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FLACHDECKE NEU - PUNKTGESTÜTZTE ORTBETONDECKE MIT GEWÖLBTER UNTERSICHT

EDGES - Effiziente Ortbetondecken unter Verwendung doppelt gekrümmter Systemschalungen

Gemeinsam im Konsortium mit ÖBV und TU Graz und anderen Projektpartnern stellen wir uns diesem spannenden Thema im Betonbau: 60-70% des GWPs (Global Warming Potential) eines Skelettbaus in Ortbeton- oder Fertigteilbauweise entfallen auf den Anteil der Geschoßdecken. Ausschlaggebend für diesen Wert ist die Menge der in Geschoßdecken verbauten Materialien. Es muss die Frage gestellt werden, ob die Baustoffkombination Stahlbeton in Form der allerorts üblichen Flachdecke optimal ausgenutzt wird.

Im Zuge einer Diplomarbeit an der Technischen Universität Graz wurde durch das Wölben der Untersicht ein neuartiger Querschnitt für Ortbetondecken entworfen und eine angepasste Bewehrungsführung angedacht. Gleichzeitig wurde ein Konzept für ein Schalungssystem konzipiert, mit dem diese Geometrie hergestellt werden kann. Die Besonderheit der damals entwickelten Schalung war ihre weitgehend klebstoff- und metallfreie Ausführung in Kombination mit heimischem Laubholz. Das im Zuge der Diplomarbeit erarbeitete Optimierungspotential ist in den unter der Grafik genannten Kennzahlen vereinfacht dargestellt.

* Die Vergleiche beziehen sich auf ein punktgestütztes quadratisches Deckenfeld mit einer Spannweitevon 6,25m x 6,25 m, verglichen mit einer Flachdecke mit 27cm Stärke, ohne Berücksichtigung der Stützen- oder der Durchstanzbewehrung. Für den Vergleich der Kosten und des CO2-Austoßes wurden rein für Beton 100 €/m³ bzw. 0,590 tCO2/tZement und Baustahl 2000 €/t bzw. 1,52 tCO2/tStahl angesetzt.

Die Motivation, an dieser Art von Geschoßdecken zu forschen, ist es, eine Reduktion des CO2-Fußabdrucks beim Bau von Stahlbetonbauwerken zu erreichen. Für eine zeitnahe Anwendung in der Praxis, sind insbesondere auch die wirtschaftliche Leistungsfähigkeit zu belegen.

Skizze gewölbte Betondecke

Im Forschungsprojekt behandelte Themen

Die im Zuge der Diplomarbeit durchgeführten Untersuchungen beziehen sich auf Einzelfelder bzw. 1-geschoßige Deckensysteme mit quadratischem Stützenraster. Im Forschungsprojekt soll die Geschoßdecke umfänglich optimiert und untersucht werden. Dazu gehören weitere Optimierungen der Geometrie, die Arbeit an der Anpassbarkeit des Systems, Untersuchungen hinsichtlich Tragfähigkeit und Bauphysik (Schallschutz, Schwingungen, Brandschutz) sowie der Bau und Test von Prototypen.

Weiters soll im Zuge des Projekts das bisher erarbeitete Konzept einer Schalung mit reduziertem CO2-Ausstoß entsprechend weiterentwickelt werden. Unter allen für Schalungen wichtigen Aspekten sollen Untersuchungen hinsichtlich der Tragfähigkeit und Verformung, sowie Versuche an den Schalungskomponenten durchgeführt werden.

Für das Gesamtsystem sollen außerdem Vordimensionierungstabellen sowie LCA-Untersuchungen erarbeitet werden. Weiters wird ein ÖBV-Merkblatt und ein Demonstrationsbauwerk angestrebt.

Projektziele

1. Optimierung der Geometrie für Stahlbetondecken zur deutlichen Reduktion des CO2-Fußabdrucks von Hochbauten unterschiedlicher Typologie unter Berücksichtigung herstellungstechnischer, bauphysikalischer, statischer und baupraktischer Aspekte.

2 Festlegen der Systemgrenzen der Anwendung.

3 Aufzeigen geeigneter Anwendungsbereiche in Form eines gebäudetypologischen Überblicks und die Dokumentation der Einsatzbereiche, sowie skizzieren der architektonischen, d.h. der nutzungs- und gestaltungsrelevanten Potenziale.

4 Erarbeiten der statisch-konstruktiven und bauphysikalischen Grundlagen (Schall-, Brand- und Schwingungsverhalten) durch Simulationen, Optimierung der Bewehrungsführung.

5 Konzepte für Schalungssysteme unter Berücksichtigung definierter Systemgrenzen.

6 Experimenteller Nachweis zur Eignung des erarbeiteten Schalungskonzeptes hinsichtlich Praktikabilität, Dauerhaftigkeit und Tragfähigkeit im Zuge von Versuchsreihen und Großversuchen.

7. Herstellung und Untersuchung von Prototypen der entwickelten Stahlbetongeometrie hinsichtlich Tragfähigkeit, Schall- und Schwingungsverhalten.

8. Quantifizierung der CO2-Einsparung durch begleitende LCA + GWP Betrachtungen.

9. Erarbeitung von Grundlagen für Empfehlungen und Richtlinien zur Planung, Bemessung, Ausschreibung und Herstellung des Schal- und Deckensystems.

Projektparameter

Das Forschungsprojekt ist ein auf drei Jahre angelegtes und von der FFG gefördertes Collective-Research Projekt der Österreichischen Bautechnik Vereinigung (ÖBV), welches durch Partner entlang aller Schritte des Bauprozesses (Bauherren, Interessensvertretungen, Baufirmen, Schalungs- und Bewehrungshersteller) unterstützt wird.

Projektlaufzeit

3 Jahre

Projektpartner

  • ÖBV
  • TU Graz (Institut für Tragwerksentwurf, Labor für Konstruktiven Ingenieurbau, Labor für Bauphysik, Institut für Betonbau, Institut für Holzbau und Holztechnologie, Institut für Gebäudelehre)
  • Leitner Zimmerei & Bau GesmbH,
  • Lieb Bau Weiz GmbH & Co KG,
  • Porr Bau GmbH,
  • Swietelsky AG,
  • Alt & Neu Bauträgergesellschaft mbH,
  • Vereinigung der Österreichischen Zementindustrie (VÖZ),
  • Doka Österreich GmbH,
  • Alpenländische Veredelungs-Industrie Gesellschaft m.B.H (AVI),
  • Zukunftsagentur Bau GmbH (ZAB)

Förderung