Nutzungsplan.
Grundsätze zur Erstellung von Projektunterlagen Seite: 3 3.1.2 Sicherheitsplan Der Sicherheitsplan ist die Zusammenfassung der Überlegungen zur Sicherheit, die sich der Ingenieur, in Absprache mit der Bauherrschaft, gemacht hat. Dabei geht es nicht nur um den Nachweis einer genügenden Tragsicherheit, sondern auch um Massnahmen zur sicheren Erstellung des Bauwerkes (Bauzustände usw.), und zur sicheren Nutzung des Objektes (z.b. Massnahmen zur Höhenbeschränkung, Gewichtsbeschränkung usw.) Der Sicherheitsplan enthält normalerweise: - Angaben zu den Einwirkungen - Angaben zu den Baugrundverhältnissen - Angaben zu den zu berücksichtigenden Gefährdungsbilder - Massnahmen zur Gewährleistung einer genügenden Sicherheit Bei den Angaben zu den Einwirkungen genügt es im Gegensatz zum Nutzungsplan nicht mehr, auf die entsprechenden SIA-Normen zu verweisen. Die Erfahrung zeigt, dass es zweckmässig ist, die Kennwerte der Einwirkungen kurz aufzuführen. Insbesondere Einwirkungen, die nach SIA 160 nicht eindeutig bestimmt sind und objektspezifisch festgelegt werden müssen, sollten mit den effektiv zu berücksichtigenden Werten aufgeführt werden. Zu diesen Einwirkungen gehören Eigenlasten, Schnee, Wind, Kranlasten, allenfalls Erdbeben und Brand. In diesen Abschnitt gehören auch zusätzliche Überlegungen des Ingenieurs zur Berücksichtigung von besonderen Einwirkungen gemäss Nutzungsplan. (z.b. spezielle Stosszuschläge, Wahl der Wirkungsfläche, usw.) Wenn bei Bauwerken die Baugrundverhältnisse eine wesentliche Rolle beim Nachweis der Trag- und Gebrauchssicherheit spielen, sollten die Kennwerte des Baugrundes wie Raumgewicht, Reibungswinkel, Erddruckbeiwerte, M E -Werte usw. aufgeführt werden. Andernfalls genügt ein allgemeiner Beschrieb mit Beurteilung der Baugrundes. Bei den Angaben zu den Gefährdungsbildern geht es nicht darum, alle möglichen Gefährdungen aufzuzählen, sondern zu zeigen, welche Gefährdungsbilder als massgebend betrachtet werden. Sind andere Teilsicherheitsfaktoren als diejenigen nach SIA 160 zu berücksichtigen, sollen die entsprechenden Überlegungen und Begründungen aufgeführt werden. Zu den Massnahmen zur Gewährleistung einer genügenden Sicherheit gehören neben dem Nachweis einer genügenden Tragsicherheit auch Massnahmen zur Vermeidung von Gefährdungen (Anprallschutz, Sprinkleranlagen, Schwingungsdämpfer usw.) sowie Angaben zu allfällig akzeptierten Risiken. Beim Erstellen des Nutzungs- und Sicherheitsplanes geht es nicht darum, möglichst umfangreiche Dokumente zu produzieren, sondern darum, in kurzer Form die wichtigsten, technisch relevanten Informationen so zusammenzufassen, dass diese auch nach einigen Jahren einen raschen Überblick über das Tragwerk erlauben. Umfang und Inhalt dieser Dokumente sind abhängig von der Bedeutung des Tragwerkes. Nutzungs- und Sicherheitsplan sollen vom Bauherrn unterschrieben.
Grundsätze zur Erstellung von Projektunterlagen Seite: 4 3.2 Statik Die statischen Berechnungen sind eigentlich eine Ergänzung des Sicherheitsplanes. Sie sind eine Massnahme zur Gewährleistung einer genügenden Trag- und Gebrauchssicherheit. Obwohl die Grundlagen der Statik und die Anforderungen in den Tragwerksnormen für alle Ingenieure gleich sind, lassen Modellbildung beim System, beim Werkstoffverhalten u.a.m. eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Erstellung einer Statik offen. Auch die Darstellung der Berechnungen ist individuell und äusserst vielfältig. Gegen diese persönliche Note einer Statik ist nichts einzuwenden, wenn folgende Grundsätze beachtet werden: - die Modellbildung des Systems muss klar ersichtlich sein - statisch relevante Grössen müssen erkennbar sein (Spannweiten, Detailabmessungen usw.) - die Lastableitung muss nachvollziehbar sein - die Überprüfung des Gleichgewichtes muss möglich sein - das Sicherheitsniveau muss erkennbar sein - die Ergebnisse müssen mit den Angaben in den Plänen vergleichbar sein - Grundlagen zu den Nachweisen (Normen, Literatur usw.) müssen erkennbar sein - Eingesetzte Hilfsmittel müssen erwähnt werden (Programme, Tabellen usw.) Auch wenn obige Grundsätze eingehalten werden, kann es vorkommen, dass die statische Berechnung unübersichtlich und kaum nachvollziehbar ist. Selbst für den Ersteller der Statik wird es so bereits nach kurzer Zeit schwierig, zu erkennen, welche Überlegungen und Berechnungen er angestellt hat. Das ist besonders unangenehm, wenn nach einigen Jahren Anpassungen oder Umnutzungen beurteilt werden sollten. Folgende Tips dienen zur Verbesserung der Übersichtlichkeit und Nachvollziehbarkeit einer Staitk: - Erstellen eines Titelblattes, aus dem hervorgeht, um welches Objekt es sich handelt, welche Berechnungen enthalten sind (Gesamtsystem, Teilsysteme, Ergänzungen, Teilberechnungen, usw.) wer die Berechnungen erstellt hat und wann sie erstellt wurden. - Erstellen eines Inhaltsverzeichnisses - Numerieren der Seitenzahlen - Linken Blattrand freihalten für Ringordner-Lochung - Geometrische Übersicht integrieren - Zusammenstellung der Einwirkungen - möglichst oft erklärende Skizzen - EDV-Resultate nur soweit nötig in Statik, der Rest separat - Lasteingaben zu EDV-Berechnungen erläutern, möglichst mit Skizze pro Lastfall - Ausgabe der Auflagerreaktionen pro Lastfall (Kontrolle der Gesamtlast) - endgültige Ergebnisse (Profilgrösse, Schraubenanzahl usw.) deutlich markieren
Grundsätze zur Erstellung von Projektunterlagen Seite: 5 - Konstruktionsdetails in Statik zuerst zeichnen (ca.1:10) und dann mit den erhaltenen geometrischen Grössen (Detailabmessungen) die Nachweise führen In der Reihenfolge der Nachweise sollte eine gewisse Logik erkennbar sein. Bei Hochbauten beginnt man vorteilhaft zuoberst (Dachbleche) und arbeitet sich nach unten durch, so dass die Auflagerreaktionen berechneter Bauteile als Belastungen der Folgenden berücksichtigt werden können. Dabei empfiehlt es sich jedoch, immer wieder unabhängige Plausibilitätskontrollen zu machen, um das systematische Mitziehen eines Fehlers zu vermeiden. Auch bei statischen Berechnungen gilt, dass nicht die Anzahl Seiten über die Qualität der Leistung entscheidet, sondern ihr Gehalt. Es geht darum, die massgebenden Bauteile sowie die massgebenden Nachweise zu erkennen und eine korrekte Berechnung durchzuführen. 3.3 Übersichtspläne mit wichtigen konstruktiven Details Die Ergebnisse der konzeptionellen Überlegungen und der statischen Berechnungen sollten in geeigneter Form zusammengefasst und visualisiert werden. Die effizienteste Art ist die Darstellung in Plänen. Dabei muss unterschieden werden in Pläne, die der Präsentation und Erklärung des Tragwerkes dienen und jene die zur Herstellung der Bauteile benötigt werden. Im Folgenden soll lediglich auf die Ersteren eingegangen werden, die das Ergebnis des Bauprojektes im Sinne der Leistungserbringung gemäss SIA Norm 103 darstellen. Auch wenn das eigentliche Erstellen der Pläne Angelegenheit der Zeichner ist, muss der Ingenieur beurteilen und entscheiden, welche Informationen in welcher Form dargestellt werden sollen. In Fachunterlagen werden Angaben dazu gemacht, welche Informationen üblicherweise auf die Pläne gehören. Im Stahlbau hat z.b. die SZS mit der Dok B2.1 einen Leitfaden bereitgestellt, der detailliert die zeichnerische Darstellung von Stahlkonstruktionen erläutert. Viele Ingenieure, insbesondere junge Hochschulabsolventen, sind der Meinung, dass der Konstrukteur die konstruktiven Details selbständig entwickelt wenn ihm die Statik und die Architektenpläne zur Verfügung gestellt werden. Das ist wohl richtig, wenn es sich um einen sehr erfahrenen und selbständigen Konstrukteur handelt. Aber auch diese Leute sind darauf angewiesen, dass in der statischen Berechnung genügend Angaben zu den konstruktiven Überlegungen des Ingenieurs enthalten sind. Auch hier ist die effizienteste Art, mit Skizzen zu arbeiten. Konstruktive Knacknüsse, die vom Ingenieur nicht beurteilt und in Ansätzen gelöst wurden, können in den seltensten Fällen vom Zeichner selbständig gelöst werden. 3.4 Technischer Bericht Der Technische Bericht ist eine Zusammenfassung der Informationen, Überlegungen und Entscheidungen, die im Verlaufe der Bauprojektphase erarbeitet wurden. Er richtet sich im Gegensatz zum Nutzungs- und Sicherheitsplan nicht an Baufachleute, sondern an Entscheidungsträger auf Bauherrenseite. Mitglieder von Baukommissionen, Parlamentarier, Verwaltungsräte usw. sind nur in Ausnahmefällen Bauprofis. Sie entscheiden aber, ob ein Bauvorhaben realisiert wird oder nicht. Der Technische Bericht
Grundsätze zur Erstellung von Projektunterlagen Seite: 6 dient dazu, diesen Leuten eine Entscheidungsgrundlage zur Verfügung zu stellen. Aus diesem Grund sollte ein Technischer Bericht für Laien verständlich formuliert werden und etwa folgende Kapitel enthalten: - Ausgangslage und Begründung des Bauvorhabens - Zusammenstellung der relevanten Grundlagen (Normen, Pläne usw.) - Beschreibung des Projektes (Ingenieur: Tragwerkskonzept) - Besonderheiten des Projektes (z.b. Baugrund, Stabilisierung, Montageablauf usw.) - Zeitlicher Rahmen, Grobterminprogramm - Kostenvoranschlag Bei grösseren Projekten wird der Kostenvoranschlag oft aufgrund eines detaillierten Leistungsverzeichnisses erstellt, was zu einem umfangreichen Dokument führt. Im Technischen Bericht soll in kurzer Form eine Zusammenstellung der wichtigsten Kostenfaktoren aufgeführt werden. Selbst bei Berücksichtigung der erwähnten Grundsätze bleibt genügend Spielraum, einen persönlichen Stil in die Projektunterlagen einzubringen, und sich damit von der Konkurrenz zu unterscheiden. Winterthur, 2002 Christoph Gemperle Dozent für Baustatik, Holz- und Stahlbau