Ökologische Effizienz von Hochbaudecken – Aktuelle Systeme und Zukunftspotenzial

In den vergangenen Jahren erfolgte eine ökobilanzielle Bewertung von Gebäuden nur in Ausnahmefällen auf Wunsch von Projektinitiierenden. Vor dem Hintergrund des gesellschaftlichen und politischen Drucks auf ein klimagerechtes und nachhaltiges Handeln werden Ökobilanzen und die zur Verfügung stehenden Daten zunehmend auch wirtschaftlich relevant. Im Rahmen des Beitrags werden daher die wesentlichen Grundlagen einer Ökobilanz im Bauwesen vorgestellt. Neben einer kritischen Analyse des Bilanzierungsrahmens erfolgt eine kurze Vorstellung verfügbarer Datengrundlagen, wie z. B. der nationalen Datenbank ÖKOBAUDAT. Ferner wird auf die Treibhausgasbilanzierung des Baustoffs Holz eingegangen, die teils erhebliche Bewertungsspielräume mit der Gefahr von Fehlanreizen eröffnet. Als horizontale Bauteile können Deckensysteme von mehrgeschossigen Bauten etwa 40 % der tragwerksbedingten Emissionen eines Gebäudes verursachen und sind folglich von hoher Relevanz für eine Ökobilanz. Unter Variation der bilanzierten Lebenszyklusphasen und verwendeten Datensätze als mögliche Einflussfaktoren auf die Ergebnisse einer Ökobilanz werden diese Bauteile im nachfolgenden Beitrag genauer untersucht und gegenübergestellt. Trotz z. T. sensibler Auswirkungen auf die Gegenüberstellung der Deckensysteme bietet die Ökobilanz eine klare Entscheidungshilfe bei der Wahl von Deckensystemen im Sinne reduzierter Treibhausgasemissionen einer Rohbaukonstruktion.

Section: Fazitunclassified

Ökobilanz im Bauwesen – Treibhausgasemissionen praxisüblicher Deckensysteme

Heckmann

Glock

2023

“…Bei solchen (Stahlbeton-)Bauten werden ca. 50 % des verwendeten Betons allein in Decken verbaut [6], sodass bei Decken besonderes Einsparpotenzial vorliegt [7]. Bestehende Ansätze der Einsparung beschäftigen sich u. a. mit dem Material [8], der Fertigung [9] oder der Struktur [10][11][12].…”

Section: Introductionunclassified

Optimierungsgestützte Platzierung individueller Hohlkörper in Platten

Clauß,

Forman,

Rose

et al. 2023

Materialeinsparungen sind im Bauwesen unerlässlich. Ohne sie lassen sich die weltweit gesteckten Klimaziele nicht erreichen. Bei Betonplatten sind Hohlkörper eine Möglichkeit dazu. Sie verdrängen bis etwa 35 % an Betonvolumen, und zwar in Bereichen geringer Querkraft‐ und Biegebeanspruchung. Dabei wird bislang nur je eine Hohlkörperform eingesetzt. Im Beitrag wird ein Verfahren hergeleitet, das gegenüber den bisherigen Berechnungskonzepten zwei wesentliche Verbesserungen liefert. Zum einen sind beliebige Hohlkörperformen und ‐größen das Ergebnis, sodass innerhalb einer Platte je nach Tragfähigkeitsreserve verschieden große Hohlkörper nutzbar sind. Die Formen können beliebig rechteckig, kugelförmig oder ellipsoid ausfallen und werden generalisiert über sogenannte Superellipsoide beschrieben. Zum anderen ist die Optimierung an die Schnittgrößenermittlung der Platte gekoppelt, sodass die Veränderung der Schnittgrößenverteilung aus der Steifigkeitsbeeinflussung durch die Hohlkörper direkt ins Verfahren mit eingeht. Nachlaufende Kontrollen von Schnittgrößenumlagerungen entfallen. Kern des Optimierungsverfahrens ist die rechnerische Variation der Dichte, die mit dem verbliebenen Betonmaterial gleichgesetzt wird. Die Tragfähigkeit wird durch minimal einzuhaltende Druckzonenhöhen (Biegung) und reduzierte Widerstände schubunbewehrter Platten (Querkraft) nachgewiesen. Zwei Beispiele zeigen die praktische Anwendung an Plattenstreifen bzw. Flachdecken.

UHPFRC‐Fertigteilsegmente für einen nachhaltigen und ressourcenschonenden Betonbrückenbau

Wilkening,

Schack,

Haist

et al. 2023

Viele der gegenwärtig in Deutschland genutzten Betonbrücken weisen alters‐ bzw. bauartbedingt einen defizitären Zustand auf. Zudem tragen auch gestiegene Verkehrsbeanspruchungen dazu bei, dass viele der Brücken mittelfristig ersetzt werden müssen. Aufgrund der vielen Vorteile von Betonkonstruktionen ist davon auszugehen, dass auch in Zukunft Betonbrücken geplant und ausgeführt werden. Angesichts der zunehmenden Folgen des Klimawandels und der zwingenden Notwendigkeit, die CO2‐Emissionen auch im Bauwesen zu reduzieren, herrscht dringender Forschungsbedarf an klima‐ und ressourcenschonenden, nachhaltigen, aber auch wirtschaftlichen Betonbauweisen. Ein vielversprechender Ansatz, um schnell, effektiv und ressourcenoptimiert sowie CO2‐effizient zu bauen, ist der Einsatz von Hochleistungsmaterialien wie z. B. ultrahochfestem Faserbeton (UHPFRC) in Kombination mit der Fertigteilsegmentbauweise. Im vorliegenden Beitrag wird ausgehend von einer monolithischen Hohlkastenbrücke aus normalfestem Beton mithilfe von numerischen Berechnungen untersucht, wie viel Material bei segmentierten Hohlkastenbrücken unter Variation der Betondruckfestigkeit (normal‐, hoch‐ und ultrahochfest) eingespart werden kann. Die auf dieser Grundlage anschließend durchgeführte Ökobilanzierung für die Lebenszyklusphasen A1–A3 zeigt, dass bei voller Ausnutzung des Materials der Einsatz von UHPFRC im Vergleich zu normal‐ und hochfesten Betonen zu sehr ressourcenschonenden und nachhaltigen Konstruktionen führt.