Nachhaltiges Bauen mit Beton - Band 2: Quick Wins für den Klimaschutz (E-Book)

Unsere gebaute Umwelt sozial, ökonomisch und ökologisch gerecht zu gestalten, ist eine große gesellschaftliche Verantwortung für alle Planerinnen und Planer. Wie gelingt es, der Ressourcenknappheit im Bauwesen zu begegnen und zu einer vollständigen Kreislaufwirtschaft zu gelangen? Diesen wichtigen Fragen widmen sich internationale Expertinnen und Experten aus Forschung und Praxis mit einem besonderen Augenmerk auf erneuerbare Baumaterialien. Neben traditionellen Baustoffen wie Holz und Lehm beschreiben sie auch eine Vielzahl innovativer biobasierter Materialien und Bauprodukte und betrachten deren Leistungsfähigkeit. Ihre Visionen und Ideen skizzieren, wie Biomaterialien in Gebäuden und Konstruktionen zum Einsatz kommen können. Projektbeispiele bieten Inspirationen für das eigene Planen und Bauen. Eine Sammlung ausgewählter Materialbeispiele veranschaulicht die besondere Ästhetik und Wertigkeit von Baustoffen aus gesäten, gezüchteten und geernteten Ressourcen. Kreislaufgerechte erneuerbare Materialien müssen zur Bewahrung unserer Lebensgrundlage viel mehr in den Fokus rücken. Die positiven Anreize und Denkanstöße in diesem Buch zeigen mögliche Wege zum Bauen im Einklang mit der Natur.

Dieser Band widmet sich speziell dem Entwurf von Tragwerken unter Berücksichtigung der Belange des Klimaschutzes, wobei die zur Anwendung kommenden Deckensysteme im Mittelpunkt stehen. Das Heft soll Bauherren, Planenden und Ausführenden Anregungen sowie auch eine Hilfestellung bei der Projektierung und Planung von nachhaltigen Deckensystemen und CO2-optimierten Tragsystemen geben, damit sie einen Beitrag zum Klimaschutz durch Reduktion des CO2-Fußabdrucks oder zum Schutz der Ressourcen liefern können. Es werden Systeme und Möglichkeiten aufgezeigt, die sofort auch unter Berücksichtigung des aktuellen bauordnungsrechtlichen Rahmens in Deutschland umsetzbar sind.

Um die unterschiedlichen an Betonbauwerke gestellten Anforderungen in Bezug auf Planung, Beton bzw. Baustoffe und Bauausführung zielsicher erreichen zu können, werden mit der neuen Normenreihe DIN 1045 drei Beton-Bau-Qualitätsklassen (BBQ-Klassen) eingeführt. Die Aufgaben und die Kommunikation im Rahmen der Qualitätssicherung für die Errichtung von Betonbauwerken an den Schnittstellen zwischen Planung, Betontechnik, Bauausführung sowie Fertigteilherstellung und Montage werden konkret beschrieben und klarer geregelt. Die wesentliche Neuerung des BBQ-Konzepts besteht darin, dass für komplexere Bauaufgaben ein verbindliches Kommunikationsregime, verbunden mit sog. BBQ-Betonfachgesprächen sowie der Erstellung eines Betonbaukonzepts festgelegt wird. Das BBQ-Konzept soll eine bedarfsgerechte Differenzierung der Kommunikation der am Bau Beteiligten bei Planung, Betonherstellung und Bauausführung unterstützen. Es soll die gemeinschaftliche Verantwortung und Transparenz als Grundlage für partnerschaftliche Bauabwicklung fördern und flexible Instrumente z. B. im Hinblick auf die Verfügbarkeit von Ressourcen und den Klimaschutz zur Verfügung stellen. Ziel des BBQ-Konzepts ist auch die Ermöglichung von innovativen Bauweisen (projektspezifische Sonderlösungen). Dabei greift das BBQ-Konzept Erfahrungen der Praxis auf, die regelmäßig gezeigt haben, dass Bauvorhaben immer dann für alle am Bau Beteiligten gut abgewickelt werden und erfolgreich sind, wenn eine intensive Kommunikation stattfindet und Lösungen für technische Herausforderungen gemeinsam entwickelt werden. Das BBQ-Konzept ist insofern das Abbilden positiver Erfahrungen, sodass diese regelbasiert angewendet werden können.

Die DBV-Merkblattsammlung enthält alle gegenwärtig geltenden Merkblätter, Richtlinien und Sachstandberichte der Gremien des Deutschen Beton- und Bautechnik-Vereins. Mit der Aufbereitung in Form von Sammelordnern ist es ohne größeren Aufwand möglich, Merkblätter oder Sachstandberichte zurückzuziehen, zu ergänzen oder neu zu fassen. Eine Einteilung in Register erleichtert die Auffindbarkeit und den Austausch einzelner Merkblätter.Die praxisnahen Veröffentlichungen spiegeln den aktuellen Kenntnis- und Erfahrungsstand aus allen Bereichen des Betonbaus wider. Ergänzt durch Empfehlungen für Detaillösungen dienen sie dem Zweck, die Qualität der Bauwerke weiter zu verbessern und Fehler bei der Planung und Ausführung zu vermeiden.

Das Regelwerk für den Beton- und Stahlbetonbau, die Normreihe DIN 1045 und der Eurocode 2 (DIN EN 1992-1-1) schreiben in Bezug auf die Betonierbarkeit bestimmte Maßnahmen für die Planung und Ausführung vor. Die Erfahrung der DBV-Bauberatung zeigt jedoch, dass diese Maßnahmen in der Praxis nicht immer ausreichend berücksichtigt bzw. nicht ausreichend aufeinander abgestimmt werden. Dadurch kann die Betonierbarkeit von Bauteilen eingeschränkt oder sogar gänzlich infrage gestellt werden. Das Merkblatt enthält Empfehlungen für die Planung und Ausführung von Bauteilen aus Beton unter Berücksichtigung der Betonierbarkeit. Es richtet sich an Tragwerksplaner und Bauausführende mit dem Ziel, dauerhafte Betonbauwerke und -bauteile mit einem möglichst homogenen Betongefüge, einer ausreichend dicken und dichten Betondeckung und einer einwandfreien Einbettung der Bewehrung im Beton zielsicher und damit fachgerecht herzustellen. Das Merkblatt "Betonierbarkeit von Bauteilen aus Beton und Stahlbeton" wurde erstmals 1996 durch einen DBV-Arbeitskreis erstellt. Zuletzt wurde das Merkblatt im Jahr 2014 überarbeitet. Die Merkblattfassung wurde im Hinblick auf das neue deutsche Regelwerk zum Betonbau (BBQ-Konzept) aktualisiert.

Gerade mit dem Ausbau der Windenergie in Deutschland ist in den letzten Jahrzehnten der Bau von zyklisch beanspruchten Spannbetontürmen stetig vorangetrieben worden. Für diese sehr schlanken Tragstrukturen ist die Bemessung des Ermüdungswiderstandes mittlerweile das dominante Auslegungskriterium und damit entscheidend für die Standsicherheit, aber auch für einen wirtschaftlichen Materialeinsatz. Auch im Straßen- und Eisenbahnbrückenbau besteht ein großer Bedarf an realistischen Modellen für die Beschreibung des Ermüdungswiderstandes von Stahlbeton- und Spannbetonkonstruktionen. Einige der derzeit in Anwendung befindlichen Bemessungskonzepte stammen aus den 1990er Jahren und bedürfen einer umfassenden Weiterentwicklung. Dies trifft insbesondere für die Verwendung von hochfesten Betonen zu, da deren Ermüdungswiderstand wegen ungenügender Erkenntnisse in den derzeitigen Nachweisformaten überproportional abgemindert werden muss. Die für eine Normenfortschreibung notwendigen Ermüdungsuntersuchungen an Beton, Betonstahl und deren Verbund sind allerdings mit einem enormen Zeit- sowie Kostenaufwand verbunden und können in einem überschaubaren Zeitraum nur im Verbund von mehreren Forschungsinstituten erfolgen. Aus diesem Grund wurde das Verbundforschungsvorhaben "WinConFat - Materialermüdung von On- und Offshore Windenergieanlagen aus Stahlbeton und Spannbeton unter hochzyklischer Beanspruchung" initiiert. Durch den Zusammenschluss von acht Forschungseinrichtungen und drei Industriepartnern wurden wichtige Fragestellungen zum grundlegenden Materialverhalten von Beton, Betonstahl und deren Verbund unter Ermüdungsbeanspruchungen koordiniert untersucht.

Dieses DBV-Heft 54 mit grundlegenden Erläuterungen zum DBV-Merkblatt "Frischbetonverbundsysteme" (FBVS) wurde von einem DBV-Autorenteam erarbeitet. Es soll den Erstlesern und Erstanwendern des neuen Merkblatts die wichtigsten Erläuterungen und Hintergrundinformationen zu den teilweise neuen und FBVS-spezifischen Empfehlungen und Regelungen des Merkblatts geben. Diese zum Teil sehr ausführlichen und detaillierten Informationen sollten den Umfang des Merkblatts nicht noch weiter vergrößern. Die Erläuterungen in diesem Heft leiten sich aus der mehrjährigen intensiven Arbeit in einem aus allen interessierten Kreisen zusammengesetzten Arbeitskreis ab. Viele tiefgreifende - teilweise kontroverse - Diskussionen wurden geführt und konstruktiv zu einem Konsens gebracht. Besondere produktspezifische Festlegungen, insbesondere zu den notwendigen und zweckmäßigen Prüfungen und Prüfverfahren von bestimmten Leistungsmerkmalen in den Materialprüfanstalten und auf der Baustelle, wurden in einer separaten Arbeitsgruppe "Bauart" (AG Bauart) des Arbeitskreises erarbeitet. Beteiligt waren insgesamt etwa 40 Experten aus der Wissenschaft, aus Ingenieurbüros und Bauunternehmen, von Herstellern und Materialprüfanstalten sowie vom DBV selbst. Nach Sammlung von Praxiserfahrungen mit dem DBV-Merkblatt soll in den nächsten Jahren bedarfsweise ein weiteres DBV-Heft mit weiterführenden Erläuterungen zum DBV-Merkblatt erarbeitet werden. Das Heft 54 richtet sich, wie auch das DBV-Merkblatt, an Bauherren, Planende, Bauausführende, Sachverständige und Produkthersteller.

Die industrielle Anwendung der digitalen Fertigung im Betonbau schreitet schnell voran und es werden weltweit immer größere Projekte realisiert. Die realisierten Projekte zeigen das große Potenzial einer volldigitalisierten Bauwirtschaft, durch die auch hoch individualisierte Bauprojekte ökonomischer, materialsparender und nachhaltiger abgewickelt werden können. Stagnierende Produktivität und zunehmender Fachkräftemangel haben die Bauwirtschaft in Richtung Industrialisierung und Digitalisierung getrieben, sodass sich diese derzeit an einem "digitalen Wendepunkt" befindet. Auch aus Gründen der Nachhaltigkeit werden in naher Zukunft die Anpassungen bestehender Arbeitsweisen und Bauverfahren notwendig. Daher ist zu erwarten, dass mittelfristig die digitalen Fertigungsverfahren eine steigende Bedeutung für Bauunternehmen erlangen werden. Dieses DBV-Heft soll dabei helfen, einen ersten Überblick zu den schon entwickelten und zukunftsfähigen Lösungen zu gewinnen. Es werden außerdem offene Fragen angesprochen, zu denen Antworten notwendig sind, um angewandte Forschung mit praxisgerechten Anleitungen zu vereinen. Der Fokus des Heftes liegt insbesondere auf 3D-Druck mit Beton.

Bislang gibt es kein geschlossenes Regelwerk für FBVS, welches sich zu einer anerkannten Regel der Technik (aRdT) entwickeln kann. Die Verwendungssicherheit der FBVS ist für die am Bau Beteiligten (Bauherr, Planende, Ausführende) somit nicht ohne Weiteres gegeben. Ziel dieses von einem DBV-Arbeitskreis erarbeiteten DBV-Merkblatts "Frischbetonverbundsysteme" ist es, diese Regelwerkslücke zu schließen. Dabei wurden bisher in der Praxis gesammelte Erfahrungen bei der Verwendung von FBVS und erste Forschungsergebnisse berücksichtigt. Das Merkblatt enthält die notwendigen Definitionen sowie Festlegungen und Empfehlungen zur Prüfung, Planung und Ausführung von FBVS. Das DBV-Heft 54 enthält grundlegende Erläuterungen und Hintergründe zu diesem Merkblatt und sollte im Zusammenhang mit diesem Merkblatt beachtet werden, um Missverständnisse und Fehlinterpretationen zu vermeiden. Nach mehrjähriger Erfahrungssammlung mit dem Merkblatt soll dann später ein weiteres DBV-Heft mit ausführlichen Erläuterungen folgen. Das DBV-Heft 44 gibt den damaligen Sachstand mit Handlungsempfehlungen und somit den Stand der Technik im Jahr 2018 wieder.

Infolge der Forderung nach immer schlankeren Stützen und zugleich einer erhöhten Lastaufnahme ergeben sich konstruktive Anpassungen im Anschlussdetail zwischen Stütze und Flachdecke. Die Flachdecken aus normalfestem Beton in Ortbetonbauweise müssen an den hochtragfähigen Stützenstrang angeschlossen werden, ohne die vertikale Lastdurchleitung im Anschlusspunkt negativ zu beeinflussen. Dadurch kann die zur Verfügung stehende Lasteinleitungsfläche von der Deckenplatte in die Stütze verändert werden und eine reduzierte Lasteinleitungsfläche, die als Lochrandstützung bezeichnet wird, die Folge sein. Hierzu wurden experimentelle und numerische Untersuchungen an lochrandgestützten Platten durchgeführt, um die Tragfähigkeit im Hinblick auf den Durchstanzwiderstand erfassen zu können. Darauf aufbauend wurden mittels FEM-Simulationen Bemessungsvorschläge für die rechnerische Nachweisführung des Durchstanzwiderstands hergeleitet.