Bauen: Hochbau, Tiefbau und Bauphysik
Seit die ersten Menschen zu Beginn der Jungsteinzeit vor etwa 10 000 Jahren sesshaft wurden, hatten sie das Bedürfnis, sich Wohnraum zu schaffen — zu bauen. Die ganze menschliche Geschichte ist durchzogen von der Entwicklung immer komplexer werdender Bauwerke für immer unterschiedlichere Aufgaben; bereits die Römer kannten Wohnhochhäuser, Fabriken, Fernstraßen und Aquädukte, die berühmten aufgeständerten Wasserleitungen. Auch heute noch ist die Bauwirtschaft ein wichtiger Wirtschaftszweig, ungefähr fünf Prozent der deutschen Wirtschaftsleistung werden vom Baugewerbe erbracht.
Wegen der Verschiedenartigkeit der von der Bauwirtschaft errichteten Gebäude, Anlagen und Konstruktionen unterteilt man das Bauwesen grob in die Fachbereiche Hochbau, Tiefbau und Ingenieurbau. Nur große Baufirmen sind in mehreren dieser Bereiche tätig; viele Bauingenieure haben sich auf einen Bereich spezialisiert. Der Hochbau als Teil des Bauwesens beschäftigt sich vor allem mit der Errichtung oberirdischer Gebäude.Dazu zählen im Wesentlichen Wohnbauten, Bürobauten, Gewerbe- und Industriebauten wie beispielsweise Fabrik- und Lagerhallen, landwirtschaftliche Gebäude sowie öffentliche Hochbauten wie Schulgebäude oder Rathäuser. Da viele Hochbauten für Wohnzwecke genutzt werden, sind wir alle von der Ausführungsqualität, der Funktionalität und von den Kosten dieser Gebäude mehr oder weniger direkt betroffen — sei es als »Häuslebauer«, sei es als Bewohner.
Der Tiefbau befasst sich mit den ebenerdigen und unter der Erde durchgeführten Bauarbeiten. Dazu gehören der Straßen- und Eisenbahnbau, der Erd- und Wasserbau, der Tunnelbau sowie der Bau der Kanalisation. Tiefbauten sind oftmals auch typische Ingenieurbauten. Beim Ingenieurbau steht die bei Planung und Konstruktion anfallende Tätigkeit der Bauingenieure im Vordergrund, hierzu können sowohl Hoch- als auch Tiefbauten zählen. Neben statischen Berechnungen gehört dabei vor allem auch eine genaue baugeologische Untersuchung des Baugeländes. Die architektonische Ausführung tritt — im Gegensatz zu Wohnbauten oder repräsentativen öffentlichen Bauten — in den Hintergrund. Typische Ingenieurbauten sind Brücken, Türme, große Hallen, Kraftwerke oder Talsperren.
Hoch-, Tief- und Ingenieurbau lassen sich nicht exakt voneinander abgrenzen. Gerade bei Großprojekten sind normalerweise alle Bereiche beteiligt — das beste Beispiel hierfür ist sicherlich das neue Regierungsviertel in Berlin: Hier stellen repräsentative Bauten wie das neue Kanzleramt oder die Kuppel über dem Reichstag sowie aufwendige Tunnel- und Brückenkonstruktionen, vor allem am neuen Lehrter Bahnhof, Architekten und Ingenieure gleichermaßen vor größte Anforderungen.
Zum Bauwesen gehört aber mehr als nur die Errichtung von stabilen Wänden, Dächern, Tunneln oder Brücken. Auch das »Innenleben«, die Haustechnik eines Gebäudes ist Aufgabe der Bauwirtschaft; und gerade hier haben sich in letzter Zeit interessante neue Entwicklungen ergeben. Der Fachbegriff für diesen Bereich ist technische Gebäudeausrüstung (TGA). Zu den klassischen Gebieten der technischen Gebäudeausrüstung gehören die Heizungs-, Lüftungs-, Sanitär- und Elektrotechnik. Des Weiteren zählen aber auch ebenso die Aufzugstechnik, Müllentsorgungsanlagen, Abwasserbehandlungsanlagen, Schwimmbadtechnik und Labortechnik dazu, kurz alle Technik, die im Gebäude eingebaut ist.
Bei allen Bautätigkeiten, aber vor allem im Hochbau, sind in den letzten Jahren ökologische Aspekte immer stärker in den Vordergrund getreten. Eine genaue Definition des ökologischen Bauens lässt sich dabei kaum geben, da — je nach Standpunkt — unterschiedliche Dinge gemeint sind. Baubiologen verstehen darunter in erster Linie gesundes Bauen unter Verwendung natürlicher Materialien und unter Ausschaltung von Wohngiften. Auf das Energiesparen ausgerichtete Firmen und Planer bemühen sich um eine Senkung des Energieverbrauchs, Solararchitekten um eine konsequente Nutzung der Sonnenenergie. Bauökologen betrachten ein Gebäude und seine Wechselwirkung mit der Umwelt in seiner Gesamtheit und während seiner gesamten Lebensdauer. Sie machen sich zusätzlich zu einer energiesparenden Nutzung Gedanken über Herkunft und spätere Entsorgung aller verwendeten Materialien. Stadtökologen schließlich plädieren für eine Flächen sparende, verdichtete Bauweise, die Flächenverbrauch und Verkehrsaufkommen vermindert.
Eine Schlüsselrolle beim Bauen fällt auch der Bauphysik und der Statik zu. Die Bauphysik befasst sich experimentell und theoretisch mit den physikalischen Eigenschaften von Baustoffen und Baukonstruktionen. Ihr Hauptaugenmerk gilt dabei dem Durchgang von Wärme, Schall, Feuchtigkeit und Luft durch Mauerwerk, Decken, Fenster und Dach. Daher steht die Entwicklung von Wandformen und -aufbauweisen, mit denen eine möglichst gute Wärmeisolierung, Feuchtigkeitssperrung und Schalldämmung erreicht werden kann, im Mittelpunkt des Interesses. Die Statik ist die Lehre von der Standfestigkeit der Bauten. Der Baustatiker berechnet die zu erwartenden Belastungen, die durch das Eigengewicht und Nutzlasten auf die Bauteile auftreten, und ermittelt daraus die Dimensionen der statisch relevanten Bauteile. Auch bei Veränderungen bestehender Bauten sind die Gesetze der Statik zu beachten, vor allem muss zwischen tragenden und nicht tragenden Wänden unterschieden werden. Durch Belastung entsteht auf der Oberseite eines Bauteils ein Druck, auf der Unterseite ein Zug. Die tragenden Wände übertragen die Lasten des Bauwerks auf das Fundament, nicht tragende Wände begrenzen lediglich den Raum und können jederzeit herausgenommen oder verändert werden.
Aufgrund seiner großen Bedeutung und Augenfälligkeit werden im Folgenden zunächst der Hochbau, seine technische Ausstattung und ökologische Aspekte des Hochbaus vorgestellt. Anschließend wird es dann um die »ausgefalleneren« Bauten des Tief- und Ingenieurbaus gehen, von den Berliner Großbaustellen bis zum Drei-Schluchten-Staudamm in China.
Dipl.-Ing. Dieter Stein und Nicolas Werckshagen
Literatur:
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Beton-Atlas. Entwerfen mit Stahlbeton im Hochbau, herausgegeben vom Bundesverband der Deutschen Zementindustrie e. V. Bearbeitet von Friedbert Kind-Barkauskas u. a. Neuausgabe Düsseldorf 1995.
Grimm, Friedrich: Stahlbau im Detail. Aktuelles Praxishandbuch für den Hochbau. Entwurf und Planung von Stahlbaukonstruktionen, bauphysikalische Anforderungen, Projektbeispiele, Aktuelle Normen, Tragwerksentwurf. Augsburg 1994 ff.
Kohl, Anton u. a.: Baufachkunde. Grundlagen, bearbeitet von Josef Forster. Stuttgart 201995.
Kohl, Anton u. a.: Baufachkunde. Hochbau, bearbeitet von Josef Forster u. a. Stuttgart 191998.
Richter, Dietrich: Baufachkunde. Straßenbau und Tiefbau. Mit Fachrechnen und Fachzeichnen.Baufachkunde. Straßenbau und Tiefbau. Mit Fachrechnen und Fachzeichnen.Stuttgart 71998.
Straub, Hans: Die Geschichte der Bauingenieurkunst. Ein Überblick von der Antike bis in die Neuzeit. Die Geschichte der Bauingenieurkunst. Ein Überblick von der Antike bis in die Neuzeit. Basel u. a. 41996.
VDI-Lexikon Bauingenieurwesen, herausgegeben von Hans-Gustav Olshausen und der VDI-Gesellschaft Bautechnik. Berlin u. a. 21997.