Beitrag, Deutsch, 8 Seiten, Straße+Autobahn
Autor: Prof. Dr. Thomas Heilfort
Herausgeber / Co-Autor: Dipl.-Ing. Rene Naumann, Univ.-Prof. Dr.-Ing. Rainer Schach
Erscheinungsdatum: 2002
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Investitionen in das Autobahnnetz erfordern bereits in frühen Stadien der Streckenplanung Schätzungen der zu erwartenden Baukosten. Am Institut für Baubetriebswesen der Technischen Universität Dresden sind daher in Zusammenarbeit mit dem Autobahnamt Sachsen Kostenkennzahlen für Brückenbauwerke im Autobahnbau ermittelt worden. Aus der Analyse der Vergabesummen von insgesamt 42 Brücken wurden quadratmeterbezogene Kostenkennzahlen bestimmt, die einen Beitrag zu schnellen und zuverlässigen Kostenschätzungen leisten. Die ermittelten Werte basieren auf den Einflussgrößen Brückenfläche, Verkehrsführung und Brückenfunktion. Zusätzlich zu den Gesamtkennzahlen werden auch Kennzahlen für einzelne Leistungsbereiche und Kostengruppen nach AKS angegeben. Im Ergebnis liegt für die vier definierten Brückentypen in drei Detaillierungsstufen ein umfangreiches Kennzahlensystem vor. In diesem Beitrag werden als Auszug aus der insgesamt 334 Seiten umfassenden Studie Kostenkennzahlen für AKS-Gruppen und Gesamtbauwerke angegeben. |
1 Ausgangssituation In einem sehr frühen Stadium der Streckenplanung sind meist nur wenige Kosteneinflussgrößen für Brückenbauwerke bekannt, die als Grundlage für Kostenschätzungen dienen können. Die Informationen werden erst im Laufe des Planungsverfahrens konkreter. Kostenkennzahlen, die den Prozess der zunehmenden Informationsdichte abbilden sollen, müssen daher Perspektive und Informationsstand des Verwenders berücksichtigen. Das Herunterbrechen der Baukosten auf die Brückenfläche ist ein einfacher Weg, Kennzahlen zu ermitteln. Darüber hinaus sollten aber auch – wenn verfügbar – zusätzliche Parameter in die Kostenschätzung einbezogen werden. So wirken sich die Brückenfunktion und die Erforderlichkeit einer Verkehrsführung während der Bauzeit systematisch auf die Höhe der Kennzahlen aus. Die grundlegende Bestimmung und Erfassung dieser Kosteneinflussgrößen bildet daher die Grundlage der Kennzahlenbildung. In diesem Beitrag wird zunächst die Vorgehensweise zur Kennzahlenermittlung erläutert, bevor die Kennzahlen selbst vorgestellt werden. 2 Anwendungsbereiche von Kostenkennzahlen In der Phase der Entwurfs- und Genehmigungsplanung wird die exakte Streckenführung ermittelt und das Planfeststellungs- und Plangenehmigungsverfahren mit dem Ziel der Erlangung des Baurechts durchgeführt. Gleichzeitig erfolgt in dieser Phase die haushaltrechtliche Einordnung des Gesamtvorhabens für die Finanzierung. Allein auf der Brückenfläche basierende Kennzahlen spielen in dieser Phase nur eine geringe Rolle, können aber ergänzend oder prüfend eingesetzt werden. Die flächenbezogenen Kennzahlen sind daher in der Studie auch für Leistungsbereiche und AKS-Gruppen ermittelt worden. Im Rahmen der Angebotskalkulation können Bauunternehmen mit den vorliegenden Kennzahlen die Plausibilität der kalkulierten Preise kontrollieren. In der Vergabe ist der Vergleich der angebotenen Preise mit den in den vorangegangenen Planungsphasen ermittelten Baukosten sinnvoll und notwendig, um einerseits den vorhandenen Gesamtkostenrahmen kontrollieren, andererseits aber auch aktuelle Entwicklungen des Preisniveaus verfolgen und in die Kennzahlen einarbeiten zu können. 3 Systematik der Kennzahlenermittlung In der am Institut für Baubetriebswesen der TU Dresden erstellten Studie erfolgt eine Einteilung und Analyse der untersuchten Objekte daher getrennt für vier Brückentypen. Als Bezugsgröße der zu erwartenden Baukosten wird die Brückenfläche auf den Überbauten verwendet, die als Produkt aus der Spannweite zwischen den Endauflagerlinien und der Breite zwischen den Innenkanten der Geländer auf dem Überbau definiert wird. Die meisten untersuchten Objekte weisen zudem spezifische Besonderheiten auf, die sich zum Teil deutlich in den Baukosten widerspiegeln. So haben zum Beispiel Schallschutzwände, Wasserbaumaßnahmen oder Tiefgründungen einen hohen Einfluss auf die Baukosten. Diese bauwerksspezifischen Sonderkosten verzerren die Kennzahlen für ein Standardbauwerk und werden daher nicht in die Kennzahlenermittlung einbezogen. Bei der Anwendung derart bereinigter Kostenkennzahlen entstehen Kostenschätzungen für standardisierte Brückenbauwerke, die um zusätzlich erforderliche Sonderanforderungen fallspezifisch ergänzt werden müssen. Bei der Erfassung, Aufbereitung und Auswertung des Datenmaterials spielen auch Gesichtspunkte eine wesentliche Rolle, die sich aus der Anwenderperspektive ergeben. Ziel ist ein verlässliches, leicht anwendbares Verfahren zur Bestimmung von Kostenkennzahlen. Im Ergebnis sollten Methoden entstehen, die den Bedarf des späteren Nutzers implementieren und einen leicht zu handhabenden Algorithmus bereitstellen. Unter dieser Zielsetzung spielten bei der Erfassung, Aufbereitung und Auswertung des Datenmaterials die Einteilung der untersuchten Bauwerke in standardisierte Brückentypen, die Berücksichtigung der Detaillierungsstufen im Planungs- und Genehmigungsverfahren sowie der Rückgriff auf bestehende Kostenstrukturen für Brückenbauten im Autobahnbau eine besondere Rolle. Das Funktionskriterium unterscheidet danach, ob die Brücke im Zuge der Autobahn über ein Hindernis oder einen Verkehrsweg oder im Zuge eines Verkehrsweges über die Autobahn errichtet werden soll. Entsprechend werden die Brücken nach Autobahnbauwerken (A-Bauwerk) und Überführungsbauwerken (Ü-Bauwerk) unterschieden. Bild 1 zeigt ein A-Bauwerk im Zuge der Autobahn. Für das Kriterium der Verkehrsführung ist maßgeblich, ob das Bauwerk auf einer Neubau- oder bereits bestehenden Strecke entsteht. Neben den unmittelbaren Kosten der Verkehrsführung werden auch andere Bauverfahren erforderlich, die sich entscheidend auf die Baukosten auswirken. Der quasi „auf der grünen Wiese“ erfolgende Neubau kann baubetrieblich optimal erfolgen, während der Ersatzneubau unter laufendem Verkehr die Beachtung zahlreicher Rahmenbedingungen und Vorgaben erfordert. Aus der Kombination der Kriterien Funktion und Verkehrsführung resultieren die folgenden vier Brückentypen (Bild 2): 1. A-BW ohne Verkehrsführung
3.3 Gliederungen der Kennzahlen Die Ermittlung der Gesamtkennzahlen beginnt in der Stufe 1. Die Summe aller Kostengruppen einer Gliederung ergibt immer die Gesamtkennzahl. Aus den betrachteten Gliederungen folgen drei Stufen der Kennzahlenermittlung. Stufe 1: Leistungsbereiche und Teilkostengruppen, In der Stufe 1 fassen die Leistungsbereiche und als Teil davon weitere Teilkostengruppen die Einzelkosten nach funktionalen Gesichtspunkten zusammen. Im Rahmen der Erfassung, Aufbereitung und Auswertung des Datenmaterials werden die Einzelvergabesummen zunächst in Anlehnung an den Standardleistungskatalog in die i Leistungsbereiche (LB) aufgeteilt.
Für wesentliche Bauteile und Funktionsgruppen werden weiterhin so genannte Teilkostengruppen eingeführt, die sich ebenso wie die Leistungsbereiche funktional am Standardleistungskatalog orientieren und die aus Sicht des die Studie betreuenden Autobahnamtes für gesonderte Betrachtungen von Bedeutung sind, zum Beispiel für Vergleich und Bewertung der Angebote und Nebenangebote. Anwendungsgebiete finden sich insbesondere in der Phase der Ausschreibung und Vergabe. Die in den Teilkostengruppen erfassten Kosten stellen eine Teilmenge der Standardbaukosten dar. Die Leistungsbereiche und Teilkostengruppen gelten für einen definierten Standardleistungsumfang, enthalten also keine bauwerksspezifischen Sonderkosten. Diese nicht vergleichbaren Kosten liegen außerhalb des definierten Leistungsumfangs der Standardbauwerke oder sind mit der besonderen Funktion des Bauwerks verbunden. Von den Kennzahlen nicht erfasst sind beispielsweise die Straßen- und Erdbauarbeiten außerhalb eines normierten Standardbereiches von sieben Metern hinter den Flügelwänden der Widerlager, die Montage von Schutzplanken und Lärmschutzausfachungen auf dem Überbau oder im Einzelfall notwendige Wasserbauarbeiten.
Die Stufe 2 orientiert sich an den Kostenberechnungen, die auf Grundlage der Anweisung zur Kostenberechnung für Straßenbaumaßnahmen (AKS) durchgeführt werden und für Brückenbauwerke die AKS-Gruppen 41 bis 49 umfassen. Zusätzlich wurde eine Gruppe 40 eingeführt, um auch die Baukosten für Leistungen im Zusammenhang mit den Straßenbauarbeiten in den Anschlussbereichen der Autobahn sowie der querenden Straße erfassen zu können. Diese Kosten sind in den Vergabesummen teilweise enthalten, gehören aber nicht direkt zur Brücke. Die Gruppe 40 erfasst die Kosten des Leistungsbereichs 115 (Pflaster, Platten, Borde, Rinnen) sowie der Teilkostengruppen s (Straßenbauarbeiten BAB) und v (Verkehrssicherung querende Straße). Die Kostenkennzahlen für die einzelnen AKS-Gruppen wurden auf Basis der Leistungsbereiche und Teilkostengruppen gebildet, jedoch nicht durch Summation der tatsächlichen Kostenwerte, sondern durch Summation der anhand der Kennzahlenfunktionen für diese Leistungsbereiche und Teilkostengruppen berechneten Einzelkennzahlen ausgewählter Brückengrößen. Grund dieser Verfahrensweise ist die relativ kleine und ungleichmäßig verteilte Stichprobe. Durch die fallspezifische Betrachtung der Kosten für Leistungsbereiche, Teilkostengruppen, AKS-Kostengruppen und Gesamtkosten wird ein realistischere Kostenkennzahlen ermittelt als dies bei bloßer Summation der Fall wäre, da Ausreißer und sonstige Besonderheiten mit diesem Verfahren besser berücksichtigt werden können. Stufe 3 bildet schließlich die Gesamtkosten ab. Die zuvor generierten Kennzahlen für Leistungsbereiche und AKS-Gruppen werden so zusammengeführt, dass eine Gesamtkennzahl entsteht, mit deren Hilfe sich für einen definierten Standardleistungsumfang die zu erwartenden Gesamtbaukosten eines Brückentyps ohne weitere Kostengliederungen überschlägig ermitteln lassen. Auch den Kennzahlen in Stufe 3 liegt keine einfache Summation der zugehörigen Unterkennzahlenfunktionen zugrunde. Die Gesamtkennzahlen sind vielmehr wie bereits die AKS-Kennzahlen das Ergebnis einer separaten Berechnung nach der gewählten statistischen Systematik. 3.4 Statistische Methoden der Kennzahlenbildung Im Rahmen der durchgeführten Studie wurde für die Bewertung der Zuverlässigkeit der Kennzahlen die Regressionsanalyse verwendet. Dabei soll für eine beliebige Anordnung von Wertepaaren diejenige mathematische Funktion gefunden werden, für die die quadratischen Abstände der erfassten Wertepaare zur Regressionsfunktion in y-Richtung möglichst klein sind. Diese Regressionsfunktion beschreibt im zugrunde liegenden Fall die Abhängigkeit der quadratmeterbezogenen Baukosten (y-Wert) von der gesamten Brückenfläche (x-Wert). Das Bestimmtheitsmaß R² gibt jeweils an, wie genau die Wertepaare durch die Regressionsfunktion beschrieben werden. Je mehr sich das Bestimmtheitsmaß dem Wert 1 annähert, desto besser wird die Punktwolke durch die Regressionsfunktion beschrieben. Um die aus dem geringen Stichprobenumfang resultierenden Unsicherheiten auszugleichen, wird zudem ein Konfidenzbereich angegeben, in dem die zu erwartenden Baukosten mit großer Wahrscheinlichkeit liegen. Dieses Konfidenzintervall begrenzt die ermittelte Kostenkennzahl nach oben und unten und spiegelt so die Bandbreite der für 95 % der Bauwerke zu erwartenden Baukosten wider. Da die Stichprobe jedoch nur 42 Brückenbauwerke umfasst, sollten die Kennzahlen entsprechend kritisch verwendet werden. 3.5 Ergebnisdarstellung · Kostendiagramme stellen die Zusammenhänge zwischen den quadratmeterbezogenen Baukosten und der Brückenfläche grafisch und analytisch dar. Bild 6 zeigt das Kostendiagramm eines Leistungsbereichs den für einen Brückentyp erfassten, sechs Ausgangswerten. Die Werte auf der x-Achse repräsentieren die Brückenfläche [m²], die zugehörigen Werte auf der y-Achse entsprechen den anteiligen Baukosten des Leistungsbereichs für einen Quadratmeter Brückenfläche [€/m²]. Für den Leistungsbereich LB 115 (Pflaster, Platten, Borde, Rinnen) für A-Bauwerke ohne Verkehrsführung sind zunächst die insgesamt 6 verfügbaren Wertepaare als Rauten eingetragen. Das Wertepaar C [487,68; 31,61] gibt zum Beispiel an, dass für das betreffende, 487,68 m² große A-Bauwerk für Pflaster, Platten, Borde, Rinnen (LB 115) die Vergabe der Bauleistung zu € 31,61 netto je Quadratmeter Brückenfläche erfolgt ist.
Aus allen 6 Werten errechnet sich zunächst die Regressionsfunktion aller Werte. Da jedoch aufgrund ihres spezifischen, nicht auf andere Bauwerke übertragbaren Kostencharakters nicht alle Werte für die Bildung der letztlich kostenbestimmenden Regressionsfunktion herangezogen werden können, sind diese Ausgangswerte um die Ausreißer zu korrigieren. In Bild 6 wird zum Beispiel auf die Einbeziehung der Wertepaare B und E verzichtet, weil die Leistungen aus dem LB 115 an diesen Brücken zum Großteil erst im Zuge des Streckenbaus ausgeführt worden sind, die vorliegenden Kosten also nicht die vollständige Leistung widerspiegeln. Die angepasste, im Bild 6 markierte Regressionsfunktion (y = 357,1×x?0,4094) basiert daher im Beispiel nur noch auf 4 Wertepaaren. Gerade die nicht für die Kennzahlenbildung verwendeten Brücken B und E zeigen, dass bei Sonderfällen immer eine Kalkulation der Einzelkosten notwendig ist. Aus den für Leistungsbereiche und Teilkostengruppen sowie für AKS-Kostengruppen und Gesamtbauwerke vorliegenden Diagrammen lassen sich auf grafischem Wege schnell Kennzahlen für die Baukosten in Abhängigkeit von der Brückenfläche ablesen, indem von der jeweils relevanten Brückenfläche (x-Wert) auf die Regressionsgerade gelotet und dort der zugehörige Kostenwert je Quadratmeter (y-Wert) abgelesen wird. Das Konfidenzintervall bildet den Schwankungsbereich der Kennzahlenfunktion ab. Die Kostenfunktionen sind für alle Leistungsbereiche und Teilkostengruppen ermittelt und in jedem Diagramm angegeben worden. Zusätzlich zu dem in Bild 6 gezeigten Diagrammausschnitt können auch die mathematischen Gleichungen für die ursprüngliche und angepasste Regressionsfunktion sowie für das obere und untere Konfidenzintervall für weiterführende Berechnungen herangezogen werden. Die quadratmeterbezogenen Kostenkennzahlen lassen sich relativ einfach errechnen, indem für den x-Wert jeweils die entsprechende Brückenfläche eingegeben wird. Kostenrichtwerte werden in der Studie in Tafelform angegeben. Für typische Brückenflächen lassen sich die zu erwartenden Kostenkennzahlen je Quadratmeter einfach ablesen. Zwischenstufen können interpoliert werden. 4 Ergebnisse 4.1 Kostenrichtwerte für AKS-Gruppen
Aus dem direkten Vergleich der in Bild 7 gezeigten Richtwerte für AKS-Gruppen der A-Bauwerke ist erkennbar, dass die zu erwartenden Baukosten für Neubauten meist deutlich geringer als für die unter Verkehr errichteten Ersatzneubauten sind. Hauptgrund dafür ist der unterschiedliche Umfang der im Rahmen des Brückenbaus auszuführenden Leistungen. So fehlen Verkehrssicherungsmaßnahmen auf der Autobahn und Abbrucharbeiten sowie die Pflasterarbeiten und das Aufbringen der Deckschicht. Diese Leistungen werden in der Regel erst mit dem Streckenbau der Autobahnen ausgeführt. Gleichzeitig sind die Kosten für die Hinterfüllung, die Unterbauten, Abdichtungsarbeiten und Herstellung von Fugen bei Brückenbauten unter Verkehr aufwändiger, so dass auch die dafür ermittelten Kostenkennzahlen größer sind. Die Gesamtkosten können mit zunehmender Brückenfläche degressiv oder progressiv anwachsen. Degressiv ist der Kostenverlauf immer dann, wenn mit steigender Brückenfläche die Kosten je Quadratmeter abnehmen. Dies ist zum Beispiel bei Kosten für Erdbau, Baugrube, Entwässerung, Gründung, Lager, Übergangskonstruktionen und Technische Bearbeitung der Fall. Steigen die Quadratmeterkosten mit zunehmender Brückenfläche hingegen an, ist ein progressiver Kostenverlauf beobachtet worden, zum Beispiel für die AKS-Gruppe 45 (Gerüste, Behelfe, Abbruch). Für Überführungsbauwerke (Ü-Bauwerke) liegen Kostenrichtwerte ebenfalls für typische Brückengrößen in Abhängigkeit von der Verkehrsführung vor (Bild 8). Auch bei Ü-Bauwerken sind die zu erwartenden Baukosten der AKS-Gruppen für Bauwerke mit Verkehrsführung in den meisten Kostengruppen größer als für reine Neubauten. Der Leistungsumfang unterscheidet sich hier insbesondere in den Bereichen Pflasterarbeiten, Verkehrsführung und Verkehrssicherung auf der Überführung, Entwässerung, Abdichtung, Deckschicht sowie Abbruch und Baustelleneinrichtung, was im wesentlichen auf fehlende Anbindungen beziehungsweise Anlagen bei Neubauten zurückzuführen ist. Die Erd- und Gerüstbauarbeiten sowie die Herstellung von Baugruben und Unterbauten erfordern bei Ersatzneubauten aufwändigere Arbeitsabläufe, weil diese an bestehenden Überführungen notwendig sind und zudem unter Berücksichtigung des laufenden Autobahnverkehrs gearbeitet werden muss. Darüber hinaus lassen sich auch bei den Überführungsbauwerken Kostengruppen ausmachen, die nur unwesentlich von der Art der Ausführung als Neubau beziehungsweise Ersatzneubau abhängig sind. Dies gilt insbesondere für Gründungen, Überbauten, Mauerwerk, Lager, Fugen und technische Bearbeitung.
4.2 Kostenrichtwerte für Gesamtbauwerke Auf Grundlage der Regressionsgleichungen für die vier Brückentypen ergeben sich die in Bild 10 dargestellten Richtwerte für die zu erwartenden Gesamtkennzahlen pro Quadratmeter Brückenfläche [€/m²] für ausgewählte Brückenflächen von 250 m² bis 3.000 m².
5 Fazit Die vorliegenden Kennzahlen sind aufgrund des relativ geringen Datenumfangs noch kritisch zu werten und sollten daher unter Einbeziehung aktueller bautechnischer und baupreislicher Entwicklungen fortgeschrieben werden. Eine Fortführung der zunächst auf Sachsen begrenzten Studie wäre unter Einbindung anderer Autobahnämter aus Sicht des Institutes für Baubetriebswesen der TU Dresden wünschenswert. Ziel der Fortführung sollte neben der Ausweitung des Datenmaterials die Untersuchung regionaler Besonderheiten und preislicher Entwicklungen sein. Kennzahlengestützte Kostenschätzungen werden aufgrund der Besonderheiten eines jeden Bauwerks jedoch auch bei größeren Stichproben immer eine relative Unsicherheit aufweisen. Funktion und Verkehrsführung eines Brückenbauwerks sind letztlich nur zwei Einflussgrößen auf die tatsächlichen Baukosten. Kostenbildend wirken sich vor allem Besonderheiten in Konstruktion und Ausführung, die örtlichen Rahmenbedingungen und die jeweilige Situation auf dem regionalen Baumarkt aus. Kennzahlen auf Basis der Brückenfläche haben zwar im Rahmen der Kostenschätzung eine hohe Bedeutung, werden aber spezifischere Betrachtungen in späteren Phasen der Kostenermittlung nie ersetzen können. |
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