Bauingenieurwesen
Das Bauingenieurwesen ist eine Ingenieurwissenschaft, die sich mit Konzeption, Planung, Entwurf, Konstruktion, Berechnung, Herstellung und dem Betrieb von Bauwerken des Hoch-, Verkehrs-, Tief- und Wasserbaus auseinandersetzt. In diesem Zusammenhang werden ebenfalls Fragen des technischen Umweltschutzes behandelt, beispielsweise Lärmschutz, Gewässer- und Bodenschutz sowie zugehörige Schadstoffuntersuchungen. ⓘ
Die Berufsbezeichnung lautet Bauingenieur und zählt zur Berufsgruppe der Ingenieure. Das Studium des Bauingenieurwesens an Universitäten und Fachhochschulen schließt mit einer akademischen Graduierung ab als Bachelor und weiterführend als Master. Bis zur Umsetzung des Bologna-Prozesses (Kernphase war der Zeitraum Studienbeginn 2003–2006 bei den zuvor 8- bis 10-semestrigen Diplomstudiengängen) war bei universitären Studiengängen der akademische Grad Diplom-Ingenieur (üblicherweise abgekürzt mit Dipl.-Ing. bzw. Dipl.-Ing. Univ. in Bayern) sowie an Fachhochschulen Diplom-Ingenieur (FH) (abgekürzt mit Dipl.-Ing.(FH)) üblich. Folglich waren in Deutschland die meisten Studienabschlüsse des Bauingenieurwesens bis ca. zum Jahr 2008 noch mit dem akademischen Grad des Diplomingenieurs betitelt. ⓘ
Nicht durchsetzen konnte sich im Rahmen des Bologna-Prozesses die angestrebte Umbenennung des weitgefächerten Berufsbildes in Zivilingenieur, was einer sinngemäßen Anlehnung an die Berufsbezeichnungen im frankophonen (frz.: genie civil) und im englischsprachigen Raum (engl.: civil engineer) entsprochen hätte. ⓘ
Das Bauingenieurwesen ist eine professionelle Ingenieurdisziplin, die sich mit der Planung, dem Bau und der Instandhaltung der physischen und natürlichen Umwelt befasst, einschließlich öffentlicher Bauwerke wie Straßen, Brücken, Kanäle, Dämme, Flughäfen, Abwassersysteme, Pipelines, strukturelle Komponenten von Gebäuden und Eisenbahnen. ⓘ
Das Bauwesen ist traditionell in eine Reihe von Unterdisziplinen unterteilt. Es gilt als die zweitälteste Ingenieursdisziplin nach dem Militäringenieurwesen und wird definiert, um das nichtmilitärische Ingenieurwesen vom Militäringenieurwesen zu unterscheiden. Bauingenieurwesen kann im öffentlichen Sektor von kommunalen Bauämtern bis hin zu Bundesbehörden und im privaten Sektor von lokal ansässigen Firmen bis hin zu globalen Fortune-500-Unternehmen ausgeübt werden. ⓘ
Geschichte
Bauingenieurwesen als Disziplin
Das Bauingenieurwesen ist die Anwendung physikalischer und wissenschaftlicher Prinzipien zur Lösung gesellschaftlicher Probleme, und seine Geschichte ist eng mit den Fortschritten im Verständnis von Physik und Mathematik im Laufe der Geschichte verbunden. Da das Bauingenieurwesen ein breit gefächertes Berufsfeld ist, das mehrere spezialisierte Unterdisziplinen umfasst, ist seine Geschichte mit dem Wissen über Strukturen, Materialwissenschaften, Geografie, Geologie, Böden, Hydrologie, Umweltwissenschaften, Mechanik, Projektmanagement und anderen Bereichen verbunden. ⓘ
Während der gesamten antiken und mittelalterlichen Geschichte wurde der größte Teil der architektonischen Planung und Konstruktion von Handwerkern wie Steinmetzen und Zimmerleuten ausgeführt, die bis zum Baumeister aufstiegen. Das Wissen blieb in den Zünften erhalten und wurde nur selten durch den Fortschritt verdrängt. Vorhandene Bauwerke, Straßen und Infrastrukturen wiederholten sich und wurden nur schrittweise erweitert. ⓘ
Eines der frühesten Beispiele für eine wissenschaftliche Herangehensweise an physikalische und mathematische Probleme, die auf das Bauwesen anwendbar sind, ist die Arbeit von Archimedes im 3. Jahrhundert v. Chr., einschließlich des Archimedischen Prinzips, das unser Verständnis von Auftrieb untermauert, und praktischer Lösungen wie der Archimedischen Schraube. Brahmagupta, ein indischer Mathematiker, verwendete im 7. Jahrhundert n. Chr. die Arithmetik auf der Grundlage hindu-arabischer Ziffern für Berechnungen von Aushub (Volumen). ⓘ
Beruf des Bauingenieurs
Das Bauingenieurwesen zählt zu den ältesten Ingenieurwissenschaften. Erste Gebäude wurden nach der neolithischen Revolution gegen Ende der Steinzeit gebaut. Bei den Assyrern, Babyloniern und Persern – den frühen Hochkulturen Mesopotamiens – wurden Ingenieure an Palast- oder Tempelschulen ausgebildet. Unterrichtet wurde Lesen und Schreiben der Keilschrift sowie die Berechnung der Neigung von Wasserleitungen, der Erdaushub von Ausschachtarbeiten oder die Belastbarkeit von Mauern. Dieselben Ingenieure, die in Friedenszeiten den Bau von Palästen, Brücken, Tempeln, Stadtmauern oder Aquädukten beaufsichtigten, waren im Kriege mit militärischen Verwaltungsaufgaben betraut. Bemerkenswerte Bauwerke sind die Djoser-Pyramide des Baumeisters Imhotep, der Palast von Persepolis, sowie die Sieben Weltwunder. In der Antike sind die Römer bekannt für ihre vielen Brücken und Straßen. Sie entwickelten auch verbesserte Krane mit Flaschenzug und Laufrad. Im frühen Mittelalter stand vor allem der Ausbau der Klöster im Vordergrund, später der Bau von Burgen und Kathedralen. ⓘ
Für das Bauingenieurwesen sind zwei Bauwerke von besonderer Bedeutung. Der Dom von Florenz war zu Beginn des 15. Jahrhunderts beinahe fertig. Es fehlte nur noch die Kuppel, die wegen des für damalige Verhältnisse gewaltigen Durchmessers von 45 Metern unmachbar schien. Man fand keine Möglichkeit, ein Lehrgerüst in den benötigten Abmessungen zu errichten. Brunelleschi fand durch theoretische Überlegungen heraus, dass er die Kuppel ohne Gerüst bauen kann, falls sie eine elliptische Form besitzt. Hierin zeigte sich bereits ein langsamer Übergang vom Erfahrungswissen der Baumeister hin zu theoretischem Wissen der Ingenieure. Den Wendepunkt für das Bauingenieurwesen brachte die Renovierung des Petersdomes 1742. Hier vertraute man erstmals auf die Berechnungen von Mathematikern auf Grundlagen der Mechanik, die den Einbau von weiteren Zugringen als Verstärkung für das baufällige Gebäude als ausreichend erachteten. Den Vorschlag der erfahrenen Baumeister, die ganze Kuppel abzutragen, verwarf man. ⓘ
Im 17. Jahrhundert wurden viele Länder von den Regierungen vermessen, um die Verwaltung zu verbessern. Die Landesvermessung Frankreichs war ein Projekt, das von der Académie des sciences durchgeführt wurde und über ein Jahrhundert dauerte. In der Renaissance breiteten sich immer mehr die neuen Kanonen aus; die Burgen verloren ihren militärischen Wert. Verteidigungsanlagen wurden nun flach und massiv erbaut. Die Festungsbaukunst wurde zu einer neuen Disziplin, in der die Geometrie eine große Rolle spielte. Der französische Festungsbaumeister Vauban baute bis 1700 etliche Festungen und nahm an vielen Belagerungen teil. 1675 wurde das Corps des ingénieurs du génie militaire gegründet, das die militärischen Festungsbauingenieure erstmals zusammenfasste. Zwischen 1663 und 1681 wurde der Canal du Languedoc gebaut, das seit der Antike größte Kanalbauprojekt. Außerdem wurde in Frankreich der Straßen- und Brückenbau vom Staat vorangetrieben. Dazu wurden 1716 die zivilen Ingenieure zum Corps des ingénieurs des ponts et chaussées zusammengefasst. Im 18. Jahrhundert wurden auch erste Schulen für die Ausbildung neuer Ingenieure gegründet. Dazu zählen die École nationale des ponts et chaussées 1747 (Schule für Brücken und Straßen) die École du Génie Militaire 1748 in Mézières (Schule für Militärpioniere) und die École des Mines 1783 (Schule für Bergbau). 1794 wurde schließlich die École polytechnique gegründet, die auch für andere Ingenieurwissenschaften international eine große Bedeutung hat. Hier wurden in zwei Jahren Unterricht die gemeinsamen mathematisch-naturwissenschaftlichen Grundlagen für das anschließende Studium auf einer der vorgenannten Spezialschulen vermittelt. Nach dem Vorbild der Ecole Polytech wurden in Deutschland zu Beginn des 19. Jahrhunderts viele Polytechnische Schulen gegründet, die im Laufe des Jahrhunderts zu Technischen Hochschulen und schließlich zu Technischen Universitäten aufgewertet wurden. Im liberalen England war der Bau von Straßen, Brücken und Kanälen Sache der privaten Wirtschaft. Die britischen Bauingenieure schlossen sich unter Führung des berühmten Ingenieurs John Smeaton 1771 zur Society of Civil Engineers zusammen. Trotz ihres großen Einflusses verfiel sie letztendlich in eine Dauerkrise. Sie wurde 1818 von der Institution of Civil Engineers von Thomas Telford abgelöst. ⓘ
Das Ingenieurwesen ist seit den Anfängen der menschlichen Existenz ein Aspekt des Lebens. Die Anfänge des Bauingenieurwesens liegen vermutlich zwischen 4000 und 2000 v. Chr. im alten Ägypten, im Indus-Tal und in Mesopotamien (dem alten Irak), als die Menschen begannen, ihr Nomadendasein aufzugeben, was den Bau von Unterkünften erforderlich machte. In dieser Zeit wurde das Transportwesen immer wichtiger, was zur Entwicklung des Rades und des Segelns führte.
Bis in die Neuzeit gab es keine klare Unterscheidung zwischen Bauingenieurwesen und Architektur, und die Begriffe Ingenieur und Architekt waren hauptsächlich geografische Varianten, die sich auf denselben Beruf bezogen und oft austauschbar verwendet wurden. Der Bau der Pyramiden in Ägypten (ca. 2700-2500 v. Chr.) war eines der ersten Beispiele für den Bau von Großbauten. Andere historische Bauwerke sind das Qanat-Wasserleitungssystem (das älteste ist über 3000 Jahre alt und 71 km lang), der Parthenon von Iktinos im antiken Griechenland (447-438 v. Chr.), die Via Appia von römischen Ingenieuren (ca. 312 v. Chr.), die Chinesische Mauer von General Meng T'ien auf Befehl des Ch'in-Kaisers Shih Huang Ti (ca. 220 v. Chr.) und die Stupas im alten Sri Lanka wie der Jetavanaramaya und die umfangreichen Bewässerungsanlagen in Anuradhapura. Die Römer entwickelten in ihrem gesamten Reich zivile Bauwerke, darunter vor allem Aquädukte, Insulae, Häfen, Brücken, Dämme und Straßen. ⓘ
1818 wurde die Institution of Civil Engineers in London gegründet, und 1820 wurde der bedeutende Ingenieur Thomas Telford ihr erster Präsident. Die Institution erhielt 1828 eine königliche Charta, die das Bauingenieurwesen offiziell als Beruf anerkannte. In der Charta wurde das Bauingenieurwesen definiert als:
die Kunst, die großen Kraftquellen der Natur zum Nutzen und zur Bequemlichkeit des Menschen zu lenken, als Mittel der Produktion und des Verkehrs in Staaten, sowohl für den Außen- als auch für den Binnenhandel, angewandt beim Bau von Straßen, Brücken, Aquädukten, Kanälen, Flussschifffahrt und Docks für den Binnenverkehr und den Austausch, und beim Bau von Häfen, Molen, Wellenbrechern und Leuchttürmen, und bei der Kunst der Schifffahrt durch künstliche Kraft für die Zwecke des Handels, und bei der Konstruktion und Anwendung von Maschinen, und bei der Entwässerung von Städten und Gemeinden. ⓘ
Ausbildung im Bauingenieurwesen
Die erste private Hochschule, die in den Vereinigten Staaten Bauingenieurwesen lehrte, war die 1819 von Captain Alden Partridge gegründete Norwich University. Der erste Abschluss im Bauingenieurwesen in den Vereinigten Staaten wurde 1835 vom Rensselaer Polytechnic Institute verliehen. Der erste Abschluss dieser Art, der einer Frau verliehen wurde, wurde 1905 von der Cornell University an Nora Stanton Blatch vergeben. ⓘ
Jahrhunderts führte im Vereinigten Königreich die Trennung zwischen Bauingenieurwesen und Militärtechnik (die von der Royal Military Academy in Woolwich betreut wurde) in Verbindung mit den Anforderungen der industriellen Revolution zu neuen Initiativen in der Ingenieurausbildung: 1838 wurde am King's College London die Klasse für Bauingenieurwesen und Bergbau gegründet, hauptsächlich als Reaktion auf das Wachstum des Eisenbahnsystems und den Bedarf an mehr qualifizierten Ingenieuren. 1839 wurde das private College für Bauingenieure in Putney gegründet, und 1840 wurde an der Universität Glasgow der erste Lehrstuhl für Ingenieurwesen im Vereinigten Königreich eingerichtet. ⓘ
Ausbildung
Mit erfolgreichem Studienabschluss wurde bisher der akademische Grad eines Diplomingenieurs verliehen (bei einem FH-Diplomstudiengang mit Angabe der Hochschule). Die Abschlussbezeichnungen lauten nach der Umstellung fortan beispielsweise Bachelor of Engineering und Master of Engineering oder Bachelor of Science und Master of Science. ⓘ
In Österreich wird der akademische Hochschulgrad „Dipl.-Ing.“ auch als „DI“ abgekürzt. Dem Absolventen einer 5-jährigen schulischen Ausbildung an einer Höheren Technischen Lehranstalt (HTL) kann in Österreich – auf Antrag – die Standesbezeichnung „Ingenieur der Fachrichtung Bauwesen“ verliehen werden. ⓘ
Die wissenschaftliche Weiterqualifikation als „Doktor der Ingenieurwissenschaften (Dr.-Ing.)“ ist in einem mehrsemestrigen Promotionsverfahren an einer Universität bzw. Technischen Hochschule möglich. Voraussetzung dafür ist ein Universitätsdiplom- oder ein Masterdiplomabschluss. ⓘ
Auch an Berufsakademien werden Bauingenieure ausgebildet. Im Gegensatz zu Hochschulabsolventen erhält der BA-Absolvent keinen akademischen Hochschulgrad, sondern die staatliche Bezeichnung als „Dipl.- Ing. (BA)“ zuerkannt. An einigen akkreditierten Berufsakademien ist der Abschluss als Bachelor möglich. ⓘ
Bauingenieure verfügen in der Regel über einen akademischen Abschluss in Bauingenieurwesen. Die Dauer des Studiums beträgt drei bis fünf Jahre, und der Abschluss wird als Bachelor of Technology oder Bachelor of Engineering bezeichnet. Der Lehrplan umfasst in der Regel Kurse in Physik, Mathematik, Projektmanagement, Konstruktion und speziellen Themen des Bauingenieurwesens. Nach dem Besuch von Grundkursen in den meisten Teildisziplinen des Bauingenieurwesens erfolgt eine Spezialisierung in einer oder mehreren Teildisziplinen auf höherem Niveau. Während ein grundständiger Abschluss (BEng/BSc) in der Regel eine von der Industrie anerkannte Qualifikation darstellt, bieten einige akademische Einrichtungen Aufbaustudiengänge (MEng/MSc) an, die es den Studierenden ermöglichen, sich in ihrem jeweiligen Interessengebiet weiter zu spezialisieren.
Praktizierende Ingenieure
In den meisten Ländern ist ein Bachelor-Abschluss in Ingenieurwissenschaften der erste Schritt zur Berufszulassung, und eine Berufsorganisation zertifiziert den Studiengang. Nach Abschluss eines zertifizierten Studiengangs muss der Ingenieur eine Reihe von Anforderungen erfüllen, darunter Berufserfahrung und Prüfungsanforderungen, bevor er zertifiziert wird. Nach der Zertifizierung wird der Ingenieur als professioneller Ingenieur (in den Vereinigten Staaten, Kanada und Südafrika), als staatlich geprüfter Ingenieur (in den meisten Commonwealth-Ländern), als staatlich geprüfter Berufsingenieur (in Australien und Neuseeland) oder als europäischer Ingenieur (in den meisten Ländern der Europäischen Union) bezeichnet. Es gibt internationale Vereinbarungen zwischen den einschlägigen Berufsverbänden, die es Ingenieuren ermöglichen, über nationale Grenzen hinweg zu praktizieren. ⓘ
Die Vorteile einer Zertifizierung sind je nach Standort unterschiedlich. In den Vereinigten Staaten und Kanada beispielsweise darf nur ein lizenzierter Ingenieur Pläne und Zeichnungen ausarbeiten, unterzeichnen und versiegeln sowie einer Behörde zur Genehmigung vorlegen oder Ingenieurarbeiten für öffentliche und private Auftraggeber versiegeln. Dieses Erfordernis wird durch Provinzgesetze wie dem Engineers Act in Quebec durchgesetzt. In anderen Ländern, einschließlich des Vereinigten Königreichs, wurden keine derartigen Gesetze erlassen. In Australien ist die staatliche Zulassung von Ingenieuren auf den Bundesstaat Queensland beschränkt. Fast alle Zertifizierungsstellen verfügen über einen Ethikkodex, an den sich alle Mitglieder halten müssen. ⓘ
Ingenieure müssen sich in ihren vertraglichen Beziehungen mit anderen Parteien an das Vertragsrecht halten. In Fällen, in denen die Arbeit eines Ingenieurs fehlschlägt, können sie dem Deliktsrecht der Fahrlässigkeit unterliegen und in extremen Fällen auch strafrechtlich belangt werden. Die Arbeit eines Ingenieurs muss auch zahlreichen anderen Regeln und Vorschriften entsprechen, z. B. den Bauvorschriften und dem Umweltrecht. ⓘ
Teildisziplinen
Konzipieren, Planen, Berechnen, Konstruieren, Organisieren, aber auch Verwalten sind die wichtigsten Tätigkeitsmerkmale des Bauingenieurs. Technische Lösungen von Bauingenieuren sind immer einerseits der Sicherheit (Standsicherheit, Betriebssicherheit, Gebrauchstauglichkeit) und andererseits der Wirtschaftlichkeit verpflichtet. Bauingenieure arbeiten sowohl in Unternehmen aller Größenordnungen in Bauindustrie und Bauhandwerk als auch in Ingenieurbüros unterschiedlichster Größen. Auch im Bereich der öffentlichen Verwaltung sind Bauingenieure beschäftigt. Sie können Angestellte, Freiberufler oder Beamte sein. Häufig arbeiten Bauingenieure eng mit Architekten und Stadtplanern zusammen. Für Bauingenieure gibt es eine eigene Laufbahnprüfung (Beamtenlaufbahn) im öffentlichen Dienst. ⓘ
Bauingenieure sind in unterschiedlichen Teilbereichen (Überschneidungen möglich) des Bauingenieurwesens tätig und werden dann unterschiedlich bezeichnet. So werden Ingenieure, die im Bereich Hochbau arbeiten als Tragwerksplaner oder Statiker bezeichnet. Für Projektleiter einer Baustelle hat sich der Begriff Bauleiter durchgesetzt. Wasserbauingenieure arbeiten im Wasserbau, Verkehrswegeplaner im Verkehrswegebau und Tiefbauingenieure beschäftigen sich mit Tiefbauaufgaben. Die Immobilienverwaltung und Gebäudeüberwachung bzw. -steuerung wird von so genannten Facilitymanagern übernommen. ⓘ
Küsteningenieurwesen
Das Küsteningenieurwesen befasst sich mit dem Management von Küstengebieten. In einigen Rechtsordnungen stehen die Begriffe Seeverteidigung und Küstenschutz für den Schutz vor Überflutung bzw. Erosion. Der Begriff Küstenschutz ist der traditionellere Begriff, aber das Küstenmanagement ist populärer geworden, da sich das Gebiet auf Techniken ausgedehnt hat, die es der Erosion erlauben, Land zu beanspruchen. ⓘ
Bauingenieurwesen
Das Bauingenieurwesen umfasst die Planung und Ausführung, den Transport von Materialien und die Erschließung des Geländes auf der Grundlage von Wasserbau-, Umwelt-, Bau- und geotechnischen Verfahren. Da Baufirmen in der Regel ein höheres Geschäftsrisiko haben als andere Arten von Tiefbauunternehmen, sind Bauingenieure häufig mit geschäftsähnlichen Vorgängen befasst, z. B. mit dem Entwurf und der Prüfung von Verträgen, der Bewertung logistischer Abläufe und der Überwachung der Preise für Lieferungen. ⓘ
Erdbebeningenieurwesen
Beim Erdbebeningenieurwesen geht es darum, Bauwerke so zu entwerfen, dass sie gefährlichen Erdbebeneinwirkungen standhalten. Das Erdbebeningenieurwesen ist eine Teildisziplin des Bauingenieurwesens. Die Hauptziele des Erdbebeningenieurwesens sind das Verständnis der Interaktion von Bauwerken auf wackeligem Untergrund, die Vorhersage der Folgen möglicher Erdbeben und die Planung, Konstruktion und Instandhaltung von Bauwerken, die bei Erdbeben den Bauvorschriften entsprechen. ⓘ
Umwelttechnik
Umwelttechnik ist der moderne Begriff für Sanitärtechnik, obwohl die Sanitärtechnik traditionell einen Großteil der Arbeiten zur Entsorgung gefährlicher Abfälle und zur Umweltsanierung nicht umfasst, die von der Umwelttechnik abgedeckt werden. Die Begriffe Public Health Engineering und Environmental Health Engineering werden ebenfalls verwendet. ⓘ
Die Umwelttechnik befasst sich mit der Behandlung chemischer, biologischer oder thermischer Abfälle, der Reinigung von Wasser und Luft sowie der Sanierung kontaminierter Standorte nach der Abfallentsorgung oder unfallbedingter Verschmutzung. Zu den Themen der Umwelttechnik gehören der Transport von Schadstoffen, die Wasserreinigung, die Abwasserbehandlung, die Luftverschmutzung, die Behandlung fester Abfälle, das Recycling und das Management gefährlicher Abfälle. Umweltingenieure kümmern sich um die Verringerung der Umweltverschmutzung, Green Engineering und industrielle Ökologie. Umweltingenieure stellen auch Informationen über die Umweltauswirkungen von vorgeschlagenen Maßnahmen zusammen. ⓘ
Forensische Technik
Forensische Technik ist die Untersuchung von Materialien, Produkten, Strukturen oder Bauteilen, die versagen oder nicht wie vorgesehen funktionieren und dadurch Personen- oder Sachschäden verursachen. Die Folgen des Versagens werden durch das Produkthaftungsgesetz geregelt. Das Gebiet befasst sich auch mit der Rückverfolgung von Prozessen und Verfahren, die zu Unfällen beim Betrieb von Fahrzeugen oder Maschinen führen. Das Thema wird am häufigsten in zivilrechtlichen Fällen angewandt, obwohl es auch in strafrechtlichen Fällen von Nutzen sein kann. Im Allgemeinen besteht der Zweck einer forensisch-technischen Untersuchung darin, die Ursache(n) eines Versagens zu ermitteln, um die Leistung oder Lebensdauer eines Bauteils zu verbessern, oder ein Gericht bei der Ermittlung des Unfallhergangs zu unterstützen. Sie kann auch die Untersuchung von Ansprüchen auf geistiges Eigentum, insbesondere von Patenten, umfassen. ⓘ
Geotechnik
Die Geotechnik befasst sich mit der Untersuchung von Gestein und Boden, die das Bauwesen stützen. Kenntnisse aus den Bereichen Bodenkunde, Materialkunde, Mechanik und Hydraulik werden angewandt, um Fundamente, Stützmauern und andere Bauwerke sicher und wirtschaftlich zu planen. Die Bemühungen um den Schutz des Grundwassers und die sichere Instandhaltung von Mülldeponien haben einen neuen Forschungsbereich hervorgebracht, der als Geo-Umwelttechnik bezeichnet wird. ⓘ
Die Ermittlung der Bodeneigenschaften stellt für Geotechniker eine Herausforderung dar. Im Gegensatz zu Stahl oder Beton sind die Materialeigenschaften und das Verhalten des Bodens aufgrund seiner Variabilität und der begrenzten Untersuchungsmöglichkeiten schwer vorherzusagen. Darüber hinaus weist der Boden nichtlineare (spannungsabhängige) Festigkeit, Steifigkeit und Dilatanz (Volumenänderung bei Einwirkung von Scherspannungen) auf, was die Untersuchung der Bodenmechanik zusätzlich erschwert. Geotechniker arbeiten häufig mit professionellen Geologen und Bodenwissenschaftlern zusammen. ⓘ
Materialwissenschaft und Ingenieurwesen
Die Materialwissenschaft ist eng mit dem Bauingenieurwesen verbunden. Sie beschäftigt sich mit den grundlegenden Eigenschaften von Werkstoffen und befasst sich mit keramischen Werkstoffen wie Beton und Asphaltbeton, festen Metallen wie Aluminium und Stahl sowie duroplastischen Polymeren wie Polymethylmethacrylat (PMMA) und Kohlenstofffasern. ⓘ
In der Werkstofftechnik geht es um Schutz und Vorbeugung (Anstriche und Beschichtungen). Beim Legieren werden zwei Arten von Metallen kombiniert, um ein anderes Metall mit den gewünschten Eigenschaften herzustellen. Sie umfasst Elemente der angewandten Physik und Chemie. Mit der jüngsten Aufmerksamkeit der Medien für Nanowissenschaft und Nanotechnologie steht die Werkstofftechnik an vorderster Front der akademischen Forschung. Sie ist auch ein wichtiger Bestandteil der forensischen Technik und der Fehleranalyse. ⓘ
Standortentwicklung und -planung
Die Standortentwicklung, auch bekannt als Standortplanung, konzentriert sich auf die Planung und das Entwicklungspotenzial eines Standorts sowie auf mögliche Auswirkungen von Genehmigungsfragen und Umweltproblemen. ⓘ
Hochbau
Das Bauingenieurwesen befasst sich mit dem strukturellen Entwurf und der strukturellen Analyse von Gebäuden, Brücken, Türmen, Überführungen, Tunneln, küstennahen Strukturen wie Öl- und Gasfeldern im Meer, Flugzeugstrukturen und anderen Strukturen. Dazu gehört die Ermittlung der Lasten, die auf ein Bauwerk einwirken, sowie der Kräfte und Spannungen, die innerhalb des Bauwerks aufgrund dieser Lasten entstehen, und die anschließende Planung des Bauwerks, um diese Lasten erfolgreich zu tragen und ihnen zu widerstehen. Bei den Lasten kann es sich um das Eigengewicht des Bauwerks, andere Eigenlasten, Nutzlasten, bewegliche Lasten (Räder), Windlasten, Erdbebenlasten, Lasten aufgrund von Temperaturänderungen usw. handeln. Der Bauingenieur muss Bauwerke so entwerfen, dass sie für ihre Nutzer sicher sind und die Funktion, für die sie entworfen wurden, erfolgreich erfüllen (d. h. gebrauchstauglich sind). Aufgrund der Art einiger Belastungsbedingungen haben sich innerhalb des Bauingenieurwesens Unterdisziplinen herausgebildet, darunter Wind- und Erdbebeningenieurwesen. ⓘ
Zu den Entwurfsüberlegungen gehören Festigkeit, Steifigkeit und Stabilität des Bauwerks, wenn es statischen Lasten wie Möbel oder Eigengewicht oder dynamischen Lasten wie Wind, Erdbeben, Menschenmengen oder Fahrzeuglasten oder vorübergehenden Lasten wie vorübergehenden Baulasten oder Stößen ausgesetzt ist. Weitere Aspekte sind Kosten, Konstruierbarkeit, Sicherheit, Ästhetik und Nachhaltigkeit. ⓘ
Vermessung
Beim Vermessungswesen misst ein Vermessungsingenieur bestimmte Maße, die auf oder nahe der Erdoberfläche auftreten. Vermessungsgeräte wie Nivelliere und Theodolite werden für die genaue Messung von Winkelabweichungen, horizontalen, vertikalen und schrägen Entfernungen verwendet. Mit der Computerisierung haben elektronische Entfernungsmessung (EDM), Totalstationen, GPS-Vermessung und Laserscanning die traditionellen Instrumente weitgehend verdrängt. Die durch Vermessungsmessungen gewonnenen Daten werden in eine grafische Darstellung der Erdoberfläche in Form einer Karte umgewandelt. Diese Informationen werden dann von Bauingenieuren, Bauunternehmern und Immobilienmaklern verwendet, um darauf zu planen, zu bauen bzw. zu handeln. Die Elemente eines Bauwerks müssen in ihrer Größe und Lage zueinander sowie zu den Grundstücksgrenzen und angrenzenden Bauwerken bestimmt werden. ⓘ
Obwohl das Vermessungswesen ein eigenständiger Beruf mit eigenen Qualifikationen und Zulassungsregelungen ist, werden Bauingenieure in den Grundlagen der Vermessung und Kartierung sowie in geografischen Informationssystemen ausgebildet. Vermessungsingenieure legen auch die Trassen von Eisenbahnen, Straßenbahnen, Autobahnen, Straßen, Rohrleitungen und Straßen fest und positionieren andere Infrastrukturen, wie z. B. Häfen, vor dem Bau. ⓘ
- Landvermessung ⓘ
In den Vereinigten Staaten, Kanada, dem Vereinigten Königreich und den meisten Commonwealth-Ländern ist die Landvermessung ein eigenständiger und unabhängiger Beruf. Vermessungsingenieure gelten nicht als Ingenieure und haben ihre eigenen Berufsverbände und Zulassungsanforderungen. Die Dienste eines zugelassenen Vermessungsingenieurs sind in der Regel für Grenzvermessungen (zur Festlegung der Grenzen eines Grundstücks anhand der rechtlichen Beschreibung) und Aufteilungspläne (ein Grundstück oder eine Karte auf der Grundlage einer Vermessung eines Grundstücks mit Grenzlinien innerhalb des größeren Grundstücks, um die Schaffung neuer Grenzlinien und Straßen anzuzeigen) erforderlich.
- Bauvermessung
Die Bauvermessung wird im Allgemeinen von spezialisierten Technikern durchgeführt. Im Gegensatz zu Landvermessern hat der daraus resultierende Plan keinen Rechtsstatus. Bauvermesser führen die folgenden Aufgaben aus:
- Vermessung der bestehenden Gegebenheiten des künftigen Standorts, einschließlich Topografie, bestehender Gebäude und Infrastrukturen sowie unterirdischer Infrastrukturen, sofern möglich;
- "Absteckung: Setzen von Bezugspunkten und Markierungen, an denen sich der Bau neuer Strukturen wie Straßen oder Gebäude orientieren wird;
- Überprüfung der Lage von Bauwerken während des Baus;
- As-Built-Vermessung: eine am Ende des Bauprojekts durchgeführte Vermessung, um zu überprüfen, ob die genehmigten Arbeiten gemäß den Plänen ausgeführt wurden. ⓘ
Verkehrstechnik
Die Verkehrstechnik befasst sich mit der effizienten und sicheren Beförderung von Personen und Gütern in einer Weise, die einer lebendigen Gemeinschaft förderlich ist. Dazu gehören die Planung, der Entwurf, der Bau und die Instandhaltung von Verkehrsinfrastrukturen wie Straßen, Kanälen, Autobahnen, Schienensystemen, Flughäfen, Häfen und öffentlichen Verkehrsmitteln. Dazu gehören Bereiche wie Verkehrsdesign, Verkehrsplanung, Verkehrstechnik, einige Aspekte des Städtebaus, Warteschlangentheorie, Belagstechnik, intelligente Verkehrssysteme (ITS) und Infrastrukturmanagement. ⓘ
Kommunal- oder Stadtplanung
Die Kommunaltechnik befasst sich mit der kommunalen Infrastruktur. Dazu gehören die Planung, der Entwurf, der Bau und die Instandhaltung von Straßen, Gehwegen, Wasserversorgungsnetzen, Abwasserkanälen, Straßenbeleuchtungen, die kommunale Abfallwirtschaft und -entsorgung, Lagerstätten für verschiedene Schüttgüter, die für die Instandhaltung und für öffentliche Arbeiten verwendet werden (Salz, Sand usw.), öffentliche Parks und Fahrradinfrastruktur. Bei den unterirdischen Versorgungsnetzen kann es sich auch um den zivilen Teil (Leerrohre und Zugangsschächte) der lokalen Verteilungsnetze für Elektro- und Telekommunikationsdienste handeln. Sie kann auch die Optimierung von Abfallsammel- und Busliniennetzen umfassen. Einige dieser Disziplinen überschneiden sich mit anderen Fachgebieten des Bauingenieurwesens, jedoch liegt der Schwerpunkt des Kommunalingenieurwesens auf der Koordinierung dieser Infrastrukturnetze und -dienste, da sie oft gleichzeitig gebaut und von derselben Kommunalbehörde verwaltet werden. Kommunalingenieure können auch die Bauarbeiten für große Gebäude, Industrieanlagen oder Campusgelände planen (z. B. Zufahrtsstraßen, Parkplätze, Trinkwasserversorgung, Abwasseraufbereitung oder -vorbehandlung, Entwässerung des Geländes usw.). ⓘ
Wasserwirtschaftliche Planung
Die Wasserwirtschaft befasst sich mit der Gewinnung und Bewirtschaftung von Wasser (als natürliche Ressource). Als Disziplin vereint sie daher Elemente der Hydrologie, der Umweltwissenschaft, der Meteorologie, des Naturschutzes und des Ressourcenmanagements. Dieser Bereich des Bauingenieurwesens befasst sich mit der Vorhersage und Bewirtschaftung sowohl der Qualität als auch der Quantität von Wasser in unterirdischen (Grundwasserleiter) und oberirdischen (Seen, Flüsse und Bäche) Ressourcen. Wasserwirtschaftsingenieure analysieren und modellieren sehr kleine bis sehr große Gebiete der Erde, um die Menge und den Inhalt des Wassers vorherzusagen, wenn es in, durch oder aus einer Anlage fließt. Die eigentliche Planung der Anlage kann jedoch anderen Ingenieuren überlassen werden. ⓘ
Der Wasserbau befasst sich mit der Strömung und dem Transport von Flüssigkeiten, vor allem von Wasser. Dieser Bereich des Bauingenieurwesens ist eng mit der Planung von Rohrleitungen, Wasserversorgungsnetzen, Entwässerungsanlagen (einschließlich Brücken, Dämmen, Kanälen, Durchlässen, Dämmen und Regenwasserkanälen) und Kanälen verbunden. Wasserbauingenieure entwerfen diese Anlagen unter anderem mit Hilfe der Konzepte des Flüssigkeitsdrucks, der Flüssigkeitsstatik, der Strömungsdynamik und der Hydraulik.
Tiefbausysteme
Der Systembau ist eine Disziplin, die das Systemdenken fördert, um die Komplexität und den Wandel im Bauwesen in seinem weiteren öffentlichen Kontext zu bewältigen. Sie geht davon aus, dass die ordnungsgemäße Entwicklung von Infrastrukturen im Bauwesen ein ganzheitliches, kohärentes Verständnis der Beziehungen zwischen allen wichtigen Faktoren erfordert, die zu erfolgreichen Projekten beitragen, und betont gleichzeitig, wie wichtig die Beachtung technischer Details ist. Es soll dazu beitragen, den gesamten Lebenszyklus von Tiefbauprojekten von der Konzeption über die Planung, den Entwurf, die Ausführung und den Betrieb bis hin zur Stilllegung zu integrieren. ⓘ
Wortherkunft und Wortbedeutung
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Im Wort Bauingenieurwesen steckt der Begriff Ingenieur im Bauwesen. Die Ingenieurbezeichnung ist in diesem Zusammenhang bereits seit dem frühen Mittelalter bekannt. Es leitet sich von dem lateinischen Wort ingenium ab und bedeutet produktiver Geist, Verstand, geistreicher Mensch. Diesen Titel erhielten im 12. und 13. Jahrhundert Menschen, die sich auf den Bau und die Bedienung von Kriegsgerät verstanden. ⓘ
Diese Bedeutung behielt das Wort Ingenieur viele Jahrhunderte bei und wird beispielsweise im mathematischen Lexikon von Christian Wolf aus dem Jahr 1716 erwähnt. Dort heißt es, der Ingenieur sei ein. „[…] Kriegsbaumeister, […] eine Person, welche die Kriegsbaukunst oder Fortifikation übet und also nicht allein Festungen anzugeben vermögend ist, sondern auch die Attacken bei der Belagerung anzuordnen weiß“. ⓘ
Johann Rudolf Fäsch ergänzt im Jahr 1735 in seinem Kriegs-, Ingenieur, und Seelexicon: „Übrigens soll er auch eine gründliche Wissenschaft in Arithmetic oder Rechenkunst, der Geometrie, der Geographie, der Civil-Baukunst, der Artillerie, Mechanic, Zeichen Kunst und Perspektive haben, damit er sich bei allen verfallenden Gelegenheiten selbst zu rathen wisse, und nicht nötig habe, sich bey andern erst Raths zu erholen […]“. ⓘ
Teilgebiete
Das Bauingenieurwesen gliedert sich in eine Vielzahl verschiedener Fachgebiete, die den technischen Bereich des gesamten Bauwesens umfassen:
- Baubetrieb und Bauleitung
- Bauinformatik
- Baustoffkunde, Baustoffprüfung, Bauchemie, Bauphysik
- Geotechnik (Erd- und Grundbau), Bodenmechanik, Felsmechanik, Felsbau und Tunnelbau, Bergbau
- Konstruktiver Ingenieurbau (Baustatik, Bauphysik, Baudynamik, Stahlbau, Massivbau, Holzbau, Glasbau, Membranbau)
- Verkehrswegebau (Straßen- und Wegebau, Verkehrsplanung, Eisenbahnbau, in Teilen auch Städtebau)
- Wasser und Umwelt (Wasserwirtschaft, Siedlungswasserwirtschaft, Abfallwirtschaft, Wasserbau, Küsteningenieurwesen, Energiewasserbau, Hydromechanik, Stahlwasserbau, Stauanlagenbau, Verkehrswasserbau, Hydrologie)
- Sanierung, Bauen im Bestand, Bauwerkserhaltung ⓘ
In all diesen Teilgebieten sind Bauingenieure maßgebend beschäftigt und übernehmen dort u. a. die Planung, die Bemessung, die Kostenkalkulation, die Ausführungsleitung bzw. -steuerung, das baubetriebliche Controlling sowie die sicherheitstechnische Bauüberwachung von Anlagen und Bauwerken. Die Beteiligung ist dabei je nach Art und Funktion des Bauwerks unterschiedlich stark ausgeprägt. Des Weiteren finden sich im Bauingenieurwesen Einschläge des Rechts, der Sicherheitstechnik, des Katastrophenschutzes und der Ausgrabungstechnik. ⓘ
Die ursprüngliche Differenzierung des Berufsbildes nach den Sparten Hochbau, Tiefbau und Ingenieurbau gilt als überholt, weil sich zum einen die wenigsten Bauwerke eindeutig auf einen dieser Bereiche eingrenzen lassen und zum anderen auf Grund der extremen Spezialisierung im Berufsbild des Bauingenieurs in den vergangenen Jahrzehnte die Spartenzuordnung verglichen mit dem Fachgebiet keine bedeutende Rolle mehr spielt. Der organisatorische Aufbau der Hochschulausbildung von Bauingenieuren ist daher heutzutage nach den oben genannten Fachgebieten gegliedert. Die universitäre Organisation spiegelt sich in den entsprechenden Lehrstühlen innerhalb der Fakultäten für Bauingenieurwesen wider. ⓘ
Studium
Voraussetzungen
Da der Beruf eine naturwissenschaftliche Ausrichtung besitzt, sind Technikbegeisterung, logisches und analytisches Denkvermögen, hohes Konzentrationsvermögen und Ausdauer bzw. Geduld von Vorteil. Ebenso sind in vielen Bereichen des Berufsbildes soziale Kompetenz und wirtschaftliches Handeln von hoher Bedeutung. Der versierte Umgang mit Informationstechnik stellt im Bauwesen wie in allen Bereichen von Naturwissenschaft und Technik eine Grundvoraussetzung für den Studienerfolg dar. Studienvoraussetzung ist ein Zeugnis der Hochschulreife (abhängig von der Hochschulart: allgemeine oder fachgebundene Hochschulreife oder Fachhochschulreife), der Studiengang selbst kann mit einem Numerus clausus beschränkt sein. ⓘ
Studiengang
Der Studiengang „Bauingenieurwesen“ wird an vielen Universitäten, Technischen Universitäten und Fachhochschulen in Deutschland, Österreich und der Schweiz angeboten. Das Studium des Bauingenieurwesens ist neben Elektrotechnik und Maschinenbau einer der drei klassischen Studiengänge für angehende Ingenieure. ⓘ
Nebenstehende Grafik zeigt die Zahl der Studienanfänger und Absolventen im Fach Bauingenieurwesen an den verschiedenen Hochschularten in Deutschland. Generell ist aus der Grafik ein abwärtsgerichteter Trend zu erkennen, der mit der stark schwankenden Konjunkturlage im Baubereich verbunden ist. ⓘ
Aufgrund der Vereinheitlichung der Strukturen der Hochschulausbildung in Europa im Bologna-Prozess wurden bis Ende 2010 bereits die meisten Ingenieurstudiengänge vom bisherigen Diplomstudiengang auf das anglo-amerikanische Bachelor- und Master-System umgestellt. ⓘ
Einige Hochschulen bieten ein „duales Studium“ oder auch Verbundstudium an. In diesem Fall besteht die Möglichkeit sowohl das Studium zum Bauingenieur mit Bachelor-Grad zu absolvieren, als auch einen Meisterbrief, Gesellenprüfung im Bauhandwerk vorausgesetzt, zu erwerben. Damit soll die Qualifizierung der Absolventen für bestimmte Berufstätigkeiten verbessert und die Anstellungschancen erhöht werden. ⓘ
Das teilweise noch angebotene Diplomstudium dauert nach der Regelstudienzeit zehn Semester. Die Regelstudienzeit für das Bachelorstudium beträgt meistens sechs Semester und im Masterstudium vier Semester. Es gibt aber auch Modelle in denen die Regelstudienzeit variiert, der Bachelor kann dann sieben Semester dauern und der Master drei. Diese Unterschiede folgen aus den unterschiedlichen Angeboten der Hochschulen. Das Universitätsstudium ist im Allgemeinen theoretischer und wissenschaftlicher ausgerichtet als an Fachhochschulen. In Fachhochschulen wird dagegen verstärkt anwendungsorientiertes Wissen vermittelt. Für das Studium des Bauingenieurwesens ist an Universitäten und Fachhochschulen normalerweise ein Grundpraktikum abzuleisten, das allerdings bei einer geeigneten Berufsausbildung entfallen kann. An Fachhochschulen ist des Weiteren ein praktisches Studiensemester eingeplant. ⓘ
Berufsbild
Haftung
Der Bauingenieur erlangt durch seine Tätigkeit ein beträchtliches Maß an Verantwortung für Menschen und Umwelt. Die Bauwerke müssen sowohl hinsichtlich der Standsicherheit als auch der Gebrauchstauglichkeit gewissen Anforderungen genügen. Werden diese zum Beispiel infolge fehlerhafter statischer Berechnung, Missachtung anerkannter Regeln der Technik oder Vernachlässigung der auf ihn übertragenen Bauüberwachung nicht erfüllt, haftet der verantwortliche Bauingenieur für diese Fehler. Werden durch die resultierende Mangelhaftigkeit des Bauwerks – zum Beispiel durch einen hierdurch bedingten Einsturz – Leib und Leben von Personen gefährdet, diese verletzt oder gar getötet, drohen dem Verantwortlichen bei gutachtlich belegter Kausalität und Fahrlässigkeit im Strafverfahren Geldstrafe oder gar Freiheitsstrafe. ⓘ
Die Haftbarmachung von Bauingenieuren für ihre Fehler ist bereits aus dem Altertum überliefert. So ist in dem 1901/02 im persischen Susa wiederentdeckten, ursprünglich aus Mesopotamien stammenden und auf das 18. Jahrhundert v. Chr. datierten Codex Hammurapi auf einer Diorit-Säule in Keilschrift zu lesen:
„Wenn ein Baumeister ein Haus baut für einen Mann und macht seine Konstruktion nicht stark, so daß es einstürzt und verursacht den Tod des Bauherrn, dieser Baumeister soll getötet werden.“
Auch in der aktuellen Gesetzgebung gelten harte Strafenandrohungen. Das deutsche Strafgesetzbuch, § 319 (Baugefährdung), legt fest:
„Wer bei der Planung, Leitung oder Ausführung eines Baues oder des Abbruchs eines Bauwerks gegen die allgemein anerkannten Regeln der Technik verstößt und dadurch Leib oder Leben eines anderen Menschen gefährdet, wird mit Freiheitsstrafe bis zu fünf Jahren oder mit Geldstrafe bestraft.“
Das Schweizerische Strafgesetzbuch, Artikel 229, schreibt vor:
„1 Wer vorsätzlich bei der Leitung oder Ausführung eines Bauwerkes oder eines Abbruches die anerkannten Regeln der Baukunde außer acht lässt und dadurch wissentlich Leib und Leben von Mitmenschen gefährdet, wird mit Freiheitsstrafe bis zu drei Jahren oder Geldstrafe bestraft. Mit Freiheitsstrafe ist eine Geldstrafe zu verbinden. 2 Lässt der Täter die anerkannten Regeln der Baukunde fahrlässig außer Acht, so ist die Strafe Freiheitsstrafe bis zu drei Jahren oder Geldstrafe.“