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Forschungsbericht: Rationalisierungsmöglichkeiten und Logistikkonzepte im Mauerwerksbau durch Einsatz von mechanisierten oder automatisierten Mauerwerksmaschinen. Abschlußbericht

Rationalisierungsmöglichkeiten und Logistikkonzepte im Mauerwerksbau durch Einsatz von mechanisierten oder automatisierten Mauerwerksmaschinen. Abschlußbericht
Bau- und Wohnforschung
Bilfinger und Berger Bau AG, Mannheim
Univ. Stuttgart, Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen
1998, 108 S.
Fraunhofer IRB Verlag

Kurzbericht [PDF] deutsche Version
Short Version [PDF] englische Version

Inhalt

Vor allem bei der Bauplanung liegt der Schlüssel zur rationellen Mauerwerksfertigung. Geschoss- und Wandmaße sowie die Steinformate sind möglichst zeitig aufeinander abzustimmen. Insbesondere eine Planung der Wandhöhen im Rastermaß der Steine wirkt kostensenkend. Die Steine sollen großformatig, wenn möglich geschosshoch sein. Schnittsteine müssen die Ausnahme bleiben. Mit optimierten Wandstärken lassen sich im Wohnungsbau bis zu 17 Prozent der Materialkosten einsparen. Das Baumaterial muss nach dem Prinzip »Just-in-time« zur Baustelle kommen. Untersuchungen belegen, dass die Qualifikation und der Erfahrungsschatz von Arbeitskräften nicht zu unterschätzen sind. Hier liegt ein Einsparpotential bis zu 70 Prozent der Arbeitszeiten. Als ebenso wichtig hat sich die Motivation des Baupersonals herausgestellt, die bei den Arbeitsleistungen zu Unterschieden bis zu 40 Prozent führen kann.

Verfügbare Formate

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung 4
1.1 Ausgangslage und Problemstellung 4
1.2 Vorgehensweise und Untersuchungsmethodik 5
2 Anforderungen an das Mauerwerk im Wohnungsbau 5
2.1 Statische Festigkeit 5
2.2 Wärmeschutz und Feuchteschutz 6
2.3 Schallisolierung 7
2.4 Maßgenauigkeit 7
3 Verwendete Materialien für den Mauerwerksbau 8
3.1 Mauersteine 8
3.1.1 Ziegelsteine 10
3.1.2 Kalksandsteine 13
3.1.3 Porenbeton-Steine 15
3.1.4 Sonstige Mauersteine 17
3.2 Verbindungstechnologien für das Mauerwerk 17
3.2.1 Mörtel als Verbindungsmaterial 17
3.2.2 Stoßfugenausbildung zwischen den Mauersteinen 18
3.2.3 Verbindung von Wänden durch Verzahnung oder Stumpfstoßtechnologie ... 19
3.2.4 Trockenmauerwerk 20
3.3 Sonstiges Material 21
4 Geräte und Hilfsmittel zur Mauerwerkserstellung auf der Baustelle 22
4.1 Mauererbühne 22
4.2 Mauermaschinen 22
4.3 Mauerkräne 23
4.4 Mauerroboter 24
4.5 Marktanalyse verfügbarer Geräte für den Mauerwerksbau 25
4.6 Handsteuerung der Geräte zur Mauerwerkserstellung 36
4.7 Greifersystem 36
4.7 Hilfsmittel für die Bereitstellung und den Auftrag des Mörtels 38
4.8 Sonstige Hilfsmittel 41
5 Untersuchung der Mauerwerkserstellung auf verschiedenen Baustellen 42
5.1 Baustellen mit Mauerkränen im Einsatz 42
5.1.1 Baustelle Eppelheim .43
5.1.2 Baustelle Rheingönheim 48
5.1.3 Baustelle Heddesheim 54
5.1.4 Baustelle Maudach 59
5.2 Baustellen mit Mauermaschinen im Einsatz 62
5.2.1 Baustelle Tübingen-Pfrondorf 62
5.2.2 Baustelle Calw 65
5.2.3 Baustelle Magstadt 68
5.2.4 Baustelle Postmünster 70
5.3 Baustelle mit wandhohen Mauersteinen 77
6 Analyse der Baustellenuntersuchungen 83
6.1 Einflussfaktoren auf die Mauerwerkserstellung 83
6.2 Hemmnisse und Mängel in der Bauplanung 85
6.3 Gerätetechnische Schwachstellen 86
6.4 Logistikprobleme und Schwachstellen im Bauablauf 87
7 Zusammenfassung der Ergebnisse 88
7.1 Optimierungspotentiale bei der Bauplanung 88
7.2 Einsatzmöglichkeiten der Gerätetechnik 89
7.3 Potentiale beim Baustellenpersonal 92
7.4 Verbesserung von Logistik und Bauablauf 92
7.5 Fazit 96
Literaturverzeichnis 97
Abbildungsverzeichnis 99
Tabellenverzeichnis 101
Anhang 102
A Zusammensetzung des Arbeitskreises 102
B Danksagung 102
C Kurzdarstellung der Einflussfaktoren und Optimierungspotentiale 103

Publikationslisten zum Thema:
Mauerwerksbau, Rationalisierung, Roboter, Automatisierung, Logistik, Wohnungsbau, Mauerwerk, Mauerstein, Ziegelstein, Kalksandstein, Porenbetonstein, Fuge, Maschine, Kran, Herstellung, Baustelleneinsatz, Optimierung, Baugerät, Gerätetechnik, Personal,

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Forschungsberichte

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Rationalisierungsmöglichkeiten und Logistikkonzepte im Mauerwerksbau durch Einsatz von mechanisierten oder automatisierten Mauerwerksmaschinen. Abschlußbericht

Die Grundlagen für eine rationelle Mauerwerksfertigung werden vor allem in der Bauplanung gelegt. Anzustreben ist eine Mauerwerkserstellung mit möglichst großen Steinformaten, da diese höhere Leistungswerte erreichen. Hierzu ist es erforderlich, die Geschoß- bzw. Wandmaße und das Steinformat frühzeitig aufeinander abzustimmen (auch unter Berücksichtigung anderer Steinformate), damit Schnittsteine zur Ausnahme werden. Insbesondere die Planung der Wandhöhe im Rastermaß der Steine trägt zur Kostensenkung bei, da sich hierdurch eine komplette Steinreihe einsparen läßt. Ebenfalls von großer Bedeutung ist die Minimierung der Wandstärken und damit die Vergrößerung der vorhandenen Wohnfläche bei gleicher Gebäudefläche. Eine Abschätzung hierfür ergab ein Einsparungspotential bis zu 17,5% der Materialkosten im Wohnungsbau. Zur Ablaufoptimierung kann die Planung beitragen, indem die Wände in Einzelsteine gegliedert und Setzpläne für den Mauerer generiert werden. Weitere Rationalisierungspotentiale ergeben sich bei größeren Bauwerken durch eine gezielte Standortplanung für Material und Mauergeräte. Einer der wesentlichsten Einflußfaktoren auf die Mauerwerkserstellung ist der Maurer selbst. Wie die untersuchten Baustellen gezeigt haben, ist abhängig vom Ausbildungsgrad und dem Erfahrungsschatz der Maurer ein Einsparpotential von 70% der Arbeitszeiten möglich. Mindestens ebenso wichtig ist die Motivation der Arbeitskräfte, bei der Unterschiede bis zu 40% der Arbeitsleistung beobachtet wurden. Bezüglich der Arbeitsaufteilung ist es bei allen Mauergeräten vorteilhaft, wenn nur ein Maurer mit dem Gerät arbeitet und ein weiterer Maurer die 1. Steinreihe vormauert, sowie bei Bedarf neue Steinpaletten und Mörtel bereitstellt. Im Rahmen der Baustellenorganisation und des Bauablaufs ist vor allem auf die genaue Abstimmung der Materialanlieferung und deren Bereitstellung auf dem Geschoß zu achten. Das Ziel sollte eine "just-in-time" Anlieferung für jede Wand sein, um so eine Zwischenlagerung zu vermeiden.

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Die Arbeit will mit der Analyse der gegenwärtigen Möglichkeiten im Mauerwerksbau, unter Betrachtung der noch vorhandenen oder schon ausgenutzten Rationalisierungspotentiale, Entscheidungshilfen zur Wirtschaftlichkeit im Bauwesen anbieten. Eine Analyse der vorhandenen Montageelemente und Fügetechnologien erbrachte, daß die Entwicklung neuer Techniken und Materialien weit fortgeschritten ist, die einzelnen Lösungen aber nur eine geringe Senkung des Gesamtbaupreises bewirken können. Deswegen wurde der Schwerpunkt der Forschungsarbeit auf die Untersuchung des Mauertafelbaus gelegt, bei dem, durch die grundlegende Veränderung des Bauverfahrens, die größeren Rationalisierungspotentiale gesehen werden. Eine gute Planung ist wichtig beim Mauertafelbau. Durch die rasante Entwicklung der Computertechnologie und die verbesserten Fertigungstechnologien stehen dieser Technik heute ganz andere Möglichkeiten zur Verfügung als bisher. Die frühe Wertschöpfung, die kurze Bauzeit und die bessere Preiskalkulation machen dieses Vorgehen sowohl für Hersteller, Bauunternehmer als auch für Bauherren interessant. Es haben sich verschiedene Ausprägungen entwickelt. Zum einen steht die Größe der Elemente, zum anderen der Aspekt der Vorfertigung im Vordergrund.

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Rationelle Verfahren zur Mörtelfüllung lotrechter Kanäle bei bewehrtem Mauerwerk. Textband. Abschlußbericht
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1993, 54 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

Das Ziel des Forschungsvorhabens bestand darin, die notwendigen Voraussetzungen seitens des Mauerwerks, des Füllmörtels und der Verfahren zu untersuchen, durch die eine einwandfreie geschoßhohe Verfüllung lotrecht bewehrter Kanäle mit kleinem Querschnitt 60/60 mm in Mauerwerk gewährleistet werden kann. Nach Vorversuchen wurden ca. 110 geschoßhohe Kanäle mit eingestellter Bewehrung, Durchmesser 12 mm, mit 4 Mörtelarten ausschließlich von oben verfüllt. In zahlreichen Quer- und Längsschnitten wurde das Mörtelgefüge beurteilt und die Kleinstmaße der Mörtelüberdeckung gemessen. (-y-)

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Einen beträchtlichen Rationalisierungseffekt verspricht der Mauerwerksbau mit großformatigen Ziegelfertigbauteilen. In der Arbeit wurden daher Vorfertigungsmethoden von Wandelementen aus Ziegeln in Kombination mit Mörtel oder Beton dokumentiert. Ausgehend von technischen Grundlagen im deutschen Normenwerk sind verschiedene Fertigungsmethoden für: Vergußtafeln/Verbundtafeln/Mauertafeln einschließlich der zur Verfügung stehenden Geräte und Baustoffe beschrieben, weiterhin wurden Transportsysteme und Montageverfahren untersucht. Zeitaufwandswerte für Vorfertigung und Montage sowie Kosten für Materialien und Geräte wurden, soweit dies sinnvoll und möglich war, vergleichend gegenübergestellt. Die Vorteile dieser industriellen Fertigungssysteme können wie folgt zusammengefaßt werden: die Zahl der erforderlichen Facharbeiter wird reduziert; die Ausführungsqualität wird durch Maschineneinsatz und verbesserte Überwachungsmöglichkeiten optimiert; durch witterungsabhängiges Arbeiten und Einsatz elektronisch gesteuerter Produktionsmaschinen ergibt sich eine beträchtliche Produktivitätssteigerung - damit verbunden ist gleichzeitig eine Humanisierung des Arbeitsplatzes. (-y-)

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