Stahlbau 01/2013 Free Sample Copy

1 Stahlbau

– Nachhaltigkeitsbewertung von Stahl- und Verbundbrücken– Integrierte Verbunddecken für nachhaltige Stahlbauten– Stahl als Konstruktionswerkstoff für nachhaltige Bürogebäude– Energieoptimierte Gebäudehüllen für den Industriebau– Potenziale der Stahl(leicht)bauweise beim Bauen im Bestand– Nachhaltigkeitsbewertung stählerner Tragwerke Erneuerbarer Energien– Überdachung in Monocoque-Bauweise für den ZOB Schwäbisch Hall– Groutverbindungen bei Monopilegründungen von Offshore-WEA

82. JahrgangJanuar 2013ISSN 0038-9145A 6449

01_ST_Titelseite.indd 1 19.12.12 08:54

HALFEN.Your best connections.

Besuchen Sie uns auf der Messe BAU in Münchenvom 14. – 19.01.2013 · Halle A3 · Stand 138/139.

Wir enthüllen Ihnen die neuen HALFEN Entwicklungen.

www.halfen.de

02_U2_1-13.indd 2 18.12.12 09:28

1Bautechnik 81 (2004), Heft 1

Inhalt

Stahlbau1

Editorial

11 Hans-Joachim Wieland, Gregor Nüsse, Markus Feldmann Nachhaltigkeit von Stahl im Bauwesen (NASTA)

Fachthemen

13 Tabea Beck et al. Instandhaltungsstrategien als Basis für die ganzheitliche Bewertung von Stahl- und

Verbund brücken nach Kriterien der Nachhaltigkeit

11 Josef Hegger, Martin Claßen, Peter Schaumann, Jörg Sothmann, Markus Feldmann, Bernd Döring Entwicklung einer integrierten Verbunddecke für nachhaltige Stahlbauten

18 Tino Baudach, Katharina Kokot, Volker Lingnau, Klaus J. Zink Einfluss von Nutzeranforderungen auf die ökonomische Bewertung von Stahl als

Konstruktionswerkstoff für nachhaltige Bürogebäude

26 Markus Feldmann et al. Mehrdimensional energieoptimierte Gebäudehüllen in Stahlleichtbauweise für den

Industrie- und Gewerbebau

35 Dieter Ungermann et al. Potenziale und Chancen der Stahl(leicht)bauweise beim Bauen im Bestand

42 Natalie Stranghöner et al. Nachhaltigkeitsbewertung stählerner Tragkonstruk tionen Erneuerbarer Energien – Methodenentwicklung und Anwendungsbeispiele

49 Stephan Engelsmann, Stefan Peters Neubau von zwei flügelartigen Überdachungs bauwerken in Monocoque-Bauweise

für den ZOB Schwäbisch Hall

55 Marc Voßbeck, Thomas Löhning, Martin Kelm Tragverhalten von Groutverbindungen bei Monopilegründungen von Offshore-

Windenergieanlagen

Berichte

61 Torsten Zimmermann Museum der Bayerischen Könige, Hohenschwangau

Rubriken

10 Aktuell (s. a. S. 34, 48, 63 und 64)64 Persönliches65 Rezensionen66 Tagungsberichte68 Termine Stellenmarkt

Produkte & Objekte

A4 Nachhaltiges Bauen mit StahlA14 aktuell

Die Sanierung des Hamburger Hauptbahnhofes umfasste die Erneuerung der Glasfassaden in der Haupthalle und den Seitenhallen, den Austausch der Satteldachoberlichter und der Dachreiter sowie eine gezielte Erneuerung und Verstärkung von Tragelementen der be-stehenden Stahlkonstruktion unter der Berücksichtigung von Denkmalschutzauflagen.Im höchstfrequentierten Bahnhof Deutschlands (nach Angaben der Deutschen Bahn) wurden die Arbeiten ohne Beeinflussung des Bahnverkehrs und der Reisenden geplant und um-gesetzt. Die in diesem Projekt der Eiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH realisierten I ngenieurlösungen wurden mit dem Ingenieurbaupreis 2013 ausgezeichnet.

(Foto: Eiffel)

82. JahrgangJanuar 2013, Heft 1ISSN 0038-9145 (print)ISSN 1437-1049 (online)

Wilhelm Ernst & SohnVerlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KGwww.ernst-und-sohn.de

www.wileyonlinelibrary.com, die Plattformfür das Stahlbau Online-Abonnement

Peer-reviewed journalStahlbau ist ab Jahrgang 2007 bei Thomson Reuters ISI Web of Scienceakkreditiert

Impact-Faktor 2011: 0,252

03_ST_Inhalt_01-13_kurz.indd 1 20.12.12 12:13

A4 Stahlbau 82 (2013), Heft 1

Produkte & Objektew

ww

.str

uctu

rae.

de/p

rodu

cts

Le Varesine – das höchste Gebäude aus Stahl in Italien

2011 war für Stahlbau Pichler ein Jahr mit besonderen bauli-chen Highlights, bei denen man mehr denn je das Können und die eigenen Fähigkeiten unter Beweis stellen konnte. Das in Bozen ansässige Unternehmen hat die Stahlkonstruktion des höchsten Gebäudes aus Stahl in Italien ausgeführt: Das Bauwerk umfasst 30 Etagen, inklusive 3 Techniketagen, sowie zusätzlich 4 Untergeschosse.

Bis in eine Höhe von 140 m ragt die imposante Tragstruktur auf, für die Stahlbau Pichler verantwortlich zeichnet.Der Masterplan sieht den Bau dreier Hochhäuser unterschied-licher Größen im Zentrum des ehemaligen Güterbahnhofareals Varesine vor. Der als „Diamant“ bezeichnete Büroturm, das so-genannte Gebäude 3 der städtebaulichen Planung, mit dessen Errichtung Stahlbau Pichler beauftragt war, wird bei Fertigstel-lung das dritthöchste Turmgebäude Italiens sein.

Bild 1. Die Bezeichnung des Hochhauses als „Diamant“ leitet sich aus dem Unter-schied zu der Mehrheit anderer Hochhausbauten ab: Ein Teil der Fassadenstützen ist schräg gestellt

Bild 2. Das höchste Gebäude aus Stahl in Italien: Das Bauwerk umfasst 30 Etagen, inklusive 3 Techniketagen, sowie zusätzlich 4 Untergeschosse

Städtebaulicher und historischer ÜberblickDiese Neubebauung bietet das Potenzial, einem historisch be-deutenden Stadtbereich Mailands zu neuer Attraktivität zu ver-helfen und das Renommee moderner funktionaler Architektur in Italien zu fördern.Der städtebauliche Entwurf zur baulichen Ausformulierung und Höhenentwicklung des gesamten Areals stammt von dem italo-amerikanischen Architekten Lee Polisano, aus dem Architektur-büro Kohn Pedersen Fox, das als Sieger aus einem Wettbewerb hervorging, an dem Planer aus Italien, Amerika und England teilnahmen. In der weitergehenden Planung wurde Polisano durch den Architekten Paolo Caputo und die Ingenieurgesell-schaft Jacobs unterstützt. Das Projekt sieht Neubauflächen mit 82.000 m² Brutto-Grundfläche vor, vornehmlich für die Dienst-leistungs- und Handelsnutzung. Baulicher Schwerpunkt der Bebauung sind die drei Turmgebäude. Im Rahmen dieser Neu-planung ist ein Kulturzentrum mit 3.000 m² Fläche vorgesehen, das der Stadt Mailand zur Verfügung stehen wird.

Die Konstruktion durch Stahlbau PichlerDas Gebäude 3 des Neubaukomplexes „Porta Nuova – Varesine“ besteht aus einem Büroturm mit 30 Stockwerken sowie 4 Unter-geschossen; der Gebäudesockel misst in etwa 30 × 50 m, die Ge-bäudehöhe beträgt beachtliche 140 m.Die besondere Charakteristik des Bauwerks liegt in der unregel-mäßigen Geometrie, aus der sich die Bezeichnung des Hoch-hauses als „Diamant“ ableitet; im Unterschied zu der Mehrheit anderer Hochhausbauten ist ein Teil der Fassadenstützen dieses Gebäudes schräg gestellt, wodurch der Linienführung des archi-tektonischen Entwurfs ihre Besonderheit verliehen wird. Die horizontalen Tragelemente sind komplett aus Stahl: IPE/HE-Träger mit Kopfbolzendübeln und Trapezprofilen, mit einer vari-ablen Dicke der Deckenplatte von 150 bis 200 mm.Die Stützenausbildung stellt bei diesem Hochhaus in jedem Fall einen Sonderfall dar – sie bestehen aus Stahl erhöhter Festig-keitsklasse, S460M: Die HD-Profile der Serie 400 und 360 sind an den Enden gefräst, um den direkten Kontakt zwischen den

04_ST_A04-A18_1-13.indd 4 18.12.12 15:42

A5Stahlbau 82 (2013), Heft 1

Nachhaltiges Bauen mit Stahl

Elementen an den Knotenpunkten zu ge-währleisten; der Schraub anschluss erfolgt mittels Scher-Lochleibungsverbindung.Aufgrund der komplexen Geometrie des gesamten Tragwerks führt die Neigung der Stützen, auf Höhe einiger Ebenen (insbesondere 9. und 12. Geschoss), zu horizontalen Kräften beacht lichen Aus-maßes; diese Kräfte, in einer Größenord-nung von mehreren hundert Tonnen, wer-den mittels eines hochleistungsfähigen horizontalen Gitterträgersystems auf den Betonkern abgeleitet, über weitere Ver-bundbau-Stahlträger „eingelassen“ in die Stahlbetonbauteile.Für den Anschluss der weiteren horizon-talen und vertikalen Elemente wurde eine Lösung gewählt, die es gestattete, eine erhöhte Montagegeschwindigkeit zu

erzielen. Die einzigen vor Ort geschweiß-ten Elemente waren die „Stutzen“, die mit dem Betonkern verbunden sind, während alle anderen Haupt- und Nebenträgerpro-fi le, mit ganz wenigen Ausnahmen, mit-tels Schraublaschen an Steg und Flansch verbunden wurden.Besonders zu erwähnen ist, dass Stahlbau Pichler bei diesem Projekt eine ganze Etage in nur einer Arbeitswoche erstellen konnte.

Weitere Informationen:Stahlbau Pichler, Edisonstraße 15, 39100 Bozen, Tel. +39 (0)471 065 000, Fax +39 (0)471 065 001, [email protected], www.stahlbaupichler.com

Software für Statik und Dynamik

Folg

en S

ie u

ns a

uf:

Aktuelle Informationen...

Kostenlose Testversion auf www.dlubal.de

WeitereInformationen:

Ingenieur-Software Dlubal GmbHAm Zellweg 2, D-93464 TiefenbachTel.: +49 9673 9203-0Fax: +49 9673 [email protected]

www.dlubal.dewww.dlubal.dewww.dlubal.dewww.dlubal.deBesuchen Sie uns: Halle C3, Stand 629

Das räumliche Stabwerksprogramm

Das ultimative FEM-Programm

Stahlbau

Brückenbau

Massivbau

Ver

bin

du

ng

en

Ver

bin

du

ng

en

3D-Finite Elemente

Mit

CA

D-A

nb

ind

un

g

Stab

ilitä

t u

nd

Dyn

amik

3D-Stabwerke

© www.mero.de

www.dlubal.dewww.dlubal.dewww.dlubal.dewww.dlubal.de

© www.ibehlenz.de

Bild 3. Für die imposante Tragstruktur bis in eine Höhe von 140 m zeichnet Stahlbau Pichler verantwortlich (Fotos: Stahlbau Pichler)

Die Zahlen des Stahltragwerks

STÜTZEN: HD-Profi le 460 und 360, S460M– mehr als 700 t (2,54 km) Stahlstützen– Anzahl der Anschlüsse Stütze-Stütze: 250– Anzahl der Schraubbolzen für die Anschlüsse Stütze-Stütze: 7.200

TRÄGER (HE, IPE, zusammengesetzte Querschnitte)– 1322 t (13,52 km) Stahlträger– Anzahl Träger: 1.800– Anzahl der Anschlüsse Träger-Stütze: 3.600– Anzahl der Schraubbolzen für die Anschlüsse Träger-Stütze: 28.800

Bautafel Le Varesine: Auftraggeber: HINES Italia SGR SpA für Fondo Porta Nuova Varesine Architekt: Kohn Pedersen Fox Associates Pc Tragwerksplaner und technische Beratung für die Ausführung: ARUP Stahlbau: Stahlbau PichlerStahlhersteller (S460M): ArcelorMittal Planungsbeginn (Architektur und Ingenieurbau): 2006 Abschluss der Planungsphase: 2009 Baubeginn: 2009 Fertigstellung: in Fertigstellung

04_ST_A04-A18_1-13.indd 5 20.12.12 12:18


Nachhaltiges Bauen mit Stahlw

ww

.str

uctu

rae.

de/p

rodu

cts

Motiven, sondern auch mit politischen Ambitionen. Denn der Anstoß für den Neubau kam 2003 vom damaligen französischen Präsidenten Jacques Chirac, der die „leuchtende Seite des Islam“ in die Öffentlichkeit bringen wollte. Zum anderen standen die Architekten vor der schwierigen Aufgabe, die neue, moderne Architektur in eine harmonische Beziehung mit dem denkmal-geschützten Altbau zu bringen. Dem Team Ricciotti/Bellini ist beides meisterhaft gelungen. Wie ein fliegender Teppich aus Glas und Metall überspannt die sanft gewellte Konstruktion fast den gesamten Innenhof, hält aber einen Abstand von 2,5 bis 4 m zum umgebenden Altbau. Das Glasdach ist beidseitig von einem Metallgeflecht aus Bronze-draht umgeben und „schwebt“ in einer Höhe von 6 bis 8 m über den Ausstellungsräumen. Der goldene Farbton des Teppichs har-moniert dabei mit den beigen Farbtönen der Sandsteinfassaden des Louvre. „Der Cour Visconti sollte nicht überdeckt, sondern sichtbar blei-ben. Wir wollten eine sanfte und nicht gewaltsame Integration eines entschieden zeitgenössischen Architekturdesigns in einem historischen Umfeld erreichen“, erklärten die beiden Architekten ihren Entwurf.

1.200 t schwere StahlkonstruktionGetragen wird die rund 1.700 m² große Überdachung aus Glas von einer 1.200 t schweren Stahlkonstruktion. Ca. 8.000 Stahl-rohre wurden wabenartig zusammengeschweißt. Sie bilden den Rahmen für die rund 2.000 Isolierglas-scheiben, die von der Flachglaswerk Radeburg GmbH alle einzeln angefertigt wurden. Dies war notwendig, weil alle Scheiben unterschiedlich groß sind: zwei Drittel der Scheiben wurden dreieckig mit Durch-schnittsmaßen von ca. 120 cm × 120 cm × 170 cm ausgeführt, zu

Der fliegende Teppich von ParisDas Louvre Museum in Paris hat mit einem spektakulären An-bau neuen Raum geschaffen für die Präsentation islamischer Kunst. Elegant und scheinbar schwebend überdacht die Kon-struktion aus Glas und Metall den Cour Visconti genannten Innenhof des Louvre. Das Glas für die rund 2.000 Scheiben der Überdachung lieferte die Flachglaswerk Radeburg GmbH.

Der Pariser Louvre ist eines der größten und bekanntesten Museen der Welt. Untergebracht im historischen Stadtschloss am nördlichen Ufer der Seine beherbergt es auf rund 60.000 m² Kunstwerke aus aller Welt – darunter auch die berühmte „Mona Lisa“ von Leonardo da Vinci. Doch nicht nur die Gemälde und Kunstwerke, die hier zu sehen sind, locken jährlich Millionen von Besuchern an. Auch die modernen Erweiterungsbauten des Museums sind eigene Attraktionen. 1989 sorgte eine Pyramide aus Glas, die im zentralen Innenhof des Gebäudes errichtet wurde, für erregte Diskussionen. Heute gilt die als Haupteingang zum Museum genutzte Pyramide als eines der Wahrzeichen der Stadt. Zu ähnlicher Bekanntheit könnte auch der zweite moderne An-bau des Louvre gelangen. Entworfen wurde die Glas-Metall-Konstruktion von Architekt Rudy Ricciotti aus Marseille und dem Designer Mario Bellini aus Mailand. Sie gingen als Sieger aus einem internationalen Architektur-Wettbewerb hervor, der für das Projekt ausgeschrieben worden war.

Künstlerische und politische AmbitionenEinerseits ging es um die neue Präsentation der Abteilung für islamische Kunst – ein Vorhaben nicht nur aus künstlerischen

Bild 1 Das fertige Dach (Foto: M. Bellini – R. Ricciotti/Musée du Louvre © 2012 Musée du Louvre/Philippe Ruault)

Bild 2. Das Glasdach wird verschleiert(Foto: M. Bellini – R. Ricciotti/Musée du Louvre © 2011 Musée du Louvre/Antoine Mongodin)

Bild 3. Montage der Gläser(Foto: M. Bellini – R. Ricciotti/Musée du Louvre © 2011 Musée du Louvre/Antoine Mongodin)

Bild 4. Montage des äußeren Metallschleiers(Foto: M. Bellini – R. Ricciotti/Musée du Louvre © 2011 Musée du Louvre/Antoine Mongodin)

04_ST_A04-A18_1-13.indd 6 18.12.12 15:43

—NICHTS IST

LEICHTERALS STAHL.—

—Um der Islamischen Sammlung des Pariser Louvre ein neues Zuhause zu geben, sollte über dem Cour Visconti ein zarter, transparenter „Libellen� ügel“ schweben. Wie Waagner-Biro diese Aufgabe mit einer freigeformten Stahl-Glaskonstruktion und nicht weniger als 4.700 unterschiedlichen, transluzenten Metallpaneelen löste, erfahren Sie auf waagner-biro.com.

WIE

N N

OR

D

WB 28_12 Anz Steel Structures_Louvre_181x262_RZ.indd 1 20.12.12 13:02

04_ST_A04-A18_1-13.indd 7 20.12.12 14:40



ww

.str

uctu

rae.

de/p

rodu

cts

hochkarätige Jury aus Architekten, Metallgestaltern und Fach-pressevertretern entscheidet über die Vergabe des Preises, der in getrennten Kategorien die Bereiche Architektur und Metallge-staltung prämiert.

Weitere Informationen, Bewerbungsformulare und die Auslobung mit den Teilnahmebedingungen:Industrieverband Feuerverzinken e.V., Graf-Recke-Str. 82, 40239 Düsseldorf, Tel. + 49 (0)211 – 6907650, Fax + 49 (0)211 – 690765-28, [email protected], www.feuerverzinken.com/verzinkerpreis2013

BAU 2013, Halle B 1, Stand 318

einem Drittel wurden wirtschaftlichere Viereckscheiben mit einer durchschnittlichen Kantenlänge von ca. 120 cm eingefügt. Als Glas wurde teilvorgespanntes Sonnenschutzisolierglas mit Sunex-Beschichtung und CEKAL-Kennzeichnung in der Ausfüh-rung als Verbund-Sicherheitsglas aus dem Hause Saint-Gobain verbaut. Der Abstandhalter im Scheibenzwischenraum ist aus farbigem Edelstahl, als Randverbund wurde graue Butylschnur gewählt. Eingerahmt wird das Glasdach durch ein doppeltes Netz aus Bronzedraht. Von außen wirkt die Überdachung blickdicht, von innen jedoch können die Besucher durch die filigrane Netzstruk-tur hindurch schauen. Sogar aus der zweiten Ebene im Souterrain, die in einen geheimnisvollen Halbschatten getaucht ist, erlauben Öffnungen im Zwischenboden den Blick hinauf in den goldenen Himmel. Die Netze dienen nicht nur als zusätzlicher Sonnenschutz für die Ausstellungsräume, in denen auch sehr lichtempfindliche kostbare Teppiche präsentiert werden. Durch den „Schleier“ aus Bronze wird auch ein diffuses goldenes Licht erzeugt, das die Vision von Jacques Chirac, die „leuchtende Seite des Islam“ zu zeigen, auf ebenso praktische wie poetische Art umsetzt.

Weitere Informationen:SAINT-GOBAIN Deutsche Glas GmbH, Viktoriaallee 3–5, 52066 Aachen, Tel. +49 (0)241 – 516-0, [email protected], www.glassolutions.de

BAU 2013, Halle A 1, Stand 502

Verzinkerpreis 2013 wird ausgelobt – Einsendeschluss vormerken und bewerbenArchitekten, Bauingenieure, Stahl- und Metallbauer, Designer und Metallgestalter sind aufgerufen sich am Wettbewerb um den 13. Deutschen Verzinkerpreis für Architektur und Metall-gestaltung zu beteiligen. Der Einsendeschluss für den mit 15.000 Euro dotierten Preis ist der 29. März 2013.

In seiner rund 25-jährigen Geschichte hat sich der Verzinkerpreis zu einem in der Fachwelt beachteten Podium für innovative Ar-chitektur und Metallgestaltung mit Stahl entwickelt. Namhafte Architekten und Designer stellten sich dem Wettbewerb. Gleich-zeitig dient der Verzinkerpreis talentierten, weniger bekannten Architekten und Metallgestaltern als Sprungbrett. Der Deutsche Verzinkerpreis prämiert innovative Bauwerke, Objekte und Pro-dukte, die im wesentlichen Umfang feuerverzinkt sind oder inte-ressante feuerverzinkte Details enthalten. Eine unabhängige,

Bild 1 Reiser und Partner Architekten erhielten beim Wettbewerb um den Verzinker-preis 2011 einen der beiden ersten Preise für die feuerverzinkte Fassade der Werner-von-Siemens-Schule in Bochum

Bild 2 Für die Kunstgalerie Stihl und Kunstschule Waiblingen wurden Hartwig N. Schneider Architekten ebenfalls mit einem ersten Preis beim Wettbewerb um den Ver-zinkerpreis 2011 ausgezeichnet (Fotos: Industrieverband Feuerverzinken)

04_ST_A04-A18_1-13.indd 8 18.12.12 15:43



ww

w.s

truc

tura

e.de

/pro

duct

s

Sika Protective Coatings stärkt Marktposi-tion und Produktportfolio im Brandschutz

Die Sika Deutschland GmbH übernahm zum 17. 11. 2012 den Geschäftsbereich der Brandschutzsysteme von der in Mann-heim ansässigen RÜTGERS Organics GmbH. Verkäufer ist die International Chemical Investors Group (ICIG), welche die Tochter der ehemaligen Rütgers AG übernommen hatte.

ERSTKLASSIGEAUTOMATION

Bernd (35) kennt die effektivste Arbeitsweise für die Planung, Detaillierung und Fertigung von Stahlkonstruktionen. Sein Unternehmen hat Fertigung und Projektmanagement mithilfe von Teklas Kopplung zu MIS-Systemen und CNC-Maschinen automatisiert. Wichtiger noch, durch die Arbeit an ein und demselben Tekla-Modell stehen allen Partnern die aktuellsten Baudaten zur Verfügung, in Echtzeit.

Tekla Structures BIM (Building Information Modeling)-Software bietet eine datenintensive 3D-Umgebung, die von Bauunternehmern, Planern, Konstrukteuren und Fertigungsbetrieben sowohl im Stahl- als auch Betonbau gemeinsam genutzt werden kann. Tekla ermöglicht besseres Bauen und eine optimale Integration bei Projektmanagementund -auslieferung.

Konstruktive Stahlbau-Elemente eines Gebäudes werden mit Sika Unitherm Brand-schutz-Systemen beschichtet, um im Brandfall die Tragfähigkeit des Stahls zu verlän-gern. Bei Hitzeeinwirkung verwandelt sich die Beschichtung in eine zentimeterdicke isolierende Schaumschicht. (Foto: Sika)

Durch die Akquisition von Rezepten, Zulassungen und der Marke Pyroplast® festigt Sika seine Position im Brandschutz und erwirbt ein Portfolio gut etablierter, fortschrittlicher und umweltfreundlicher Brandschutzbeschichtungen und -systeme. „Mit der Kombination der Stärken von Sika und Rütgers Orga-nics kann dem Kunden damit in allen wichtigen Feuerwider-standsklassen ein attraktives Sortiment angeboten werden“ meint Joachim Straub, Geschäftsführer Sika Deutschland GmbH. Ne-ben lösemittelhaltigen und lösemittelfreien Beschichtungssyste-men erweitert Sika somit seine Produktpalette auf wässriger Ba-sis. Anwendung findet der Brandschutz von Sika bei den klassi-schen Baustoffen Stahl, Holz und Beton. Dämmschichtbildner schützen den Stahl durch Isolation des Untergrundes vor der Hitze und dem darauf folgenden Verlust der Stabilität. Bei Holz-elementen lassen sich die Entflammung und die Brandweiterlei-tung verhindern oder verzögern. Brandschutz für Beton wird dort eingesetzt, wo durch Nutzungs- oder Bestandsänderung in einem Bauwerk eine brandschutztechnische Nachrüstung not-wendig ist.

Weitere Informationen:Sika Deutschland GmbH, Kornwestheimer Straße 103–107, 70439 Stuttgart, Tel. +49 (0)711 8009 0, [email protected], www.sika.com

BAU 2013, Halle A 1, Stand 530

04_ST_A04-A18_1-13.indd 9 18.12.12 15:43



ww

.str

uctu

rae.

de/p

rodu

cts

systeme Grenzwerte für VOC-Emissionen pro beschichtete Ober-fl äche festgelegt. Für die Erreichung der Qualitätsstufe 2 (Bronze-status) ist für die Korrosionsschutzbeschichtung für Bauteile der Korrosivitätskategorie größer C3 ein VOC-Wert von < 120 g/m² einzuhalten – bei dem Goldstatus < 60 g/m². In der Tabelle 1 fi nden Sie zwei Beschichtungssysteme für die Korrosivitätskate-gorie C3 und zwei für C4 sowie die Einteilung der Systeme in die DGNB-Qualitätsstufen.GEHOLIT+WIEMER hat viele Produkte und Produktsysteme, mit denen alle Qualitätsstufen sicher erfüllt werden können.Für die einfache und schnelle Ermittlung der neu geforderten VOC-Emissionswerte in g/m² für Beschichtungssysteme wurde der VOC-Kalkulator entwickelt. Auf der Homepage www.geholit-wiemer.de können Sie die einzelnen Beschichtungsstoff e ausge-sucht und mit der Eingabe der geplanten Schichtdicken erschei-nen schon die VOC-Emissionen des gesamten Korrosionsschutz-systems (siehe Tabelle 2).

Weitere Informationen:GEHOLIT+WIEMER, Tel. +49 (0)7255/99-0, Fax +49 (0)7255/99-123, [email protected], www.geholit-wiemer.de

VOC-Kalkulator für Korrosionsschutz- Systeme (DGNB-Anforderungen)

Die Reduzierung von Lösemitteln bei der Applikation von Korrosionsschutz-Produkten ist ein viel diskutiertes Thema. Für die Stahlbauer ist die 31. BlmSchV wichtig mit den VOC-Jahresemissionen, während die Beschichter vor Ort die Deco-paint-Richtlinie mit den VOC-Grenzwerten für jedes einzelne Produkt in g/l einhalten müssen.

Im Korrosionsschutz werden in der Regel mehrschichtige Beschichtungssysteme eingesetzt wie z. B.– eine EP-Zinkstaubgrundierung,– zwei EP-Zwischenbeschichtungen und– eine PUR-Deckbeschichtung.

Für Bauherren, Planer und Anwender ist es mit den bisherigen Kennzahlen von den Materialherstellern fast unmöglich zu er-mitteln, wie hoch die VOC-Emissionen von Beschichtungssyste-men in Gramm pro beschichtete Oberfl äche sind. Ein VOC-Ver-gleich bei Korrosionsschutz-Beschichtungsaufbauten fi ndet nicht statt.Die DGNB (Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen e.V.) hat seit 5.2012 in den Nutzungsprofi len für Korrosionsschutz-

fischer Verbundanker-SystemeDamit die Planung hält.

Messe BAU München 14.-19. Januar 2013 Halle A1, Stand 329

Die fischer Verbundanker-Systeme für gerissenen Beton halten, was sie versprechen. Das fischer Highbond-System FHB II ist der Profi für gerissenen Beton mit höchster Leistung und millio-nenfach bewährt. Das fischer Powerbond-System FPB ist der Ökonom mit hoher Tragfähigkeit und variabler Verankerungstiefe. Das fischer Superbond-System FSB ist der Beton-Allrounder. Die Software COMPUFIX unterstützt Sie zudem umfassend bei Auswahl und Bemessung des passenden Systems. www.fischer.de

RZ_AZ_Verbundanker_Planer-Statiker-Motiv3.indd 1 21.11.12 09:42

Tabelle 1. Beispielhafte VOC-Emissionen verschiedener Beschichtungssysteme und Erfüllung der DGNB-Kriterien, Version 2012

Schicht Beschichtungsstoff Schichtdicke Festkörper VOC-Gehalt VOC-Wert Verbrauch Voc

[µm] [ml/kg] [Masse %] [g/L] [g/m2] [g/m2]

1 GEHOPON-E87-Metallgrund

80 390 19,0 314 205 39

2 GEHOPON-E87-ZB 80 360 18,0 315 222 40

3 WIEREGEN-M87 80 403 28,0 392 199 56

4 0 0,0 0 0 0

5 0 0,0 0 0 0

Gesamt 240 626 135

Tabelle 2. Ergebnisse des VOC-Kalkulators für ein Korrosionsschutz-System für Bauteile mit der Korrosivitätskategorie C4-Hoch

Ergebnis: Das Korrosionsschutz-System erfüllt mit 135 g/m2 die DGNB-Qualitätsstufe 1

04_ST_A04-A18_1-13.indd 10 18.12.12 15:43

fischer Verbundanker-SystemeDamit die Planung hält.

Messe BAU München 14.-19. Januar 2013 Halle A1, Stand 329

Die fischer Verbundanker-Systeme für gerissenen Beton halten, was sie versprechen. Das fischer Highbond-System FHB II ist der Profi für gerissenen Beton mit höchster Leistung und millio-nenfach bewährt. Das fischer Powerbond-System FPB ist der Ökonom mit hoher Tragfähigkeit und variabler Verankerungstiefe. Das fischer Superbond-System FSB ist der Beton-Allrounder. Die Software COMPUFIX unterstützt Sie zudem umfassend bei Auswahl und Bemessung des passenden Systems. www.fischer.de

RZ_AZ_Verbundanker_Planer-Statiker-Motiv3.indd 1 21.11.12 09:4204_ST_A04-A18_1-13.indd 11 18.12.12 15:43



ww

.str

uctu

rae.

de/p

rodu

cts

Organische Photovoltaik auf StahlAuf eine zukunftsträchtige Form der Stromerzeugung setzen ThyssenKrupp Steel Europe und Solliance: die organische Photovoltaik (OPV). Dabei handelt es sich um Solarzellen aus lichtaktiven Kunststoffen, die flexibel einsetzbar sind und sich in günstigen und für die Großproduktion geeigneten Verfah-ren herstellen lassen. Im Vergleich zu den bisher bekannten starren Solarzellen auf Silizium-Basis weisen sie zwar einen geringeren Wirkungsgrad auf, sie haben aber das Potenzial in großen Mengen sehr effizient, ressourcenschonend und preis-günstig hergestellt zu werden.

Ihre Vorteile spielt diese Technologie also in der Verwendung auf großen Flächen aus. Hier bieten sich z. B. Dach- und Fas-sadenteile von Industriebauten an, ein Bereich in den typi-scherweise Bauteile aus organisch vorbeschichten Stahl einge-setzt werden. Um diese innovative Technologie weiter voran-zutreiben, sollen neue Verfahren untersucht werden, wie die organische Photovoltaik für den Einsatz in der Bauindustrie bereits in Stahlflacherzeugnisse integriert werden kann. Aus diesem Grund beteiligt sich ThyssenKrupp Steel Europe, einer der führenden Anbieter von vorbeschichteten Flachstahlpro-dukten, am Solliance-Forschungsprogramm zu organischer Photovoltaik.

Vollständige Verschmelzung des Bauteils und der strom-erzeugenden FunktionDie Bauindustrie setzt zunehmend darauf, den Energiebedarf von Gebäuden über ihre Nutzungsdauer hinweg zu reduzieren. Aus Umweltsicht sollen energieneutrale und -autarke Gebäude

* D

er €

-Pre

is g

ilt a

ussc

hlie

ßlic

h fü

r D

euts

chla

nd. I

nkl.

Mw

St. z

zgl.

Vers

andk

oste

n. Ir

rtum

und

Änd

erun

gen

vorb

ehal

ten.

024

4100

006_

dp

Ernst & SohnVerlag für Architektur und technischeWissenschaften GmbH & Co. KG

Kundenservice: Wiley-VCHBoschstraße 12D-69469 Weinheim

Tel. +49 (0)6201 606-400Fax +49 (0)6201 [email protected]

A W i l e y C o m p a n y

■ Zentrale Themen des Buches sind geschweißte und geschraubte Verbindungen im Stahl- und Verbundbau. Darüber hinaus werden auch andere Verbindungstechniken bzw. Verbindungsmittel behandelt, wie z. B. Kontakt, Kopfbolzendübel, Setzbolzen, Niete, Augenstäbe, Bolzen, Hammerschrauben, Zuganker, Dübel und Ankerschienen.Auf die Methoden und Vorgehensweisen zur Bemessung und konstruktiven Durchbildung der Verbindungen wird ausführlich eingegangen. Neben den allgemeingültigen Grundla-gen werden die Regelungen der Eurocodes mit ihren Nationalen Anhängen behandelt und Erläuterungen zum Verständnis gegeben. Zahlreiche Konstruktions- und Berechnungsbei-spiele zeigen die konkrete Anwendung und Durchführung der Tragsicherheitsnachweise.

■ jetzt neu nach Eurocodes■ praxisnahe Einarbeitung für Berufseinsteiger

und im Studium■ Nachschlagewerk mit Beispielen für den gesam-

ten Ingenieurbau, denn Stahlbau verbindet.

R O L F K I N D M A N N

M I C H A E L S T R A C K E

Verbindungen im Stahl- und Verbundbau

Reihe: Bauingeneur-Praxis BiP3., aktualisierte Aufl age 2012.ca. 480 Seiten, ca. 330 Abb., ca. 70 Tab., Br.ca. € 55,–ISBN: 978-3-433-03020-2Erscheint August 2012

Verbindungen im Stahl- und Verbundbau

On

lin

e-B

est

ell

un

g:

ww

w.e

rnst

-un

d-s

oh

n.d

e

Neue Aufl age

0244100006_dp_180x128mm.indd 1 10.05.12 14:07

Organische Photovoltaik auf Stahl: Auf eine zukunftsträchtige Form der Stromerzeugung setzen ThyssenKrupp Steel Europe und Solliance: die organische Photovoltaik (OPV). Dabei handelt es sich um Solarzellen aus lichtaktiven Kunststoffen, die flexibel einsetz-bar sind und sich in günstigen und für die Großproduktion geeigneten Verfahren herstel-len lassen (Fotos: Solliance)

04_ST_A04-A18_1-13.indd 12 18.12.12 15:43



ww

w.s

truc

tura

e.de

/pro

duct

s

errichtet werden. Eine Möglichkeit ist die Einbindung von Tech-nologien zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien wie Solarzellen in die Gebäudehülle. Im Gegensatz zu nachträglich an den Gebäuden montierten Solarsystemen geht es bei dieser Art der Gebäude Integrierten Photovoltaik (GIPV) um die voll-ständige Verschmelzung des Bauteils und der stromerzeugenden Funktion. Ziel ist es, in Serienproduktion bereits das Stahlband, aus dem die Bauelemente hergestellt werden können, mit der OPV-Funktion zu auszustatten. Die Integration von organischer Photovoltaik in Flachstahl-erzeugnisse bringt deutliche Vorteile gegenüber bisher be-kannten organischen Solarmodulen auf Kunststofffolien und kann so zu einer Beschleunigung der Entwicklung hin zu marktreifen Produkten führen. Organische Photovoltaik ist ästhetisch, kon struktionsfreundlich und unterstützt Kon-strukteure und Bau herren darin, sich für Niedrigenergie-Ge-bäude zu entscheiden. Die integrierte OPV kann sowohl an den Dächern als auch auf Fassaden eingesetzt werden. Auf diese Weise vergrößert sich die Erzeugungsfläche wesentlich und die umweltschonend erzeugte Elektrizitätsmenge erhöht sich.

Beschleunigte Entwicklung bei standardmäßig integrierter PV-LösungBei der Produktion von Stahl-Elementen gibt es eine Coil-Coat-ing genannte Fertigungsstufe, in der flaches Stahlband auf kon-tinuierlich arbeitenden Anlagen mit Lacken, Folien und Lack-/Folienkombinationen beschichtet wird. „Wir sind führende An-bieter von oberflächenveredelten Flachstahlprodukten für den Bausektor und setzen uns in erster Linie für eine nachhaltige Stahl- und Bauindustrie ein. Durch die Integration der OPV-Technologie in unseren Beschichtungsprozessen wollen wir un-seren Kunden in der Baubranche einen Zusatznutzen bieten, der sich finanziell auszahlt und gleichzeitig einen Beitrag zur für aktiven Klimaschutz leisten“, so Dr. Bettina Werner, bei ThyssenKrupp Steel Europe im Bereich Color für die Entwick-lung von Oberflächenbeschichtungen der Flachstahlprodukte zuständig. „Die gemeinsame Forschungsarbeit bei Solliance um-fasst Aktivitäten in der gesamten Wertschöpfungskette. Die Be-teiligung verschiedener Partner mit unterschiedlichen Schwer-punkten wird zu einer beschleunigten Entwicklung einer stan-dardmäßig integrierten Photovoltaik-Lösung führen“, erwartet Dr. Bettina Werner.„Wir freuen uns, ThyssenKrupp Steel Europe im Solliance-Öko-system begrüßen zu dürfen. Die Beteiligung eines international renommierten Stahlerzeugers unterstreicht die starke Markt-nachfrage nach organischer Photovoltaik und hilft uns dabei, unsere Forschungsarbeit an den Bedürfnissen der Endverbrau-cher zu orientieren. Dies bedeutet einen zentralen Schritt in un-seren laufenden Entwicklungsplänen für hocheffiziente und kos-tengünstige OPV-Module von hoher Stabilität für eine Vielzahl von Anwendungen“, sagte Ronn Andriessen, OPV Program Ma-nager bei Solliance.

Weitere Informationen:ThyssenKrupp Steel Europe AG, Kaiser-Wilhelm-Straße 100, 47166 Dusiburg, Tel. +49 (0)203 52-0, Fax +49 (0)203 52 25-102, [email protected], www.thyssenkrupp-steel-europe.com

BAU 2013, Halle B 1, Stand 303

www.sofi stik.deinfo@sofi stik.de

Voll-graphische und achsenbasierte EingabeParametrische Querschnitte3D Vorspannung für Stab- und SchalenelementeBauphasen-Manager für zeitabhängige Effekte und Bauabläufe (Freivorbau, Taktschieben etc.)Überhöhungsberechnung und Werkstattform (auch iterativ)Bibliothek von LastenzügenEinfl usslinien und -fl ächenHigh-End Solver (iterativ, parallel)Automatische Überlagerung und Bemessung (DIN-FB, OENorm, SIA, EC, BS, AASHTO etc.)Zugüberfahrten mit Interaktion, Erdbeben, Nichtlineare Berechnungen, Dynamischer Wind, CFD

Brückenbau

Stahlbau_2012_88x262_RZ.indd 1 26.01.12 20:58

04_ST_A04-A18_1-13.indd 13 18.12.12 15:43


aktuellw

ww

.str

uctu

rae.

de/p

rodu

cts

Weitere Informationen:Hilti Deutschland AG, Hiltistraße 2, 86916 Kaufering, Tel. (0800) 888 55 22, Fax (0800) 888 55 23, [email protected], www.hilti.de

BAU 2013, Halle A 5, Stand 526sowie: Halle C 2, Stand 435

Systemkette an Produkten mit völlig neuer Anwendung

Das Unternehmen Hilti präsentiert sich an zwei Messeständen auf der internationalen Messe BAU vom 14. bis 19. Januar 2013 in München. In Halle A5 / Stand 526 wird eine Vielzahl von Produkten gezeigt, die den nachträglichen Bewehrungs-anschluss revolutionieren. Speziell für den Bereich Unterkon-struktionen und Befestigungssysteme für Fassaden ist Hilti darüber hinaus in Halle C2, Stand 435 vertreten.

Auf der BAU 2013 lüftet Hilti den Vorhang für gleich mehrere Neuheiten: Rund um den nachträglichen Bewehrungsanschluss stellt der Spezialist für Elektrowerkzeuge und Befestigungstech-nik eine ganze Systemkette an Produkten vor, die eine völlig neue Herangehensweise an diese Anwendung ermöglichen. Dar-über hinaus können die Messebesucher auf dem großen Messe-stand in Halle A5 (Stand 526) zahlreiche weitere Produkte für den professionellen Anwender in den Branchen Bau, Stahl/Me-tall und Ausbau sowie Lösungen für Planer und Architekten in Augenschein nehmen und ausprobieren. Die Palette an Neupro-dukten reicht dabei vom Kernbohrgerät DD 160, dem Gas-Di-rektbefestigungsgerät GX 90-W für Holz-auf-Holz-Befestigungen über die neuesten Geräte der 22 V-Akku-Generation bis hin zu Weiterentwicklungen der Lasertechnik wie dem Innenrotations-laser PRI 36 sowie Multi-, Punkt- und Linienlasern.Einen besonderen Schwerpunkt hat Hilti auf den Bereich Unter-konstruktionen und Befestigungssysteme für Fassaden gelegt und ist hier sogar mit einem eigenen Messestand in Halle C2 (Stand 435) vertreten.

* D

er €

-Pre

is g

ilt a

ussc

hlie

ßlic

h fü

r D

euts

chla

nd. I

nkl.

Mw

St. z

zgl.

Vers

andk

oste

n. Ir

rtum

und

Änd

erun

gen

vorb

ehal

ten.

021

0300

006_

dp

■ Der Stahlbau-Kalender ist ein Wegweiser für die richtige Berechnung und Konst-ruktion im gesamten Stahlbau, er dokumentiert und kommentiert verlässlich den aktuellen Stand der Stahlbau-Regelwerke. Zur bauaufsichtlichen Einführung von Eurocode 3 werden seit der Ausgabe 2011 systematisch alle Teile der Norm mit ihren Nationalen Anhängen kommentiert. In diesem Jahr sind neben der Aktualisierung zum Teil 1-8 „Bemessung von Anschlüssen“ auch praxisnahe Anwendungshinweise für die Nachweisformate und optimalen Bemessungsabläufe zum Teil 1-1 „Allgemeine Bemessungsregeln“ enthalten. Weitere ausführliche Kommentare aus erster Hand

werden zu den Teilen 1-3 „Kaltgeformte Bauteile und Bleche“, 2 „Stahlbrücken“ und 5 „Pfähle und Spund wände“ verfasst. Der Industrie- und Anlagenbau ist ohne den modernen Stahlbau undenkbar. Beiträge über Stahlschornsteine, Maste, Tankbauwerke, Silos und Industrieanlagen stellen aktuelle Entwicklungen vor und berücksichtigen die neuen europäischen Normen für Einwirkungen und Tragwerksbe-messung.




H R S G . : U L R I K E K U H L M A N N

Stahlbau-Kalender 20132013.

ca. 800 S. ca. 600 Abb.

ca. 50 Tab. Gb.ca. € 139,–*Fortsetzungspreis: ca. € 119,–*ISBN 978-3-433-02988-6

Erscheint April 2013


On

lin

e-B

est

ell

un

g:

ww

w.e

rnst

-un

d-s

oh

n.d

e

Stahlbau-Kalender 2013Eurocode 3 – Anwendungs normen, Stahl im Anlagenbau

Ab

b.

vorl

äufi

g

0210300006_dp_180x128mm.indd 1 26.11.12 11:17

Hilti stellt auf der BAU 2013 u.a. rund um den nachträglichen Bewehrungsanschluss eine ganze Systemkette an Produkten vor, die eine völlig neue Herangehensweise an diese Anwendung ermöglichen (Foto: Hilti)

04_ST_A04-A18_1-13.indd 14 18.12.12 15:43


aktuell

ww

w.s

truc

tura

e.de

/pro

duct

s

Advance Steel Software setzt

neue Maßstäbe in der Stahlbau-

planung.

Ob gebogen, geschwungen oder

gedreht – konstruieren Sie schnell

und intuitiv, was Ihr Kunde sich

vorstellt.

G R A I T E C G m b H · w w w. g ra i t e c . d e

demo.graitec.de

Für mehr Schwung im Stahlbau

Advance Steel

AutoCAD®

kompatibelAutoCAD

Pictur

es:ETI

, Gren

oble

Chaix

& More

l, Pari

sGrenoble Stadion

Laden Sie jetzt die kostenlose Demo-Version von unserer Website:

Grai Anzeige Steel 60x260 20100630.indd 1 01.07.2010 10:30:43 Uhr

Die Rudolf Hensel GmbH setzt bei der Entwicklung ihrer Brandschutz-Beschich-tungen auf deren Umweltverträglichkeit und Nachhaltigkeit. ln ihrer Green Pro-duct Linie werden diejenigen Brand-schutzprodukte präsentiert, die 2012 mit dem Amerikanischen Gütesiegel LEED als Baustoffe für ökologisches Bauen be-stätigt wurden. Hierzu gehören Beschich-tungssysteme für den Brandschutz von Stahlkonstruktionen in Gebäuden. Sie sind nach europäischer Norm zugelassen für eine Feuerwiderstandsdauer von bis zu 120 Minuten. Mit dem Decklack im

Wunschfarbton bieten diese Brandschutz-Produkte Sicherheit, aber auch die Mög-lichkeit, Stahlprofile optisch hervorzuhe-ben und so als Gestaltungselement ein-zusetzen.

Weitere lnformationen: Rudolf Hensel GmbH, Lauenburger Landstraße 11, 21039 Börnsen, Tel. + 49 (0)40 – 72 10 62 10, Fax + 49 (0)40 – 7210 62 52, [email protected], www.rudolf-hensel.de

Brandschutz-Beschichtungen für nach haltiges Bauen

ln ihrer Green Product Linie prä-sentiert die Rudolf Hensel GmbH diejenigen Brandschutzprodukte, die mit dem Amerikanischen Gü-tesiegel LEED als Baustoffe für ökologisches Bauen bestätigt wurden (Foto: Hensel)

Züblin Stahlbau nach neuer EN 1090 zertifiziert

Als einer der ersten Stahlbaubetriebe in Deutschland besitzt die Züblin Stahl-bau GmbH neben der Herstellerquali-fikation nach DIN 18800 nun auch die Zertifizierung nach der EN 1090. Die dazu erforderliche Betriebsprüfung wurde durch die Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Berlin-Bran-denburg bzw. Halle (SLV) durchgeführt.

Hinter der neuen Norm verbirgt sich die Anpassung der Bemessungs- und Her-stellungsverfahren für Stahl-, Aluminum- und Verbundtragwerke aus Stahl und Beton hin zu einem einheitlichen Richt-linienwerk für insgesamt 30 Länder des Europäischen Wirtschaftsraums (EWR). Ziel der neuen DIN EN ist eine flächen-deckende Vergleichbarkeit von Herstel-lungsprozessen sowie die Bescheinigung der Konformität der so hergestellten Kon-struktionen durch Kennzeichnung mit dem CE-Zeichen.Die DIN EN 1090 unterteilt in 4 s. g. Exe-cution Classes, Abkürzung EXC, wobei die Anforderungen von EXC1 nach EXC4 ansteigen. Die Einstufung in die entspre-chenden Ausführungsklassen folgt dabei einer produktbezogenen Sichtweise. Das herstellende Unternehmen muss nun mit-tels Zertifizierungsprozess nachweisen, dass alle Werks-, Schweiß- und Prüfein-richtungen den Anforderungen der werks-

eigenen Produktionskontrolle (kurz WPK) für die entsprechende Ausfüh-rungsklasse entsprechen und qualifizier-tes Personal zur Erteilung des zusätzli-chen Schweißer zertifikates benennen.Aufbauend auf den bereits erfolgreich um-gesetzten Anforderungen der Produktions-planungs-, Qualitäts sicherheits- sowie Qualitätsmanagementsysteme konnte der Züblin Stahlbau GmbH durch die SLV die Erstzertifizierung nach der neuen europäi-schen Herstellerqualifikation EN 1090-1 in der höchsten Ausführungsklasse, der EXC4, bestätigt werden.Gleichzeitig konnte der Züblin Stahlbau GmbH auch die Rezertifizierung nach der in der Übergangsphase weiterhin gültigen DIN 18800-7, wiederum in der höchsten Klasse E und die Qualifikationen in den DIN 18800-7-Erweiterungsgebieten Eisen-bahnbauwerke nach RIL 804 sowie Stra-ßenbrücken nach DIN-FB 103 bestätigt werden. Das QM-System „Schweißen“ der DIN EN ISO 3834-2 wurde ebenfalls neu zertifiziert.

Weitere Informationen:Züblin Stahlbau GmbH, Bahnhofstraße 13, 01996 Hosena, Tel. +49 (0)35756 71-0, Fax +49 (0)35756 71-123, [email protected], www.zueblin-stahlbau.de

04_ST_A04-A18_1-13.indd 15 18.12.12 15:43


aktuellw

ww

.str

uctu

rae.

de/p

rodu

cts

Weitere Informationen: Ingenieur-Software Dlubal GmbH, Am Zellweg 2, 93464 Tiefenbach, Tel. + 49 (0) 96 73 92 03-0, Fax + 49 (0) 96 73 92 03-51, [email protected], www.dlubal.de

BAU 2013, Halle C 3, Stand 629

Neue Versionen RFEM 5 und RSTAB 8Mit RFEM 5 und RSTAB 8 bringt Dlubal die neue Generation seiner Statikprogramme für anspruchsvolle Tragwerksplaner auf den Markt. Beide Programme vereinen die bekannte Effi-zienz mit einer Vielzahl an neuen hilfreichen Features.

RFEM 5 und RSTAB 8 stehen jeweils auch als 64-Bit-Version zur Verfügung. Dadurch lassen sich die Ressourcen des Compu-ters besser ausnutzen und umfangreichere Berechnungen durch-führen.

Viele weitere neue FeaturesUm internationalen Ansprüchen Rechnung zu tragen, wurden sechs neue Programmsprachen implementiert. Dlubal stellt die neuen Versionen somit in neun verschiedenen Sprachen zur Verfügung: in Deutsch, Englisch, Tschechisch, Spanisch, Französisch, Italienisch, Portugiesisch, Polnisch und Russisch. Lastfälle und Einwirkungen lassen sich jetzt direkt in RFEM 5 und RSTAB 8 entsprechend der Kombinationsregeln des Euro-codes und weiterer internationaler Normen automatisch kombi-nieren.Neu ist ebenso ein Ansichts-Navigator, der es erlaubt, bequem Ansichten zu generieren, abzuspeichern und wieder aufzurufen. Im Konfigurationsmanager können Anzeigeeigenschaften, Pro-grammoptionen, Symbolleisten usw. benutzerdefiniert eingestellt und als eigene Konfiguration abgespeichert werden.Es lassen sich einfach Linienraster erzeugen sowie relative Stab-exzentrizitäten, welche nach Querschnittsänderungen automa-tisch angepasst werden. Neue Stabtypen wie Feder, Steifigkeiten, Starrstab und die Verwendung von zusammengesetzten Holz- und hybriden Querschnitten bieten zusätzliche Optionen bei der Modellierung. Zur besseren Übersicht bei komplexen Modellen lassen sich den Objekten unterschiedliche Farben zuordnen, z. B. material-, querschnitts- und stabtypweise. Zudem können Aufla-ger mit der Nichtlinearität Reibung erzeugt werden. Durch das Festlegen von Glättungsbereichen lassen sich Singularitäten in den Ergebnissen glätten.

Neue und weiterentwickelte ZusatzmoduleAuch die Palette der Zusatzmodule und Einzelprogramme wurde erweitert. So sind z. B. folgende Module hinzugekommen:– FUND Pro (Bemessung von Fundamenten nach Eurocode)– JOINTS Stahl-Stützenfuß (Stützenfußbemessung nach EC 3)– RF-INFLUENCE (Ermittlung von Einflusslinien und -flächen)– STAGES (Berücksichtigung von Bauzuständen in RSTAB)

In den Einzelprogrammen FE-BEUL und KRANBAHN ist jetzt u. a. die Bemessung nach Eurocode möglich.

aufFachpersonal Niveauho

hemKarriere im Bauingenieurwesen

Stellenangebote & Weiterbildungweitere Angebote: www.ernst-und-sohn.de/stellenmarkt

Den großen

Stellenmarktsowie Weiterbildungsangebote

finden Sie am Ende jeder Ausgabe

Bild 1. Eingabe einer automatischen, relativen Stabexzentrizität in RSTAB 8

Bild 2. Neuer Projekt-Navigator – Ansichten (Abb.: Dlubal)

04_ST_A04-A18_1-13.indd 16 18.12.12 15:43


aktuell

ww

w.s

truc

tura

e.de

/pro

duct

s

In den vergangenen Jahrzehnten sind Bauwerke zunehmend flexibler und anspruchsvoller geworden. Um im Wettbewerb mithalten zu können, wird der Einsatz professioneller Software in der Bauplanung und -konstruktion immer wichtiger. Seit mehr als 25 Jahren liefert GRAITEC höchst innovative und ein-fach zu bedienende 3D-CAD- und Statik-Software, sowohl für einfache als auch für komplexe Konstruktionen im Stahlbau, Massivbau und Brückenbau. Zu den CAD- und Statik-Produk-ten von GRAITEC gehören herausragende Lösungen, wie Ad-vance Steel, die 3D-CAD-Software für die Stahlbaukonstruk-tion; Advance Bridge, die intelligente Lösung für den Brücken-bau; CS-STATIK, die neue Generation der Tragwerksplanung und Advance Concrete, 3D-CAD-Software für die Stahlbeton-konstruktion.

Weitere Informationen:GRAITEC GmbH, Dietrich-Oppenberg-Platz 1, 45127 Essen, Tel. +49 (0)201/64 72 97-50, Fax +49 (0)201/64 72 97-88, [email protected], www.graitec.de

BAU 2013, Halle C 3, Stand 622

Landeplatz für LebensretterUnter Verwendung der 3D-CAD Software Advance Steel von GRAITEC konstruierte die Stahlbau Ziemann GmbH einen erhöhten Hubschrauberlandeplatz am Krankenhaus „Barm-herzige Brüder“ in Trier.

Aufgrund einer geänderten EU-Bestimmung erhalten immer mehr Krankenhäuser einen hoch gelegenen Hubschrauberlan-deplatz. Dies betrifft vor allem Krankenhäuser in dicht besie-delten Gebieten, da dort der An- und Abflug nicht mehr eben-erdig erfolgen darf. Vorteil des neuen Landeplatzes in Trier ist, dass die Notfallpatienten sofort mit dem Aufzug zur Notauf-nahme gebracht werden können. Da sich der Aufzugsturm in direkter Anbindung an die Landeplattform befindet, können die Patienten ohne zeitliche Verzögerung medizinisch behan-delt werden.Der Landeplatz am Trierer Krankenhaus besteht aus einer 32 m hohen Stahlkonstruktion und einer Landeplattform mit einem Durchmesser von 28 m. Das Gewicht der reinen Stahl-konstruktion beträgt ca. 310 Tonnen. Für die Gründung und die Landeplattform wurden zusätzlich ca. 1000 m2 Beton benö-tigt. Des Weiteren wurden ca. 260 m Geländer, Treppen und Laufstege montiert. An die Stahlkonstruktion angegliedert ist ein massiver Stahlbetonaufzugsturm mit einem integrierten Bettenaufzug. Der Aufzug ist im Erdgeschoss durch einen kur-zen Verbindungsgang direkt mit dem Notfallzentrum verbun-den. Direkt unterhalb der Landeplattform befinden sich die Technikebene und ein Fluchtsteg vom Landeplatz zum Auf-zugsturm. Eine konstruktive Herausforderung bei diesem Projekt war die Anbindung des massiven Aufzugturms an die Stahlkonstruktion. Die Verbindung erfolgte in 32 m Höhe und erforderte eine Maß-genauigkeit in vertikaler und horizontaler Richtung. Außerdem musste der Übergang zwischen der Stahlplattform und dem Be-tonaufzugsturm dreidimensional verschieblich ausgebildet wer-den, um die unterschiedlichen Bewegungen der beiden Baukör-per aufnehmen zu können.

Präzise Umsetzung mit 3D-CAD Advance SteelDie 3D-CAD-Software Advance Steel von GRAITEC ermög-lichte den Konstrukteuren der Stahlbau Ziemann GmbH, die-ses maßgenaue und anspruchsvolle Bauvorhaben präzise um-zusetzen. Durch die sehr gute Visualisierung in 3D konnten sogar die schwierigsten Knotenpunkte und Anschlüsse einwandfrei ausgebildet werden. Das Modellieren von geboge-nen Trägern und Rohren sowie von Schweißprofilen erfolgte reibungslos und ohne großen Aufwand. Viel Zeit wurde ebenfalls durch die intelligenten Anschlussfunktionen beim Modellieren der Hersteller- Zug- und Druckstabsys-teme gespart. Diese übernehmen am Turm die komplette Aussteifungsfunk-tion. Für die Erstellung der Treppen um den Aufzugsbetonkern herum erwiesen sich die Treppen- und Geländermakros in Advance Steel als ideale Unterstützung. Ebenfalls begeistert zeigten sich die Kon-strukteure von der Verbindung der abge-leiteten Dokumente (Zeichnungen, Stücklisten, NC-Dateien) zum Modell. Mit Hilfe des Dokumentenmanagers in Advance Steel konnte sehr schnell er-kannt werden, welche Dokumente ein Update benötigten.

3D-Model eines Hubschrauberlandesplatzes konstruiert mit Advance Steel (Abb.: Stahlbau Ziemann)

Wir realisieren Stahlkonstruk-tionen für innovative Architektur- und Designobjekte.

Weiterhin liegen unsere Stärken im Schlüsselfertigbau, Stahl- und Verbundbau sowie im Anlagenbau.

Besuchen Sie unsere Website!

Zertifiziertes Management - Systemnach DIN EN ISO 9001

Registriernummer DE -1997- 018Registriernummer

BG06 -10 - 0013 - 01

Zertifiziertes Unternehmen nach DIN EN 1090

04_ST_A04-A18_1-13.indd 17 18.12.12 15:43


aktuellw

ww

.str

uctu

rae.

de/p

rodu

cts

Der Entwurf von Pouma und Iemants für die Louis Vuitton Foun-dation erhielt eine besondere Anerkennung der Jury. Bei dem eis-bergförmigen Gebäude für das Pariser Museum gelang es dem Projektteam mithilfe von BIM, eine außergewöhnliche und enorm komplexe Vision Realität werden zu lassen. Den Publikumspreis gewann das Gebäude der Finanzaufsichtsbehörde in Riad/Saudi Arabien, dessen Entwurf von Eversendai stammt.Der Jury gehörten führende BIM-Experten aus aller Welt an: Kim Inhan, Professor an der Kyung-Hee University/Korea, John Moebes, Director of Construction bei Crate & Barrel, Miklós Szövényi-Lux, Vice President of Business Development bei Graphisoft und Chris Sleight, Redakteur des International Construction Magazine. Tekla wurde von Executive Vice President Risto Räty vertreten.„Die Projekte, die sich in diesem Jahr um die Tekla Global BIM Awards beworben haben, lagen alle auf außerordentlich hohem Niveau“, sagt Risto Räty. „Die Teilnehmer beeindruckten durch große Kompetenz und Innovationskraft. Unabhängig von der Gebäudefunktion wiesen viele Modelle eine sehr hohe Komple-xität auf. Die Tekla-Anwender haben uns mit ihren Entwürfen wirklich beeindruckt.“

Tekla zeichnet herausragende BIM-Projekte ausDie Gewinner der Tekla Global BIM Awards stehen fest: Die Auszeichnung in der Kategorie BIM erhielt der vom Ingenieur-büro Mäkeläinen konzipierte Derby Business Park in Espoo/Finland. Den Preis im Bereich Betonbau verlieh die Jury dem Park&Ride De Uithof im niederländischen Utrecht. In der Kategorie Stahlbau wurde die Emirates Air Line Gondelbahn in London ausgezeichnet. Den Sonderpreis der Jury bekam die Eisberg-Architektur der Louis Vuitton Foundation in Paris.

Der Derby Business Park zeichnet sich durch außergewöhnlich effi ziente und innovative Architektur und Gebäudetechnik aus. Das in Tekla Structures erstellte Gebäudedatenmodell des Inge-nieurbüros Mäkeläinen umfasst alle Bereiche von den Funda-menten bis zu technischen Details speziell verstärkter Betonele-mente. HLK-und Elektroplaner sowie die Ausführenden auf der Baustelle verwendeten das Tekla-Modell als Arbeitsgrundlage und konnten so alle Arbeiten innerhalb des engen Zeitplans fer-tigstellen.Die Gewinnerin in der Kategorie Stahlbau, die Emirates Air Line in London, transportiert ihre Passagiere in Gondeln über die Themse. Die von Watson Steel Structures Ltd ausgeführte Seil-bahn wird von drei 80 Meter hohen, kegelförmigen Türmen ge-tragen. Bei deren Planung und Herstellung war extreme Präzision erforderlich, um eine problemlose Montage aller Teile zu gewähr-leisten. Die Emirates Air Line ist bereits in Betrieb und befördert pro Stunde bis zu 2.500 Passagiere in beide Richtungen.Gewinner in der Kategorie Betonbau ist die Park&Ride-Anlage De Uithof (Entwurf: Hurks Delphi Engineering) in Utrecht/Nie-derlande. Die große Parkgarage hat keine geraden Flächen, ihre off ene Struktur basiert auf speziell verstärkten Betonstützen. Ein Teil dieser Verstärkungen wurde auf der Grundlage der geomet-rischen Daten des Tekla-Modells automatisch berechnet.

0204

1000

06_p

f

ww

w.e

rnst

-un

d-s

oh

n.d

e

Sie wünschen Sonderdrucke von einzelnen Artikeln aus einer Zeitschrift unseres Verlages?

Bitte wenden Sie sich an: Janette SeifertVerlag Ernst & SohnRotherstraße 21, 10245 BerlinTelefon +49(0)30 470 31-292Telefax +49(0)30 470 31-230E-Mail [email protected]


0204100006_pf_88x63mm.indd 1 11.09.2012 13:07:48

Bild 1. Bis zu acht Ingenieure arbeiteten gleichzeitig im Multi-User-Modus am Modell des Derby Business Park

Bild 2. Die Emirates Air Line Seilbahn überspannt die Themse mit einer Länge von 1000 Metern (Abb. Tekla)

Die Kandidaten für die Tekla Global BIM Awards setzten sich aus den Gewinnern der regionalen BIM-Wettbewerbe zusammen, die im Laufe des Jahres 2012 von Tekla-Niederlassungen und -Händlern durchgeführt wurden. Die Awards wurden in den Ka-tegorien BIM, Stahlbau und Betonbau vergeben. Insgesamt tra-ten 42 Projekte bei den Tekla Global BIM Awards 2012 an. Auf der Internetseite des Wettbewerbs stimmten mehr als 2.300 Per-sonen über ihre Favoriten ab.

Weitere Informationen:Tekla GmbH, Helfmann-Park 2, 65760 Eschborn, Tel. +49 (0)6196 4730 830, Fax +49 (0)6196 – 4730 840, [email protected], www.tekla.com/de

04_ST_A04-A18_1-13.indd 18 18.12.12 15:43

AnbieterverzeichnisProdukte & Dienstleistungen

Stahlbau 82 (2013), Heft 1

Mit Ihrer Eintragung im Anbieterverzeichnis erreichen Sie planende und ausführende Bauingenieure.Kontakt: Tel. (030) 47031-252, Fax (030) 47031-230

Ankersysteme

Edelstahlbefestigungen für Sonderbauwerke und Bauwerkssanierung

Wilhelm Modersohn GmbH & Co. KGEggeweg 2a 32139 Spenge Tel. (0 52 25) 87 99-0 Fax (0 52 25) 87 99-201 E-Mail: [email protected] Internet: www.mconstruct.de

MOSO-MBA Ankerschienen MOSO-Betonbewehrung und Bewehrungskonstruktionen Anker- und Anschweißplatten Kantenschutzprofile und Ver-kleidungen Denkmal- und Alt bau sanie rungs-befestigungen Spezialbefestigungen für Tunnel, Brücken und Kraftwerke Dübelsysteme und Normteile aus Edelstahl Rostfrei

Befestigungsmittel

n Anker




n Ankerhülsen




n Ankerplatten




n Dübel




Befestigungssysteme




Bewehrung




Bleche/Blech- bearbeitung





05_ST_A19_A22_Anbieter_1-13.indd 19 19.12.12 09:55


Bolzenschweißtechnik

AS Schöler + Bolte GmbHGewerkenstraße 1D-58456 Witten-HerbedeFon +49(0) 2302/97005-0Fax +49(0) 2302/[email protected]

HBS Bolzenschweiss- Systeme GmbH & Co. KG Felix-Wankel-Straße 18 85221 Dachau / Deutschland Telefon +49 (0) 8131 511-0 Telefax +49 (0) 8131 511-100 [email protected] www.hbs-info.de

Köster & Co. GmbHPostfach 1364D-58242 EnnepetalTelefon (0 23 33) 83 06-0Telefax (0 23 33) 83 06 38E-Mail: [email protected]: www.koeco.net

Nelson Bolzenschweiß-Technik GmbH & Co. KGFlurstraße 7–19 D-58285 Gevelsberg Tel. (0 23 32) 6 61-0 Fax (0 23 32) 6 61-1 65 E-Mail: [email protected] Internet: www.nelson-europe.de

Brandschutzpaneele

Paroc GmbH, Abt. Panel SystemHeidenkampsweg 51 20097 Hamburg Tel. (0 40) 88 30 76-124 Fax (0 40) 88 30 76-199 E-Mail: [email protected] Internet: www.paroc.de

TRIMEX GmbH Leopoldstraße 102 D-80802 München Tel. (0 89) 34 00 50 Fax (0 89) 34 00 51 E-Mail: [email protected] Internet: www.trimex-online.de Wandpaneele bis EI 240 und Dachpaneele bis REI 180

Brückenbau

RW Sollinger Hütte GmbHAuschnippe 52 · 37170 UslarTel.: 05571 305-0Fax: 05571 305-26e-mail: [email protected]: www.rwsh.de

• Neubau, Sanierung und Montage von

– Bauwerkslagern – Fahrbahnübergängen – Brückengeländern – Brückenausstattungen

• Dienstleistungen – Komplexe Sanierung von

Brücken- und Ingenieur-bauwerken

– Engineering Leistungen für Dehnfugen und Bauwerkslager

CAD/CAM-Multi- materiallösungen

Tekla GmbH Helfmann-Park 2 D-65760 Eschborn 0 61 96-4 73 08 30 0 61 96-4 73 08 [email protected]

CAD/CAM-Technik


Fachliteratur

Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KGRotherstraße 21 D-10245 Berlin Tel. +49 (0)30 47031 200 Fax +49 (0)30 47031 270 E-Mail: [email protected] Internet: www.ernst-und-sohn.de

Feuerverzinken

Voigt & Schweitzer GmbH & Co. KGNordring 4 D-45894 Gelsenkirchen Tel.: +49 209 319270-0 Fax: +49 209 [email protected] www.zinq.com

touch of ZINQ®

Das einzigartige Markenangebot von Produkt- und Dienstleistungen rund um den optimalen Schutz von Stahl.

DUROZINQ® Feuerverzinken ha..lt ein Leben lang COLORZINQ® ZINQ plus Farbe MICROZINQ® Zink-Aluminium Feuerverzinken

Internet: www.raico.de Kantprofile




Kopfbolzendübel

AS Schöler + Bolte GmbHGewerkenstraße 1D-58456 Witten-HerbedeFon +49(0) 2302/97005-0Fax +49(0) 2302/[email protected]

Köster & Co. GmbHPostfach 1364D-58242 EnnepetalTelefon (0 23 33) 83 06-0Telefax (0 23 33) 83 06 38E-Mail: [email protected]: www.koeco.net

Nelson Bolzenschweiß-Technik GmbH & Co. KGFlurstraße 7–19 D-58285 Gevelsberg Tel. (0 23 32) 6 61-0 Fax (0 23 32) 6 61-1 65 E-Mail: [email protected] Internet: www.nelson-europe.de

Prüfdienstleistungen

DMT GmbH & Co. KGDMT-Prüflaboratorium für Zerstörungsfreie undZerstörende Prüfung– Seilprüfstelle –Dinnendahlstraße 944809 Bochum, Deutschland Tel. +49 234/957157-51, Fax +49 234/957157-50 [email protected] – www.dmt.de




Verbundbau

n Software für den Verbundbau

Kretz Software GmbHEuropaallee 14 67657 Kaiserslautern Tel. (06 31) 3 03 33 11 Fax (06 31) 3 03 33 [email protected]

Zuganker




Stahlbaumontagen

KaufmannStahlbaumontagen GmbHGewerbegebiet Ziegelei 5 02956 Rietschen Tel.: 035772/40703 Fax: 035772/40704 [email protected]

Stahlhandel

Wir bieten Stahlerzeugnisse sämtlicher Abmessungen und Güten – unbearbeitet oder industriell vorgefertigt.

Salzgitter Mannesmann Stahlhandel GmbH Schwannstraße 12 40476 Düsseldorf / Deutschland Telefon +49 211 43 00-1 Telefax +49 211 43 00-90 [email protected] www.salzgitter-mannesmann- stahlhandel.de

Strahlen

ENVIRAL® Oberflächenveredelung GmbH mit Standorten in:· Deutschland: www.enviral.de· Österreich: www.enviral.at

siehe Eintrag„Pulverbeschichtung“

Gutsch & Exner Software GmbHAm Weißen Steine 22 D-37085 GöttingenTel. (05 51) 7 70 62 79 Fax (05 51) 7 70 33 29 E-Mail: [email protected] Internet: www.gutsch.de

mb AEC Software GmbHEuropaallee 14 67657 Kaiserslautern Tel. (06 31) 3 03 33 11 Fax (06 31) 3 03 33 20 [email protected] www.mbaec.de


Software für Statik und Dynamik

Ing.-Software DLUBAL GmbHAm Zellweg 293464 TiefenbachTel. (09673) 9203-0Fax (0 96 73) 92 03-51E-Mail: [email protected]: www.dlubal.de

Stahlbau

KaufmannStahlbaumontagen GmbHGewerbegebiet Ziegelei 5 02956 Rietschen Tel.: 035772/40703 Fax: 035772/40704 [email protected]

Pulverbeschichtung

ENVIRAL® Oberflächenveredelung GmbH Standort DeutschlandAltdorfer Weg 6D-14823 Niemegk Tel. +49 3 38 43/6 42-0Fax +49 3 38 43/6 42-24 E-Mail: [email protected] Internet: www.enviral.de

Standort ÖsterreichViktor-Kaplan-Allee 3A-7023 Pöttelsdorf Tel. +43 26 26/5 00-74Fax +43 26 26/5 00-74 74 E-Mail: [email protected] Internet: www.enviral.at

Großteil- und SerienpulverbeschichtungDruck- und Schleuderstrahlenbis 13,0 m × 2,5 m × 3,6 m; bis 3000 kgbis 17,5 m × 1,0 m × 2,0 m; bis 4400 kg

Schwingungstilger

GERB Schwingungsisolierungen GmbH & Co. KGBerlin/EssenSchwingungstilger für Brücken,Gebäude, Gebäudeteile, Tribünen, SchornsteineTel. Berlin (030) 4191-0Tel. Essen (0201) 266 04-0E-Mail: [email protected]

Software für das Bauwesen

GRAITEC GmbHDietrich-Oppenberg-Platz 1D-45127 EssenTel.: +49 (0)201 / 64 72 97-50Fax: +49 (0)201 / 64 72 [email protected]


Prot

ectiv

e Co

atin

gs

Sika Deutschland GmbH · Rieter Tal · 71665 Vaihingen/Enz · Telefon (07042) 109-0 · Fax (07042) 109-180

Für weitere Informationen und unser gesamtes Brandschutzportfoliobesuchen Sie uns unter protectivecoatings.sika.com oder wenden Sie sichan unsere Spezialisten. Brandschutz-Hotline: (07042) 109-5105

Schnellstes Stahlbrandschutzsystem Brand- und Korrosionsschutz in einem Lösemittelfrei Applikation im Werk Schichtdicke bis 4 mm pro Arbeitsgang möglich Nach 24 Stunden transport- und montagefähig Hohe Wirtschaftlichkeit Mechanisch und chemisch hoch belastbar

Sika® Unitherm® Platinum Neue Maßstäbe – großer Fortschritt

Der Weg zur emissionsfreien Brandschutz-Beschichtung

Besuchen Sie unsin Halle A1, Stand 530

SIKA_Anz_Unitherm_platinum_A4_korr.indd 1 06.12.12 13:0305_ST_A19_A22_Anbieter_1-13.indd 22 19.12.12 09:55

1© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin · Stahlbau 82 (2013), Heft 1

Editorial

DOI: 10.1002/stab.201201656

Der NASTA-Forschungsverbund erreicht 2013 das dritte Jahr der Forschung an nachhal-tigkeitsbezogenen Themen des Stahl-, Stahlleicht- und Stahlverbundbaus. Im letzten Drittel der insgesamt sechs Teilprojekte, über deren Zielstellung im STAHLBAU Heft 10 (2011) ausführlich berichtet wurde, können wir bereits eine Vielzahl von interessan-ten Ergebnissen vorlegen, die zum Teil sogar projektbegleitend ihren Weg in die indus-trielle Anwendung bzw. baubezogene Normung finden. Aus diesem Ergebnispool las-sen sich als Schwerpunkte für die vorliegenden Beiträge beispielhaft folgende Aspekte nennen:

Für den Brückenbau sind die erarbeiteten Möglichkeiten zur Quantifizierung von Umweltwirkungen unterschiedlicher Bauweisen zu nennen. In Ergänzung zu den eben-falls bestimmten externen Effekten im Einflussbereich von Brücken aufgrund von Mittel-baustellen, kann nun eine Bauweise bereits im Stadium der Auftragsvergabe ganzheitlich über ihre gesamte Lebensdauer bewertet werden. Dies ist realitätsnah und zeigt verstärkt die Vorteile von Verbundfertigteilbauweisen über den bautechnischen Aspekt hinaus.

Für den Bereich der Decken wird anhand einer adaptiven Tragstruktur gezeigt, dass diese optimale Voraussetzungen für eine nachhaltige Gebäudenutzung bietet. Im Gegen-satz zu monofunktionalen Bauten mit eindimensionaler Nutzungsstruktur liefern solche integrierten Deckensysteme bei gleichzeitiger Berücksichtigung von Anforderungen an Tragfähigkeit, Brandschutz, Bauphysik und Gebäudetechnik, die Möglichkeit, unter-schiedliche Nutzungszyklen in zeitlich beliebiger Reihenfolge zu realisieren. Dieser Um-stand wirkt sich positiv auf die ökologischen und ökonomischen Folgen eines Nutzungs-wechsels aus.

Für Büro- und Verwaltungsgebäude wird mit gebäudebezogener Sichtweise der Ein-fluss technischer Aspekte, wie z. B. der Gebäudeflexibilität, auf soziale Aspekte, also die Gebäudenutzer, nachgewiesen. Zusätzlich werden Aussagen über die ökonomischen Vor-teile von flexiblen Gebäudestrukturen in Stahl- und Stahlverbundbauweise möglich. Auch diese Dimensionen gehören zum nachhaltigen Bauen und werden damit vermehrt für eine ganzheitliche Gebäudeplanung quantifizierbar.

Im Bereich des Industrie- und Gewerbebaus hat die Gebäudehülle einen wesent-lichen Stellenwert. Vor dem Hintergrund der Energie- und Ressourcenschonung wer-den zum einen energetisch optimierte Bauteildetails aufgezeigt, zum anderen werden aber auch Möglichkeiten zur Integration von Solarthermie und Photovoltaik-Techno-logie in die bestehenden Stahlleichtbausysteme erforscht. Für die Zukunft entsteht somit durch den Einsatz derartiger Systeme ein mehrdimensionaler Beitrag zur Nach-haltigkeit des Bauwerks.

Für die anhaltende Aufgabe des Bauens im Bestand wird anhand von Beispielbau-werken u. a. gezeigt, wie mit Hilfe einer Stoffstrommodellierung bei einer Gebäudemo-dernisierung Benchmarks angelegt und genutzt werden können, um einen realisti-schen Vergleich zwischen den Varianten ‚Komplettabriss und Neubau‘ und ‚Moderni-sierung des Bestandes unter Verwendung des Werkstoffs Stahl‘ zu erhalten. Hierdurch ergibt sich eine Hilfestellung für den Planungsprozess, mit der Eingriffe im Lebenszy-klus eines Gebäudes unter Nutzung des Werkstoffs Stahl erfasst werden können.

Für den Ausbau erneuerbarer Energien spielen die zugehörigen baulichen Anla-gen eine wichtige Rolle. Mit Hilfe einer entwickelten Methodik zur Nachhaltigkeitsbe-wertung dieser tragenden Stahlkonstruktionen werden Vergleiche verschiedener Bau-weisen ermöglicht und Entscheidungshilfen für die praktische Anwendung generiert.

Nachhaltigkeit von Stahl im Bauwesen (NASTA)

Hans-Joachim Wieland

Gregor Nüsse

Markus Feldmann

06_001-002_Editorial_1-13_cs6.indd 1 20.12.12 12:17

Editorial

2 Stahlbau 82 (2013), Heft 1

Anhand der sechs Beispielthemen aus dem NASTA-Forschungsverbund zeigt sich, dass der Werkstoff Stahl eine „Enabler-Funktion“ zur Realisierung von Innovationen in unterschiedlichen Themengebieten wie Ressourcen- und Energieeffizienz, Urbanisierung und Energieversorgung übernimmt. Der Forschungsverbund NASTA entlang der Wert-schöpfungskette Bauen ermöglicht die Bilanzierung des gesamten Lebenszyklus von der Stahlproduktion über die Lebensphase der Bauwerke bis hin zum Recycling des Werkstoffs.

Die Ergebnisse der NASTA-Projekte haben bereits zu einer Vielzahl von Veröffent-lichungen in Fachzeitschriften und Vorträgen auf Konferenzen auf nationaler und in-ternationaler Ebene geführt. Das industrielle Engagement aus unterschiedlichen Wert-schöpfungsstufen in den einzelnen NASTA-Projekten bestätigt die geplante Fortfüh-rung dieses Forschungsverbundes in den kommenden Jahren.

Wir wünschen Ihnen eine interessante Lektüre.

Dr. Ing. Hans-Joachim WielandGeschäftsführer FOSTA

Dipl.-Ing. Gregor Nüsse MScReferent Bauwesen FOSTA

Prof. Dr.-Ing. Markus FeldmannLeiter Institut und Lehrstuhl für Stahl- und Leichtmetallbau,RWTH Aachen University

06_001-002_Editorial_1-13_cs6.indd 2 18.12.12 15:19


Fachthemen

DOI: 10.1002/stab.201301646

Die Berücksichtigung aller Einflüsse im gesamten Lebenszyklus einer Brücke bildet die Grundlage für Nachhaltigkeitsanalysen. Hierfür müssen Instandhaltungsszenarien auf Basis von Erneuerungszyklen für die einzelnen Bauteilgruppen – das sind Lager, Fahr-bahnübergänge, Kappen etc. – definiert werden. Dieser Beitrag leitet drei Strategien für den deutschen Raum her, die für die Nachhaltigkeitsbewertung von Brückenbauwerken angewendet werden können. Die Auswertungen der in Deutschland vorhandenen empi-rischen Datenbasis bildet hierfür die Grundlage. Zwei Strategien werden abschließend an einer Referenzbrücke als Autobahnüberführung in Integralbauweise zur Anwendung gebracht und mit Hilfe einer Ökobilanzierung, als Teil einer Nachhaltigkeitsanalyse, aus ökologischer Sicht bewertet.

Maintenance strategies as a basis for the holistic assessment of steel and composite bridges according to criteria of sustainability. The consideration of all impacts during the life cycle of a bridge is essential for sustainability analyses. For this purpose maintenance scenarios based on of renewal cycles for all components of a bridge – i. e. bearings, expansion joints, caps, etc. – have to be defined. In this article three maintenance strate-gies for Germany are derived from an empirical database. This database is analyzed to develop input parameters which can be used for sustainability analyses. Concluding, two strategies are applied to a reference bridge as integral crossing of a motorway and eval-uated by using the method of life cycle assessment, as one part of sustainability analy-ses.

1 Einleitung

Für die Definition von Erneuerungs-zyklen gibt es für den deutschen Brü-ckenbau zwar erste Ansätze ([1] bis [4]), bisher erfolgten aber noch keine systematischen Analysen der bei der Bundesanstalt für Straßenbau existie-renden empirischen Datenbasis mit dem Ziel, die Ergebnisse in Nachhal-tigkeitsanalysen zu integrieren. In Deutschland wurden bereits einige Studien zur Nachhaltigkeitsbewer-tung von Brückenbauwerken durch-geführt, allerdings verwenden diese zumeist generische Daten und durch-schnittliche Prozentsätze zur Quanti-fizierung der gesamten Auswirkungen im Brückenlebenszyklus ([5], [6], [7]). Das Forschungsprojekt „Ganzheitliche Bewertung von Stahl- und Verbund-brücken nach Kriterien der Nachhal-tigkeit (NaBrü)“ hat hingegen zum

Ziel, auf Grundlage verschiedener em-pirisch hergeleiteter Instandhaltungs-szenarien entstehende Auswirkungen zu vergleichen.

In dem aktuell laufenden For-schungsprojekt (Projektbeschreibung und methodisches Vorgehen s. [8]) ste-hen Straßenbrücken von kurzer bis mittlerer Spannweite im Vordergrund, Autobahnüberführungen sowie zwei Durchlaufträgersysteme mit Gesamt-längen von ca. 150 m und 450 m werden als Vergleichskonstruktionen untersucht. Beispiele für die analysier-ten Brückentypen sind in Bild 1 dar-gestellt, alle im Folgenden beschriebe-nen Auswertungen und daraus abge-leiteten Erneuerungszyklen beziehen sich jeweils auf diese Brückentypen. Eine vergleichende Analyse zweier In-standhaltungsstrategien erfolgt für die Referenzbrücke A1 im Rahmen einer Ökobilanzierung.

2 Empirische Bauwerksdaten aus SIB-Bauwerke

2.1 Datenbankabfragen

Als Ergebnis komplexer Abfragen der Datenbank SIB-Bauwerke (SIB – Stra-ßeninformationsbank) wurden 2412

Instandhaltungsstrategien als Basis für die ganzheitliche Bewertung von Stahl- und Verbund-brücken nach Kriterien der Nachhaltigkeit

Tabea BeckMatthias FischerHeinz FriedrichRolf Kaschner

Ulrike KuhlmannKatrin LenzPhilippa MaierMartin Mensinger

Marjolaine PfaffingerKlaus SedlbauerThomas UmmenhoferTim Zinke

Bild 1. Im Forschungsprojekt NaBrü untersuchte BrückentypenFig. 1. In the research project NaBrü analysed bridge constructions

07_003-010_Zinke (1646)_cs6.indd 3 18.12.12 15:22

T. Beck et al. · Instandhaltungsstrategien als Basis für die ganzheitliche Bewertung von Stahl- und Verbundbrücken nach Kriterien der Nachhaltigkeit


die Baukosten und Instandsetzungs-maßnahmen ausweisen. Darüber hin-aus lassen sich anhand von Bild 2 weitere Schwierigkeiten identifizieren. Dort ist zu erkennen, dass für den Brü-ckentyp A2-B die Mehrzahl der Neu-baumaßnahmen in den Zeitbereich bis 1990 fallen und ab 1998 die Unter-haltungs- und Instandsetzungsmaß-nahmen deutlich zunehmen.

Hierfür sind zwei Ursachen denk-bar: Eine mögliche Erklärung ist die erhöhte Instandsetzungshäufigkeit als Folge der hohen Bauaktivität in den 1960er und 1970er Jahren. Demnach würde nach 20 bis 25 Jahren eine Er-höhung der Schäden und Zunahme der standardmäßigen Erneuerungs-maßnahmen einsetzen. Auf der ande-ren Seite könnte die Ursache der klei-nen Anzahl an Instandsetzungsmaß-nahmen vor 1990 in der Nichtaufnahme von Datensätzen in die Datenbank liegen, die erst Mitte der 1990er ent-wickelt wurde.

Schlussendlich muss festgestellt werden, dass die zur Verfügung ste-henden Datensätze die einzige deut-sche Datenbasis darstellen. Durch die Auswertung von Datensätzen aus ver-schiedenen Datenbankabfragen sowie die genaue Benennung der jeweils vor-liegenden Bewertungsschwierigkeiten stellen die Ergebnisse eine hervorra-gende Grundlage für das Ableiten von Erneuerungszyklen verschiedener Brü-ckenkomponenten dar.

2.3 Begriffe

Zur eindeutigen Abgrenzung der ver-wendeten Begriffe wird hier kurz auf die in der deutschen Normung zur Anwendung kommenden Ausdrücke eingegangen. Die im nächsten Ab-schnitt analysierten Zeiträume wer-den dabei als Erhaltungszeiträume be-zeichnet und dürfen nicht mit einer Nutzungsdauer oder einem Lebenszy-klus verwechselt werden. Ein Lebens-zyklus beschreibt die aufeinander fol-genden und miteinander verbundenen Lebensphasen eines Bauwerks (Her-stellung, Errichtung, Nutzung, Abriss) [9]. Die Nutzungsdauer nach E DIN EN ISO 15392 ist die „Zeitspanne nach der Errichtung eines Bauwerks, in der dieses oder seine Teile die Qualitäts anforderungen erfüllt oder übertrifft“ [10].

Diese Zeitspanne ist ex ante nicht genau bekannt und die geplante Nut-

Brückentypen besteht, kann hier der Gesamtbestand von SIB-Bauwerken als Datenbasis herangezogen werden.

2.2 Qualität der Datenbasis

Die oben genannten Ergebnisse auf Grundlage der vier Brückentypen und der brückentypunabhängigen Ergeb-nisse zu Fahrbahnübergängen und Brückenlagern werden zuerst bezüg-lich ihrer Aussagekraft eingeordnet. Insgesamt liegt nur eine begrenzte An-zahl an bauwerksbezogenen Daten-sätzen vor, die sowohl das Baujahr,

Teilbauwerke identifiziert, die sich den verschiedenen Brückentypen zu-ordnen lassen (Tabelle 1). Die Anzahl streut dabei von vier Verbundbrücken des Typs B bis zu 1760 Massivbrü-cken des Typs A2. Die Daten werden tabellarisch aufbereitet, so dass aus den Zusammenstellungen Erneue-rungszyklen und Kostensätze analy-siert werden können.

Darüber hinaus wurden Informa-tionen zu Fahrbahnübergängen und Brückenlagern erhoben und ausge-wertet. Da bei diesen Bauteilen keine Abhängigkeit von den definierten

Bild 2. Auswertung der in SIB-Bauwerke genannten Anzahl an Neubau- sowie Unterhaltungs- und Instandsetzungsmaßnahmen für den Brückentyp A2-B [KIT-VA]Fig. 2. Results of the numbers of new constructions as well as maintenance and rehabilitation measure for the analyzed bridge type A2-B [KIT-VA]

Brückentypen Verbund Massiv

A1 46 76

A2

33 1760

B 4 172

C 31 290

Tabelle 1. Anzahl der identifizierten Teilbauwerke je BrückentypTable 1. Number of identified bridges by category

07_003-010_Zinke (1646)_cs6.indd 4 18.12.12 15:22

5



diese Werte nicht für die weiteren Ana-lysen im Forschungsprojekt NaBrü verwendet, sondern es wird auf Her-stellerangaben sowie bereinigte Markt-preise zurückgegriffen.

Darüber hinaus ist die Aussage-kraft der Auswertungen aufgrund der geringen Anzahl an Grunddaten be-grenzt. Daher wurde für die Fahrbahn-übergänge in der Gesamtdatenbank von SIB-Bauwerke eine zusätzliche Abfrage durchgeführt, die Maßnahmen für alle Stahlübergänge beinhaltete. Die Ergebnisse sind in Bild 4 gefiltert nach Baujahren der Brücken darge-stellt.

Dort ist zu erkennen, dass für alle Zeiträume Mittelwert und Median eng zusammenliegen und letzterer bei neueren Konstruktionen von 34 Jah-ren auf 26 bzw. 21 Jahre Erhaltungs-zeitraum abnimmt. Dies ist u. a. damit zu erklären, dass Brücken und ihre Bauteilgruppen mit Baujahr 1985 oder später bei einer Verwendung von Da-ten mit dem Stand 2010 gar nicht äl-ter als 25 Jahre alt sein können. Dies ist auch an der Abnahme der jeweils zu Grunde liegenden Datensätze er-sichtlich. Die wesentlich höhere Grundge samtheit an auswertbaren Datensätzen erhöht die Signifikanz der Ergebnisse deutlich. Auch hier ist allerdings eine starke Abweichung der Minimalwerte nach unten zu erken-nen, die wiederum auf unplanmäßige Schäden zurückgeführt werden kann. Insgesamt unterstützen die Ergeb-nisse die in Tabelle 2 getroffene Fest-legung eines Erneuerungszyklus von

sich der Bereich zwischen Minimal- und Maximalwert über den Bereich von 17 bis 43 Jahren erstreckt. Hier wird deutlich, welche Schwierigkeiten es für die Auswertung mit sich bringt, dass der Datenbank der Anlass der jeweiligen Maßnahme nicht eindeutig zu entnehmen ist. Die Ursachen kön-nen sowohl der präventive Austausch von Fahrbahnübergängen aber auch die planmäßige Erneuerung nach Ende der tatsächlichen Nutzungsdauer sein. Allerdings können auch Schäden einen sehr frühen Erneuerungszeitpunkt be-dingen, deren Ursache wiederum nicht hinterlegt ist. Diese Durchmischung an Ursachen verhindert die eindeutige Auslegung der Daten. Alle Bauteile, die seit ihrem Einbau weder instand-gesetzt noch erneuert wurden, finden in der Datenbank keine Erwähnung und eine Aussage über deren Alter und mögliche längere Verwendungsdauer ist somit nicht erfassbar und kann nicht in die Ermittlung der Erhaltungszeit-räume einfließen.

Bei Untersuchung der entstan-denen Kosten pro Meter Fahrbahn-übergang ergibt sich ein Median von 644 Euro und ein Mittelwert von 1219 Euro. Die Diskrepanz der bei-den Werte zeigt eine deutliche Abwei-chung nach oben. Da zwischen den Kosten pro Meter Fahrbahnübergang und dem Erhaltungszeitraum nur eine Korrelation von 0,26 vorliegt, kann nicht darauf geschlossen werden, dass ein längerer Erhaltungszeitraum zu höheren Kosten führt. Aufgrund der großen Ergebnisspannweite werden

zungsdauer ist dabei ein Zeitraum, der im Rahmen von DIN EN 1990 [11] als Größe zur Definition der anzuset-zenden charakteristischen Einwirkun-gen festgelegt wird. Als geplante Nut-zungsdauer wird im Rahmen des Pro-jekts 100 Jahre für das gesamte Bau- werk angesetzt. Der Begriff Lebens-dauer wird vor allem im Bereich des Umweltmanagements (DIN EN ISO 14001 ff.) verwendet und wird in der DIN EN 15978 begrifflich mit der Nutzungsdauer gleichgesetzt [12].

Die hier analysierten Erhaltungs-zeiträume sind Zeitspannen, die als Basis für das Ableiten von Erneue-rungszyklen sowie zur Bildung ver-schiedener Instandhaltungsstrategien verwendet werden. Sie dienen als Grundlage für die Durchführung von Variantenvergleichsrechnungen aus heutiger Sicht. Auf diesen Sachverhalt wird so explizit eingegangen, da die Erhaltungszyklen theoretische Werte darstellen, die in Abhängigkeit von der Nutzungsintensität, der Exposition, dem technischen Fortschritt etc. von den tatsächlichen Nutzungsdauern ab-weichen können.

2.4 Ergebnisse Fahrbahnübergänge

Die durchgeführten Analysen der Da-ten aus SIB-Bauwerke werden exem-plarisch an der Bauteilgruppe der Fahrbahnübergänge erläutert. Für die Auswertungen der auf den Brücken-typ A2 abgestimmten Datensätze lie-gen 25 Ergebnisse für Fahrbahnüber-gänge zu Grunde, die nach verschie-denen Kostenarten der ASB Teil D gegliedert sind [13]. Die Ergebnisauf-bereitung erfolgt mit Hilfe eines Box-plots, bei dem im hellgrünen Bereich das 50 %- bis 75 %-Quantil und im dunkelgrünen Bereich das 25 %- bis 50 %-Quantil enthalten ist. Der Über-gang zwischen den Bereichen kenn-zeichnet den Median, die Raute den Mittelwert der Ergebnisse. Die Anten-nen geben die Minimal- und Maximal-werte an.

In Bild 3 ist zu erkennen, dass für die Maßnahme der Instandsetzung der Mittelwert und der Median bei un-gefähr 25 Jahren liegen, wobei das un-tere Quantil bis auf 18 Jahre deutlich absinkt. Für die Maßnahme der Er-neuerung ergeben sich höhere Werte mit einem Median und Mittelwert von 32,5 Jahren, die Abweichungen in den Quantilen ist sehr klein, während

Bild 3. Zeitraum zwischen Baujahr und Instandsetzungsmaßnahmen für Fahr-bahnübergängen (links), Zeitraum zwischen Baujahr und Erneuerung von Fahr-bahnübergängen (Mitte), mit dem Baupreisindex Brückenbau bereinigte Kosten pro laufenden Meter Fahrbahnübergang (rechts) in Werten von 2011; Auswertung Datensätze des Brückentyps A2 [KIT-VA]Fig. 3. Time span between construction year and rehabilitation for expansion joints (left), time span between construction year and renewal for expansion joints (middle), net present value (NPV) of the cost per meter expansion joint for 2011 (right); all results refer to bridge type A2 [KIT-VA]

07_003-010_Zinke (1646)_cs6.indd 5 18.12.12 15:22



kehrssicherheit und Dauerhaftigkeit mit einer Note von 1 bis 4 bewertet wird. Definitionsgemäß wird bei einer Gesamtbewertung des Schadens klei-ner als 1,8 keine Maßnahme im Sinne der Bauwerkserhaltung erforderlich, während ab einer Gesamtbewertung größer als 3,4 akuter Handlungsbedarf besteht.

Das Ziel der Präventivstrategie ist es, das Brückenbauwerk über die gesamte Lebensdauer in einem mög-lichst guten Zustand zu erhalten. Dazu ist es erforderlich, auf jede Zu-standsverschlechterung zeitnah zu reagieren, was zu einer Häufung von Erhaltungs- und Instandsetzungsmaß-nahmen führt. Für die Berechnungen im Rahmen des Forschungsprojekts NaBrü werden für die verschiedenen Komponenten (Bauteile bzw. Bauteil-gruppen) unterschiedliche Erneue-rungszyklen angesetzt (s. Abschnitt 4). Grob betrachtet findet etwa alle 16 Jahre bzw. fünfmal im Lebenszy-klus eine Maßnahme statt.

Bei der zustandsbestimmenden Strategie werden Maßnahmen gebün-delt, indem die Brücke vorausschau-end und/oder reaktiv instandgehalten wird. Durch die Kombination ver-schiedener Maßnahmen lässt sich die Anzahl der Eingriffe in den Betrieb (= Verkehr) z. B. durch Baustellen mi-nimieren. Für die Berechnungen im Rahmen des Forschungsprojekts Na-Brü wird zweimal im Lebenszyklus der Brücke von einer Maßnahmen-bündelung ausgegangen – nach 33 Jah-ren und nach 66 Jahren.

Im Falle der gezielten Alterung werden Maßnahmen nur durchgeführt, wenn diese unbedingt notwendig sind. Der Aufwand und die Häufigkeit für Erhaltungs- und Instandsetzungsmaß-nahmen erhöhen sich mit dem Alter der Bauwerke. Die Lebensdauer des

Nachhaltigkeitsanalysen aufzuzeigen. Insbesondere in puncto Häu figkeit und Umfang der Erneuerungs maß-nahmen weichen diese deutlich vonei-nander ab und führen damit zu erheb-lichen Unterschieden im qualitativen Degradationsverlauf (Bild 5): – Präventivstrategie – zustandsbestimmende Strategie – gezielte Alterung.

Die in Bild 5 dargestellte Zustands-note wird im Rahmen von regelmäßi-gen Bauwerksprüfungen [14] ermittelt. Sie errechnet sich durch einen Algo-rithmus, in dem jeder Schaden nach den Kriterien Standsicherheit, Ver-

33 Jahren. Bei einem Instandhaltungs-szenario für Nachhaltigkeitsanalysen und -bewer tungen werden au ßer plan-mäßige Einflüsse in der Regel nicht berücksichtigt. Schäden z. B. aufgrund von Ausführungsfehlern werden da-her nicht mit einbezogen. Die in die-sem Projekt verwendeten Strategien werden im Folgenden kurz erläutert.

3 Instandhaltungsstrategien

Im Rahmen der Untersuchungen wer-den drei verschiedene Instandhal-tungsstrategien gegenübergestellt, um Vergleiche zu ermöglichen und Aus-wirkungen auf das Ergebnis von

Bild 4. Zeiträume zwischen Baujahr und Erneuerungsmaßnahme für Fahrbahn-übergänge gruppiert nach Baujahr, Datensätze aus SIB-Bauwerke für die Such-abfrage „Stahllamellenkonstruktion“ [KIT-VA]Fig. 4. Time span between construction year and renewal for expansion joints, grouped by construction periods, all results refer to all available datasets for the term “steel lamella expansion joints” in the database [KIT-VA]

Instandhaltungsstrategie Komponente Zyklus

Der Erneuerungszyklus von Fahrbahnübergängen und Lagern ist unabhängig von der Instandhaltungsstrategie.

Lamellenübergang (> 1 Dichtprofil) 33 Jahre

Lamellenübergang (1 Dichtprofil) 50 Jahre

Dichtprofil (Lamellenübergang) 16 Jahre

Elastomerlager 33 Jahre

Kalottenlager 100 Jahre

Tabelle 2. Erneuerungszyklen für Fahrbahnübergänge und LagerTable 2. Cycle for renewal of expansion joints and bearings

Bild 5. InstandhaltungsstrategienFig. 5. Maintenance strategies

07_003-010_Zinke (1646)_cs6.indd 6 18.12.12 15:23

7



ausgetauscht. Um dem unterschiedli-chen Takt mit einer Differenz von fünf Jahren Rechnung zu tragen, wird für diesen Zeitraum jeweils rechnerisch eine Geschwindigkeitsbegrenzung auf 80 km/h angesetzt.

Für das Szenario der gezielten Alterung werden bis zum Ersatz des Überbaus nach 50 Jahren zwei Erneu-erungen der Deckschicht im Zyklus von 16 Jahren vorgesehen – incl. einer Geschwindigkeitsbeschränkung wie bei der zustandsbestimmenden Strate-gie (Tabelle 4).

Es sei nochmals darauf hingewie-sen, dass es sich bei den Erneuerungs-zyklen um ein Szenario zur Festlegung von Rechenwerten für einen Prognose-zeitraum von 100 Jahren handelt, von denen die tatsächlich eintretenden Werte in der Praxis abweichen kön-nen.

5 Anwendungsbeispiel Ökobilanzierung

Im Folgenden werden vorläufige Er-gebnisse der ökobilanziellen Betrach-tung am Referenzbauwerk einer inte-gralen Autobahnüberführung des Typs A1, vgl. Bild 1, für den Vergleich der beiden Instandhaltungsstrategien zu-standsbestimmende Strategie und ge-zielte Alterung vorgestellt. Die zu-standsbestimmende Strategie bildet dabei das Grundszenario, das der heut-zutage in der Praxis zur Anwendung kommenden Instandhaltungsstrategie am nächsten kommt. Die Ergebnisse spiegeln den Arbeitsstand im Juli 2012 wider; nicht enthalten sind Berech-nungen zu externen Effekten und zur Betoninstandsetzung.

Bild 6 zeigt für alle Wirkungska-tegorien den Vergleich der gesamten Umweltwirkungen der beiden Instand-haltungsstrategien, wobei die jeweils größere Wirkung die 100 %-Marke bil-det. In allen Wirkungskategorien au-ßer beim photochemischen Oxidanti-enbildungspotenzial zeigt die gezielte Alterung die höheren Umweltauswir-kungen. Im Verhältnis dazu betragen die Auswirkungen der zustandsbe-stimmenden Strategie zwischen 87 % und 96 %. Beim photochemischen Oxidantienbildungspotenzial ist die Wirkung der beiden Szenarien nahe zu identisch.

Bild 7 zeigt die Anteile der Le-benszyklus-Module an den Umwelt-wirkungen. Den größten Beitrag leis-

hängt, zählen insbesondere der Korro-sionsschutz und der Fahrbahnbelag.

Bei der Erneuerung des Korro-sionsschutzes lassen sich die Maßnah-men Reparatur, Teilerneuerung und Vollerneuerung unterscheiden ([16], [17]). Bei der Reparatur werden ein-zelne Stellen neu beschichtet, im Rah-men der Teilerneuerung erfolgt in Teil-bereichen ein Austausch der Deck-schicht und bei der Vollerneuerung wird der komplette Korrosionsschutz ersetzt. Im Rahmen des Forschungs-projekts NaBrü erfolgt bei der Präven-tivstrategie eine Kombination aller Maßnahmen, während bei der zu-standsbestimmenden Strategie aus-schließlich die Voll erneuerung zur Anwendung kommt. Bei der gezielten Alterung werden bis zum Ersatz des Überbaus nach 50 Jahren Korrosions-schäden hingenommen, so dass über-haupt keine Erneuerungsmaßnahmen des Korrosionsschutzes stattfinden (Tabelle 3).

Bei der Erneuerung des Fahr-bahnbelags werden zwei Stufen unter-schieden – die Erneuerung der Deck-schicht und die Erneuerung des kom-pletten Fahrbahnbelags (incl. Trag- schicht und Abdichtung). Im Rahmen des Forschungsprojekts NaBrü erfolgt bei der Präventivstrategie eine Erneu-erung der Deckschicht im Zyklus von 11 Jahren und bei der zustandsbestim-menden Strategie im Zyklus von 16 Jah-ren. In beiden Fällen wird der kom-plette Fahrbahnbelag nach 33 Jahren

Überbaus liegt deutlich niedriger als bei den anderen Strategien. Im Rah-men des NaBrü-Projekts wird mit ei-ner Lebensdauer von 50 Jahren ge-rechnet, woraufhin ein Ersatz des kompletten Überbaus erfolgt.

4 Erneuerungszyklen

Da für eine detaillierte Nachhaltig-keitsberechnung die Vorgabe von Er-neuerungszyklen erforderlich ist, er-gibt sich die Aufgabe, hierfür möglichst realistische Annahmen zu treffen. Den folgenden Angaben liegen sowohl die in Abschnitt 2.4 vorgestellten Daten-bankanalysen und Erfahrungswerte des Projektteams sowie des projekt-begleitenden Ausschusses zu Grunde als auch aktuelle Trends bei der Wei-terentwicklung der Bauprodukte.

Bei den meisten Komponenten unterscheiden sich die Erneuerungs-zyklen entsprechend den in Ab-schnitt 3 beschriebenen Instandhal-tungsstrategien. Eine Ausnahme bil-den Fahrbahnübergänge und Lager, die im Falle eines Defekts unverzüg-lich repariert oder ersetzt werden müs-sen, damit die Nutzung der Brücke gewährleistet bleibt. Im Rahmen des Forschungsprojekts NaBrü werden für Lamellenübergänge und Lager die Erneuerungszyklen gemäß Tabelle 2 angenommen.

Zu den Komponenten, bei denen der Erneuerungszyklus von der jewei-ligen Instandhaltungsstrategie ab-


Präventivstrategie

Reparatur 16 Jahre

Teilerneuerung 33 Jahre*

Vollerneuerung 50 Jahre

zustandsbestimmende Strategie Vollerneuerung 33 Jahre

gezielte Alterung Ersatz des Überbaus 50 Jahre

Tabelle 3. Erneuerungszyklen für den KorrosionsschutzTable 3. Cycle for renewal for the corrosion protection

* die 2. Teilerneuerung erfolgt 33 Jahre nach der Vollerneuerung – also nach 88 Jahren


PräventivstrategieDeckschicht 11 Jahre

kompletter Fahrbahnbelag 33 Jahre

zustandsbestimmende StrategieDeckschicht 16 Jahre

kompletter Fahrbahnbelag 33 Jahre

gezielte Alterung Deckschicht 16 Jahre

Tabelle 4. Erneuerungszyklen für den FahrbahnbelagTable 4. Cycles for renewal of the asphalt layer

07_003-010_Zinke (1646)_cs6.indd 7 18.12.12 15:23



Überbaus sowie des Straßenbelags er-zeugt werden. Die Errichtungsphase, zu der die Transporte zur Baustelle sowie die auf der Baustelle anfallen-den Emissionen und Ressourcenver-bräuche beitragen, zeigt in den ver-schiedenen Wirkungskategorien An-teile zwischen 3 % und 20 %. Die Module C1–C3, Rückbau, Transport, Abfallbehandlung und Entsorgung ha-ben aufgrund der hier anfallenden Verbrennungsemissionen vor allem Einfluss auf die Wirkungskategorien Eutrophierung und Versauerung. Die im Modul D anfallenden Gutschrif-ten, die den Systemen als negative Umweltwirkungen angerechnet wer-den, sind in der Wirkungskategorie Treibhauspotenzial am höchsten.

Bild 8 zeigt die Anteile der defi-nierten Bauteilgruppen an den Um-weltwirkungen über den Lebenszy-klus der Brücke. Da die Brücke A1 eine integrale Brücke ist, entstehen keine Wirkungen durch Pfeiler, Lager oder Fahrbahnübergänge. Aufgrund des kompletten Ersatzes des Überbaus bei der Strategie der gezielten Alterung ist hier im direkten Vergleich der Strate-gien die Bedeutung des Überbaus deut-lich größer als bei der zustandsbestim-menden Strategie.

Desweiteren ist der Beitrag des Überbaus bei den Wirkungskatego-rien Ozonabbaupotenzial und photo-chemisches Oxidantienbildungspoten-zial insgesamt größer als in den übri-gen Wirkungskategorien. Letzteres resultiert bei der zustandsbestimmen-den Strategie neben der Herstellung vor allem aus der Erneuerung des Kor-rosionsschutzes in der Nutzungsphase, während bei der gezielten Alterung, bei der der Korrosionsschutz nicht er-neuert wird, die Wirkungen durch den Bau und den Ersatz des Überbaus so-wie des Straßenbelags hervorgerufen werden. Die hier definierte Gruppe Temporär, zu der vor allem die Bau-stelleneinrichtung zählt, spielt in allen betrachteten Wirkungskategorien eine untergeordnete Rolle. Beim regenera-tiven Primärenergiebedarf dominiert bei beiden Strategien die Gruppe Gründung und Widerlager aufgrund der hier in der Modellierung verwen-deten Holzschalung.

Bei den hier dargestellten Aus-wertungen handelt es sich um vorläu-fige Ergebnisse, die sowohl noch die oben beschriebene Ergänzung in der Nutzungsphase erfordern als auch

zungsphase eine größere Bedeutung zu. Der hohe Beitrag der Nutzungs-phase zum photochemischen Oxidan-tienbildungspotenzial stammt bei der zustandsbestimmenden Strategie vor allem aus der Erneuerung des Korro-sionsschutzes, während bei der Strate-gie der gezielten Alterung, in der der Korrosionsschutz nicht erneuert wird, die Wirkungen durch den Ersatz des

tet in allen Wirkungskategorien die Herstellungsphase, in die die Bereit-stellung der Baustoffe sowie die Werks-fertigung der Fertigteile eingehen. Im Vergleich zwischen den beiden Strate-gien ist der Beitrag der Herstellungs-phase jeweils bei der zustandsbestim-menden Strategie größer als bei der gezielten Alterung; bei der gezielten Alterung kommt dafür jeweils der Nut-

Bild 6. Umweltwirkungen für die Referenzbrücke des Typs A1 als prozentualer Vergleich zwischen der zustandsbestimmenden Strategie und der gezielten Alte-rungFig. 6. Environmental impacts for the reference bridge of type A1 as a percental comparison of the strategies condition based maintenance and permitted deterio-ration

0

20

40

60

80

100

120

A1-z

usta

ndsb

estim

men

d

A1-g

ezie

lte A

lteru

ng

Eutrophierung Treibhauseffekt

Anteile der Module an den Umweltwirkungen [%]

Modul D Möglichkeiten zur Wiederverwendung, Rückgewinnung, Recycling

Module C1-C4 Rückbau, Transport, Abfallbehandlung, Entsorgung

Module B 1-3 Nutzungsphase

Module A 4-5 Errichtungsphase

Module A 1-3 Herstellungsphase

100%

A1-z

usta

ndsb

estim

men

d

A1-g

ezie

lte A

lteru

ng

A1-z

usta

ndsb

estim

men

d

A1-g

ezie

lte A

lteru

ng

A1-z

usta

ndsb

estim

men

d

A1-g

ezie

lte A

lteru

ng

A1-z

usta

ndsb

estim

men

d

A1-g

ezie

lte A

lteru

ng

Ozonabbau Oxidantien-bildung

Versauerung

Bild 7. Aufschlüsselung der einzelnen Umweltwirkungen in ihre Anteile aus den verschiedenen Lebenszyklus-ModuleFig. 7. Breakdown of impact categories and primary energy in its shares of the life cycle modules

07_003-010_Zinke (1646)_cs6.indd 8 18.12.12 15:23

9



linie zur Durchführung von Wirtschaft-lichkeitsuntersuchungen im Rahmen von Instandsetzungs-/Erneuerungsmaß-nahmen bei Straßenbrücken. Ausgabe 2004.

[2] Bundesrat: Verordnung zur Berech-nung von Ablösungsbeträgen nach dem Eisenbahnkreuzungsgesetz, dem Bun-desfernstraßengesetz und dem Bundes-wasserstraßengesetz (Ablösungsbeträge-Berechnungsverordnung – ABBV). Drucksache 147/10, 2010.

[3] Vollrath, F., Tathoff, H. (Hg.): Hand-buch der Brückeninstandhaltung. Düs-seldorf: Verl. Bau + Technik, 2002.

[4] Hessisches Landesamt für Straßen- und Verkehrswesen Wiesbaden: Nach-haltiges Bauen – Ökobilanzierung und Lebenszykluskosten von vier Straßen-brücken. Bearbeitet von C.-A. Graub-ner und Achim Knauff, TU Darmstadt, 2010.

[5] Kuhlmann, U., Pelke, E., Hauf, G., Hermann, T., Steiner, J., Aul, M.: Ganz-heitliche Wirtschaftlichkeitsbetrach-tungen bei Verbundbrücken unter Be-rücksichtigung des Bauverfahrens und der Nutzungsdauer. Stahlbau 76 (2007), H. 2, S. 105–116.

[6] Graubner, C.-A., Knauf, A., Pelke, E.: Lebenszyklusbetrachtung als Grundlage für die Nachhaltigkeitsbewertung von Straßenbrücken. Stahlbau 80 (2011), H. 3, S. 193–171.

[7] Zinke, T., Diel, R., Mensinger, M., Um-menhofer, T.: Nachhaltigkeitsbewertung von Brückenbauwerken. Stahlbau 79 (2010), H. 6, S. 448–455.

[8] Kuhlmann, U., Beck, T., Fischer, M., Friedrich, H., Kaschner, R., Maier, P., Mensinger, M., Pfaffinger, M., Sedlbauer, K., Ummenhofer, T., Zinke, T.: Ganzheit-liche Bewertung von Stahl- und Ver-bundbrücken nach Kriterien der Nach-haltigkeit. Stahlbau 80 (2011), H. 10, S. 703–710.

[9] DIN EN 15643: Nachhaltigkeit von Bauwerken – Bewertung der Nachhal-tigkeit von Gebäuden – Teil 1: Allge-meine Rahmenbedingungen, 2010.

[10] E DIN EN ISO 15392: Nachhaltig-keit im Hochbau – Allgemeine Grund-sätze, 2011.

[11] DIN EN 1990: Eurocode: Grundla-gen der Tragwerksplanung, 2010.

[12] DIN EN 15978: Nachhaltigkeit von Bauwerken – Bewertung der umweltbe-zogenen Qualität von Gebäuden – Be-rechnungsmethode, 2012.

[13] ASB-ING: Anweisung Straßeninfor-mationsbank, Teilsystem Bauwerksda-ten. Sammlung Brücken- und Ingeni-eurbau. Dortmund: Verkehrsbl.-Verlag, 2008.

[14] DIN 1076: Ingenieurbauwerke im Zuge von Straßen und Wegen – Über-wachung und Prüfung, 1999.

hervorragende Möglichkeit, um den Einfluss verschiedener Instandhal-tungsstrategien als auch Bauteilgrup-pen zu quantifizieren und im Rahmen der Entscheidungsunterstützung An-wendung zu finden.

Dank

Die Autoren bedanken sich besonders bei Dr.-Ing. Alfred Krill, Ingenieur-gruppe Bauen, sowie Dr.-Ing. Walter Streit und Dipl.-Ing. Gerald Schmidt-Thrö, beide Büchting+Streit AG, für ihre tatkräftige Unterstützung und wertvollen Diskussionsbeiträge.

Das IGF-Vorhaben 353ZN „Ganz-heitliche Bilanzierung von Stahl- und Verbundbrücken nach Kriterien der Nachhaltigkeit“ der Forschungsvereini-gung Stahlanwendung e.V. (FOSTA) ist ein Teilprojekt des Forschungsclus-ters Nachhaltigkeit von Stahl im Bau-wesen (NASTA) und wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förde-rung der industriellen Gemeinschafts-forschung (IGF) vom Bundesministe-rium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deut-schen Bundestages gefördert. Hierfür bedanken sich die Forschungspartner.

Literatur

[1] Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS): Richt-

durch einen Vergleich mit der Präven-tivstrategie vervollständigt werden.

6 Fazit

Für die im Forschungsprojekt NaBrü untersuchten Brückenbauwerke wur-den empirische Erhaltungszeiträume bestimmt, deren Datenbasis aus der Datenbank SIB-Bauwerke (SIB – Stra-ßeninformationsbank) stammt. Diese dienen als Grundlage für die in die-sem Artikel dargestellten Erneuerungs-zyklen, die wiederum Eingang in die Definition von drei Instandhaltungs-strategien finden.

Durch die hier verwendeten drei Strategien wird eine Bandbreite von potentiellen Instandhaltungsstrategien aufgezeigt, die bei der Nachhaltigkeits-bewertung von unterschiedlichen Brü-ckentypen Anwendung finden kön-nen. Im Rahmen einer Ökobilanzie-rung können anschließend beispielsweise die damit verbunden Umwelt-wirkungen ermittelt und mögliche Auswirkungen von Varianten aufge-zeigt werden. Die ökologischen Un-tersuchungen sind hierbei lediglich ein Aspekt, der im Rahmen einer Nachhaltigkeitsbewertung um direkte und indirekte Kosten (z. B. dem Nut-zer anfallende Kosten durch Staubbil-dung an Baustellen) sowie weiterer sozialer Aspekte zu erweitern ist. Va-riantenvergleiche bilden dabei eine

Bild 8. Aufschlüsselung der einzelnen Umweltwirkungen in ihre Anteile aus den verschiedenen BauteilgruppenFig. 8. Breakdown of impact categories and primary energy in its shares of the bridge component groups

07_003-010_Zinke (1646)_cs6.indd 9 18.12.12 15:23



Dipl.-Ing. Umweltschutztechnik Matthias Fischer, [email protected], Dipl.-Wirt.-Ing. Katrin Lenz, [email protected], Dipl.-Geoökol. Tabea Beck, [email protected],Universität Stuttgart, Lehrstuhl für Bauphysik, Abteilung Ganzheitliche Bilanzierung, Wankelstraße 5, 70563 Stuttgart

Prof. Dr.-Ing. Thomas Ummenhofer, [email protected], Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Tim Zinke, [email protected],Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine, Otto-Ammann-Platz 1, 76131 Karlsruhe

Institut für Konstruktion und Entwurf, Pfaffenwaldring 7, 70569 Stuttgart

Dipl.-Ing. Heinz Friedrich, [email protected], Dipl.-Math. Rolf Kaschner, [email protected],Bundesanstalt für Straßenwesen, Abteilung Brücken- und Ingenieurbau, Brüderstraße 53, 51427 Bergisch Gladbach

Prof. Dr.-Ing. Martin Mensinger, [email protected], Dipl.-Ing. Marjolaine Pfaffinger, [email protected],Technische Universität München, Lehrstuhl für Metallbau, Arcisstraße 21, 80333 München

Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Phys. Klaus Sedlbauer, [email protected],

[15] RI-ERH-KOR: Richtlinien für die Er-haltung des Korrosionsschutzes von Stahlbauten. Sammlung Brücken- und Ingenieurbau, RI-ERH-ING: Richtlinien für die Erhaltung von Ingenieurbauten, www.bast.de, 2006.

[16] Schröder, M.: Instandhaltung des Korrosionsschutzes durch Teilerneue-rung – Bewährung. Berichte der Bundes-anstalt für Straßenwesen, Heft B 60, Wirtschaftsverlag NW, 2008.

Autoren dieses Beitrages: Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann, [email protected], Dipl.-Ing. Philippa Maier, [email protected],Universität Stuttgart,

nische Belastungen durch Steinschlag. Zudem bietet die Verzinkung einen her-vorragenden Haftgrund für eine KTL-Beschichtung. „Die Feuerverzinkung mit zusätzlicher Beschichtung stellt einen dauerhaften, robusten und innovativen Premiumkorrosionsschutz dar, der im Fahrzeugbau Schule machen sollte“, er-gänzt Harald Goetz, Vorsitzender des Industrieverbandes Feuerverzinken.

Entgegengenommen wurde der Preis von Andrea Brandl-Luckner, Geschäfts-führerin der Firma Herbert Brandl Ma-schinenbau und Tochter des Firmengrün-ders. Vor neun Jahren wurde die Aus-zeichnung zum ersten Mal verliehen. „Auch wenn das seit vielen Jahrzehnten bewährte Verfahren des Feuerverzinkens aufgrund seines Alters nicht selten als tra-ditionell gesehen wird, schafft es unsere Branche, sich kontinuierlich neue Märkte zu erschließen“, sagt Harald Goetz. Bis-herige Preisträger waren unter anderem der Trailer-Hersteller Schmitz Cargobull und das Solar-Unternehmen a+f.

Weitere Informationen finden Sie unter: www.feuerverzinken.com

Aktuell

Innovationspreis Feuerverzinken 2012 für Herbert Brandl Maschinenbau

Die Firma Herbert Brandl Maschinenbau ist der diesjährige Preisträger des Inno-vationspreises Feuerverzinken. Das Un-ternehmen stellt als global tätiger Zulie-ferbetrieb der Automobilbranche hoch-qualitative Press-, Stanz- und Ziehteile sowie Schweißbaugruppen her und ver-fügt darüber hinaus über eine eigene Konstruktionsabteilung und einen eige-

nen Werkzeugbau. Zur Produktpalette gehören auch spezielle Fahrwerksstreben, die beispielsweise von BMW bei den M6-Modellen eingesetzt werden. Hierdurch verbessern sich die Fahreigenschaften der mehr als 300 Stundenkilometer schnellen Supersportwagen.

Als Korrosionsschutz für die Fahr-werksstreben kam die Feuerverzinkung zum Einsatz. Die Härte der Feuerverzin-kung liegt zwischen 260 und 340 HV und wirkt wie ein Panzer gegen mecha-

Der Preis wurde von Andrea Brandl-Luckner, Geschäftsführe-rin der Firma Herbert Brandl Maschinenbau entgegengenom-men. (v.l.: Harald Goetz, Vorsit-zender Industrieverband Feuer-verzinken; Andrea Brandl-Luck-ner, Geschäftsführerin Herbert Brandl Maschinenbau; Gerd Deimel, Hauptgeschäftsführer Industrieverband Feuerverzinken). (Quelle: Industrieverband Feuer-verzinken e.V.)

07_003-010_Zinke (1646)_cs6.indd 10 18.12.12 15:23


Fachthemen

DOI: 10.1002/stab.201301645

Integrierte und multifunktionale Deckensysteme können einen entscheidenden Beitrag zur erfolgreichen Umsetzung nachhalti-ger Gebäudekonzepte in der Praxis leisten. Im vorliegenden Arti-kel wird die Entwicklung eines nachhaltigkeitsorientierten De-ckensystems vorgestellt, welches die vollständige Integration der Gebäudetechnik in die Tragstruktur umsetzt. Durch einen vorge-spannten Betongurt an der Querschnittsunterseite kombiniert das integrierte Deckensystem gute bauphysikalische Eigenschaften und Brandschutzmerkmale mit großen Spannweiten für eine hohe Flexibilität und eine variable Grundrissgestaltung. Der Artikel ver-deutlicht die vielschichtigen Wechselwirkungen zwischen den Fachdisziplinen Gebäudetechnik, Bauphysik sowie Tragwerks-planung und Brandschutz und gibt einen Ausblick auf zukünftige Untersuchungen.

Integrated composite floor-slab-systems for sustainable steel structures. Integrated and multifunctional floor-slab-systems have great potential to benefit the planning, construction and operation of sustainable buildings. In the present paper the de-velopment of a sustainable slab-system is presented which in-corporates building services and technical installations into the structural element by means of an integrated installation floor. Due to a prestressed concrete chord at the bottom side of the cross-section, the slab-system features improved physical and fire protection characteristics and provides wide spans for in-creased flexibility at the same time. The paper illustrates the complex interactions between the disciplines of building ser-vices, building physics, structural engineering and fire protection and gives an outlook on future investigations.

1 Einleitung

Der Großteil der bestehenden und heute im Bau befindli-chen Gebäude in Deutschland und anderen westlichen Industrienationen zeichnet sich durch monofunktionale Eigenschaften und eine dadurch bedingte eindimensionale Nutzungsstruktur aus. Nachhaltigkeitsbestrebungen wer-den bei der Planung derartiger Bauwerke mitunter voll-ständig ausgeklammert oder einseitig auf die Gestaltung der thermischen Gebäudehülle reduziert. Vielfach werden diese monofunktionalen Bauten bereits lange vor dem Er-reichen ihrer technischen Lebensdauer abgerissen oder auf-wändig baulich umgestaltet, weil sie den dynamischen An-forderungsprofilen ihrer Nutzer (Nutzungswechsel, techni-sche Weiterentwicklung) nicht mehr gerecht werden können. Die damit einhergehenden ökologischen und wirtschaftli-

chen Folgen monofunktionalen Bauens sind tiefgreifend. Es bedarf innovativer Lösungsansätze zur Schaffung flexi-bler und anpassungsfähiger Gebäude, um Nachhaltigkeit im Bauwesen zu fördern. Einen entscheidenden Beitrag hierzu leisten neuartige, integrierte Deckensysteme. Die Entwicklung integrierter und nachhaltigkeitsorientierter Deckensysteme in Stahl-Verbundbauweise ist daher Gegen-stand eines aktuellen AiF-Verbundforschungsvorhabens.

2 Entwicklung des Deckensystems

Zur erfolgreichen Umsetzung nachhaltiger Gebäudekon-zepte in der Praxis bedarf es innovativer Deckenlösungen, die durch hohe Flexibilität und Anpassungsfähigkeit belie-bige Nutzungsänderungen ohne nennenswerte Eingriffe in das Tragwerk ermöglichen. Die Wahl der Deckenkonstruk-tion besitzt, über statische Gesichtspunkte hinaus, Auswir-kungen auf zahlreiche Bauwerkseigenschaften. Decken er-füllen im Gebäude tragende und aussteifende Funktionen, sie bilden den Raumabschluss zu angrenzenden Nutzungs-einheiten und beeinflussen die Grundrissgestaltung, die In-stallationsführung der Gebäudetechnik sowie die bauphy-sikalischen Eigenschaften des Gebäudes. In [1] wurde ein Anforderungsprofil zusammengestellt, das die wesentlichen Einflussgrößen aus den Bereichen Tragwerksplanung, Ar-chitektur, Herstellprozess, Flexibilität, Brandschutz, Bau-physik, Gebäudetechnik sowie Demontage und Recycling umfasst. Die vielfältigen Anforderungen und Aufgaben einer Geschossdecke lassen sich nur durch eine multifunktionale Struktur des Deckensystems ganzheitlich umsetzen. Mit dem entwickelten Deckensystem wird eine multifunktio-nale Deckenlösung bereitgestellt, die ein Optimum der identifizierten Anforderungen berücksichtigt.

Mit einer Spannweite von bis zu 16 m und einer be-rücksichtigten Nutzlast von 5 kN/m² erzielt das integrierte Deckensystem ein Höchstmaß an Nutzungsflexibilität (Bild 1). Der entworfene Verbundquerschnitt besteht aus halbierten HEA 800-Trägern, die durch einen filigranen vor-gespannten Betonzuggurt an der Querschnittsunterseite er-gänzt werden (Bild 1d). Die Übertragung der Schubkräfte in der Verbundfuge erfolgt über eine Verbunddübelleiste in Puzzleform, die wirtschaftlich und materialschonend un-mittelbar in den Stahlprofilsteg eingebrannt ist ([2], [3]). Das Deckensystem besitzt einen innenliegenden Installa-tionshohlraum, der die vollständige Integration gebäude-technischer Anlagen in die Tragkonstruktion ermöglicht.

Entwicklung einer integrierten Verbunddecke für nachhaltige Stahlbauten

Josef HeggerMartin ClaßenPeter SchaumannJörg SothmannMarkus FeldmannBernd Döring

08_011-017_Classen (1645)_cs6.indd 11 18.12.12 15:24

J. Hegger/M. Claßen/P. Schaumann/J. Sothmann/M. Feldmann/B. Döring · Entwicklung einer integrierten Verbunddecke für nachhaltige Stahlbauten


ner guten bauphysikalischen und brandschutztechnischen Eigenschaften in der Biegezugzone des Verbundquerschnit-tes angeordnet. Zur Sicherstellung seiner Gebrauchstaug-lichkeit (Verhinderung einer übermäßigen Rissbildung, Er-höhung der Steifigkeit und Durchbiegungsbegrenzung) wird der Betongurt vorgespannt ausgeführt (vgl. Bild 2a). Der Einsatz von Vorspannung mit sofortigem Verbund in Ver-bunddeckensystemen ist bisher unerforscht.

Im Steg der Stahlträger besitzt das multifunktionale Deckensystem große Öffnungen, um die Integration gebäu-detechnischer Installationen zu ermöglichen (vgl. Bild 2b). Diese Stegöffnungen beeinflussen den Querkraftabtrag so-wie das Verformungsverhalten des Deckensystems signifi-kant. In bisherigen Forschungsprojekten zu Verbundträgern mit großen Stegöffnungen ([6], [7]) wurden als Verbundmit-tel lediglich Kopfbolzendübel eingesetzt. Die Verwendung von Verbunddübelleisten (Bild 2c) anstelle von Kopfbol-zendübeln in Verbundträgern mit Stegöffnungen wurde bislang nicht systematisch untersucht.

Die bisher unbekannten Einflüsse der beschriebenen konstruktiven Besonderheiten des Deckensystems werden eingehend erforscht. Hierzu werden experimentelle Unter-suchungen zum globalen (Träger) und lokalen (Verbund-mittel) Tragverhalten des Deckensystems durchgeführt und durch numerische Untersuchungen anhand nichtlinearer, dreidimensionaler Finite-Elemente-Modelle ergänzt. Nach-folgend werden erste Ergebnisse der experimentellen und numerischen Untersuchung vorgestellt.

In Bild 3 sind die Biegelinien eines Versuchsträgers mit den o. g. statischen Besonderheiten für unterschiedliche Laststufen dargestellt. Darin ist deutlich der durchbiegungs-steigernde Einfluss einer Stegöffnung zu erkennen. Die maximale Durchbiegung des Trägers verlagert sich mit an-steigender Last von der Trägermitte (Lasteinleitungspunkt) hin zum lastnahen Öffnungsrand. Gleichzeitig bildet sich zwischen dem linken Auflager des Trägers und dem Öff-nungsrand eine Krümmung des Trägers aus, die der eines entsprechenden ungestörten Trägers (in Bild 3 für die Last-stufe 316 kN gestrichelt dargestellt, in FE-Berechnung er-mittelt) entgegengerichtet ist. Der Vergleich der Biegelinien des Versuchsträgers und des ungestörten Trägers verdeut-licht, dass die Stegöffnung insbesondere bei hohen Laststu-

Große Stegöffnungen in den Stahlprofilen erlauben eine variable und anpassungsfähige Leitungsführung, selbst für Lüftungskanäle mit großen Durchmessern (Bild 1b). Eine gute Zugänglichkeit des Installationsraumes und eine kom-fortable Montage und Wartung der Gebäudetechnik „von oben“ werden durch demontierbare Platten an der Element-oberseite des Deckenquerschnittes ermöglicht (Bild 1a). Zur Verbesserung des thermischen Komforts bei gleichzeitig hoher Energieeffizienz kann das Deckensystem mit inte-grierten Heiz- und Kühlleitungen zur thermischen Bauteil-aktivierung ausgestattet werden (Bild 1c); diese können optional mit Phasenwechsel-Materialien zur Erhöhung der wirksamen Wärmekapazität des Betongurtes kombiniert werden. Der Betongurt an der Querschnittsunterseite be-stimmt somit die thermische Performance des Deckenbau-teils. Darüber hinaus stellt er mit einer Höhe von 10 cm die brandschutztechnischen Anforderungen für einen Brand unterhalb der Decke sicher. Durch den Einsatz lösbarer Verbindungen und Anschlüsse ermöglicht das integrierte Deckensystem am Ende des Gebäudelebenszyklus ein Bau-teil- und Bauwerksrecycling anstelle des konventionellen Baustoffrecyclings. Die Tragstruktur des Gebäudes kann dabei über mehrere Nutzungszyklen hinweg verwendet wer-den [4].

Nachfolgend werden Forschungsergebnisse aus den Bereichen der Tragwerksplanung, des Brandschutzes und der Bauphysik vorgestellt, die in die Entwicklung des De-ckensystems eingeflossen sind.

3 Tragwerksplanung

Um die angestrebte Multifunktionalität des integrierten De-ckensystems sicherzustellen, muss ein ausgewogenes Ver-hältnis zwischen statisch-konstruktiven Gesichtspunkten und den vielfältigen weiteren Anforderungen des Decken-systems gefunden werden. In diesem iterativen Aushand-lungsprozess können Zielgrößen der Tragwerksplanung hinter Konstruktionsziele aus den Bereichen der Bauphysik, der Gebäudetechnik oder des Brandschutzes zurücktreten [5]. Diese Unterordnung tragwerksplanerischer Zielgrößen führt zu einer aus statischer Sicht unkonventionellen Ge-staltung der Querschnittsform. Das Deckensystem weist die im Folgenden beschriebenen charakteristischen Kon-struktionsmerkmale auf:

Entgegen der im Verbundbau üblichen Anwendung des Betongurtes in der Druckzone wird dieser aufgrund sei-

Bild 1. Integriertes Verbunddeckensystem Fig. 1. Integrated composite floor-slab-system

Bild 2. Konstruktive Merkmale des Deckenquerschnitts; (a) vorgespannter Betongurt; (b) große Stegöffnung; (c) Puzzle-leisteFig. 2. Design features of the floor section, (a) pre-stressed concrete slab, (b) large web-opening, (c) puzzle strip

08_011-017_Classen (1645)_cs6.indd 12 18.12.12 15:24


13Stahlbau 82 (2013), Heft 1

mittelversagen im Öffnungsbereich (Betonausbruch) einge-leitet (Bild 4). Um genauere Erkenntnisse zum Herauszieh-widerstand der Puzzlezähne zu erlangen, wurden daher kleinformatige Zugversuche an einbetonierten Puzzlezäh-nen durchgeführt. Neben verschiedenen Längsspannungs-zuständen in den Betonkörpern der Kleinkörperversuche, die die unterschiedliche Lage der Öffnung (Auflagernähe bzw. Trägermitte) berücksichtigen sollen, wurde darin ins-besondere der Einfluss verschiedener Bewehrungsführun-gen und Verstärkungsmaßnahmen auf den Herauszieh-widerstand der Puzzlezähne untersucht. In Bild 5 ist die Prüfkraft zweier Herausziehversuche über den zugehöri-gen vertikalen Schlupf zwischen Puzzlezahn und Beton-körper dargestellt. Es zeigt sich, dass eine Verstärkung mit senkrecht durch den Puzzlezahn geführten Bewehrungs-stäben nahezu eine Verdoppelung der Prüfkraft bewirkt. Das Versagen beider Versuche wurde durch die Bildung von Ausbruchkegeln eingeleitet (Bild 5).

In derzeit laufenden weiteren Trägerversuchen und in einer umfassenden numerischen Parameterstudie werden weitere Einflussgrößen wie die vom Lüftungskonzept ab-hängige Größe und Anordnung der Stegöffnung und die Beeinflussung des Tragverhaltens durch in den Betongurt integrierte Rohrsysteme (Bauteilaktivierung) untersucht. Hinsichtlich der Anschlüsse an Träger und Stützen sowie der Verbindung von benachbarten Elementen wird bisher auf konventionelle Ausführungsvarianten (stahlbaumäßige Anschlüsse, Vergussfugen) zurückgegriffen.

4 Brandschutz

Neben der statischen Gestaltung des Tragwerks ist die Si-cherstellung des Brandschutzes bei der Entwicklung des Deckensystems von großer Bedeutung. Der Anwendungs-bereich des entwickelten Deckensystems wurde im For-schungsprojekt bis zur Gebäudeklasse 5 festgelegt. Daher muss das Deckensystem gemäß Bauordnung die Anforde-rung F90 beziehungsweise REI90 erfüllen. Dies bedeutet, dass die Decke die drei Kriterien Tragfähigkeit (R), Dichtig-keit gegen Durchlass von Rauch und heißen Gasen (E) und Wärmeisolierung (I) bei einem Brand nach Einheits-Tempe-raturzeitkurve (ETK) neunzig Minuten einhalten muss. Auf-

fen eine signifikante Vergrößerung der Durchbiegungen be-wirkt. Die starke Verformungszunahme im Öffnungsbereich ist auf eine Fließgelenkbildung der Restquerschnitte in den Ecken der Stegöffnung und eine gleichzeitige Ablösung des Betongurtes vom Stahlprofil zurückzuführen.

Im Bereich der Öffnung ist der Steg des Stahlprofils geschwächt. Daher lagert sich ein Teil der Querkraft aus dem Stahlsteg in den Betongurt um. Die Einleitung dieses Querkraftanteils vor der Öffnung (auflagerferner Öffnungs-rand) erfolgt durch eine lokale Druckkraft im Puzzlezahn (Durchstanzbeanspruchung). Am anderen Öffnungsrand wird die Kraft über die Puzzlezähne wieder in den Stahl-steg hochgehängt, was zu einer lokalen Herausziehbean-spruchung der Puzzlezähne aus dem Betongurt führt. Im Bereich der Öffnungsecke lösen sich die Puzzlezähne mit ansteigender Querkraft vom umgebenden Beton und rei-ßen schließlich unter Ausbildung eines Ausbruchkegels aus dem Betongurt aus (Bild 4). Das Versagen des Trägers durch lokales Herausziehen einzelner Verbundmittel aus dem Be-tongurt konnte auch mit dem nichtlinearen Finite-Elemente-Modell des Verbundträgers in SIMULIA Abaqus 6.12 zu-treffend abgebildet werden. Nach der sichtbaren Ausbildung der Ausbruchscholle an der Betongurtoberseite konnte die Prüfkraft im Trägerversuch weiter um ca. 10 % gesteigert werden. Das Herausziehen der Puzzlezähne kann daher als duktile Versagensform eingestuft werden.

Das globale Querkraftversagen des betrachteten Ver-suchsträgers wird offensichtlich durch ein lokales Verbund-

Bild 3. Durchbiegungsverhalten des VersuchsträgersFig. 3. Deflection behavior of the test specimen

Bild 4. Betonausbruch am zugbeanspruchten Öffnungsrand, Versuch (links), plastische Betondehnungen aus FE (rechts)Fig. 4. Concrete pry-out at the edge of the web-opening, experiment (left), plastic strain in FE (right)

Bild 5. Vertikale Kraft-Schlupf-Beziehung für einbetonierte PuzzlezähneFig. 5. Vertical force-slip relationship for embedded puzzle teeth

08_011-017_Classen (1645)_cs6.indd 13 18.12.12 15:24



Die Brandentwicklung im Deckenzwischenraum so-wie ihre Auswirkungen auf die Tragfähigkeit des Decken-systems werden zukünftig in experimentellen Untersu-chungen mit praxisgerechten Brandlasten und Ventilations-bedingungen erforscht. Zuvor wurden bereits numerische Untersuchungen zur Ermittlung der Brandtemperatur im Installationshohlraum durchgeführt. Hierbei kamen so ge-nannte Zonen- und Feldmodelle zur Anwendung. Die Ein-gangswerte für beide Modelle sind Brandlasten und Venti-lationsbedingungen. Die Ventilationsbedingungen werden durch die Deckenkonstruktion vorgegeben. Umlaufend um den Brandraum wird von einem 2 cm breiten Spalt ausge-gangen, der mit Glas- oder Steinwolle verschlossen ist und eine Luftzu- bzw. Luftableitung zulässt. Mit diesen Ein-gangswerten wurden Simulationen mit dem Ein-Raum-Zwei-Zonenmodell OZone [8] durchgeführt, wobei sich die Heißgas-Temperaturzeitkurve „Naturbrand im Decken-hohlraum (OZone)“ im Bild 8 ergab. Weiterhin wurden Simulationen mit dem Feldmodell FDS [9] durchgeführt. Dieses Modell lässt eine explizite Berücksichtigung des Ka-belabbrandes zu. Die FDS-Simulationen ergaben weniger kritische Heißgas-Temperaturzeitkurven als die OZone-Berechnung (s. Bild 7), da die Kabel nach der Entzündung nur kurzzeitig im Installationshohlraum weiterbrannten.

Bei einem Brand unter der Decke wird die ETK ange-setzt (s. Bild 7). Sie entspricht der normativen Forderung. Trotz der hohen Temperaturen der ETK, die auf den fili-granen Deckenquerschnitt einwirken, kann die Tragfähig-keit bei 90-minütigem Brand eingehalten werden, weil die Betonplatte an der Querschnittsunterseite thermisch isolie-rend wirkt. Die gewählte Querschnittsform des Deckensys-tems ist somit insbesondere aus brandschutztechnischer Sicht vorteilhaft.

In dreidimensionalen numerischen Modellen wurde der Verbundquerschnitt mit den in Bild 7 dargestellten Brandraumtemperatur-Zeit-Verläufen der unterschiedli-chen Brandszenarien (Brand unter der Decke bzw. Brand im Deckenhohlraum) beaufschlagt. In diesen thermischen Analysen wurde die Temperaturverteilung im Deckenquer-schnitt für das jeweilige Brandszenario ermittelt. Jeder Fa-ser des Querschnitts kann dadurch zu jedem Brandzeit-punkt eine spezifische Temperatur und eine zugehörige

grund des innenliegenden Installationshohlraumes ist für das integrierte Verbunddeckensystem neben einem Brand unter der Decke auch das Brandszenario „Brand im De-ckenzwischenraum“ zu berücksichtigen.

Der Schwerpunkt des Forschungsbereiches Brand-schutz liegt auf der Sicherstellung der Tragfähigkeit des Deckensystems im Brandfall (R). Wissenschaftliche Er-kenntnisse zum Tragverhalten vorgespannter Verbundbau-teile bei Verwendung von Verbunddübelleisten im Brandfall sind allerdings weder national noch international vorhan-den. Die Besonderheiten eines Brandes in Deckenhohlräu-men werden derzeit erstmalig in einem britischen For-schungsvorhaben untersucht. Zur Bemessung und Konstruk-tion des Deckensystems kann daher nicht auf bestehende Ansätze oder Modelle zurückgegriffen werden. Zur Ein-grenzung der komplexen Problemstellung wird daher in diesem Forschungsvorhaben der Fokus auf die Untersu-chung der Biegetragfähigkeit eines Deckensystems ohne Öffnungen für die Brandszenarien „Brand im Deckenzwi-schenraum“ und „Brand unterhalb der Decke“ gerichtet.

Bei einem Brand im Deckenzwischenraum sind die Stahlträger die gefährdetsten Bauteile. Zur Reduzierung des Arbeits- und Materialaufwandes werden diese ohne brand-schutztechnische Bekleidungen ausgeführt. Somit sind sie einem Brand direkt ausgesetzt und erwärmen sich durch ihre hohe Wärmeleitfähigkeit und relativ geringe Massig-keit schnell, während der Beton durch seine große Massig-keit thermisch träge reagiert. Eine Erwärmung des Stahls ist mit einer Reduktion seiner Festigkeit und Steifigkeit ver-bunden, was die Tragfähigkeit des Deckensystems herab-setzt. Die Brandentwicklung im Deckenzwischenraum hängt maßgeblich von der im Installationshohlraum vor-handenen Brandlast ab. Bei den Brandlasten handelt es sich überwiegend um Kabel, die bei einer Zellenbüronutzung in der Mittelzone des Deckensystems konzentriert vorliegen (s. Bild 6). Für eine Zellenbüronutzung ergeben sich lokal hohe Brandlastkonzentrationen, daher wird diese Nut-zungsform als konservatives Szenario für die Brandlasten im Deckenzwischenraum betrachtet. Die Brandlast wurde in Zusammenarbeit von Brandschutzingenieuren und Ge-bäudetechnikern im Rahmen des Forschungsprojektes zu 105 kWh/m bestimmt.

Bild 7. Brandraumtemperatur-Zeit-Verläufe für unterschied-liche BrandszenarienFig. 7. Fire compartment temperature-curve for different fire scenario

Bild 6. Maximale Brandlast bei einer Zellenbüronutzung auf dem DeckensystemFig. 6. Maximum fire load in the slab system with a cellular office usage on top

08_011-017_Classen (1645)_cs6.indd 14 18.12.12 15:24



ckensystem wurde dieser Wert der Plattendicke zur Einhal- tung des Isolationskriteriums bestätigt.

Aktuell werden Versuchskörper für eine Prüfung im Brandfall hergestellt, an denen nach ausreichender Trock-nung die Brandversuche durchgeführt werden.

5 Bauphysik

Die Bewertung und Optimierung der thermischen Eigen-schaften von Deckensystemen (insbesondere Sommer/Kühlfall) erfolgt im Spannungsfeld zwischen angestrebtem Komfort, den Wärmequellen (Kühllast) und dem techni-schen Aufwand bzw. den damit verbundenen Kosten. Aus dem Bereich der Gebäudetechnik kann die Verwendung wasserführender Rohrleitungen im Deckensystem (Ther-mische Bauteilaktivierung) mit ähnlichen Methoden und Zielsetzungen wie die passive Temperierung (Bauphysik) untersucht werden. In diesem Kapitel des vorliegenden Artikels werden daher bauphysikalische Fragestellungen gemeinsam mit Untersuchungen zur thermischen Bauteil-aktivierung aus dem Forschungsgebiet Gebäudetechnik vorgestellt. Auf die Integration der Lüftungstechnik und Leitungen in das Deckensystem und alle weiteren For-schungsergebnisse aus dem Bereich der Gebäudetechnik wird in diesem Beitrag nicht eingegangen.

Zur Optimierung des thermischen Komforts werden bei der Entwicklung des Deckensystems zwei technische Prinzipien verfolgt, die integrale Lösungen darstellen: Eine Variante ist die passive Kühlung, bei der die natürlichen Schwankungen der Außentemperatur zwischen Tag und Nacht genutzt werden, um die sommerlichen Raumtempe-raturen innerhalb des angestrebten Bereichs zu halten. Dazu ist die Nutzung und Optimierung der wirksamen Wärmekapazität erforderlich. Eine zweite Variante stellt die Bauteilaktivierung dar, bei der in das Deckensystem Rohrleitungen integriert werden, um so über einen Wasser-kreislauf gezielt Wärme abführen zu können.

5.1 Passive Kühlung

Zunächst wird die passive Kühlung betrachtet: In der Ver-gangenheit wurden die tragenden Deckenplatten häufig mit abgehängten Decken versehen, um Installationen un-terzubringen oder akustische Funktionen zu realisieren. Dadurch wurde die Decke, die in modernen Bürogebäu-den meist die einzig relevante Wärmekapazität darstellt, vom Raumklima abgetrennt. Das integrierte Deckensystem soll dagegen eine Nutzung der Speichermassen ermögli-chen. Dies wird durch den Betongurt an der Unterseite realisiert – sämtliche Installationen können so im Installa-tionsraum oberhalb des Betongurtes untergebracht werden. Dadurch werden Abhangdecken entweder vollständig ver-mieden oder flächenmäßig reduziert.

Die Ermittlung der wirksamen Wärmekapazität kann für eindimensionale Aufbauten z. B. nach DIN EN ISO 13786 ermittelt werden. Beim entwickelten Deckenquer-schnitt handelt es sich jedoch um einen stark inhomoge-nen Aufbau, der ein zwei- bzw. dreidimensionales Objekt darstellt. Um hier die wirksame Wärmekapazität zu be-stimmen, wird der Deckenaufbau in einem Finite-Elemente-Programm mit instationären Temperaturrandbedingungen beaufschlagt. Aus der Reaktion des Objektes (Wärmestrom

Festigkeit zugeordnet werden. Hiermit ist nun eine Bestim-mung der Biegetragfähigkeit unter Brandeinwirkung mög-lich (vgl. [10]). Dazu wird eine iterative Ermittlung der Deh-nungsebene unter Berücksichtigung der mechanischen und der thermischen Dehnung und eine Spannungsintegration über den Querschnitt durchgeführt. Dieses Vorgehen wurde in einem Programm aufbereitet, mit dem die maximale Bie-getragfähigkeit des Querschnittes sowie Momenten-Krüm-mungsbeziehungen (inklusiv thermischer Dehnung) für verschiedene Brandzeitpunkte berechnet werden können (s. Bild 8). Es wurde bei den Berechnungen von einem star-ren Verbund zwischen Beton und Stahl ausgegangen. Eine mögliche Nachgiebigkeit der Verbundfuge bleibt bei die-sem Vorgehen somit unberücksichtigt.

Bild 8 verdeutlicht, dass bei einem Brand unter der Decke (90 min) die Krümmung aus Vorspannung durch den Temperaturgradienten aufgezehrt wird und die maxi-male Momententragfähigkeit des Querschnittes gegenüber der Tragfähigkeit bei Raumtemperatur um ca. 25 % ab-sinkt. Dies ist insbesondere der Erwärmung der Beweh-rung und der Spannlitzen zuzuschreiben. Beim Brand im Deckenzwischenraum entsteht eine zusätzliche negative Krümmung infolge des Temperaturgradienten. Die Momen-tentragfähigkeit wird beim vorliegenden Brandszenario ebenfalls reduziert, was insbesondere mit der Erwärmung des Stahlsteges zu begründen ist. Zur Untersuchung des Einflusses einer nachgiebigen Verbundfuge wurden die Mo-menten-Krümmungsbeziehungen mit einem dreidimensio-nalen Finite-Elemente-Modell überprüft, in dem die Ver-bundmittel mit Federelementen diskretisiert wurden [11]. Die Simulationsergebnisse bestätigen die in Bild 8 darge-stellten Zusammenhänge.

Die Einhaltung des Isolationskriteriums (I) und die Verhinderung der Brand- und Rauchweiterleitung (E) im Deckensystem werden für die Brandszenarien „Brand un-terhalb der Decke“ und „Brand im Deckenhohlraum“ durch Orientierung an den Vorgaben gemäß [12], [13] und [14] umgesetzt. Neben der Ausbildung der Fugen wird darin ins-besondere die erforderliche Plattendicke des Betonunter-gurtes von 10 cm bei 90 min ETK-Brand an der Deckenun-terseite geregelt. In numerischen Untersuchungen am De-

Bild 8. Momenten-Krümmungs-Beziehung beim Brand-beginn und den Zeitpunkten der geringsten positiven MomententragfähigkeitFig. 8. Moment-curvature-relationship at begin of the fire and at time of lowest positive moment capacity

08_011-017_Classen (1645)_cs6.indd 15 18.12.12 15:24



kann hier eine Leistung von 40 W/m² übertragen werden. Bei der Verlegung auf der Platte (Bild 11) steigt die Leis-tung auf 46 W/m² an. Diese Ergebnisse entsprechen übli-chen Werten für konventionelle thermisch aktivierte De-cken. In der ersten Variante wird die Leistungsminderung aufgrund der teilweisen Belegung der Fläche durch den geringeren Abstand zur Deckenunterseite sowie die Quer-leitung innerhalb der Platte weitgehend kompensiert, so dass auch hier ein für viele Anwendungen geeignetes Kühl-potential zur Verfügung steht.

Sowohl für die passive Kühlung als auch für die Bau-teilaktivierung gilt, dass der Einfluss auf die Raumakustik zu bewerten ist. Hier werden Berechnungen nach den gül-tigen Normen durchgeführt. Dabei zeigt sich, dass bei klei-neren bis mittlere Raumgrößen zufriedenstellende raum-akustische Bedingungen erzielt werden können. Bei größe-ren Räumen und/oder besonders hohen raumakustischen Anforderungen sind zusätzliche Maßnahmen erforderlich, beispielsweise indem Teilbereiche der Decke mit akustisch wirksamen Elementen ausgestattet werden oder durch den Einsatz von permeablen Abhangdecken.

bzw. Oberflächentemperatur) kann ein eindimensionaler Ersatzaufbau bestimmt werden, der im Mittel zu gleichen Wärmeströmen und Temperaturen an der Oberfläche führt [15].

Dieses Vorgehen ist dann zielführend, wenn man ein harmonisches Verhalten von Temperatur und Wärmeströ-men voraussetzt. Führt man eine Fourier-Analyse von Tem-peraturverläufen in Gebäuden durch, stellt man fest, dass die bei weitem dominierende Periode vom Tagesrhythmus gebildet wird. Größere und kleinere Periodendauern kom-men vor, sind aber hinsichtlich ihres spektralen Anteils sehr klein, so dass die Beschränkung auf die 24-h-Periode nur zu geringen Fehlern führt und somit der harmonische An-satz gerechtfertigt werden kann.

Für den aktuellen Stand des Entwurfes wurden die zuvor erläuterten Simulationen durchgeführt. Bild 9 zeigt Schnappschüsse für die Temperaturverteilung im Bauteil aus der instationären Berechnung. Es ist zu erkennen, wie im Bereich des Stahlträgers die Temperaturschwankungen im Bauteil reduziert werden, die wirksame Wärmekapazi-tät nimmt also zu.

5.2 Thermische Bauteilaktivierung

Für die thermische Bauteilaktivierung wurden zwei Optio-nen untersucht: zum einen die Platzierung der Rohrlei-tung in der Betonplatte. Diese Variante bewirkt einen gu-ten Wärmeübergang vom Rohr zum Beton und schließlich zum Raum; nachteilig ist, dass aufgrund der Spannlitzen nur ein eingeschränkter Bereich des Untergurtes mit der thermischen Aktivierung beaufschlagt werden kann. Bei der zweiten Variante werden die Rohrleitungen auf der Beton-platte verlegt und mit Vergussmörtel fixiert und dadurch auch thermisch mit der übrigen Konstruktion verbunden. So kann die gesamte Deckenfläche genutzt werden, jedoch ist der thermische Widerstand zum Raum hin vergrößert. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Lösung ist, dass die Rohrlei-tungen vergleichsweise einfach repariert oder auch ausge-tauscht werden können.

Die thermische Leistungsfähigkeit der beiden Ver-gleichsvarianten wird durch numerische Simulationen er-mittelt. Bild 10 zeigt die Temperaturverteilung bei Rohrver-legung mittig im Untergurt. Mit den Randbedingungen Raumtemperatur 26 °C, mittlere Wassertemperatur 18 °C

Bild 10. Temperaturverteilung im Bauteil bei thermischer Aktivierung, Rohrleitung mittig im BetonuntergurtFig. 10. Temperature distribution in the system for thermal activation, pipes in the center of the concrete slab

Bild 11. Temperaturverteilung im Bauteil bei thermischer Aktivierung, Rohrleitung auf Betonuntergurt, mit Verguss-mörtel thermisch und mechanisch fixiertFig. 11. Temperature distribution in the system for thermal activation, pipes on top of concrete slab, thermally and mechanically fixed with grout

Bild 9. Bestimmung der wirksamen Wärmekapazität mittels sinusförmiger Temperaturrandbedingung, Temperaturvertei-lung im Bauteil für ausgewählte ZeitpunkteFig. 9. Determination of the effective thermal capacity by sinusoidal temperature boundary condition, temperature distribution in the component for selected time points

08_011-017_Classen (1645)_cs6.indd 16 18.12.12 15:24



604 – Institut für Stahlbau der Universität Kaiserslautern, 2007.

[7] Weil, T.: Zum Tragverhalten von durchlaufenden Verbund-trägern mit großen Stegöffnungen. Dissertation, Kaiserslau-tern 2007.

[8] Cadorin, J. F., Pintea, D., Franssen, J. M.: The Design Fire Tool Ozone V2.0 – Theoretical Description and Validation On Experimental Fire Tests. University of Liege, Belgium, 2001.

[9] McGrattan: Fire Dynamics Simulator (FDS) (Version 5) – Technical Reference Guide – NIST Special Publication 1018 – National Institut of Standards and Technology. Stand 2010.

[10] Schaumann, P.: Zur Berechnung stählerner Bauteile und Rahmentragwerke unter Brandbeanspruchung. Bochum, Ruhr-Universität Bochum, Dissertation, 1984.

[11] Mensinger, M., Schaumann, P., Stadler, M., Sothmann, J.: Nutzung der Membranwirkung von Verbundträger-Decken-Systemen im Brandfall. IGF-Vorhaben 16142N/Deutscher Ausschuß für Stahlbau e.V. (DASt). 2011. – Forschungsbe-richt.

[12] EN 1992-1-2: Eurocode 2: Bemessung und Kostruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken – Teil 1-2: Allgemeine Regeln – Tragwerksbemessung für den Brandfall, Oktober 2006.

[13] DIN 4102: Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen; Teil 2: Begriffe, Anforderungen und Prüfungen von Bauteilen. Ausgabe September 1977. Teil 4: Zusammenstellung und An-wendung klassifizierter Baustoffe, Bauteile und Sonderbau-teile. Ausgabe März 1994. Teil 22: Anwendungsnorm zur DIN 4102-4. Ausgabe November 2004.

[14] Bauministerkonferenz (Hrsg.): Muster-Richtlinie über brand-schutztechnische Anforderungen an Systemböden – Muster-Systembödenrichtlinie (MSysBöR), Fassung September 2005.

[15] Döring, B.: Einfluss von Deckensystemen auf Raumtempe-ratur und Energieeffizienz im Stahlgeschossbau. Dissertation an der RWTH Aachen, Shaker-Verlag, Aachen, 2008.

Autoren dieses Beitrages:Prof. Dr.-Ing. Josef Hegger, Dipl.-Ing. Martin Claßen,RWTH Aachen, Institut für Massivbau, Mies-van-der-Rohe-Straße 1, 52074 Aachen,[email protected]

Prof. Dr.-Ing. Peter Schaumann, Dipl.-Ing. Jörg Sothmann,Leibniz Universität Hannover, Institut für Stahlbau, Appelstraße 9, 30167 Hannover,[email protected]

Prof. Dr.-Ing. Markus Feldmann, Dr.-Ing. Bernd Döring,RWTH Aachen, Institut für Stahlbau und Lehrstuhl für Stahlbau und Leichtmetallbau, Mies-van-der-Rohe-Straße 1, 52074 Aachen,[email protected]

6 Zusammenfassung

Adaptive Tragstrukturen, die unterschiedliche Nutzungszy-klen (Wohn-, Büro- sowie Mischnutzung) in zeitlich belie-biger Reihenfolge ermöglichen, sind wesentlicher Bestand-teil der Umsetzung von Multifunktionalität im Bauwesen und eine Grundvoraussetzung zur nachhaltigen Gebäude-nutzung. Einen wesentlichen Beitrag dazu liefern integrierte Deckensysteme, die den Anforderungen an Tragfähigkeit, Brandschutz, Bauphysik und Gebäudetechnik gleicherma-ßen gerecht werden. Daher wird in interdisziplinärer Zu-sammenarbeit ein innovatives Deckensystem als multifunk-tionale und integrierte Verbunddeckenlösung entwickelt. In diesem Artikel werden Aufbau und Eigenschaften des inte-grierten Deckensystems vorgestellt sowie Forschungsergeb-nisse aus den unterschiedlichen wissenschaftlichen Fach-bereichen angesprochen.

Das IGF-Vorhaben der Forschungsvereinigung Stahl-anwendung e.V. – FOSTA wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemein-schaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesmi-nisterium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Danksagung

Die Autoren bedanken sich für die finanzielle Förderung beim BMWi sowie für die organisatorische Unterstützung bei der FOSTA. Weiterer Dank gilt der Bremer AG (Pader-born) sowie der Bauunternehmung Florack GmbH (Heins-berg) für die Herstellung von Versuchskörpern, der Peiner Träger GmbH (Peine) und der ArcelorMittal AG (Luxem-burg) für die Herstellung und Anarbeitung von Stahlprofi-len, GOLDBECK (Bielefeld) für die Unterstützung bei der Erstellung von Stahlkonstruktionen und der Hagen Inge-nieurgesellschaft für Brandschutz mbH für die Unterstüt-zung bei Feldmodellsimulationen.

Literatur

[1] Hegger, J. et al.: Integrierte und nachhaltigkeitsorientierte De-ckensysteme im Stahl-und Verbundbau. Stahlbau 80 (2011), H. 10, S. 728–733.

[2] Feldmann, M., Hechler, O., Hegger, J., Rauscher, S.: Neue Untersuchungen zum Ermüdungsverhalten von Verbundträ-gern aus hochfesten Werkstoffen mit Kopfbolzendübeln und Puzzleleiste. Stahlbau 76 (2007), H. 11, S. 826–844.

[3] Heinemeyer, S., Gallwoszus, J., Hegger, J.: Verbundträger mit Puzzleleisten und hochfesten Werkstoffen. Stahlbau 81 (2012), H. 8, S. 595–603.

[4] Hegger, J., Dreßen, T., Schießl, P. et al.: Beton – Nachhaltiges Bauen im Lebenszyklus. Bauingenieur 84 (2009), Juli/August, S. 304–312.

[5] Hegger, J., Claßen, M., Gallwoszus, J., Dreßen, T.: Integrated and sustainable floor-slab-systems in composite construction. Concrete Structures for Sustainable Community – fib-Sympo-sium 2012, June 11–14, Stockholm/Sweden.

[6] Bode, H., Stengel, J.: Stahlverbundträger mit großen Stegaus-schnitten. BAUEN MIT STAHL – Technische Dokumentation

08_011-017_Classen (1645)_cs6.indd 17 18.12.12 15:24

Fachthemen

18 © Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin · Stahlbau 82 (2013), Heft 1

DOI: 10.1002/stab.201201641

Integrale Planung mit Lebenszyklusperspektive für Büroneubauten ist eine Voraussetzung auf der Prozessebene, um Nachhaltigkeit im Gebäudesektor umzusetzen. Dabei werden Nutzungsänderungen, die im Zuge des Gebäudelebenszyklus auftreten können, bereits im Entwurf berücksichtigt. Auf diese Weise soll eine Grundlage für den Erhalt und die Weiterentwicklung von ökologischen, ökonomischen und sozialen Ressourcen geschaffen werden. In diesem Planungsprozess ist nicht nur die Bilanz für jede einzelne Dimension zu optimieren, sondern auch die Gesamtbilanz, in der die Wechselwirkungen der Dimen-sionen berücksichtigt werden. Der nachfolgende Beitrag veranschaulicht am Beispiel von Bürogebäuden, wie die soziale Dimension die ökonomische Dimension beeinflussen kann, und gibt damit einen Einblick in die Forschungsarbeit des Projekts „Nachhaltige Büro- und Verwaltungsgebäude in Stahl- und Stahlverbundbauweise“ (P 881). Über den sozio-technischen Systemansatz werden Bürogebäude als technisches Teilsystem identifiziert, das signifikante Auswirkungen auf das soziale Teilsystem – die Nutzer hat. Als Ergebnis der Analyse von Zukunftsstudien wird gezeigt, dass gegenwärtige und zukünftige Nutzer-anforderungen Flexibilität als relevante Eigenschaft von Bürogebäuden der Zukunft be-gründen. Schließlich wird eine Methode aufgezeigt, mit der Aussagen über die ökonomische Vorteilhaftigkeit von flexiblen Gebäudestrukturen mit Stahl getroffen werden können.

Impact of requirements of users on the economic valuation of steel as construction material for sustainable office buildings. The concept of integral design with life cycle perspective is one precondition to implement sustainability in the building sector. Apply-ing this method means to already include possible changes of use during the life cycle in design processes. This approach helps to safeguard, sustain and develop environmental, economic and social resources. In design processes of this kind, not only every single dimension has to be optimized but also the interdependency between all three dimensions as a whole. With reference to office buildings, the following article shows how the social dimension can influence the economic one and provides with it an insight into the research project “Sustainable office and administration buildings in steel and steel-composite construction” (P 881). Using the sociotechnical system approach, it becomes obvious that office buildings are technical subsystems which affect the social subsystem (user) – and vice versa – significantly. Studies about future work and buildings point out that flexibility is a key quality of office buildings to meet requirements of present and future users. Finally, this article presents a method which enables investors to document the profitability of flexible building structures made of steel constructions.

1 Einleitung

Geht man von dem gegenwärtigen globalen, dreidimensionalen Nachhal-tigkeitsleitbild aus, so sind im Allge-meinen soziale, ökonomische und öko-logische Kapitalstöcke zu schützen und nachhaltig zu entwickeln. Dabei sollen unterschiedliche Anspruchs-gruppen in die nachhaltige Entwick-lung einbezogen werden, um sowohl

innerhalb der gegenwärtigen als auch für zukünftige Generationen eine ge-rechte Verteilung von Ressourcen zu erreichen [1]. Zur Umsetzung von Nachhaltigkeitszielen im Bausektor wurde in Deutschland das DGNB-Zer-tifikat entwickelt. Zudem gibt es inter-nationale Gebäudezertifikate, die auch in diese Richtung stoßen und länger etabliert sind, aber nicht durchgängig alle drei Dimensionen berücksichtigen.

Meist dominiert die ökologische Di-mension, weshalb diese Zertifikate auch als Green-Labels bezeichnet wer-den. Aber auch bei ihnen ist eine Öff-nung zur ganzheitlichen Betrachtung beobachtbar [2]. Trotz dieser Entwick-lungen werden die Dimensionen überwiegend gemäß dem klassischen Drei-Säulen-Modell bei der Umset-zung separat betrachtet, sodass Inter-dependenzen zwischen ihnen oft un-beachtet bleiben. Die Integrale Ge-bäudeplanung ist ein Ansatz auf der Prozessebene, um nicht nur jede Di-mension einzeln zu optimieren, son-dern auch in Bezug auf die Wechsel-wirkungen ein optimiertes Gebäude zu entwerfen.

Dieser Beitrag setzt an diesem Punkt an und veranschaulicht am Bei-spiel von Bürogebäuden, wie die so ziale Dimension die ökonomische Dimen-sion beeinflussen kann. Den Aus gangs-punkt dieser Überlegungen bildet da bei der wirtschaftswissenschaftliche Immobilienbegriff, der eine Untersu-chung des Bürogebäudes aus einer produktionstheoretischen und einer investitionstheoretischen Perspektive erlaubt. Auf dem produktionstheoreti-schen Begriffsverständnis aufbauend wird ein Zugang für eine soziotechni-sche Systembetrachtung von Büroge-bäuden geschaffen, aus der sich we-sentliche Anforderungen von Büro-nutzern ableiten lassen. Aus diesen An forderungen werden konstruktive Implikationen für Bürogebäude erar-beitet. Da Flexibilität in diesem Zu-sammenhang eine der zentralen For-derungen ist, wird im Anschluss eine Methode aufgezeigt, die es erlaubt, flexible Bürogebäude in Stahl- und Stahlverbundbauweise gemäß dem investitionstheoretischen Begriffsver-ständnis von Bürogebäude auf ihre

Einfluss von Nutzeranforderungen auf die ökonomische Bewertung von Stahl als Konstruktionswerkstoff für nachhaltige Bürogebäude

Tino BaudachKatharina Kokot Volker LingnauKlaus J. Zink

09_018-025_Baudach (1641)_cs6.indd 18 19.12.12 12:42

19

T. Baudach/K. Kokot/V. Lingnau/K. J. Zink · Einfluss von Nutzeranforderungen auf die ökonomische Bewertung von Stahl


Daraus wird deutlich, dass Mitar-beiter und Organisation als Ganzes über die Arbeitsaufgabe mit dem Ge-bäude als technischem System in Wechselwirkung stehen. So stellen sich Kommunikations-, Konzentra-tions- und Regenerationsmöglichkei-ten für Mitarbeiter zunächst als Er-gebnis dieser Wechselwirkung ein. Der organisationsspezifische Bedarf an einem bestimmten Maß an Kom-munikations-, Konzentrations- und Regenerationsangeboten führt dann zu einer arbeitsorganisatorisch opti-malen Kombination von Raumkon-zepten, die von Zellenbüros bis zum Business Club reichen.

4 Ermittlung von heutigen und zukünftigen Nutzungsanforderungen an Bürogebäude

Um das richtige Maß an Kommunika-tion, Konzentration und Regeneration auf Individual- und Organisations-ebene zu erreichen, ist die Kenntnis von Anforderungen der Nutzer (Mit-arbeiter und Organisationen) für den Gebäudeentwurf relevant. Dieses Maß ändert sich jedoch im Laufe der Zeit – sei es durch Nutzerwechsel, Reorgani-sation von Ablaufprozessen oder durch gesellschaftliche Veränderungen. Aus dem Nachhaltigkeitsverständnis muss ein Bürogebäude daran anpassbar sein, um die Nutzungsdauer weitge-hend zu maximieren. Mit Planungs-konzepten wie der Lebenszykluspla-nung oder integralen Planung wurden Instrumente zur Umsetzung dieser komplexen Anforderungen entwickelt. Voraussetzung dafür ist der Zugang zu Informationen von gegenwärtigen und zukünftigen Anforderungen an das zu errichtende Bürogebäude. Allgemein ist die Ermittlung von zukünftigen An-forderungen mit Schwierigkeiten ver-bunden, weil Zukunft allgemein nur eingeschränkt prognostizierbar ist. Dagegen ist Zukunft als Konsequenz von gegenwärtigem Handeln auch ge-staltbar. Für Bürogebäude eignen sich Zukunftsstudien aus unterschied-lichen Themenfeldern. So sind auf Ba-sis der obigen Herleitung von Büroge-bäuden als Arbeitsstätten von Men-schen und Unternehmen bspw. Studien über Veränderungen von Menschen und Büroarbeit als Datenquelle geeig-net. Ebenso kann auf Studien zu zu-künftigen Bürogebäuden oder allge-meinen Entwicklungen im Bau und in

1. Unternehmen fragen nur für ihre Zwecke geeignete Büroflächen nach (produktionstheoretisches Verständnis)

2. Investoren bieten diese Fläche nur an, wenn sie damit ihre Rentabili-tätsziele erreichen können (investi-tionstheoretisches Verständnis)

3 Einbezug des Nutzers in die Systembetrachtung

Folgt man der produktionstheoreti-schen Sicht weiter, so können Dienst-leistungen und geistige Produkte nur dann entstehen, wenn Betriebsmittel, u. a. in Form von Büroflächen, mit menschlichen Arbeitsleistungen im Rahmen des Faktorkombinationspro-zesses verbunden werden [3]. Dem-nach sind Mitarbeiter und die Organi-sation als Nutzer von Büroflächen in die Systembetrachtung einzubezie-hen.

In Anlehnung an den soziotech-nischen Systemansatz können techni-sche Systeme nicht ohne Einbezug der Eigenschaften des dazugehören-den sozialen Systems und umgekehrt nicht ohne Berücksichtigung mögli-cher Auswirkungen der technischen Systeme auf das soziale System gestal-tet werden [6]. In diesem Systemver-ständnis muss die Leistung des Gesamt-systems als Funktion des Zusammen-wirkens des technischen Teilsystems und des sozialen Teilsystems verstan-den werden [6]. Überträgt man diese Erkenntnisse auf Bürogebäude und definiert sie als technisches System und die Gruppe der Mitarbeiter sowie das Unternehmen als soziales System, ist es möglich, Eigenschaften des ei-nen Teilsystems zu identifizieren, die auf das andere Teilsystem einwirken. So umfasst das technische System die Technologie, die zur Erledigung von Arbeitsaufgaben erforderlich ist. Licht- und Temperaturverhältnisse, Geräusch-pegel sowie Transport- und Verkehrs-wege sind in diesem Zusammenhang typische Merkmale des Gebäudes als technisches System. Das soziale Teil-system bildet einerseits die persönli-chen Beziehungen zwischen Mitarbei-tern der Organisation sowie Rollen und Strukturen zur Erledigung von Aufgaben (Organisationsebene) und andererseits die individuelle Empfin-dung von Mitarbeitern in Bezug auf Licht, Wärme, Lärm etc. (Individual-ebene) ab [6].

ökonomische Vorteilhaftigkeit zu prü-fen.

2 Der wirtschaftswissenschaftliche Immobilienbegriff

In den Wirtschaftswissenschaften wer-den Bürogebäude entweder als inves-titions- oder als produktionstheoreti-sches Objekt aufgefasst. Bei der inves-titionstheoretischen Auffassung legt ein Investor Kapital in ein Büroge-bäude an, indem er es erwirbt oder baut. Der Investor wird damit Eigen-tümer eines Bürogebäudes, das für ihn zunächst nur eine Nutzungsmög-lichkeit, aber noch keinen Nutzen stif-tet. Nutzen stiftet es im investitions-theoretischen Sinn erst dann, wenn der Investor als Vermieter auftritt und Miete für die Nutzungsüberlassung erhält [3]. In der produktionstheoreti-schen Auffassung von Bürogebäuden stehen vor allem räumliche Vorausset-zungen als Produktionsfaktor im Vor-dergrund. Wie Produktionsflächen im industriellen Sektor nehmen Büroflä-chen erheblichen Einfluss auf die Her-stellung von Dienstleistungen und geistigen Produkten, wie etwa Wissen oder Innovationen. Analog zu ihrem industriellen Pendant müssen Büro-flächen ebenfalls für die ihnen zuge-dachten Produktionsprozesse geeignet sein, damit diese effektiv und effizient ablaufen. Bürogebäude bilden in die-sem Sinn die räumliche Dimension des Leistungserstellungsprozesses [4]. Die Bewertung, ob Büroflächen für den Leistungserstellungsprozess ge-eignet sind, unterliegt einer betriebs-wirtschaftlichen Rationalität, auf de-ren Basis Unternehmen über die An-mietung von konkreten Büroflächen entscheiden. Auch aus produktions-theoretischer Sicht stiften Büroflächen als Produktionsflächen zunächst nur eine Nutzungsmöglichkeit [5]. Erst wenn das hergestellte Gut auf dem Markt in Geldeinheiten umgewandelt werden konnte, ist ein ökonomischer Nutzen der Büroflächen realisiert worden.

Sowohl bei der investitionstheo-retischen als auch bei der produk-tionstheoretischen Begriffsverwen-dung ergibt sich der wirtschaftliche Charakter von Bürogebäuden aus der Nutzung, nicht aus der physischen Produktion bzw. dem Vorhandensein [4]. Das Fazit dieser Begriffsanalyse zeigt zwei Erkenntnisse:

09_018-025_Baudach (1641)_cs6.indd 19 19.12.12 12:42



des demografischen Wandels, Rech-nung tragen muss. Gleichzeitig ge-winnt an Bedeutung, dass private An-forderungen aus Partnerschaft und Familie in den beruflichen Alltag inte-grierbar sein müssen, da Männer und Frauen gleichermaßen berufstätig sind [8]. Mobilität und Flexibilität sind wiederum Anforderungen, die von Mitarbeitern zu erfüllen sind. Das Ar-beitssystem der Bürowelt ändert sich demnach für Mitarbeiter wie Organi-sationen und mit ihm die Anforderun-gen an die Raumstrukturen.

4.2 Büros und Bürogebäude – Physische Strukturen der Büroarbeit

Richtet man den Blick auf zukünftig erwartete physische Strukturen der Arbeit in Büros und Bürogebäuden, spielen im Querschnitt der Literatur, neben Kommunikation und Konzen-tration und Regeneration nach inten-siven Arbeitsphasen, auch Flächeneffi-zienz, niedrige Bewirtschaftungskos-ten sowie Imagebildung eine Rolle. Aus dem Abschnitt zuvor wurde deut-lich, dass zukünftige Büroarbeit durch-aus im Wechsel zwischen stationärer (Arbeiten im Unternehmen) und mo-biler Form (Arbeiten von unterwegs, von zu Hause, beim Kunden) geleistet werden kann. Fokussiert man auf die stationäre Organisationsform von Bü-roarbeit, stehen für zukünftige Büro-raum- und Gebäudeplanungen zahl-reiche Raumkonzepte zur Verfügung – von klassischen Konzepten wie dem Zellen-, Gruppen- oder Großraumbüro bis zu den modernen Konzepten wie dem Kombibüro oder dem Business Club. Seit einigen Jahren werden diese typischen Territorialkonzepte mit Sharing-Konzepten verbunden, bei de-nen Mitarbeiter in Kombination mit Teilzeitarbeit oder Home Office einen Schreibtisch gemeinsam nutzen. Die Weiterentwicklung des Sharing-An-satzes führte schließlich zu einer Aus-dehnung des Konzeptes über die ge-samte Büroinfrastruktur – zum so ge-nannten non-territorialen Büro, bei dem keinem Mitarbeiter ein fester Schreibtisch oder Büroraum zugewie-sen ist [11]. Die Auswahl des persönli-chen Arbeitsplatzes findet täglich neu nach Verfügbarkeit statt. Ohne an die-ser Stelle die einzelnen Konzepte ge-geneinander abzuwiegen, wird aus em-pirischen Studien deutlich, dass die Nutzerakzeptanz für jeweilige Raum-

duktive Verarbeitung von Informatio-nen und Wissen zu wettbewerbsfähi-gen Leistungen.

Diese spezifische Entwicklung wird von Veränderungsprozessen in Wirtschaft, Gesellschaft und Technik beeinflusst. Die gegenwärtige industri-elle Gesellschaft befindet sich im Übergang zur Wissensgesellschaft mit einer Zunahme von wissensökonomi-schen Berufen und Aufgabenfeldern [8]. Begleitet wird diese Veränderung von einer Dienstleistungsorientierung der Wirtschaft [9]. Anwendung und Verarbeitung von Informationen wie Wissen dominieren die Arbeitswelt industrialisierter Länder. Technischer Fortschritt im Bereich der Informa-tions- und Kommunikationstechnolo-gie verstärkt den Mobilisierungs- und Flexibilisierungsprozess von Büroar-beit. Mitarbeiter müssen fallweise nicht zwingend am Standort des Unterneh-mens anwesend sein, um auf Informa-tionen zugreifen und diese weiterver-arbeiten zu können. Dennoch wird aus Studien deutlich, dass keine tech-nologische Entwicklung die direkte zwischenmenschliche Kommunika-tion ersetzen wird. Man geht in die-sem Zusammenhang davon aus, dass das Büro seine Bedeutung als zentra-ler Ort der persönlichen Begegnung, des informellen Informationsaustau-sches sowie des kreativen und innova-tiven Zusammenarbeitens behalten wird ([7], [10]).

Zukunftsprognosen sagen zudem voraus, dass Büroarbeit auch gesell-schaftlichen Veränderungen, wie Fach-kräftemangel oder im Durchschnitt ältere Arbeitnehmer als Konsequenz

der Bauwirtschaft Bezug genommen werden.

4.1 Wandel der Büroarbeit

Die grundsätzlichen Veränderungen, die allgemein für Büroarbeit erwartet werden und sich teilweise schon ab-zeichnen, werden durch das Bild 1 veranschaulicht. Die Grafik zeigt zu-nächst, dass traditionelle Büroarbeit durch Zentralität, starre Zeitstruktu-ren und stationäre Tätigkeit gekenn-zeichnet ist. Dies hat ihre Ursache in dem Ursprung von Büroarbeit, die sich einst im industriellen Sektor als eigen-ständige Tätigkeitsform herausgebil-det hat. Hierarchisch geprägte Abtei-lungs- und Arbeitsstrukturen, Zeit- und Präsenzorientierung sowie die klare Trennung zwischen Arbeit und Privat-heit kennzeichnen industrielle Arbeits-weisen, die auf die Verwaltungsberei-che der Betriebe übertragen worden sind.

Bild 1 zeigt weiter, dass sich Eigen-schaften von zukünftiger Büroarbeit verändern werden. Sie wird grund-sätzlich unabhängiger von Ort, Struk-tur und Zeitpunkt der Arbeitsleistung werden. Flache hierarchische Struktu-ren, auf Projektarbeit ausgerichtete interdisziplinäre Teams, die teilweise nur temporär Bestand haben, eine hö-here Selbst- und Ergebnisverantwor-tung von Mitarbeitern anstelle von Kontrolle und Leistungsbewertung nach Anwesenheit sowie eine fließende Grenze zwischen Arbeit und Privat-heit prägen die veränderte Arbeitsweise in Büros. Die Büroarbeit ist nicht mehr nur Verwaltungstätigkeit, sondern pro-

Bild 1. Koordinatenverschiebung bei der Büroarbeit der Zukunft [7]Fig. 1. Coordinate displacement for future office work [7]

09_018-025_Baudach (1641)_cs6.indd 20 19.12.12 12:42

21



6 Implikation der Flexibilität auf die ökonomische Bewertung

Mit der Überlegung, dass ein Büroge-bäude einen maximalen Flexibilitäts-grad aufweist, wenn alle gegenwärtigen sowie zukünftig geforderten Raum-konzepte für Büroarbeit innerhalb des Gebäudes realisierbar sind, ohne dass die Primärstruktur des Gebäudes verändert werden muss, werden die prospektive und interne Flexibilität an-gesprochen. Die interne Flexibilität ist die „interne konstruktive Flexibilität, die Anpassungen innerhalb bestehen-der Strukturen einfach und schnell ermöglicht“ [20]. Dagegen beschreibt die prospektive Flexibilität „die Maß-nahmen, die während des Planungs-prozesses in das Projekt fließen, um eine zukünftige Flexibilität […] zu ge-währleisten“ [20]. Zur Typologie der Flexibilität im Gebäudebau siehe auch Bild 3.

Die prospektive Flexibilität findet Eingang in den lebenszyklusorientier-ten Entwurfsprozess, um zukünftige Nutzungsänderungen einplanen zu können. Sie ist Voraussetzung dafür, dass interne Flexibilität überhaupt erst ökonomisch vertretbar ist. Die prospektive Flexibilität ist mit zusätz-lichen Kosten während der Bauwerks-herstellung verbunden. Diese Mehr-kosten fallen sowohl auf der Ebene der Primär- als auch der Sekundärstruktur an, z. B. aufgrund einer überdimensi-onierten Statik und Gebäudetechnik oder spezieller Anschlussdetails [20]. Die interne Flexibilität be einflusst all-gemein die Umbaukosten im Rahmen von Nutzungsänderungen während des Gebäudelebenszyklus. Wurde eine pro-

– Umsetzung einer Anpassungsfähig-keit von Haustechnik und Medien-versorgung an Nutzungsänderungen oder technische Entwicklungen mit minimalem Aufwand ([8], [10], [19])

In der Konsequenz werden gut durch-dachte, funktionale und flexible Aus-baustandards [10] als Voraussetzung für eine langfristige Nutzung gefordert, die letztendlich das Ergebnis eines Pla-nungsprozesses mit hoher Qualität sind, der verschiedene Nutzerszenarien aus dem Lebenszyklus eines Büro ge-bäudes integriert. Nur so sind frühzei-tig die wichtigsten Weichenstellungen für das spätere Bauwerk in Bezug auf die Flexibilität möglich, und kostspie-lige Fehlplanungen im Vorfeld können vermieden werden. Denn nachträgli-che Eingriffe in die Primärstruktur des Gebäudes sind meistens sehr kosten-intensiv und oft nur noch in Verbin-dung mit einschränkenden Kompro-missen möglich (s. Bild 2, [20]).

Unter den genannten Anforderun-gen ist Flexibilität der Primärstruktur eine zentrale Forderung. Bei der Pla-nung von flexiblen Bauten steht das Tragwerk im Mittelpunkt. In der heuti-gen Zeit und dem Fortschritt in der Ma-terialforschung (z. B. hochfester Be-ton, hochfester Stahl, korrosionsbe-ständiger Baustahl) können immer schlankere Tragelemente immer mehr Lasten aufnehmen [20]. Stahl- und Stahlverbundkonstruktionen haben Eigenschaften, mit denen genannte Flexibilitätsbedarfe erfüllbar sind. So kann ihr Einsatz aufgrund großer rea-lisierbarer Spannweiten zu einer ho-hen Flexibilität der Bürogebäude bei-tragen [21].

und Organisationskonzepte sowohl individuell als auch kollektiv unter-schiedlich ist ([12] bis [18]). Gleichzeitig ergibt sich nach dem soziotechnischen Systemansatz, welcher ein Optimum zwischen sozialem und technischem Teilsystem anstrebt, dass es keine uni-verselle Raumlösung gibt. Es ist des-halb anzunehmen, dass Raumkon-zepte für Büros der Zukunft aus einer für die jeweilige Organisation geeigne-ten Kombination der genannten Terri-torial- und Non-Territorialkonzepten zusammengesetzt sein werden.

5 Konstruktive Implikationen – Chancen für den Stahl?

Welche Kombinationen von Raumkon-zepten im Zuge des Gebäudelebens-zyklus tatsächlich realisierbar sind, wird von der vorhandenen Primär-struktur des Bürogebäudes determi-niert. Bürogebäude gelten in diesem Kontext als zukunftsfähig und nach-haltig, wenn Änderungen des Raum-konzepts, bspw. bei Nutzerwechsel oder einer Reorganisation von Arbeits-abläufen des aktuellen Nutzers, ohne bauliche Veränderungen an der Primär-struktur möglich sind [10]. Diese hohe Reversibilität von Raumkonzepten de-finiert klare Anforderungen an die Ge-bäudestruktur:– Umsetzung hoher horizontaler Fle-

xibilität durch Stützenkonzepte mit großen Spannweiten

– Umsetzung vertikaler Flexibilität durch öffnungsbare Decken

– Einsatz demontierbarer Ausbauele-mente

– Übernahme der Raum- und Funk-tionsgliederung von mobiler Büro-einrichtung

– günstige Wahl der Lage von Erschlie-ßungskernen für eine spätere Um-nutzung

– Auslegung von Brand- und Sicher-heitskonzepten auf unterschiedliche Nutzungsszenarien

– Begrenzung von Gebäudetiefen auf 12 bis 15 m

– separate Erschließung von Funk-tionsbereichen, damit Störungen durch andere Mitarbeiter und Besu-cher vermieden werden

– statisches Vorhalten von Optionen für Balkone (für eine spätere Umnut-zung)

– Wahl der Raumgliederungen unab-hängig von der Fassadengestaltung und umgekehrt

Bild 2. Qualitativer Zusammenhang zwischen Umbaukosten und Veränderungs-potenzial im Gebäudelebenszyklus [20]Fig. 2. Qualitative relationship between modification costs and changing capability during building life cycle [20]

09_018-025_Baudach (1641)_cs6.indd 21 19.12.12 12:42



bäudes während dessen gesamter Nutzungsdauer unmittelbar am Markt anzubieten, dann spricht man i. d. R. von einer Kapitalanlage ([4], [24]). Un-ter einer Kapitalanlage wird wiede-rum eine mittel- bis langfristige Bin-dung von monetären Mitteln zum Zweck der Renditeerzielung und Wer-terhaltung verstanden [4]. Um eine ökonomische Bewertung eines Büro-gebäudes mit Hilfe von Methoden der Investitionsrechnung durchzuführen, sind einige grundlegende Anforderun-gen durch die Investitionsrechnung zu erfüllen [25].

7.1 Anforderung an eine Investitions-rechnung für flexible Bürogebäude in Stahl- und Stahlverbundbauweise

7.1.1 Aussagen über die absolute und relative Vorteilhaftigkeit einer Investition

Ob sich Investitionen in flexible Büro-gebäudestrukturen in Stahl- und Stahl-verbundbauweise für einen Investor tatsächlich rechnen, muss im Einzel-fall durch eine Investitionsrechnung entschieden werden [25]. Die Aus-wahl einer geeigneten Methode der Investitionsrechnung ist vom jeweili-gen Entscheidungsproblem abhängig. Eine Investitionsentscheidung über ein Bürogebäude ist in diesem Zusam-menhang ein Problem der Vorteilhaf-tigkeitsbestimmung. Diese beschränkt sich auf die Ermittlung eines einzigen

anwenden. Die leistungswirtschaftliche Sicht führt zu einem kombinationsori-entierten Investitionsbegriff, bei dem Wechselwirkungen zwischen einem Investitionsobjekt und anderen Pro-duktionsfaktoren im Vordergrund ste-hen [22]. Die Finanzwirtschaft und hier insbesondere die Investitionsrechnung zielen dagegen auf die durch eine In-vestition ausgelöste Veränderung des Zahlungsmittelbestands ab [23], sodass es sich hierbei um einen zahlungsori-entierten Investitionsbegriff handelt [22]. Diese Betrachtungsweise liegt auch dem investitionstheoretischen Verständnis von Bürogebäuden zu-grunde. Verfolgt ein Investor die Ziel-setzung, Raumeinheiten eines Büroge-

spektive Flexibilität berücksichtigt, fallen bei Umbauten aufgrund von Nutzungsänderungen nur Kosten auf der Ebene der Sekundär-, nicht jedoch der Primärstruktur an.

Um die ökonomischen Vorteile flexibler Bürogebäude in Stahl- und Stahlverbundbauweise aufzuzeigen, müssen alle Auswirkungen der Ge-bäudeflexibilisierung auf die Determi-nanten der Wirtschaftlichkeit, wie z. B. wirtschaftliche Nutzungsdauer oder Mieterlöse, erfasst und in eine umfassende Lebenszyklusbetrachtung integriert werden. Flexible Büroge-bäude unterscheiden sich qualitativ von unflexiblen Lösungen, weshalb eine reine Kostenbetrachtung nicht den Wert der Gebäudeflexibilisierung abbildet. Nur anpassungsfähige Büro-gebäude sind für Nutzer und Investo-ren von langfristigem Wert. Wird die Werterhaltung über einen längeren Zeitraum als Indikator für Flexibilität gewählt, dann ist die Rentabilität ein angemessener Maßstab für die Beur-teilung flexibler Gebäudestrukturen. Hierzu eignen sich insbesondere Me-thoden der Investitionsrechnung, die es erlauben, die Gesamtheit eines In-vestitionsvorhabens auf die wirtschaft-lichen Auswirkungen zu reduzieren und hierdurch Aussagen über Vorteil-haftigkeit einer Investition zu treffen.

7 Investitionsrechnung für flexible Bürogebäude

Die in der Betriebswirtschaft anzutref-fende Unterscheidung zwischen einem leistungswirtschaftlichen und einem finanzwirtschaftlichen Bereich lässt sich auch auf den Begriff Investition

Bild 3. Typologie der Flexibilität nach [20]Fig. 3. Typology of flexibility according to [20]

Bild 4. Bei der relativen Vorteilshaftigkeit wird als schematisches Beispiel Vari-ante a) flexible Gebäudestruktur (ohne Mittelstützenreihe) mit Variante b) unfle-xiblere Gebäudestruktur (mit Mittelstützenreihe) verglichen. Dagegen wird die ab-solute Vorteilshaftigkeit für eine flexible Lösung ohne Bezug auf eine Alternativ-lösung ermittelt. Fig. 4. Determining relative profitability, schematic model a) flexible building structure (without column) compared with model b) less flexible building structure (with column). In constrast, absolute profitability of a flexible structure is deter-mined without regarding an alternative.

09_018-025_Baudach (1641)_cs6.indd 22 19.12.12 12:42

23



Betrieb des Gebäudes. Um die spezi-fischen Potenziale flexibler Baukon-struktionen in Stahl- und Stahlver-bundbauweise zeigen zu können, sind zusätzlich die Auszahlungen für poten-zielle Umbaumaßnahmen zu ermit-teln, die im direkten Zusammenhang mit der internen Flexibilität stehen. Im Fall eines flexiblen Bürogebäudes handelt es sich hierbei um die Ausga-ben, die im Rahmen der Verwirkli-chung unterschiedlicher Raumkon-zepte für Büroarbeit anfallen. Am Ende der geplanten Nutzungsdauer des Bü-rogebäudes sind die Ausgaben für den Abbruch und die Entsorgung des Ge-bäudes ebenfalls von Bedeutung. Hier können insbesondere die Vorteile der Stahl- und Stahlverbundbauweise mo-netär erfasst werden; sei es durch das heute bereits übliche Recycling des Baustoffes Stahl und geringere Massen beim Abtransport oder durch zukünf-tig angestrebte Wiederverwendungen von Bauteilen mit standardisierten Abmessungen.

7.1.3 Berücksichtigung der zeitlichen Dimension der Zahlungen

Eine Investition in ein Bürogebäude führt zu einer langfristigen Kapitalbin-dung, sodass die aus der Vermietung resultierenden Einnahmen bzw. die durch Instandsetzung oder Umbau-maßnahmen verursachten Ausgaben erst in künftigen Perioden folgen. Auf-grund des Zeitwerts des Geldes hat ein Investor i. d. R. Interesse daran, spätere Ausgaben gegenüber früheren Ausgaben und frühere Einnahmen ge-genüber späteren Einnahmen zu be-vorzugen. Die Verfahren der Investi-tionsrechnung lassen sich danach un-terscheiden, in welcher Form das zeitliche Auftreten von Einzahlungen und Auszahlungen berücksichtigt wird

Bei Büroneubauten entspricht die Anfangsauszahlung den Herstellungs-ausgaben. Da sich in diesem Fall ein Bürogebäude noch im Planungspro-zess befindet, liegt nur ein geringer Konkretisierungsgrad der spezifischen Ausgestaltung des Bürogebäudes vor. Hierdurch ergibt sich ein erhöhter Prognosebedarf bei der Bestimmung der Anfangsauszahlung [24]. Zudem kann die Anfangsauszahlung auch noch Zinsen für eine Vor- und Zwi-schenfinanzierung umfassen [25]. Mit der Anfangsauszahlung verfolgt ein Investor in der Regel das Ziel, in spä-teren Perioden höhere Einzahlungen oder geringere Auszahlungen zu er-wirtschaften [23]. Die sich für den In-vestor ergebenden laufenden Einzah-lungen entsprechen den Miet- bzw. Renditezahlungen. Die Erzielung von Mieten bzw. Renditen setzt voraus, dass das Bürogebäude erfolgreich am Markt positioniert werden kann und eine vertraglich geregelte Nutzung des Gebäudes durch Dritte erfolgt [24]. Auch bei der Festsetzung der Miet-höhe ergibt sich ein erheblicher Prog-nosebedarf. Eine Schätzung zukünfti-ger Mieteinnahmen bei Bürogebäu-den kann anhand einer Extrapolation der bisherigen Mietentwicklung unter der Berücksichtigung der spezifischen Eigenschaften des Bürogebäudes statt-finden [25]. Die potenziellen Auswir-kungen der Gebäudeflexibilisierung auf die Miethöhe können dabei an-hand einer Fallunterscheidung abge-bildet werden, bei der in einem Fall Flexibilität durch höhere Mieteinnah-men vom Markt belohnt wird und im anderen Fall neutral auf den Miet-preis einwirkt. Zu den laufenden Aus-zahlungen, die sich während des Le-benszyklus eines Bürogebäudes erge-ben können, zählen üblicherweise die Ausgaben für Instandsetzung und den

Wertes, anhand dessen eine Investiti-onsentscheidung herbeigeführt wird. Innerhalb der Vorteilhaftigkeitsbestim-mung kann eine Investition auf ihre absolute sowie relative Vorteilhaftig-keit überprüft werden [24] [26]. Die Entscheidung, ob es sich überhaupt lohnt, in eine flexible Gebäudestruktur zu investieren, ist eine Frage nach der absoluten Vorteilhaftigkeit. Die Abwä-gung zwischen einer flexiblen und un-flexiblen Gebäudestruktur als Investi-tion ist dagegen eine Betrachtung der relativen Vorteilhaftigkeit (s. Bild 4). Eine Investitionsrechnung für flexible Bürogebäude in Stahl- und Stahlver-bundbauweise muss daher sowohl Aussagen über die absolute als auch über die relative Vorteilhaftigkeit ge-statten [25].

7.1.2 Reduktion des Investitionsvorha-bens auf die monetäre Dimension

Im Rahmen jeder Investitionsrech-nung muss die Gesamtheit des Inves-titionsvorhabens auf seine finanziellen Auswirkungen, d. h. Einzahlungen und Auszahlungen bzw. Einnahmen und Ausgaben [22], heruntergebrochen werden [25]. Um die finanziellen Aus-wirkungen einer Investition in ein Bü-rogebäude umfassend abbilden zu können, müssen daher neben gebäu-detypischen auch gebäudeindividuelle Annahmen formuliert werden, die in spezifischen wirtschaftlichen Konse-quenzen resultieren [24]. Im Zusam-menhang mit flexiblen Bürogebäuden sind zusätzlich Annahmen über die Auswirkungen der Gebäudeflexibili-sierung auf wesentliche Determinan-ten der Wirtschaftlichkeit zu treffen. Hierzu gehören insbesondere die Länge der wirtschaftlichen Nutzungs-dauer, die Höhe der Mieteinnahmen sowie die Umbauhäufigkeit. Die Dar-stellung der mit einem Bürogebäude verbundenen Zahlungen erfolgt dann anhand eines Zahlungsstroms [24], der im Allgemeinen direkte und indi-rekte Zahlungen umfasst (s. Bild 5). Bei der Bestimmung der absoluten und relativen Vorteilhaftigkeit von fle-xiblen Bürogebäuden können die in-direkten Zahlungen unberücksichtigt bleiben. Zu den direkten Zahlungen werden die Investitionsausgabe, die laufenden Ausgaben und Einnahmen in den Perioden sowie die Veräuße-rungserlöse am Ende der Nutzungs-dauer gezählt.

Bild 5. Zahlungen im Zusammenhang mit einer Investition [25]Fig. 5. Cash flows in connection with an investment [25]

09_018-025_Baudach (1641)_cs6.indd 23 19.12.12 12:42



Wert einer Gebäudeflexibilisierung nicht ermitteln lässt, wurde die Lebens-zykluskostenrechnung um die Mieter-löse erweitert, sodass die Rentabilität eines Bürogebäudes als Maßstab für die Beurteilung flexibler Gebäude-strukturen herangezogen werden konnte. Um schließlich Aussagen über die Vorteilhaftigkeit von flexi-blen Gebäudestrukturen in Stahl- und Stahlverbundbauweise treffen zu kön-nen, wurde die Kapitalwertmethode vorgestellt.

In Bezug auf das DGNB-Zertifi-kat konnten Weiterentwicklungspo-tenziale identifiziert werden. Nachhal-tigkeitszertifikate sind Produkte, die Teilaspekte der Nachhaltigkeit be-trachten und dabei oft allgemein blei-ben (müssen). Es sollten jedoch bei der Bewertung mehr Freiheitsgrade vorhanden sein, um gebäudeindividu-elle Eigenschaften für die Nachhaltig-keitsbewertung sachgerecht erfassen zu können. Für die soziale Qualität ist bspw. die Bewertung soziokultureller Gebäudeeigenschaften nicht ausrei-chend, um die Wechselwirkungen zwischen sozialem System (Nutzer) und technischem System (Gebäude) vollständig zu berücksichtigen. Diese soziotechnischen Systemwirkungen beeinflussen nicht nur, wie hier aus-zugsweise dargestellt, die soziale und ökonomische Qualität, sondern auch die ökologische. Im Hinblick auf die ökonomische Qualität zeigt sich, dass eine Bewertung, die lediglich an Le-benszykluskosten orientiert ist, keine endgültigen Aussagen zur ökonomi-schen Nachhaltigkeit liefern kann. Fi-nanzwirtschaftliche Methoden zur Be-urteilung der langfristigen Rentabilität von Bürogebäuden scheinen an dieser Stelle zweckmäßiger zu sein. Aller-dings bleibt auch hier anzumerken, dass dadurch lediglich ökonomische Wirkungen für den Investor abgebildet werden und der Wert nachhaltiger Bü-rogebäude aus Sicht aller Anspruchs-gruppen unberücksichtigt bleibt.

Das Projekt P881 wird im Rah-men des IGF-Vorhabens 373 ZBG der Forschungsvereinigung Stahlanwen-dung e.V. – FOSTA, Düsseldorf über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Ge-meinschaftsforschung und -entwick-lung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie auf-grund eines Beschlusses des Deut-schen Bundestages gefördert.

abgezinsten Einzahlungen und Aus-zahlungen wird als Kapitalwert be-zeichnet. Eine Investition in flexible Bürogebäudestrukturen in Stahl- und Stahlverbundbauweise ist dann vor-teilhaft, wenn ihr Kapitalwert größer Null ist. Werden flexible und unflexi-ble Bürogebäudestrukturen in Stahl- und Stahlverbundbauweise miteinan-der verglichen, dann ist die Investi-tion in flexible Bürogebäudestrukturen relativ vorteilhaft, wenn ihr Kapital-wert größer ist als der Kapitalwert der unflexiblen Alternativinvestition. Die Anwendung der Kapitalwertmethode setzt voraus, dass alle mit der Investi-tion verbundenen Zahlungen sowie deren Zeitpunkte und Beträge hinrei-chend genau bestimmt werden kön-nen [22]. Hierdurch erfüllt die Kapital-wertmethode sowohl die Forderung nach der Reduktion eines Investiti-onsvorhabens auf seine monetäre Di-mension als auch die Forderung nach einer übersichtlichen sowie nachvoll-ziehbaren Darstellung der eingehen-den Daten und Annahmen.

8 Zusammenfassung und Ausblick

Ausgangspunkt des Beitrags war der Ansatz einer lebenszyklusorientierten integralen Planung, die Voraussetzung und Umsetzungsinstrument für Nach-haltigkeit bei Gebäuden ist. Über den soziotechnischen Systemansatz wurde veranschaulicht, dass Gebäude mit der Determinierung von potentiellen Raumkonzepten unmittelbar auf Kon-zentrations-, Kommunikations- und Regenerationsmöglichkeiten von Mit-arbeitern und Organisation einwirken und damit die soziale Qualität beein-flussen. Die Analyse, wie sich Büroar-beit in der Zukunft verändern wird, führte zum Ergebnis, dass die Flexibi-lität von Gebäuden für unterschied-liche Raumkonzepte eine wichtige Voraussetzung ist, um einerseits Nut-zungsdauer und -wert des Büro ge bäu-des zu maximieren und andererseits soziotechnisch optimierte Arbeitsum-gebungen dauerhaft zu ermöglichen. Bürogebäude aus Stahl- und Stahlver-bundbauweise haben Eigenschaften, die solche Voraussetzungen schaffen können. Mit dem Ziel, Auswirkungen der Flexibilität auf die Lebenszyklus-kosten zu ermitteln, wurde zwischen prospektiver und interner Flexibilität differenziert. Da sich bei einer aus-schließlichen Kostenbetrachtung der

[22]. Eine Berücksichtigung des Fak-tors Zeit erfolgt innerhalb der dynami-schen Verfahren der Investitionsrech-nung, die auf der Annahme basieren, „dass Einzahlungen bzw. Auszahlun-gen, die den gleichen Betrag aufwei-sen, aber zu unterschiedlichen Zeit-punkten anfallen, einen voneinander abweichenden Wert haben“ [27].

7.1.4 Übersichtliche und nachvoll-ziehbare Dokumentation der eingehenden Daten

Die übersichtliche und nachvollzieh-bare Darstellung der eingehenden Da-ten, der Rechenwege und der getroffe-nen Annahmen ist die letzte Anforde-rung an eine Investitionsrechnung [25]. Die wirtschaftlichen Konsequen-zen einer Investition in ein flexibles Bürogebäude in Stahl- und Stahlver-bundbauweise werden vom Investiti-onszeitpunkt aus gesehen erst in den zukünftigen Perioden bemerkbar, so-dass sie immer von einer gewissen Un-sicherheit begleitet werden. Schwierig-keiten ergeben sich dabei weniger bei der Investitionsrechnung selbst, son-dern vielmehr bei der Beschaffung der für die Investitionsrechnung notwen-digen Daten. Diese sind oftmals das Ergebnis von Annahmen und Progno-sen, die für ein einzelnes Investitions-vorhaben gesondert anzustellen sind. Die Beschaffung der in die Investitions-rechnung eingehenden unsicheren Da-ten erfolgt daher oft durch qualitative oder quantitative Prognoseverfahren. Während qualitative Verfahren auf subjektiven Einschätzungen von Per-sonen basieren, bedienen sich quanti-tative Verfahren vorhandener Vergan-genheitswerte und mathematischer Operationen [23].

7.2 Kapitalwertmethode als zweck-mäßiges Instrument für die Beur-teilung flexibler Bürogebäude in Stahl- und Stahlverbundbauweise

Die oben genannten Anforderungen können durch die Kapitalwertmethode als dynamische Investitionsrechnung erfüllt werden. Bei der Kapitalwertme-thode wird die Differenz zwischen der Summe der Barwerte aller Einzahlun-gen und Summe der Barwerte aller Auszahlungen bestimmt. Der Barwert ist der heutige Wert künftiger Zahlun-gen und wird durch Abzinsung be-stimmt. Die Differenz zwischen den

09_018-025_Baudach (1641)_cs6.indd 24 19.12.12 12:42

25



Hochschule Luzern – Technik und Ar-chitektur/Kompetenzzentrum Typolo-gie und Planung in der Architektur (CCTP). Luzern: Interact Verlag 2008.

[21] Mensinger, M., Hogger, H., Breit, M., Eisele, J., Lang, F., Feldmann, M., Py-schny, D., Lingnau, V., Kokot, K., Zink, K. J., Baudach, T.: Nachhaltige Büroge-bäude mit Stahl. Stahlbau 80 (2011), H. 10, S. 740-749.

[22] Hölscher, R.: Investition, Finanzie-rung und Steuern. München: Olden-bourg Verlag 2010.

[23] Bieg, H., Kußmaul, H.: Investition. 2., vollständig überarbeitete Aufl. München: Vahlen 2009.

[24] Ropeter, S.-E.: Investitionsanalyse für Gewerbeimmobilien. Köln: Müller Verlag 2002.

[25] Walzel, B.: Typologische Aspekte der Immobilienökonomie. Unterschei-dung nach Immobilienarten. In: Schulte, K.-W. (Hrsg.): Immobilienökonomie – Betriebswirtschaftliche Grundlagen. 4. Aufl. München: Oldenbourg Verlag 2008.

[25] Bone-Winkel, S., Schulte, K.-W., So-telo, R., Allendorf, G. J., Ropeter-Ahlers, S.-E.: Immobilieninvestition. In: Schulte, K.-W. (Hrsg.): Immobilienökonomie – Betriebswirtschaftliche Grundlagen. 4. Aufl. München: Oldenbourg Verlag 2008.

[26] Schulte, K.-W.: Wirtschaftlichkeits-rechnung. 4. Aufl. Heidelberg: Physica-Verlag 1986.

[27] Lücke, W. (Hrsg.): Investitionslexi-kon. 2., völlig überarbeitete und erwei-terte Aufl. München: Vahlen 1991.

Autoren dieses Beitrages: Prof. Dr. Volker Lingnau, [email protected], Dipl.-Kffr. techn. Katharina Kokot, [email protected], Technische Universität Kaiserslautern, Lehrstuhl für Unter-nehmensrechnung und Controlling, Erwin-Schrödinger-Straße, 67663 Kaiserslautern

Prof. Dr. Klaus J. Zink, [email protected],Dipl.-Ing. Tino Baudach, [email protected],Technische Universität Kaiserslautern, Institut für Technologie und Arbeit e.V., Trippstadter Straße 110, 67663 Kaiserslautern

sen, Erfahrungen. 2., überarbeitete Aufl. Berlin: TÜV Media 2006.

[11] Brehme, T., Meitzner, F.: Büroorgani-sation. In: Eisele, J., Kloft, E. (Hrsg.): Hochhaus Altlas. München: Verlag Georg D.W. Callwey 2002.

[12] Schmalz, B.: Arbeit und elektroni-sche Kommunikation der Zukunft – Methoden und Fallstudien zur Opti-mierung der Arbeitsplatzgestaltung. Berlin: Springer Verlag 2003.

[13] Lorenz, D.: Büro nach Maß, aktuelle Büroformen im Vergleich. In: Knirsch, J. (Hrsg.): Büroräume, Bürohäuser – Ge-lingt der Wandel zum Lebensraum Büro? 2., überarbeitete und erweiterte Aufl. Leinfelden-Echterdingen: Koch Verlag 2002.

[14] Kern, P., Bauer, W., Kelter, J.: Nut-zungskonzepte und architektonische Ausgestaltung. In: Schäfer, J. (Hrsg.): Praxishandbuch der Immobilien-Pro-jektentwicklung – Akquisition, Kon-zeption, Realisierung, Vermarktung. München: Beck Verlag 2002.

[15] Spath, D., Kern, P. (Hrsg.): Office 21: Zukunftsoffensive Office 21 – Mehr Leistung in innovativen Arbeitswelten. 2003.

[16] Stadler, S.: Die Einführung neuer Bürokonzepte und ihre Auswirkungen auf die Beschäftigten – Studie am Bei-spiel von sechs Unternehmen im Münchner Raum gefördert durch die Hans-Böckler-Stiftung. München, März 2007.

[17] Stadler, S.: Open Space Büros: Eine Studie über die Machbarkeit und Um-setzung von offenen Bürostrukturen, gefördert durch die Hans-Böckler-Stif-tung. München, Februar 2011.

[18] Amstutz, S., Kündig, S.: SBiB-Stu-die – Schweizerische Befragung in Bü-ros. Hochschule Luzern – Technik und Architektur/Kompetenzzentrum Typo-logie und Planung in der Architektur (CCTP). Bern, 2010.

[19] von Lüpke, D.: Büroflächen zu Wohn-flächen. In: Standards der Zukunft – Wohnbau neu gedacht. Wien: Springer-Verlag 2008.

[20] Plagaro Cowee, N., Schwehr, P.: Die Typologie der Flexibilität im Hochbau.

Literatur

[1] Hauff, V. (Hrsg.): Unsere gemeinsame Zukunft – Der Brundtland-Bericht der Weltkommission für Umwelt und Ent-wicklung. Greven: Eggenkamp Verlag 1987.

[2] Ebert, T., Eßig, N., Hauser, G.: Zertifi-zierungssysteme für Gebäude – Nach-haltigkeit bewerten, internationaler Systemvergleich, Zertifizierung und Ökonomie. München: Institut für inter-nationale Architektur-Dokumentation, 2010.

[3] Bone-Winkel, S., Schulte, K.-W., Focke, C.: Begriffe und Besonderheiten der Immobilie als Wirtschaftsgut. In: Schulte, K.-W. (Hrsg.): Immobilienökonomie – Betriebswirtschaftliche Grundlagen. 4. Aufl. München: Oldenbourg Verlag, 2008.

[4] Schäfers, W.: Strategisches Manage-ment von Unternehmensimmobilien – Bausteine einer theoretischen Konzep-tion und Ergebnisse einer empirischen Untersuchung. Köln: Müller Verlag 1997.

[5] Heinen, E.: Betriebswirtschaftliche Kostenlehre. 6., verbesserte und erwei-terte Aufl. Wiesbaden: Gabler Verlag 1983.

[6] Zink, K. J.: Soziotechnische Ansätze. In: Luczak, H., Volpert, W. (Hrsg.): Handbuch Arbeitswissenschaft. Stutt-gart: Schäffer-Poeschel-Verlag 1997.

[7] Spath, D., Bauer, W., Braun, M.: Ge-sundes und erfolgreiches Arbeiten im Büro. Berlin: Erich Schmidt Verlag 2011.

[8] Augusten, T., Aumer, F., Gerlach, A., Gerlitz, M., Kliesch, M., Knauer, V., Köstler, M., Milokowski, M., Niehuss, B., Pellny, M., Ricjts, T., Schmlecher, J.: Die lebende Immobilie – Die Arbeits-welt der Zukunft. Erlangen: Publicis Publishing 2006.

[9] Internationaler Währungsfonds: World Economic Outlook 2010 – Recovery, Risk and Rebalancing. Washington: IMF, 2010.

[10] Voss, K., Löhnert, G., Herkel, S., Wagner, A., Wambsganß, M.: Büroge-bäude mit Zukunft - Konzepte, Analy-

09_018-025_Baudach (1641)_cs6.indd 25 19.12.12 12:42

Fachthemen


DOI: 10.1002/stab.201201643Janine BachMatthias BriedenFlorian DeiningerChristian FauthMarkus Feldmann

Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung sind bei Errichtung und Betrieb von Industrie- und Gewerbebauten zu beachten. Im Vergleich zum Geschoss- und Wohnungsbau ist ihr Einfluss durchaus von Bedeutung, weshalb im Projekt „Mehrdimensional energieoptimierte Gebäudehüllen in Stahlleichtbauweise für den Industrie- und Gewerbebau“ (P 880) Poten-tiale und Entwicklungskorridore untersucht und erschlossen werden. Es sollen dabei nicht nur Möglichkeiten der Reduktion von Ressourcen- und Energieverbräuchen erforscht, sondern auch Chancen zur aktiven Nutzung erneuerbarer Energien auf Bauteilebene aufgezeigt werden. Die Optimierung von Gebäudehüllen wird in mehreren Dimensionen betrachtet. Im vorliegenden Beitrag werden auszugsweise einige der bisher erzielten Ergebnisse vorgestellt und erläutert. Daneben wird das weitere Vorgehen kurz umrissen und auf Problemstellungen hingewiesen.

Multidimensional energy-optimized building envelopes in steel-lightweight construction for industrial and commercial buildings. In the erecting and operating of industrial and commercial constructions sustainability and conversation of resources must be con-sidered. Compared with multi-story and residential buildings the influence is of matter. Within the research project P 880 „Mehrdimensional energieoptimierte Gebäudehüllen in Stahlleichtbauweise für den Industrie- und Gewerbebau“ referring to this potentials and development corridors should be investigated and made accessible. Not even the opportunities of reducing the resource and energy consumption will be explored, but also odds for the active use of regenerative energy on a building element level will be pointed out. Therefore, the way how to consider energy-saving building-skins is multidimensional, or in other words, passive and active. The following article will present and explain some of the achieved results. Moreover the next steps will be defined and further problems will be outlined.

1 Einleitung

Das Prinzip der Energie- und Ressour-censchonung gilt auch für Bausysteme des Industrie- und Gewerbebaus, ins-besondere für Bausysteme der Gebäu-dehülle aus dem Metallleichtbau, die in diese Richtung weiter zu entwickeln und zu optimieren sind. Dazu werden Aspekte der Nachhaltigkeitsbewer-tung aufgegriffen und untersucht. Grundsätzliche Überlegungen und Vorarbeiten sind beispielsweise in [1] und [2] zu finden.

Um dieses Ziel zu erreichen, sind nicht nur die Energie- und Wärmever-luste der Gebäudehülle zu minimie-ren, sondern auch weitere Möglich-

keiten der effizienten Nutzung rege-nerativer Energien aufzuzeigen und deren Wirkungsgrad zu maximieren. Daraus ergeben sich die beiden An-sätze, die das Forschungsprojekt P 880 verfolgt: Auf der passiven Seite wer-den energetische Verbesserungen der Gebäudehülle untersucht, während auf der aktiven Seite Möglichkeiten zur Integration von Solarthermie bzw. Photovoltaik-Technologie in die beste-henden Systeme erforscht und entwi-ckelt werden.

Für weitere Einzelheiten und de-taillierte Informationen zu Entwick-lung, Motivation und Zielsetzung des Forschungsprojekts wird an dieser Stelle auf [3] und [4] verwiesen.

2 Passivischer Ansatz: Thermische und feuchteschutztechnische Eigenschaften der Gebäudehülle

2.1 Ausgangssituation

Unabhängig von der Bauweise (Mas-siv-, Holz- oder Stahlbau) sind die bau-physikalischen Anforderungen gleich. Neben Schall, Licht und Brand sind Wärmeschutz, Feuchteschutz und Luft-dichtheit sowie deren gegenseitige Wechselwirkungen von besonderer Bedeutung. Die passivische Seite des Forschungsprojekts P 880 befasst sich deswegen mit der Untersuchung, Erfor-schung und Verbesserung dieser drei eng miteinander verknüpften Eigen-schaften von Gebäudehüllen in Stahl-leichtbauweise im Industrie-, Ge-werbe- und Hallenbau. Eine isolierte Betrachtung von Wärme, Feuchte und Luftdichtheit reicht nicht aus, dafür sind die in Bild 1 in einem Dreieck darstellbaren gegenseitigen Wechsel-wirkungen zwischen Wärmeschutz und Feuchteschutz, Feuchteschutz und Luftdichtheit, Luftdichtheit und Wär-meschutz zu wichtig.

Der Zusammenhang zwischen Wärme- und Feuchteschutz kann ex-emplarisch an den in DIN V 4108-4 [5] angegebenen Materialeigenschaften (Wärmeleitfähigkeit, Wasserdampfdif-fusionswiderstand) verdeutlicht wer-den, die explizit für 23 °C und 80 % relative Luftfeuchte gelten. Dies sind Eigenschaften, die sich bei anderen Randbedingungen verändern, zum Bei-spiel wenn Materialien durchfeuchten.

Undichtigkeiten in der Gebäude-hülle verdeutlichen die Verknüpfung zwischen Luftdichtheit und Wärme-schutz durch die verlorengehende Wärme. Eine zu hohe bzw. erhöhte Luftwechselrate führt dazu, dass die erwärmte Luft im Winter nicht inner-

Mehrdimensional energieoptimierte Gebäudehüllen in Stahlleichtbauweise für den Industrie- und Gewerbebau

Ramona GörnerHelmut HachulHelmut KrügerMarkus KuhnhenneRomy Morana

Susanne RexrothHeike RößlingThomas Ummenhofer

10_026-034_Brieden_(1643)_cs6.indd 26 18.12.12 15:28

27

M. Feldmann et. al. · Mehrdimensional energieoptimierte Gebäudehüllen in Stahlleichtbauweise für den Industrie- und Gewerbebau


trägt neben der Dichtigkeit maßgebend zum gesamten Wärmedämmverhalten bei.

Da Stahlkassettenverkleidungen vielfach im Industrie- und Gewerbe-bau mit verschiedensten Ausbildun-gen eingesetzt werden, sind mehrere Varianten von Kassettenausbildungen untersucht worden. Um die wärme-schutztechnischen Eigenschaften [6] dieser Fassadenelemente effektiv beur-teilen zu können, wurden zunächst ei-nige Voruntersuchungen durchgeführt.

Zunächst erfolgte die Untersu-chung des Einflusses der Profilierung der Stahlbleche auf den Wärme durch-gangskoeffizienten. Hierzu sind die Berechnungsergebnisse einer vollstän-dig profilierten Kassettenwand mit denen einer geometrisch vereinfachten Kassettenwand verglichen worden. Die entsprechenden grafischen Dar-stellungen sind in Bild 3 zu finden.

Die Berechnungen haben gezeigt, dass die Vernachlässigung der Profi-lierung (Bild 3 links bzw. rechts) zu einem leichten Anstieg des Wärme-durchgangskoeffizienten gegenüber der vollständig profilierten Kassetten-wand führt. Durch die dargestellte Vereinfachung ergibt sich eine Erhö-hung des Wärmedurchgangskoeffizi-enten um etwa 1 %, was jedoch ver-nachlässigbar ist. Die mit dem verein-fachten Modell erzielten Ergebnisse liegen auf der sicheren Seite, sodass dieses Modell für die weiteren Unter-suchungen verwendet werden kann.

In Bezug auf die Ausführung der Kassettenstege wurden folgende Vari-anten untersucht und verglichen:– thermisch getrennte Stege (Bild 3

Mitte)– zusammengeschobene Stege (Bild 3

rechts)

Die Ergebnisse der Berechnungen zei-gen, dass die zusammengeschobenen Stegbleche die ungünstigere Variante darstellen. Für weitere Berechnungen wird dies als eine zulässige Vereinfa-chung betrachtet.

Aufbauend auf diesen Ergebnis-sen werden für die weiteren Berech-nungen die entsprechenden geometri-schen Abmessungen vereinfacht fest-gelegt (Bild 4).

Bei Stahlkassettenwänden kön-nen zwei Typen unterschieden werden:– Kassettenwände mit thermischem

Trennstreifen auf dem Flansch des Stehfalzes

förmigen Profilen mit beidseitiger Steh-falz, in die Dämmung eingelegt und mit einem davor angeordneten Trapez-blech abgeschlossen werden (Bild 2). Um die steigenden Wärmeschutzan-forderungen zu erfüllen, wurden un-längst Systeme mit Aufsatzdämmung entwickelt. Auch die Fugenausbildung

halb des Gebäudes bleibt. Die notwen-dige erneute Erwärmung der nach-strömenden kalten Luft führt zu einem zusätzlichen Verbrauch von Energie.

Luftdichtheit und Feuchteschutz sind durch die Feuchtetransportme-chanismen Diffusion und Konvektion gekoppelt. Diffusion tritt infolge einer grundsätzlich vorhandenen Partial-druckdifferenz immer auf, während konvektiver Feuchtetransport Fehl-stellen oder Undichtigkeiten in der Gebäudehülle voraussetzt. Dabei be-wegen sich die Wasserteilchen ge-meinsam mit der strömenden Luft in die Konstruktion.

Bertachtet man die Aspekte Wär-meschutz, Feuchteschutz und Luft-dichtheit gemeinsam, so ergeben sich Überlagerungen und Verbindungen der oben genannten Effekte (Bild 1). Mangelnde Luftdichtheit führt zum Auskühlen der Konstruktion und zu vermehrtem Feuchteeintrag durch Konvektion. Einerseits verschlechtert sich die thermische Dämmwirkung, andererseits verschiebt sich der Tau-punkt innerhalb der Konstruktion.

2.2 Exemplarische Ergebnisse2.2.1 Wärmeschutz – Kassettenwände

Stahlkassettenwände des Industrie- und Gewerbebaus bestehen aus trog-

Bild 1. Hygrothermisches Dreieck, schematische Darstellung der WechselwirkungenFig. 1. Hygrothermic triangle, schematic illustration of the interdependences

Bild 2. Kassettenwand mit thermischem Trennstreifen Fig. 2. Cassette wall with sealant strip

10_026-034_Brieden_(1643)_cs6.indd 27 18.12.12 15:28



effektiver ist als bei einer 160-mm-Kas-sette mit 40 mm zusätzlicher Dämm-schicht. Der Wärmedurchgangskoeffi-zient kann so um mehr als 0,05 W/(m²K) reduziert werden.

Interessant sind die aus den Be-rechnungsergebnissen ableitbaren ef-fektiven Wärmedämmschichtdicken (Bild 6) in Abhängigkeit von Aufbau und Geometrie. Daraus geht hervor, dass gegenüber der idealen, ungestör-ten Wärmedämmschicht deutliche Abfälle der Wärmedämmwirkung vor-handen sind, gleichwohl über Aufbau und Geometrie des Profils durchaus Optimierungspotential vorhanden ist.

2.2.2 Feuchteschutz – Kassettenwände

Der klimabedingte Feuchteschutz von Gebäuden und Bauteilen ist normativ in DIN 4108-3 [7] bzw. [8] geregelt. Der Nachweis gegen Tauwasserbildung im Inneren von Bauteilen wird bisher i. A. mit Hilfe des Glaser-Verfahrens geführt. Dabei werden klimatische Randbe-dingungen angesetzt, die jeweils über einen bestimmten Zeitraum in der Tau-periode bzw. Verdunstungsperiode stationär sind. Das Glaser-Verfahren ermöglicht es, die in der Tauperiode (Winter) innerhalb der Konstruktion anfallende Tauwassermenge abzu-schätzen und mit der Verdunstungs-menge, die aus der Konstruktion im Laufe der Verdunstungsperiode (Som-mer) wieder ausdiffundieren kann, zu vergleichen. Ist die Verdunstungsmenge

1,50 mm angenommen. Die durchge-hende Wärmedämmdicke der Kassette dc wird zwischen 90 und 240 mm vari-iert. Damit sind die Variationsbandbrei-ten festgelegt.

Bild 5 zeigt exemplarisch zwei FEM-Modelle und die zugehörigen Berechnungsergebnisse.

Die dargestellten Ergebnisse ver-deutlichen beispielsweise, dass der Ein-satz von 200 mm Wärmedämmung bei einer 120-mm-Kassette mit 80 mm zusätzlicher Dämmschicht thermisch

– Kassettenwände mit zusätzlicher vorgehängter Wärmedämmschicht

Das äußere Stahltrapezdeckblech (tNe) wird für die thermischen Berechnun-gen auf der sicheren Seite liegend ver-nachlässigt. Die Wärmeleitfähigkeit der Dämmung wird zu λ = 0,035 W/(mK) gewählt. Die Dicke des raumseitigen Stahldeckblechs tNi wird zu 0,75 bzw.

Bild 3. Vergleich der Temperaturverteilung eines mit Mineralwolle gedämmten Kassettenprofils mit Profilierung (links), mit thermisch getrennten Stegen (Mitte) und mit einem vereinfachten Kassettenprofil (rechts) mit FEMFig. 3. Comparison of the temperature distribution of a cassette cladding profile with mineral wool as thermal insulation with profiling (left), with thermally separated web plate (middle) and with a simplified cassette profile (right) with FEM

Bild 4. Schematischer Querschnitt von Kassettenwänden Fig. 4. Schematic cross section of cassette walls

Bild 5. Exemplarischer Vergleich der Temperaturverteilung bei Variation der Zu-satzdämmungFig. 5. Exemplary comparison of the temperature distribution under variation of the thickness of the additional thermal insulation

U = 0,726 W/(m2K)

Stahl

WD035

Trennstreifen_Typ7

Luft

Dichband_Typ1

U = 0,732 W/(m2K) U = 0,732 W/(m2K)

profiliert Steg getrennt mit Dichtband vereinfacht

600 mm Kassettenwand; 100 mm WD035, 1,5 mm Stahblech; 3,0 x 60 mm Trennstreifen

10_026-034_Brieden_(1643)_cs6.indd 28 18.12.12 15:28

29



speichern kann als warme Luft, er-klärt sich, dass der Wassergehalt nach Ablauf der Tauperiode im Bauteil an-steigt. Das Bauteil nimmt im Sommer mehr Feuchtigkeit in Form von war-mer Luft auf als im Winter. Es kommt nicht zu einer Auffeuchtung, da der Wassergehalt während der gesamten Tau- bzw. Verdunstungsperiode kons-tant bleibt. Für die Modelle mit äuße-rer Stahlblechdeckschicht ist die An-fangsfeuchtigkeit zwischen den beiden Stahldeckblechen eingeschlossen und kann weder nach außen noch nach innen entweichen. Allerdings kann somit auch keine zusätzliche Feuch-tigkeit in das Bauteil eindringen.

Es ist darauf hinzuweisen, dass die hier getroffenen Vereinfachungen, be-sonders die Annahme, dass beide Steg-bleche direkt aufeinanderliegen, aus feuchteschutztechnischer Sicht nicht zwingend die ungünstigste Möglichkeit sind. Die bereits im Wärmeschutzteil erwähnte Abbildung als thermisch ge-trennte Stege führt möglicherweise zu vermehrtem Feuchteeintrag und ist Gegenstand weiterführender Untersu-chungen.

2.2.3 Luftdichtheit – Sandwichelemente

Luftdichtheit stellt eine unumgängliche bauphysikalische Forderung an die Konstruktion dar. Nicht nur die offen-sichtlichen Wärmeverluste infolge schwer kalkulierbarer Luftströme durch ggf. vorhandene Fehlstellen sind zu berücksichtigen, sondern auch die durch Konvektion in die Konst-ruktion eindringende Feuchte.

Das allgemeine Verfahren zur Er-mittlung der Luftdichtheit von Gebäu-dehüllen in Sandwichbauweise ist in [9] beschrieben. Auf dieser Basis sind Un-tersuchungen an einem Stahlsandwi-chelement (d = 60 mm) mit sichtbarer Befestigung durchgeführt worden, wo-bei die Fugenabstände variiert worden sind (Bild 8).

Die in Bild 9 dargestellten Ergeb-nisse der Luftdichtheitsmessungen las-sen erkennen, dass das untersuchte Ele-ment bis zu einer Fugenbreite von etwa 7 mm trotz des nicht komprimierten Dichtbandes gemäß DIN 4108-2 [10], DIN 4108-7 [11] bzw. DIN 18542 [12] noch als luftdicht anzusehen ist. Die Luftdichtheit wird dabei allein durch die an der Außen- und Innenoberflä-che aufeinanderliegenden Stahldeck-bleche erreicht.

um ein außenliegendes Stahldeck-blech ergänzten Modellen A, B und C. Bild 7 zeigt die ermittelten Wasserge-halte in Abhängigkeit von der Berech-nungszeit.

Für die Modelle ohne äußeres Stahldeckblech ist zu erkennen, dass der anfängliche Wassergehalt von etwa 3 kg/m² selbst während der Tauperiode bereits nach wenigen Tagen absinkt und das Bauteil somit austrocknen kann. Da die Konstruktion im Winter naturgemäß kälter ist als im Sommer, kalte Luft aber weniger Feuchtigkeit

größer als die Tauwassermenge, d. h. kann die anfallende Feuchtigkeit das Bauteil wieder verlassen, gilt der Nach-weis im Wesentlichen als erbracht.

Exemplarisch sollen hier einige Ergebnisse der für Stahlkassetten-wände durchgeführten numerischen Berechnungen vorgestellt werden. Mo-dell A ist eine konventionelle 100-mm-Kassettenwand, Modell B hat eine zu-sätzliche Dämmschicht von 40 mm, während Modell C mit einem thermi-schen Trennstreifen ausgeführt ist. Die Modelle D, E und F entsprechen den

Bild 6. Effektive Wärmedämmschichtdicken in Abhängigkeit von Aufbau und Geometrie Fig. 6. Effective thicknesses of thermal insulation as functions of construction and geometry

Bild 7. Wassergehalt unterschiedlicher Kassettenwände nach einem Tau-Ver-dunstungsperiodendurchlauf Fig. 7. Water content of different cassette walls after one thawing-evaporation- period cycle

10_026-034_Brieden_(1643)_cs6.indd 29 18.12.12 15:28



Grundsätzlich stellt sich deren Her-stellung in einer Doppelbandanlage folgendermaßen dar: Nach dem Ab-haspeln der Coils erfolgt die Profilie-rung der bandbeschichteten Außen- und Innendeckschale und der Schaum-auftrag sowie das Ausschäumen im Schäumportal. Hierauf folgen der Zu-schnitt und das Auskühlen. Bei der vorgeschlagenen Systemvariante er-fordern die beim Schäumprozess ent-stehenden Kräfte eine Lagefixierung der Rohrleitungen mittel aufgeklebter Laschen auf der Innenseite der Au-ßendeckschale.

In den in der kontinuierlichen Produktion entstehenden Rohling mit Kunststoff- oder Kupferrohrleitungen (Bild 10-1) wird in einem weiteren Prozess eine Verteilerbox (FluidBox) eingebaut. Diese bündelt die einzel-nen Rohrleitungen zu einem Absor-ber und beinhaltet den Zu- und Rück-lauf des fertigen Solarsandwiches.

Beim Einbau der FluidBox wird zunächst die innere Deckschale werk-seitig mit Hilfe der fliegenden Säge ge-trennt (Bild 10-2) und danach mit einer Heißdrahtsäge vom PUR-Schaum ab-gelöst (Bild 10-3). Die nun freiliegen-den Rohrenden werden mittels Rota-tionszugbiegen in Richtung der Innen-deckschale umgeformt (Bild 10-4). Ein auf die Längsfugengeometrie des Sand-wichelementes abgestimmtes Formteil aus PUR-Schaum wird eingelegt und die FluidBox angeschlossen (Bild 10-5). Schließlich wird das zweite äußere Schaumformteil eingeklebt und der Solarabsorber mit einem profiliertem Deckblech geschlossen (Bild 10-6).

lische Gebäudehülle zur Energiegewin-nung kann einen wichtigen Beitrag zur Energieeinsparung leisten. Ziele des Forschungsvorhabens sind die energetische, funktionale, konstruk-tive und gestalterische Entwicklung der Integration von Solarthermie in Gebäudehüllen aus Stahlsandwich-elementen und deren Energieeffizi-enzbestimmung.

3.2 Aktueller Stand

Wesentliche Voraussetzung für die Wirtschaftlichkeit ist eine einfache Implementierung der neuen Techno-logie in den kontinuierlichen Herstel-lungsprozess der Sandwichelemente.

Allerdings ist zu erwähnen, dass es sich bei dem untersuchten Element um ein Element mit einem bestimm-ten Fugentyp handelt. Da sich auf dem Markt mehrere unterschiedliche Fugentypen befinden, die sich sowohl in wärme- [13] und feuchteschutztech-nischer Sicht also auch in der Luft-dichtheit unterscheiden, ist eine Aus-sage ohne genaueres Untersuchen nur schwer möglich.

3 Aktivischer Ansatz: Integration von Solarthermie

3.1 Ausgangssituation

Die Integration von einfachen, unver-glasten solaren Systemen in die metal-

Bild 8. Unterschiedliche Fugenabstände eines Sandwichelements mit sichtbarer Befestigung Fig. 8. Different joint distances of a sandwich element with visible fastener

Bild 9. Ergebnisse der Luftdichtheitsuntersuchung der unterschiedlichen Fugen-abstände (0, 3, 6, 9 mm) Fig. 9. Results of the air tightness testing of the different joint distances (0, 3, 6, 9 mm)

10_026-034_Brieden_(1643)_cs6.indd 30 18.12.12 15:28

31



und stationäre Messtechnik aufgezeich-net worden. Der direkte Vergleich der Messergebnisse mit den Simulations-ergebnissen zeigt eine gute Überein-stimmung (Bild 11).

Aufgrund des hohen Rechenauf-wandes ist das komplexe numerische Modell nur für die Simulation kleiner Bauteile anwendbar. Für das verein-fachte Modell wurde ein repräsentati-ver Kollektorausschnitt ausgewählt. Eine Gegenüberstellung der Simulati-onen ergab nur vernachlässigbare Ab-weichungen.

Die folgende Parameterstudie soll den Einfluss der Lage der Rohre im Kern, des Abstandes der Rohre unter-einander, der Leitungsgeometrie, des Leitungsmaterials und der Fügung verdeutlichen. Insbesondere der ver-wendete Klebstoff und dessen Schicht-dicke sind als einer der sensibelsten Bereiche des Kollektors identifiziert worden. Eine Kleberschicht von 1 mm zwischen Rohr und Absorberblech führt, insofern diese nicht aus einem wärmeleitenden Klebstoff besteht, bereits zu einer Reduktion der Kollek-toreffizienz um mehr als 70 %.

Die Erkenntnisse der Parameter-studie sind als Grundlage für den Bau von fünf Demonstratoren der Größe 1 × 3 m verwendet worden (Bild 12). Diese Demonstratoren dienen zur Da-tenerfassung unter realen Bedingun-gen für die weitere Kalibrierung der FE-Modelle und als Grundlage für die Entwicklung konstruktiver Anschluss-details.

Die gewonnenen Erfahrungen werden als Grundlage für einen zu entwickelnden fünfseitigen Messwür-

gung der gegebenen energetischen Rahmenbedingungen erforderlich. Für eine umfangreiche Parameterstudie wurde ein numerisches Modell entwi-ckelt.

Im Vorfeld der Parameterstudie ist die Funktionalität des numerischen Modells mit Hilfe eines einfachen De-monstrators, bestehend aus 1 m² Stahl-blech und einem darunter verlegten Kupferrohr, verifiziert worden. Zur Ermittlung des Energieflusses in der Kontaktzone von Rohrleitung und Ab-sorber ist der Demonstrator mit vor-temperiertem Wasser beschickt und der Wärmeverlust bei der kontinuier-lichen Abkühlung im Leitungsverlauf durch thermografische Aufnahmen

Hintergrund dieses Aufbaus ist die Konzeptionierung eines leicht mon-tierbaren Fassadenelementes, dessen Fugengeometrie nicht vom standardi-sierten Stahlsandwichelement ab-weicht. Dadurch bleibt die Bauteilgeo-metrie an den Längs- und Querstößen erhalten. Ferner fügt es sich problem-los in die Industriefassade ein, so dass ein Solarsandwich neben einem her-kömmlichen Stahlsandwichelement montiert werden kann.

Zur Beurteilung der Effizienz ei-nes Solarsandwiches sind zunächst grundlegende Untersuchungen hin-sichtlich der Leitungsführung und -geo-metrie und der Einflüsse unterschied-licher Materialien unter Berücksichti-

Bild 10. Produktionsschritte zum Einbau der FluidBox Fig. 10. Production stages to integrate the FluidBox

Bild 11. Vergleich der Temperaturverteilung der Simulation (links) mit der im Re-alversuch ermittelten Temperaturverteilung (rechts) Fig. 11. Comparison of the temperature distribution of the simulation (left) with the temperature distribution of the experiment (right)

Bild 12. Aufbau des Versuchsmessstan-des mit zwei Dach- und drei Fassaden-elementen (je 1 × 3 m) des KIT Fig. 12. Setting of experimental rig with two roof- and three facade-elements (each 1 × 3 m) of KIT

10_026-034_Brieden_(1643)_cs6.indd 31 18.12.12 15:28



im Vergleich zu konventionell hinter-lüftet angebrachten PV-Modulen zu erwarten sind. Die Projektergebnisse werden zeigen, inwiefern die erstmalig in solcher Weise verwendeten flexiblen PV-Module mit Kugelsolarzellen den Anforderungen aus der Bautechnik und der elektrischen Performance ent-sprechen. Desweiteren wird überprüft, ob sich die Ergebnisse auf Dünn-schicht-PV-Module übertragen lassen, da die verwendete Technologie ver-gleichbaren geometrischen Einflüssen unterliegt.

4.2 Wirtschaftlicher Ansatz

Die Nachfrage nach photovoltaisch integrierten Stahlleichtbauelementen hängt stark mit den aktuellen Verän-derungen in der Photovoltaikbranche zusammen. Die aktuelle Entwicklung der Photovoltaikmodulbranche ver-bunden mit der Novellierung des Er-neuerbare-Energien-Gesetzes (EEG 2012) wird schon in wenigen Jahren dazu führen, dass Photovoltaikanla-gen ohne politisch initiierte, finanzi-elle Unterstützung wirtschaftlich sein müssen. Demnach wird mit Erreichen des Gesamtausbauziels von 52 GW die Einspeisevergütung für Photovol-taikstrom gänzlich entfallen [14].

Stetig steigende Energiepreise führen dazu, dass Photovoltaik bereits jetzt im Bereich der privaten Haushalte ohne EEG durch einen hohen Eigen-verbrauch wirtschaftlich ist. Auch im für das Forschungsprojekt P 880 rele-vanten Sektor der Industrie- und Ge-werbetreibenden (insbesondere der Bereich der Gewerbetreibenden, da im Bereich der Industrie deutlich niedrigere Strombezugskosten anfal-len), dessen Anteil am Gesamtstrom-

Auf Grundlage der Ergebnisse kann dann eine Aussage über den Ertrag ge-troffen werden.

Hohe Temperaturen und dadurch in den Hohlräumen entstehender Über-druck führten bereits kurz nach Test-beginn zu leichter Blasenbildung bei der umlaufend abgedichteten Variante.

Die direkte Verklebung auf die Sandwichelemente führt möglicher-weise zu einer negativen Beeinflus-sung der elektrischen Performance der PV-Zellen durch die thermischen und geometrischen Gegebenheiten. Erste Betrachtungen der systemeige-nen Verschattung ergaben außerdem, dass die Ausrichtung der Zellen auf dem Sandwichelement deutlichen Ein-fluss auf die elektrische Performance hat. Eine Komplettabschattung ein-zelner Zellen erzeugt dabei deutlich höhere Verluste, als eine gleichmäßige Teilabschattung aller Zellen eines Strings. Bei trapezförmigen Oberflä-chen wird, besonders bei sehr schräg einfallender Strahlung, durch die Hochsicken ein deutlicher Schlag-schatten erzeugt, während bei dem Wellenprofil sehr inhomogene Ein-strahlungsverhältnisse von nahezu senkrechter Einstrahlung bis hin zur fast vollständigen Verschattung der PV-Flächen auftreten.

Die Quantifizierung der Einstrah-lungsverhältnisse wird sowohl rechne-risch als auch an einem speziell dafür entwickelten Verschattungstestmodell vorgenommen. Um fundierte Aussa-gen zum thermischen Verhalten treffen zu können, wird ein numerisches Si-mulationsmodell erstellt.

Erste Untersuchungen zeigen, dass bei direkter Verklebung Tempera-turen bis über 100 °C auftreten können, wodurch deutliche Ertragseinbußen

fel zur abschließenden Beurteilung von solarthermisch aktivierten Gebäude-fassaden genutzt. Ziel ist es, dem An-wender oder Hersteller ausreichende Daten zur Effizienzbestimmung einer Fassade mit solarthermisch aktivier-ten Sandwichelementen bereitzustel-len.

4 Aktivischer Ansatz: Integration von Photovoltaik

4.1 Technischer Ansatz

Zur Untersuchung der elektrischen und mechanischen Einflüsse, die eine Integration von PV-Technik in Sand-wichelemente begründen, werden Mus-terbauteile entwickelt und getestet. Hierfür sind wellen- bzw. trapezprofi-lierte Sandwichelemente jeweils mit flexiblen PV-Laminaten belegt wor-den. Marktbedingt wurden statt der Dünnschicht-Module flexible PV-Mo-dule mit Kugelsolarzellen ausgewählt. Dadurch ist eine Verlegung auf einem wellenförmigen Profil möglich. Sie er-folgt der Form angepasst über die ge-samte Elementbreite, hierbei entsteht eine gewellte PV-Oberfläche. Bei dem trapezförmigen Profil ergibt sich durch die Belegung zwischen den Hochsicken eine plane PV-Oberfläche. Die PV-La-minate sind mit einem schnellhärten-den 2-Komponenten-Silikonklebstoff auf den Sandwichelementen befestigt worden. Für die Trapezprofilierung ist neben einer vollflächigen und streifen-förmigen Verklebung auch eine strei-fenförmige Variante mit rundlaufen-der Abdichtung untersucht worden.

Mit diesen Bauteilen wird auf ei-nem für die Testreihe konzipierten Outdoormessstand eine Langzeitmes-sung unter realen Bedingungen durch-geführt. Hierbei werden die energeti-schen Erträge über einen Zeitraum von einem Jahr sowie die für die wissen-schaftliche Bewertung erforderlichen meteorologischen Daten erfasst. Zu-sätzlich wird die Verklebung auf ihre Gebrauchstauglichkeit im Outdoor-einsatz qualitativ beurteilt. Der Mess-stand ermöglicht eine parallel Unter-suchung von bis zu drei Sandwichele-menten, wobei ein Ertragsvergleich der unterschiedlichen Elemente im Vordergrund steht (Bild 13). Als Refe-renz wird auf dem dritten Messplatz ein kristallines Standardmodul ver-messen, welches mittels eines konven-tionellen Befestigungssystems auf ei-nem Sandwichelement montiert ist.

Bild 13. Outdoormess-stand für Sandwichele-mente mit integrierter Photovoltaik der HTW BerlinFig. 13. Outdoor experi-mental rig for sandwich elements with integrated photovoltaic of HTW Berlin

10_026-034_Brieden_(1643)_cs6.indd 32 18.12.12 15:28

33



trachtung bauphysikalischer Aspekte erfolgen. Ziel ist eine umfassende Be-urteilung von Wärmeschutz, Feuchte-schutz, Luftdichtheit sowie deren Wechselwirkungen. Die aktivische Seite verspricht durch die vorgestellten Ergebnisse das beschriebene Potential effizient auszunutzen. Sowohl Solar-thermie- als auch PV-Elemente stellen eine Verbesserung und nachhaltige Entwicklung im Stahlleichtbau dar.

Derzeit werden im Projekt P 880 die Schnittstellen zwischen aktivem und passivem Ansatz bearbeitet. Denn es ist selbstverständlich, dass integra-tive Bauteile zur Energiegewinnung funktionierende bauphysikalische Ei-genschaften aufweisen und praxis-tauglich werden.

Literatur

[1] Feldmann, M., Doering, B., Kuhn-henne, M., Sedlacek, G.: Zum Thema „Nachhaltigkeit“ in der Stahlbauindus-trie. Stahlbau 77 (2008), H. 10, S. 713–720.

[2] Kuhnhenne, M., Doering, B., Kocker, R., Pyschny, D., Feldmann, M.: Die Öko-bilanz als Baustein der Nachhaltigkeits-bewertung im Industrie- und Gewerbe-bau. Stahlbau 79 (2010), H. 6, S. 439–447.

[3] Bach, J., Brieden, M., Deininger, F., Feldmann, M., Hachul, H., Krueger, H., Kuhnhenne, M., Misiek, T., Rexroth, S., Roeßling, H., Ummenhofer, T.: Mehrdi-mensional energieoptimierte Gebäude-hüllen in Stahlleichtbauweise für den Industrie- und Gewerbebau. Stahlbau 80 (2011), H. 10, S. 734–739.

[4] Nuesse, G., Limbachiya, M., Herr, R., Wieland, H.-J.: Active management of the early innovation phase in steel appli-cation research for the construction sec-tor. Steel Construction 4 (2011), H. 1, S. 34–40.

[5] DIN V 4108-4: Wärmeschutz und Ener-gie-Einsparung in Gebäuden. Teil 4: Wärme- und feuchteschutztechnische Bemessungswerte. Berlin, Deutsches Institut für Normung e.V., Juni 2007.

[6] Kuhnhenne, M., Feldmann, M., Doe-ring, B.: Grundsätze und Lösungen zur Wärmebrückenreduktion im Metall-leichtbau. Stahlbau 79 (2010), H. 5, S. 345–355.

[7] DIN 4108-3: Wärmeschutz und Ener-gie-Einsparung in Gebäuden. Teil 3: Klimabedingter Feuchteschutz. Berlin, Deutsches Institut für Normung e.V., Juli 2001.

[8] E DIN 4108-3: Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden. Teil 3:

sem Zeitpunkt mit hoher Wahrschein-lichkeit wirtschaftlich sind, ergänzt werden, um den Eigenverbrauch noch-mals zu erhöhen. Eine weitere Mög-lichkeit ist die Auslegung der Anlage zur möglichst hohen Deckung des Ei-genbedarfs. Bild 14 zeigt das spezifi-sche Tageslastprofil G0 (Gewerbe all-gemein) bei einem Strombedarf von 50000 kWh/a, aufgeschlüsselt nach Sommer- (SZ), Winter- (WZ) und Übergangszeit (ÜZ), exemplarisch für einen Werktag mit und ohne PV-Ei-genverbrauch, wobei negative Werte einer Netzeinspeisung entsprechen.

Hier kann bei einer Anlagengröße von 52,3 kWp am Standort Berlin mit Ost-West-Ausrichtung eine Deckung des Eigenbedarfs bezogen auf den Stromverbrauch in Höhe von 50 % er-zielt werden; bezogen auf die Anlagen-größe werden 70 % Eigenverbrauch erreicht. Diese Anlagenkonfiguration amortisiert sich bei Anschaffungskos-ten in Höhe von 1800 €/kWp nach ca. 14 Jahren (einfache Kalkulation ohne Berücksichtigung von Steuern und Kapitalkosten). Auch hier kann zu ge-gebener Zeit durch Einsatz von Spei-chertechnologie der Eigenverbrauch nochmals deutlich erhöht werden.


Die dargestellten Ergebnisse und Lö-sungsansätze verdeutlichen die Mög-lichkeiten der energetischen Optimie-rung von Gebäudehüllen in Stahlleicht-bauweise. Im Rahmen weiterführender Untersuchungen wird auf passivischer Seite eine zunehmend integralere Be-

verbrauch in Deutschland 70 % be-trägt, lohnt sich in einigen Jahren die Investition in eine Photovoltaikanlage.

Sobald die Einspeisevergütung bzw. die Marktprämie bei Direktver-marktung unter das Niveau der Ener-giebezugskosten pro Kilowattstunde sinkt bzw. gänzlich entfällt, wird ins-besondere der Eigenverbrauch des er-zeugten Stroms für einen Teil des für den Betrieb des Gebäudes notwendi-gen Energiebedarfs und darüber hin-aus für die Prozessenergie des Gebäu-denutzers lukrativ.

Die optimale Anlagengröße rich-tet sich dabei neben standort- und ausrichtungsspezifischen Parametern einerseits nach dem jeweiligen Last-profil des Nutzers, andererseits nach der Höhe des Strombedarfs sowie nach dem Strombezugspreis und ist im Pla-nungsprozess genau zu berücksichti-gen. Lastgänge mit hohem Verbrauch in der Mittagszeit sowie zeitlich durch-gehend produzierende Gewerbe sind insbesondere für den photovoltaischen Eigenverbrauch geeignet. Eine mögli-che Option zur optimalen Anlagenaus-legung für den Eigenverbrauch besteht hierbei in der Unterdimensionierung der Anlage, da so der erzeugte Strom nahezu vollständig selbst verbraucht wird und somit die Netzeinspeisung entfällt. Je nach Ertrag, Lastprofil und Strombedarf sind dabei bis zu 23 % Eigenbedarfsdeckung bei maximaler Ausnutzung der Anlagenleistung mög-lich. Nach Ablauf der Betriebsdauer von 25 Jahren kann die Anlage repo-wered, erweitert und zusätzlich mit Speichertechnologien, die bis zu die-

Bild 14. Spezifisches Tageslastprofil G0 (Gewerbe allgemein) Fig. 14. Specific daily demand set G0 (common industry)

10_026-034_Brieden_(1643)_cs6.indd 33 18.12.12 15:28



Prof. Dr. Romy Morana, [email protected], B.Sc. Ramona Görner, [email protected], HTW – Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin, FB 2 Umweltinformatik/Betriebliche Umweltinformatik, Wilhelminenhofstraße 75A, 12459 Berlin

Prof. Dr.-Ing. Helmut Hachul, [email protected] Dipl.-Ing. (FH) Janine Bach, [email protected] Dipl.-Ing. (FH) Heike Rößling, [email protected] Lehr- und Forschungsgebiet Architektur + Metallbau, Fachbereich Architektur, Fachhochschule Dortmund, Emil-Figge-Straße 40, 44227 Dortmund

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Thomas Ummenhofer, [email protected], Dipl.-Ing. Helmut Krüger, [email protected], Dipl.-Ing. Christian Fauth, [email protected], Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine, Karlsruher Institut für Technologie, Otto-Ammann-Platz 1, 76131 Karlsruhe

[14] Gesetz für den Vorrang Erneuerbarer Energien (Erneuerbare-Energien-Ge-setz – EEG) vom 04.08.2011, BGBL. I, 2011.

Autoren dieses Beitrages:Univ.-Prof. Dr.-Ing. Markus Feldmann, [email protected],Dr.-Ing. Markus Kuhnhenne, [email protected], Dipl.-Ing. Matthias Brieden, [email protected],RWTH Aachen, Institut und Lehrstuhl für Stahlbau und Leichtmetallbau, Mies-van-der-Rohe-Straße 1, 52074 Aachen

Prof. Dr.-Ing. Susanne Rexroth, [email protected], Dipl.-Ing. (FH) Florian Deininger, [email protected], HTW – Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin, FB 1 Umwelttechnik/Regenerative Energien, Wilhelminenhofstraße 75A, 12459 Berlin

Klimabedingter Feuchteschutz. Berlin, Deutsches Institut für Normung e.V., Januar 2012.

[9] Kuhnhenne, M., Feldmann, M., Doe-ring, B., Spranger, S.: Luftdichtheit im Stahlleichtbau – Gebäudehüllen in Sandwichbauweise. 2. Europäisches BlowerDoor-Symposium März 2007, „Dichte Gebäudehülle, Thermografie und Wohnungslüftung“, energie + um-welt zentrum.

[10] DIN 4108-2: Wärmeschutz und Ener-gie-Einsparung in Gebäuden. Teil 2: Mindestanforderungen an den Wärme-schutz. Berlin, Deutsches Institut für Normung e.V., Juli 2003.

[11] DIN 4108-7: Wärmeschutz und Ener-gie-Einsparung in Gebäuden. Teil 7: Luftdichtheit von Gebäuden. Berlin, Deutsches Institut für Normung e.V., Januar 2011.

[12] DIN 18452: Abdichten von Außen-wandfugen mit imprägnierten Fugen-dichtungsbändern aus Schaumkunst-stoff – Imprägnierte Fugendichtungs-bänder. Berlin, Deutsches Institut für Normung e.V., Juli 2009.

[13] IFBS 4.03: Wärmebrückenatlas der Metallsandwichbauweise. Februar 2010.

rung leistet einen wichtigen Beitrag zur Versorgung der Hochöfen der ROGESA Roheisengesellschaft Saar mit höchster Koksqualität.“

Im Rahmen der Sanierung der Batte-rien wurden modernste Technologien für den Immissionsschutz zur Anwen-dung gebracht. So führen zum Beispiel ein neues System zur Füllgaserfassung sowie die Installation einer Einzelkam-merdruckregelung für die Koksöfen zu einer Verringerung der Emissionen. Au-ßerdem wurde ein zweiter Löschturm gebaut, das Beheizungssystem der Koks-öfen optimiert und die Gas-Entschwefe-lung erneuert. Die Sanierung umfasste neben den Batterien auch die Kohlen-wertstoffanlage, die so genannte „Weiße Seite“ der ZKS. Dabei wurden alle An-lagen, die der Reinigung des Koksgases dienen, modernisiert und ebenfalls auf den neuesten Stand der Technik gebracht.

Insgesamt flossen über 10 % der In-vestitionssumme in die Verbesserung des Umweltschutzes. Rund die Hälfte der Aufträge für die Sanierung der Zent-ralkokerei Saar wurde an Partnerfirmen aus dem Saarland und der Großregion vergeben.

Weitere Informationen finden Sie unter: www.dillinger.de

„Eine bedeutende Investition für die saarländische Stahlindustrie“, nannten die Technikvorstände von Dillinger Hütte und Saarstahl, Dr. Norbert Bannenberg und Martin Baues, die umfassende Sa-nierung der ZKS in Höhe von insgesamt rund 220 Mio. Euro. „Damit ist der neu-este Stand in der Kokereiofentechnik gewährleistet und der Umweltschutz am Standort Dillingen noch einmal deutlich verbessert“, bekräftigte Bannenberg an-lässlich des Abschlusses der Sanierungs-arbeiten, und Baues hob die Bedeutung für die Standortsicherung der saarländi-schen Stahlindustrie hervor: „Die Sanie-

Aktuell

Sanierung der Zentralkokerei Saar abgeschlossen

Die Optimierung der Kokserzeugung so-wie eine Verringerung der Emissionen standen im Vordergrund der 2007 begon-nenen Sanierung bei der Zentralkokerei Saar GmbH (ZKS), einer gemeinsamen Tochtergesellschaft der AG der Dillinger Hüttenwerke und der Saarstahl AG. Nun ist sie abgeschlossenen – nach dem Neubau der 2010 in Betrieb gegangenen Batterie 3, konnte aktuell auch die kom-plett sanierte Batterie 1 erfolgreich in Betrieb genommen werden.

Die Zentralkokerei Saar GmbH (ZKS) in Dillingen(Quelle: Dillinger Hütte)

10_026-034_Brieden_(1643)_cs6.indd 34 18.12.12 15:28


Fachthemen

DOI: 10.1002/stab.201301649Tina DettmerPaul FloerkeMike GrallaChristoph HerrmannSabine Kubny

Sebastian LübkeEva PreckwinkelLara SteinKarsten Tichelmann Thomas Ummenhofer

Dieter UngermannSonja WeißBastian ZieglerTim ZinkeAlena Patschin

Potenziale und Chancen der Stahl(leicht)bauweise beim Bauen im Bestand

Im Rahmen einer nachhaltigen Stadt- und Raumentwicklung liegt derzeit ein Schwer-punkt auf der Verdichtung, Modernisierung und Sanierung von Bestandsgebäuden. Hier ergeben sich große Chancen für den Stahl(leicht)bau, da der Werkstoff Stahl in diesem Marktsegment deutliche Vorteile im Vergleich zu anderen Baustoffen aufweist. Die Ver-wendung von Stahl ermöglicht leichte Bauteile, einen hohen Vorfertigungsgrad und gute Rezyklierbarkeit der Konstruktion. Nachhaltige Bauaufgaben im Bestand erfordern dabei ganzheitliche Betrachtungen aller Fachdisziplinen unter Berücksichtigung funktionaler, wirtschaftlicher, ökologischer und sozio-kultureller Aspekte. Im Rahmen des vorgestell-ten Forschungsvorhabens entwickelt die interdisziplinäre Forschergruppe ganzheitliche, nachhaltige Lösungsmöglichkeiten für die Modernisierung von Bestandsobjekten mit einer optimierten Tragstruktur der Aufstockung in Stahl(leicht)bauweise.

Potentials and prospects of the steel- and lightweight steel structures with existing buildings. To achieve a sustainable urban and spacial development the focus currently lies on the urban concentration, modernization and redevelopment of existing building stock. This especially opens up opportunities for (lightweight) steel construction, since steel has considerable advantages in comparison with other materials. The use of steel leads to lightweight building elements, high prefabrication, and good recyclability of the structure. Sustainable projects dealing with the building stock require a holistic view on all fields of building construction in consideration of functional, economic, ecologic and socio-cultural aspects. Within the scope of the presented research project an interdisci-plinary research group develops integral, sustainable solutions for the modernisation of the building stock with optimised (lightweight) steel structures for building extensions.

1 Einleitung

Der Nutzung vorhandener Gebäude-strukturen wird – heute und in Zu-kunft – im Rahmen der innerstädti-schen Verdichtung eine wesentliche Bedeutung zukommen [1]. Das Ziel der nachhaltigen Entwicklung ist ein wesentlicher Aspekt bei der Moder-nisierung von Bestandsgebäuden, um u. a. den ressourcenschonenden Bau und Rückbau sowie eine effiziente Nut-zungsphase des Gebäudes zu ermögli-chen.

Das vorgestellte Forschungspro-jekt „Bauen im Bestand – Potenziale und Chancen der Stahl(leicht)bau-weise“ (P845) hat das Ziel, nachhal-tige Lösungen für das Bauen im Be-stand mit Stahl zu entwickeln. Im Rah-men der Nachhaltigkeitsentwicklung des Gebäudebestandes und möglicher

Instandsetzungs- und Erweiterungs-maßnahmen sind funktionale, wirt-schaftliche, ökologische sowie sozio-kulturelle Kriterien zu berücksichti-gen. Hier setzt die interdisziplinäre Forschergruppe an, die aus Wissen-schaftlern der Fachgebiete Architek-tur und Baukonstruktion, Stahlbau, Baubetrieb und Bauprozessmanage-ment, Bauphysik und Tragwerkslehre sowie der Nachhaltigkeitsbewertung besteht. Nachfolgend wird ein Über-blick über erste Forschungsergebnisse der einzelnen Disziplinen gegeben, der als Zwischenstand des laufenden Vor-habens zu verstehen ist.

Die Aufmerksamkeit der For-schungen liegt auf der Anwendung von Stahl im Bestand, da Stahl sich in besonderer Weise als Baustoff zur Ver-dichtung und Modernisierung von Be-standsgebäuden eignet und gegenüber

anderen Baustoffen wesentliche Vor-züge im Konstruktionsgewicht, der Vor-fertigung, der Montage und der Rezy-klierbarkeit des Baustoffes aufweist.

2 Auswahl und Analyse der Bestandsgebäude

Im Rahmen des Forschungsprojektes erfolgte die exemplarische Analyse von Gebäuden aus der Nachkriegs-moderne, die kennzeichnend für ihre Bauzeit und ihre Bautypologie sind (s. auch [2]). Maßgebende interdiszipli-näre Kriterien für die Auswahl der zu bearbeitenden Objekte sind u. a. eine innerstädtische bzw. verdichtete Lage, baubetriebliche Fragestellungen, erwar-tete Überdimensionierung der Tragkon-struktionen und ein daraus abzuleiten-des Potenzial für mögliche Erweite-rungen, typische Rasterungen/typische Bauelemente der Zeit sowie ein sanie-rungsbedürftiger Originalzustand des Gebäudes.

Aus den analysierten Bestands-gebäuden, die anhand der genannten Kriterien ausgewählt wurden, wird nachfolgend beispielhaft der Nordflü-gel des Physikgebäudes auf dem Cam-pus Nord der TU Dortmund darge-stellt. Dieses Gebäude basiert auf einer Systemplanung der siebziger Jahre und weist daher eine typische Bauart auf, die an insgesamt neun Standor-ten in Deutschland Anwendung fand.

Bei dem viergeschossigen Physik-gebäude der TU Dortmund handelt es sich um einen Stahlbetonskelettbau, dessen Tragwerk in Bild 1 isometrisch dargestellt ist. Vorabuntersuchungen auf Basis der Bestandsstatik ergaben, dass das Gebäude Potenziale für eine Aufstockung bietet, da alle Bauteile des Gebäudes Tragwerksreserven auf-weisen.

11_035-041_Preckwinkel (1649)_cs6.indd 35 18.12.12 15:30

D. Ungermann et al. · Potenziale und Chancen der Stahl(leicht)bauweise beim Bauen im Bestand


Für die vertiefte statische Analyse des Bestandsgebäudes werden Finite-Elemente-Berechnungen durchge-führt, in denen die gesamte Tragstruk-tur, einschließlich des Gebäudekerns abgebildet wird (s. Bild 2). Dabei wer-den die Lasten nach dem heutigen Stand der Normung und die besonde-ren Eigenschaften der damals verwen-deten Baustoffe berücksichtigt. Diese Analyse bestätigt die Annahme, dass ausreichende Tragreserven für die Aufstockung mit mindestens einem Geschoss vorhanden sind. Aus sta-tisch-konstruktiver Sicht kann daher

der Erhalt des Gebäudes angestrebt und eine Modernisierung mit einer Gebäudeaufstockung in Betracht ge-zogen werden. Auf dieser Grundlage wurden Entwürfe für Aufstockungs- und Sanierungskonzepte nach unter-schiedlichen Prinzipien ausgearbeitet, die nachfolgend dargestellt werden.

3 Baukonstruktive Aspekte zur Sanierung und Aufstockung

Überlegungen zur Sanierung der Be-standsfassade als auch zu einer mög-lichen Gebäudeaufstockung führen zu zwei wesentlichen Ansätzen, die je-weils miteinander kombiniert werden können: 1. Erhalt oder Rückbau der markanten

sekundären Fassade (Wartungsbal-kone/feststehender Sonnenschutz)

2. bündige Gebäudeaufstockung (Ras-ter 7,20 m) oder eingerückte Gebäu-deaufstockung (Raster 2,40 m)

In Bild 3 wird der Fassadenschnitt zu einer dieser Entwurfsvarianten gezeigt. In dieser (architektonisch bevorzugten) Variante bleibt die gestaltprägende se-kundäre Fassade, nach dem Austausch der primären Fassade, erhalten. Die Gebäudeaufstockung in Stahlleicht-bauweise (1 Etage, 481 m2 BGF) nimmt sich mit ihrer Kubatur zurück und setzt sich dadurch optisch vom Bestandsge-bäude ab. Die einzelnen Komponen-ten der primären Fassade müssen so gewählt sein, dass die Anforderungen der jeweils gültigen EnEV eingehalten werden können.

Die Fertigteilkonsolen sind im Bestandsbauwerk direkt in die Ortbe-tongeschossdecken eingearbeitet. Aus dieser Konstruktionsweise ergeben sich konstruktive Wärmebrücken, die im Zuge einer Sanierung durch eine innenliegende Wärmedämmung mit Dampfsperre (s. Bild 3) kompensiert werden können. Die Durchführbar-keit dieser baukonstruktiven Lösung kann auf Grundlage der Wärmebrü-ckenberechnung der Konsole im Rah-men des Forschungsvorhabens bestä-tigt werden. Die gestaltprägenden War-tungsbalkone können weiterhin zu ihrem Zweck verwendet werden und bieten zudem den Vorteil eines fest-stehenden Sonnenschutzes. Im Hin-blick auf die Ökobilanzierung wirkt sich dieser Entwurf, durch die Wieder-verwendung der sekundären Fassaden-elemente, positiv aus.

Am Beispiel dieser dargestellten Entwurfsvariante kann die These veri-fiziert werden, dass Stahlbetonskelett-bauten aus den siebziger Jahren ein architektonisches wie auch tragkon-struktives Potenzial in sich tragen. Durch angemessene und notwendige (Um-) Baumaßnahmen können diese Gebäude den aktuellen Nutzungsan-forderungen gerecht werden.

4 Optimierte Aufstockung in Stahlbauweise

Für Aufstockungen von Bestandsge-bäuden bietet sich der Werkstoff Stahl für eine ressourcenschonende und nachhaltige Bauweise an. Neben dem geringen Eigengewicht von Stahlkon-struktionen, die einen minimalen Ein-trag zusätzlicher Lasten in den Be-stand hervorrufen, zeigen sich erheb-liche Vorzüge im Bauablauf, da vor- gefertigte modulare Bauelemente ver-wendet werden können, die bei der Montage einen geringen Platz- und Zeitbedarf erfordern. Diese Vorteile des Baustoffes Stahl können (neben der Tragstruktur) auch bei den raum-abschließenden Elementen in Wand und Dach verwendet werden.

Bild 4 stellt eine Aufstockungsva-riante für das Physikgebäudes der TU Dortmund dar, das die genannten Vor-züge der Stahlbauweise optimal aus-nutzt. Aus statischen Gründen schließt die Aufstockung in dieser Variante bün-dig mit dem Bestandsgebäude ab. Da-mit passt sich das Raster des Stahl-tragwerks an das Gebäuderaster an,

Bild 1. Tragwerksisometrie, Physik-gebäudes der TU DortmundFig. 1. Isometry of the loadbearing structure, institute building of Physics TU Dortmund

Bild 2. FE-Berechnung (Verformung) des PhysikgebäudesFig. 2. FE-analysis (deformation) of the institute building of Physics


37



Attika

Ebene 14

Ebene 13

Ebene 11

Ebene 10

+12.00

+16.00

+20.00

±0.00

+4.00

10 101 102 Q O2 O1103

0 4m2m

1,04

1,04

80 80 80 80 80 80 80

1,68

80 80 80 80 80 80 80 80

1,20 2,40 2,40

445

150

3,04

544

51

50

01. Dachaufbau Gebäudeaufstockung +Begrüntes Flachdach (Leichtdachaufbau)

01.01 Pflanzebene "Sedumteppich"01.02 Systemerde "Steinrosenflur leicht" 55 l/m2

01.03 Floraset FS 7501.04 Trenn- und Schutzmatte TSM 3201.05 Wurzelfeste Abdichtungsbahn zweilagig01.06 Wärmedämmung 200 mm, 0,035 (W/mK)01.07 Dampfsperre, PE-Folie01.08 PCM (Kunststoffbeutel mit Paraffinfüllung)01.09 Attika aus Stahlblech verzinkt01.10 Metallverkleidung Stahlblech verzinkt

02. Gebäudeaufstockung Tragwerk

02.01 Profil Aussenstützen RRO 180 x 100 x 502.02 Profil Innenstützen QRO 180 x 802.03 Profil Hauptträger IPE 18002.04 Profil Fassadenanschluss UPE 8002.05 Profil Längsträger innen IPE 14002.06 Profil Querträger innen RRO 90 x 50 x 3,202.07 Trapezblech Positivlage HP 85/280

03. Bodenaufbau 4. Obergeschoss

03.01 Kunstharz 10 mm, geschliffen und geölt03.02 Voranstrich03.03 Fließestrich 35 mm, schwimmend verlegt03.04 Trennlage03.05 Trittschalldämmplatte 20 mm, Mineralwolle03.06 Stahlbetonrippendecke: Bn 250 (Feld), Bn 350 (Stütze), bo/bu/d = 500/400/400 mm

UPE 80

RRO180x10x5

IPE 180M12, 4.6

Bestand Sanierung/ NeubauRückbau StahlbauFassadenschnitt: Wiederverwendung Sekundäre Fassade, mit eingerückter Gebäudeaufstockung

03.07 Mittelbalken: Bn 250 (Feld), Bn 350 (Stütze), bo/bu/d = 800/600/850 mm03.08 Randbalken: Bn 250 (Feld), Bn 350 (Stütze), bo/bu/d = 915/815/850 mm03.09 Stahlbetonkonsole b/h = 355/555 mm (Abriss)03.10 Stahlbetonstütze: Bn 350, b/h/l = 500/500/3150 mm

04. Bodenaufbau Ebene 11-13

04.01 Linoleum 2,5 mm04.02 Gussasphaltestrich 35 mm, schwimmend verlegt04.03 Trennlage 0,1 mm (Annahme)04.04 Dämmmatte 28 mm (Annahme)04.05 Rippendecke: Bn 250, Bst 50/55, dPlatte = 100 mm, Rippe bo/bu/d = 500/400/400 mm04.06 Mittelbalken: Bn 250 (Feld), Bn 350 (Stütze), bo/bu/d = 800/600/850 mm, punktuell geschlitzt04.07 Randbalken mit Auskragung: Bn 250 (Feld), Bn 350 (Stütze), bo/bu/d = 650/550/850 mm + b/d = 265/450 mm, punktuell geschlitzt04.08 Innenraumdämmung, Randbalken im Deckenfeld des Konsolanschlusses Dämmplatte, d=120mm Dampfsperre04.09 Heizkanal b/h = 265/400 mm04.10 Schall- und Brandschutzabkofferung, d=20mm04.11 Hohlraumdämmung Mineralwolle04.12 Konvektorheizung

04.13 Halfenschienen Profil 40/22 mm, Länge 300 mm , Abstand zum Primärraster im Bestand 600 mm + 3000 mm + 3000 mm04.14 Stahlbetonstütze: Bn 350, b/h/l = 500/500/3150 mm

05. Bodenaufbau Ebene 10

05.01 Stahlbetonstütze: Bn 350, b/h/l = 500/500/3165 mm05.02 Linoleum 2,5 mm05.03 Gussasphaltestrich schwimmend verlegt 40 mm05.04 Trennlage 0,1 mm [Annahme]05.05 Dämmmatte 40 mm [Annahme]05.06 Stahlbetonsohle 200 mm05.07 Heizkanal b/h = 1700/1000 mm05.08 Konvektorheizung05.09 Pfahlkopf b/h = 1700/1000 mm05.10 Pfahlschaft Durchmesser 1,40 m, Gründungstiefe 11 m05.11 Frostschürze h = 850 mm ab OKFF-Gelände, mit Isolieranstrich05.12 Perimeterdämmung EPS 30 mm= 0,04 (W/mK)05.13 PE-Folie05.14 Stahlblech05.15 Sauberkeitsschicht 50 mm05.16 Folie05.17 Grubenkies 300 mm05.18 Erdreich

06. Fassade Nutzungsbereich P1 N

06.01 Pfosten-Riegel Konstruktion, Stahl, Uf-Wert = 0,95 W/(m2K) Pfosten,

Hohlprofil 120 x 50 mm, Achsabstand 800 mm

Vertikale Befestigung: am Fußpunkt mit L-Profil 140 verschraubt, L-Profil 140 auf Ausgleichselement Horizontale Befestigung durch: Langlochwinkel an die vorh. Halfenschienen des Randunterzugs zusätzlich Dübel an der Stirnseite des Randunterzugs

Riegel, Hohlprofil 120 x 50 mm Deckprofil 50 mm (vertikal und horizontal), Tiefe 30 mm, sichtbare Verschraubung Sonnenschutzglas als 3-fach Verglasung, Ug-Wert = 0,7 W/(m2K), d = 30 mm Festverglasung Dreh-Kipp-Fenster Sandwichelement mit integrierter Schall- und Brandschutzabkofferung, d=120mm Dämmung mineralisch Innenseitig Vermiculite- Platten, d=20mm Sandwichelement Brüstung, d=120mm Dämmung mineralisch

06.02 Sonnenschutz, Warema Raffstore06.03 Blendschutz, Warema Typ TR.O. 04 Anlagenhöhe 1850 mm

Fassadenansicht Physik TU Dortmund © Dipl.-Ing. Lara Stein, Dipl.-Ing. Sonja WeißFaçade elevation of the Institute of Physics TU Dortmund © Dipl.-Ing. Lara Stein, Dipl.-Ing. Sonja Weiß

Fassadenschnitt Physik TU Dortmund © Dipl.-Ing. Lara Stein, Dipl.-Ing. Sonja Weiß Vertical façade section of the Institute of Physics TU Dortmund © Dipl.-Ing. Lara Stein, Dipl.-Ing. Sonja Weiß

Hohlprofil 120 x 50 mm, Achsabstand 800 mm

Bild 3. Fassadenschnitt Entwurfsvariante 1 Physikgebäude TU Dortmund © Dipl.-Ing. Lara Stein, Dipl.-Ing. Sonja WeißFig. 3. Sectional view of a potential structural design of the Institute of Physics TU Dortmund © Dipl.-Ing. Lara Stein, Dipl.-Ing. Sonja Weiß




so dass die Stützen in Längs- und Quer-richtung im Abstand von 7,20 m an-geordnet sind. Somit wird jede beste-hende Betonstütze zum Abtrag der Lasten aus der Aufstockung herange-zogen, um den zusätzlichen Lastein-trag gleichmäßig auf das Bestandsge-bäude zu verteilen. Durch die Verwen-dung des höherfesten Stahls S460 für die Haupt- und Nebenträger des Da-ches kann eine Gewichtseinsparung bei der Dachkonstruktion erreicht wer-den. Entscheidend für das geringe Ei-gengewicht der Tragstruktur ist außer-dem die Wahl der Aussteifung, die hier über Dach- und Wandverbände und den zusätzlichen Anschluss des Trag-werks an den Gebäudekern erfolgt. Vergleichsrechnungen zeigen, dass durch dieses Aussteifungssystem, ge-genüber einer Aussteifung mit Rahmen-tragwerken, eine erhebliche Material-einsparung und somit eine Reduzie-rung des Konstruktionseigengewichtes erzielt wird. Auch die Konstruktion der Gebäudehülle bietet weiteres Ein-sparpotenzial, indem auf Leichtbau-elemente (Sandwichelemente) zurück-gegriffen wird, die zusätzlich energe-tisch optimiert sind und durch die kleinteiligen, modularen Elemente eine schnelle Montage ermöglichen.

Die dargestellte Stahlkonstruk-tion bietet wesentliche Vorzüge im Bauprozess. Die geringe Anzahl un-terschiedlicher Bauteile ermöglicht eine wirtschaftliche Werkstattferti-gung der Bauteile, die dann mit gerin-gem Aufwand über Schraubverbin-dungen auf der Baustelle montiert werden. Durch die Wahl von begrenz-ten Abmessungen der einzelnen Bau-teile kann der Aufwand der Anliefe-rung und Montage so gering gehalten werden, dass der Bauprozess das Ge-

bäudeumfeld so wenig wie möglich beeinflusst und so auch im verdichte-ten, innerstädtischen Bereich vertre-ten werden kann.

5 Baubetriebliche Lösungsansätze für Bestandsbaumaßnahmen

Behördliche Auflagen, beengte Platz-verhältnisse und die Aufrechterhaltung bestehender Geschäftsstrukturen wäh-rend der Bauphase haben einen wich-tigen Einfluss auf Sanierungs-, Moder-nisierungs- und Erweiterungsmaßnah-men beim innerstädtischen Bauen. Zielsetzung des baubetrieblichen Teils des Forschungsvorhabens ist es, opti-mierte Lösungsansätze für die Durch-führung von Bestandsbaumaßnahmen der Fassadensanierung und insbeson-dere der Aufstockung zu finden.

Die durchgeführten Analysen der nach dem interdisziplinären Kriterien-katalog ausgewählten Beispielobjekte zeigen, dass keine spezifischen neuen Lösungsansätze erforderlich sind und weitestgehend auf bereits standardi-sierte Bauverfahren und Bauabläufe zurückgegriffen werden kann. Aus die-sem Grund werden weitere Bauwerke in die Analyse einbezogen, die Beson-derheiten in Entwurf und Konstruk-tion wie z. B. doppelte Aufstockungen aufweisen. Auf Grundlage der analy-sierten Objekte kann festgestellt wer-den, dass für die Bauabläufe, die all-gemeine Baustelleneinrichtung sowie die Optimierungspotenziale der Bau-stelleneinrichtung keine Besonderhei-ten bezüglich Entwurf, Konstruktion und Randbedingungen zu erwarten sind und somit von einer plan- und beherrschbaren Kostenausprägung in Bezug auf den Baubetrieb ausgegan-gen werden kann. Die Analyse der zu-sätzlichen Bauvorhaben wird weniger detailliert durchgeführt und dient im Wesentlichen der Identifikation von Besonderheiten. Für diese Bauwerke werden ergänzend die spezielle Bau-stelleneinrichtung sowie spezifische Bauabläufe und damit der Einfluss auf die Kalkulierbarkeit der Kosten be-trachtet.

Auf Basis der bisherigen Analy-sen können bereits die Grundlagen der Bauverfahren und Bauabläufe er-fasst werden, aus denen im Weiteren Lösungsansätze zur schnellen syste-matischen Bewertung von Sanierungs- und Modernisierungsmaßnahmen von Bestandsbauten mit Stahl-/Stahlleicht-

bauweise abgeleitet werden. Die theo-retischen Grundlagen wurden bereits auf das Beispielobjekt Nordflügel des Physikgebäudes der TU Dortmund an-gewendet und Materialien, Material-massen und Verbrauchswerte der Ge-räte in Bezug auf die Dauer der Bau-stelle sowie Bauablauf und Emissionen ermittelt. In einem weiteren Schritt werden anhand der vorliegenden Da-ten Rückschlüsse auf die entstehenden Kosten gezogen. Die Anwendungsmög-lichkeiten des hierauf basierenden Sys-tems zur Analyse der Baustellensitua-tion im Hinblick auf optimale Bauab-läufe sowie eine geeignete Baustellen- einrichtung unter wirtschaftlichen As-pekten, werden im weiteren Verlauf der baubetrieblichen Untersuchung anhand von verschiedenen Entwürfen verfeinert. Zudem kann durch die strukturierte Ermittlung der baustel-lenrelevanten Daten eine definierte Schnittstelle zu der aufsetzenden Le-benszyklusanalyse (Kosten und Emis-sionen) hergestellt werden. Nachdem die Ermittlung dieser Daten im Bei-spielobjekt Nordflügel des Physikge-bäudes der TU Dortmund auf Grund-lage von Entwurf und Konstruktion manuell erfolgte, ist es das Ziel der baubetrieblichen Lösungsansätze, die Ermittlung zu automatisieren.

6 Optimierung der Fassade mit Sandwichelementen

Sandwichelemente, wie sie im Bauwe-sen üblicherweise bei Fassaden ein-gesetzt werden, verbinden hervorra-gende tragkonstruktive und bauphy-sikalische Eigenschaften. Durch die schubsteife Verbindung der äußeren Deckbleche, die selber nur wenige zehntel Millimeter Blechdicke aufwei-sen, über einen hocheffizienten wär-medämmenden inneren Kern, können hohe äußere Lasten im Vergleich zum Eigengewicht der Elemente abgetra-gen werden. Dies macht Sandwichele-mente vor allem für das Bauen im Be-stand interessant. Bauphysikalisch ist die Wärmedämmung von Sandwich-elementen beispielsweise mit einem Polyurethanhartschaumkern nur durch wenige Materialien zu übertreffen. Eine zukünftige Herausforderung stellt je-doch die Berücksichtigung einer zusätz-lichen Wärmespeicherkapazität dar, die aufgrund fehlender Masse der ge-wichtsmäßig optimierten Elemente nicht gegeben ist.

Bild 4. Tragwerksstruktur der Auf-stockung des PhysikgebäudesFig. 4. Structure of the extension of the institute building of Physics


39



Die Verbindung von herkömmli-chen Sandwichelementen mit den als PCM (Phase Change Materials) be-kannten Materialien, die durch Ände-rung ihres Aggregatzustandes Wärme-energie aufnehmen, speichern und wie-der abgegeben können, bietet einen Lösungsansatz zur Schaffung von wär-medämmenden und gleichzeitig wär-mespeichernden Fassadenelementen. Das im Rahmen dieses Forschungs-projektes untersuchte PCM ist Micro-nal PCM von der BASF SE, das prin-zipiell in ein Sandwichelement inte-griert werden kann. Aus bauphysikalischer Sicht ist eine möglichst kon-zentrierte Anordnung der PCM am innen liegenden Deckblech sinnvoll. Idealerweise wird das PCM in einer separaten Schicht ungeschäumten Polyurethan-Kompaktmaterials einge-arbeitet, da dieses eine hohe Wärme-leitfähigkeit aufweist. Dadurch kann das PCM sehr schnell auf Temperatur-schwankungen reagieren und diese ausgleichen. Unabhängig davon in-wiefern die Einbindung von PCM in das Kernmaterial des Sandwichele-mentes in einem kontinuierlichen Fer-tigungsprozess möglich ist, ist eine Stückfertigung denkbar. Da es sich im Rahmen vorheriger Forschungstätig-keit [3] gezeigt hat, dass ein schub- und vor allem zugfester Verbund zu-sätzlicher Schichten mit bereits aus-gehärtetem Polyurethan-Hartschaum nachträglich äußerst schwierig zu re-alisieren ist, bietet es sich an, ein Sand-wichelement mit einem fünfschichti-gen Aufbau zu bilden, innenseitig mit und außenseitig ohne PCM.

Der in Bild 5 gezeigte Aufbau bietet zusätzlich die Möglichkeit, das Sandwichelement einseitig ohne Durchsteckmontage mit der Trag-struktur des Gebäudes zu verbinden. Dabei wird eine Schraube vom Ge-bäudeinneren aus in dem zwischen dem Schaumkern liegenden Deck-blech befestigt. Der damit verbundene vereinfachte, einseitige Montagevor-gang könnte gerade beim Bauen im Bestand von großem Vorteil sein.

Die statische Mitwirkung der zu-sätzlichen PCM-gefüllten Schicht er-möglicht die Einleitung von Zugkräf-ten in das Sandwichelement, ohne dass es zu einer vorzeitigen Delamina-tion eines nur einseitig an den Poly-urethan-Kern angeschäumten Deck-bleches kommt. Dadurch sind weitere Möglichkeiten einer modularen Pla-

nung und Befestigung von Sandwich-elementen gegeben, die der architek-tonischen Formulierung der Fassaden-erscheinung größere Freiräume bietet.

7 Bauphysikalische Aspekte unter besonderer Berücksichtigung des sommerlichen Wärmeschutzes

Im Rahmen der bauphysikalischen Be-trachtungen zur Integration von La-tentwärmespeichern in Stahlwand- und -deckensysteme werden numeri-sche Untersuchungen an einem Mus-terbüroraum durchgeführt. Die Geo-metrie und Ausführung des Referenz- raums entsprechen demjenigen Raum, der für die Überarbeitung des Norm-

entwurfs für den sommerlichen Wär-meschutz (DIN E 4108-2:2011-10 [4]) herangezogen wird. Im Rahmen der Untersuchungen werden verschiedene Parameter der Latentwärmespeicher variiert, beispielsweise die Schmelz-temperatur und Schmelzenthalpie. Beispielhaft sollen die Ergebnisse für Materialen mit einer Schmelztempe-ratur von 21 °C und einem Schmelz-bereich von 17 bis 25 °C (PCM A) so-wie für eine Schmelztemperatur von 26 °C mit einem Schmelzbereich von 22 bis 28 °C (PCM B) dargestellt wer-den.

In Bild 6 ist exemplarisch der Temperaturverlauf des Musterraums im Sommer für einen Zeitraum von acht Tagen für vier verschiedene Wand-konstruktionsvarianten dargestellt. Ei-nem Referenzraum in Massivbau und Leichtbauweise werden zwei Varian-ten in Stahlleichtbauweise mit inte-grierten PCM gegenüber gestellt.

In der Grafik ist zu erkennen, dass sich das thermische Verhalten der verschiedenen Varianten bei einer an-steigenden Raumtemperatur in Folge solarer Einstrahlung und Außenluft-temperaturanstieg deutlich voneinan-der unterscheidet. Während der Raum in Leichtbauweise von Tag zu Tag ei-nen kontinuierlichen Temperaturan-stieg bis zu einer Maximaltemperatur von etwa 28 °C aufweist, ist im Raum in Massivbauweise ein geringerer Temperaturanstieg zu beobachten, die Maximaltemperatur im betrachteten Zeitraum ist um etwa 2 °C geringer.

Bild 5. Fünfschichtiger Aufbau eines Sandwichelementes mit integrierten PCMFig. 5. Five-layered structure of a sand-wich panel with integrated PCM

Bild 6. Einfluss der Schmelztemperatur des Latentwärmespeichers auf das thermische Verhalten eines Musterraums im Zeitraum vom 2. bis 9. JuliFig. 6. Influence of melting temperature of latent heat storage on thermal behavior from July 2nd to July 9th




Zu Beginn verhält sich der Raum mit PCM-A ähnlich wie ein Massiv-bau, der Anstieg der operativen Raum-temperatur wird durch das Material verzögert. Gegen Ende des Betrach-tungszeitraums ist jedoch das Spei-chervermögen des Phasenwechsel-Materials aufgebraucht, da die nächt-liche Entladung nicht ausreichend hoch ist. Sobald das gesamte Material aufgeschmolzen ist, verhält sich die Raumtemperatur äquivalent zur Leicht-bauweise ohne Latentwärmespeicher (siehe achter Tag der Simulation).

Der Raum mit integriertem PCM-B weist im Betrachtungszeitraum ab einer Raumtemperatur von etwa 23,5 °C keinen weiteren Temperatur-anstieg auf. Dies ist auf den bei etwa 22 °C beginnenden Schmelzbereich des Phasenwechselmaterials B zurück zu führen. Aufgrund der hohen Wär-mekapazität im Temperaturbereich zwischen 22 und 26 °C wird ein weiterer Temperaturanstieg verhin-dert. Dass dieser Raum am achten Tag des dargestellten Zeitraum keinen ähnlichen Temperaturanstieg wie der Raum mit PCM-A aufweist, ist darauf zurückzuführen, dass im Gegensatz zu PCM-A zu Beginn des Betrach-tungszeitraums beinahe die gesamte Schmelzenergie zur Verfügung steht, während PCM-A aufgrund des niedri-geren Schmelzpunktes bereits teil-weise geschmolzen ist. Bei einem län-geren Zeitraum mit hohen Außentem-peraturen und Wärmeeinträgen ist ein ähnlicher Temperaturanstieg wie am achten Tag für PCM-A auch für PCM-B vorhanden, da an jedem Tag etwas mehr Energie eingespeichert wird als in der Nacht entladen werden kann. Durch eine Erhöhung der Schichtdicke des PCM oder die Verbesserung der Nachtauskühlung kann dieser Effekt verzögert oder verhindert werden. Die Wirksamkeit von Phasenwechselmate-rialien wird also neben den reinen Pro-dukteigenschaften auch maßgeblich von den spezifischen Randbedingun-gen im Gebäude beeinflusst.

8 Nachhaltigkeitsbewertung – erste Ergebnisse der ökobilanziellen Betrachtung

Die seit Jahrhunderten maßgebenden Kriterien im Bauwesen – Ästhetik, Technik und Ökonomie – sind in den letzten Jahrzehnten zunehmend um den Aspekt der Ökologie erweitert

worden, wobei der Schutz der mensch-lichen Gesundheit, der Schutz der Ökosysteme und der Schutz der Res-sourcen im Vordergrund stehen [5]. Anhand von Ökobilanzen kann einer-seits die Entscheidungsfindung bei der Auswahl zwischen möglichen Op-tionen unterstützt werden und ande-rerseits können anhand von Stoff-stromanalysen Schwachstellen in Pro-zessen oder Prozessketten erkannt werden. Die Betriebs- und Nutzungs-phase spielt auf Grund ihrer maßge-benden Umweltwirkungen bislang eine übergeordnete Rolle (das Ausmaß ist stark abhängig von der für das Ge-bäude angesetzten Referenz-Lebens-dauer [6]), allerdings wird langfristig durch den steigenden Einsatz erneuer-barer Energien die Relevanz der Nut-zungsphase abnehmen und sich die ökologischen Hot Spots von Gebäu-den dadurch in die vor- und nachgela-gerten Prozesse (Produktion der Bau-materialen, Bau- und Rückbauprozesse, Recycling und Entsorgung) verschie-ben. Dadurch erhalten Bestandsbau-maßnahmen, die wie im Fall von Mo-dernisierungen zu einer Verlängerung der Gebäudelebensdauer beitragen, eine zunehmend wichtigere Bedeu-tung.

Im Rahmen des Referenzgebäu-des des Physikgebäudes der TU Dort-mund werden aktuell die Ökobilan-zen für folgende Varianten gegenüber-gestellt: – Komplettabriss mit anschließen-

dem Neubau – selektiver Rückbau mit zwei Moder-

nisierungsvarianten des Bestands-gebäudes (erste Entwurfsvariante s. Bild 3)

– Aufstockung des Bestandsbauwerks

Zu diesem Zweck findet eine Stoff-strommodellierung der genannten Mo-dernisierungsvarianten mit ihren rele-vanten Stoff- und Energieflüssen (alle Bauprozesse und Materialien) in Form von Stoffstromnetzen mit dem Com-puterprogramm Umberto [7] statt. Der-zeit sind die Daten zu den Stoff- und Energieströmen des Neubaus noch nicht vollständig erfasst worden, doch erste Ergebnisse am Beispiel der Wir-kungskategorie Treibhauspozential (GWP 100) zeigen, dass die Auswir-kungen von selektivem Rückbau, Mo-dernisierung und Aufstockung addiert in etwa der gleichen Höhe liegen wie allein schon die Treibhausgasemissio-

nen des Komplettabrisses (Bild 7). Bei dem relativen Vergleich des Einflusses der verschiedenen Bauteilgruppen ist zu erkennen, dass in der Wirkungs-kategorie Treibhauspotential die Fas-sade die maßgebenden Auswirkungen erzeugt, gefolgt von der Stahlbaukon-struktion der Aufstockung (Bild 8). Der Innenausbau, das Dach und die Balkone sind von geringerer Bedeu-tung, sollten aber nicht vernachlässigt werden. Die Ausbildung einer energe-tisch effizienten Fassade stellt dabei

100

23

78

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Abriss Selektiver Rückbau

Modernisierung und Aufstockung

Trei

bhau

spot

entia

l [%

]

Bild 7. Relative Ergebnisse von drei Bauprozessen dargestellt für die Wir-kungskategorie Treibhauspotenzial (GWP 100)Fig. 7. Relative results of three pro-cesses for the impact category global warming potential (GWP 100)

Fassade 58%

Dach 5%

Stahlbau 21%

Balkone, Attika 9%

Innen-ausbau

7%

Bild 8. Relative Anteile der einzelnen Bauteilgruppen an den Auswirkungen in der Wirkungskategorie Treibhaus-potenzial für die Entwurfsvariante Modernisierung und Aufstockung Fig. 8. Relative percentage of the defined component groups presented for the impact category global warming poten-tial and the design variant moderniza-tion and addition of another storey


41



und untersucht Eingriffe im Lebenszy-klus eines Gebäudes, die bei der Bi-lanzierung von Neubauten planmäßig nicht erfasst werden. Die Ergebnisse der Stoffstrommodellierung einer Ge-bäudemodernisierung mit Aufstockung können als Benchmarks zukünftig dazu beitragen, den Vergleich Kom-plettabriss und anschließendem Neu-bau oder Modernisierung des Bestan-des unter Verwendung des Baustoffs Stahl im Rahmen der Entscheidungs-findung im Planungsprozess zu unter-stützen.

Danksagung

Das IGF-Vorhaben 16598 der For-schungsvereinigung Stahlanwendung e.V. FOSTA, Sohnstraße 65, 40237 Düsseldorf wird über die AiF im Rah-men des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsfor-schung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Be-schlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Den fördernden Einrichtun-gen sowie den Mitgliedern des projekt-begleitenden Ausschusses sei an die-ser Stelle für ihre Unterstützung herz-lich gedankt.

Literatur

[1] Bundesumweltamt: Schutz der biolo-gischen Vielfalt und Schonung von Ressourcen – Warum wir mit Flächen sorgsam und intelligent umgehen müs-sen. Bericht Juli 2008.

[2] Ungermann, D. et al.: Bauen im Be-stand – Potentiale und Chancen der Stahl-/Stahlleichtbauweise. Stahlbau 80 (2011), H. 10, S. 720–727.

[3] Ungermann, D., Lübke, S.: Innovative einseitige Verankerung von Sandwich-elementen. Stahlbau 81 (2012), H. 12, S. 912–915.

[4] DIN E 4108-2: Wärmeschutz und Ener-gie-Einsparung in Gebäuden – Teil 2: Mindestanforderungen an den Wärme-schutz – Entwurf. Berlin, Deutsches Ins-titut für Normung e.V., Oktober 2011.

[5] Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung: Leitfaden Nach-haltiges Bauen, online verfügbar unter http://www.nachhaltigesbauen.de/ fileadmin/pdf/Leitfaden_2011/LFNB2011.pdf, 2011 (letzter Zugriff am 25. 10. 2012).

[6] König, H., Lützkendorf, T., Cristofaro, D. L. De: Sensitivity of life-cycle analy-sis results to the required service life of buildings. In: Strauss, A., Frangopol, D. M., Bergemeister, K. (Hrsg.): Life-Cycle

eine Investition dar, um den Energie-verbrauch in der Nutzungsphase zu minimieren. Diese Zusammenhänge werden im nächsten Arbeitsschritt in die Analysen integriert.

9 Zusammenfassung

Im Rahmen des dargestellten For-schungsvorhabens „Bauen im Be-stand – Potenziale und Chancen der Stahl(leicht)bauweise“ werden inter-disziplinäre Ansätze zur nachhaltigen Modernisierung und Erweiterung von bestehenden Gebäuden unter Verwen-dung der Stahlbauweise entwickelt. Im Rahmen des exemplarisch vorge-stellten Bestandsgebäudes – dem Nord-flügel des Physik-Gebäudes der TU Dortmund – wird die Vielfalt aller in die Analysen zu integrierenden As-pekte und die Verflechtung der betei-ligten Disziplinen deutlich.

Die verschiedenen Entwurfsvari-anten für die Aufstockung des Physik-gebäudes zeigen unterschiedliche ar-chitektonische als auch statische An-forderungen. In Zusammenarbeit von Architekten und Ingenieuren entstan-den Entwürfe in Stahl(leicht)bauweise, die sowohl den ästhetischen und bau-konstruktiven Anforderungen als auch den statischen Erfordernissen für das Bestandsgebäude und die Aufstockung gerecht werden. Auf Grundlage der Entwurfsvarianten können baubetrieb-liche Lösungen für die Durchführung der Aufstockung und der Fassadensa-nierung entwickelt werden.

Durch die Anwendung der Stahl-bauweise in Kombination mit Sand-wichelementen können leichte, stark wärmegedämmte Gebäude geschaffen werden, die jedoch eine geringe Wär-mespeicherkapazität aufweisen. Die daraus resultierende schnelle sommer-liche Aufheizung und die winterliche Auskühlung kann durch die Integra-tion von Latentwärmespeichern in das Gebäude verzögert werden. Auf diese Weise können Gebäudeerweiterungen mit geringem Energiebedarf während der Nutzungsdauer geschaffen wer-den.

Die Ergebnisse aller vorgestellten Disziplinen gehen als wichtige Ein-gangsparameter in die Nachhaltig-keitsanalysen von zu modernisieren-den Bestandsgebäuden ein. Die hier beispielhaft vorgestellte Ökobilanz ist eine anzuwendende Methode im Rah-men einer Nachhaltigkeitsbewertung

and Sustainability of Civil Infrastruc-ture Systems. Proceedings of the Third International Symposium on Life-Cycle Civil Engineering, Vienna, Austria, 3–6 October 2012. Leiden: CRC Press/Bal-kema, pp. 1546–1549.

[7] Schmidt, M., Häuslein, A.: Ökobilan-zierung mit Computerunterstützung – Produktökobilanzen und betriebliche Bilanzen mit dem Programm Umberto. Berlin, Heidelberg, New York: Springer Verlag 1997.

Autoren dieses Beitrages:Prof. Dr.-Ing. Architekt Paul Floerke, Ryerson University, Toronto, Kanada, [email protected],Dipl.-Ing. Lara Stein, [email protected],Dipl.-Ing. Sonja Weiß, [email protected],TU Dortmund, Lehrstuhl Baukonstruktion, August-Schmidt-Straße 8, GBII, 44227 Dortmund

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dieter Ungermann, [email protected],Dipl.-Ing. Eva Preckwinkel, [email protected],Dipl.-Ing. Sebastian Lübke, [email protected],Dipl.-Ing. Alena Patschin,[email protected] Dortmund, Lehrstuhl Stahlbau,August-Schmidt-Straße 6, GB I, 44227 Dortmund

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Mike Gralla, [email protected],Dipl.-Ing. Tim Brandt, [email protected],Dipl.-Ing. Sabine Kubny, [email protected],TU Dortmund, Lehrstuhl Baubetrieb und Bauprozessmanagement,August-Schmidt-Straße 8, GB II, 44227 Dortmund

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Thomas Ummenhofer, [email protected],Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Tim Zinke, [email protected],Karlsruher Institut für Technologie (KIT),Versuchsanstalt für Stahl, Holz & Steine,Otto-Amann-Platz 1, 5 & 7, 76131 Karlsruhe

PD Dr.-Ing. Christoph Herrmann, [email protected],Dr.-Ing. Tina Dettmer, [email protected],TU Braunschweig, Institut für Werkzeugma-schinen und Fertigungs technik, Abteilung Produkt- und Life-Cycle-Management,Langer Kamp 19b, 38106 Braunschweig

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Karsten Tichelmann, [email protected],Dipl.-Ing. Bastian Ziegler, [email protected],TU Darmstadt, Institut für Trocken- und Leichtbau,Annastraße 18, 64285 Darmstadt


Fachthemen

DOI: 10.1002/stab.201201642


Natalie StranghönerJörn Berg Anna GorbachovPeter Schaumann Anne Bechtel

Der Ausbau Erneuerbarer Energien in Deutschland ist politisch verankert. Insbesondere unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit spielen die zugehörigen baulichen Anlagen eine wichtige Rolle. Bewertungssysteme zur Nachhaltigkeitsquantifizierung von baulichen Anlagen existieren zwar auf dem Gebäudesektor, jedoch nicht ausreichend für die Anwendung bei Ingenieurbauwerken. Im Zuge einer nachhaltigen Energieversorgung liegt es nahe, Nachhaltigkeitsaspekte bereits während der Planung und Ausführung von Anlagen zur Gewinnung Erneuerbarer Energien zu berücksichtigen. Der Beitrag behan-delt die Entwicklung einer Methodik zur Nachhaltigkeitsbewertung von tragenden Stahl-konstruktionen Erneuerbarer Energien. Die Anwendung der Methodik erfolgt exempla-risch im Rahmen einer ökologischen Nachhaltigkeitsbewertung am Beispiel eines Bau-stahlfermenters einer Biogasanlage. Die entwickelte Methodik erlaubt einen Vergleich unterschiedlicher Bauweisen und Ausführungsvarianten in Bezug auf nachhaltigkeits-bezogene Gesichtspunkte und dient als Entscheidungshilfe unter Berücksichtigung von Anforderungen an eine nachhaltige Bauweise.

Sustainability assessment for load carrying steel constructions of renewables – Devel-opment of methods and application examples. The upcoming installation of renewables in Germany is already politically established. Especially under consideration of sustain-ability aspects, the structural systems of renewables are very important. Rating systems for sustainability exist only for buldings but not sufficient for application in structural engineering. For a sustainable energy supply sustainability aspects should be considered during design and execution of structures of renewables. This article addresses the development of methods for sustainability assessment of load carrying steel structures of renewables. The described method is applied exemplary for the environmental sustain-abilty assessment of a steel digester of a biogas power plant. With the help of the sustain-ability rating system, different construction methods can be compared under considera-tion of sustainability aspects. Furthermore, the method can be utilized as a help for a decision in order to fulfill sustainability requirements.

1 Einleitung

Die Aktualität des Themas Nachhal-tigkeit hat in den vergangenen Jahren weltweit einen zunehmenden Stellen-wert erfahren. Insbesondere im Be-reich der Energieversorgung erfährt die Sicherstellung einer nachhaltigen Energiegewinnung eine wichtige Be-deutung. Dementsprechend wird der Einsatz und Ausbau von Erneuerba-ren Energien verstärkt fokussiert. In Deutschland ist die Energiewende im Rahmen des Erneuerbaren Energien Gesetzes (EEG) politisch verankert, so dass der Anteil Erneuerbarer Ener-gien am Stromverbrauch bis zum Jahr

2020 auf mindestens 35 % gesteigert werden soll. Bild 1 zeigt die deutsch-landweite Stromerzeugung aus Erneu-erbaren Energien in TWh ab dem Jahr 2000 und die Prognose bis zum Jahr 2020 [1]. Insbesondere für die Energie-quellen Windenergie, Bioenergie und Fotovoltaik ist ein wachsendes Poten-tial bzgl. der Stromerzeugung erkenn-bar. Zu der Umsetzung der politischen Ziele und dem Ausbau der Erneuerba-ren Energien ist dementsprechend ein erhebliches Potential im Baugewerbe für lasttragende Komponenten der zu-gehörigen Anlagen vorhanden. Der Werkstoff Stahl spielt für die lasttra-genden Konstruktionen eine bedeu-

tende Rolle, da beispielsweise umge-bungsbedingte Herausforderungen von Offshore-Windenergieanlagen den Einsatz von Stahlstrukturen er-fordern.

Biogasanlagen stellen eine wich-tige Säule bei der zukünftigen Energie-versorgung dar. Durch die Möglichkeit der bedarfsgerechten Stromerzeugung sind ein Beitrag zur Netzentlastung, die Glättung von Last- und Erzeu-gungsspitzen sowie eine Verbesserung der fluktuierenden Stromerzeugung aus Wind und Fotovoltaik möglich. Des Weiteren ermöglichen Biogasan-lagen – durchaus auch kleinerer Grö-ßenordnungen, z. B. 75-kW-Anlagen, die so genannten Gülle-Anlagen – die energetische Unabhängigkeit in länd-lichen Regionen durch die Gewähr-leistung der Eigenversorgung.

Bild 2 zeigt die Anzahl der deutsch-landweit vorhandenen Biogasanlagen und die zugehörige installierte elek-trische Leistung sowie die Prognose für die Jahre 2012 und 2013 [2]. Der-zeit besteht der Großteil der Biogas-fermenter vorhandener Biogasanla-gen aus Stahlbeton. Der Anteil von Stahlfermentern ist aktuell mit 5 bis 10 % zu beziffern. Potential zur Stär-kung des Stahlanteils ist ausreichend vorhanden – es sollte auch genutzt werden. Für eine mittlere Anlagen-größe von 500 kWel mit zwei Haupt-fermentern, einem Güllevorlagerbe-hälter und einem Gärrestbehälter er-gibt sich ein Baustahlbedarf von etwa 120 t Stahl. Dies entspricht einem Ver-hältnis von etwa 0,24 t Baustahl pro 1 kWel installierter elektrischer Leis-tung. Bedingt durch den wachsenden Anteil der Bioenergie am deutsch-landweiten Strombedarf ist bis zum Jahr 2020 von einer durchschnittlichen, jährlichen Zunahme von mindestens

Nachhaltigkeitsbewertung stählerner Tragkonstruk tionen Erneuerbarer EnergienMethodenentwicklung und Anwendungsbeispiele

Rasmus EichstädtHermann-Josef WagnerChristoph BaackJessica Lohmann

12_042-048_Berg (1642)_cs6.indd 42 18.12.12 15:34

43

N. Stranghöner et al. · Nachhaltigkeitsbewertung stählerner Tragkonstruktionen Erneuerbarer Energien – Methodenentwicklung und Anwendungsbeispiele


neuerbare Energien, mit dem Fokus auf Windenergie- (WEA) und Biogas-anlagen, ermöglicht. Betrachtungsge-genstand dieser Bewertungsmethodik sind die Gründungsstrukturen von WEA und Fermenter von Biogasanla-gen, jeweils ausgeführt in Stahlbau-weise.

2 Methode zur Nachhaltigkeits-bewertung

2.1 Theoretischer Hintergrund

Als Grundlage für die Entwicklung einer Methodik zur Nachhaltigkeitsbe-wertung von Stahlkonstruktionen für Erneuerbare Energien wurde das Hand-buch der Deutschen Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen (DGNB) gewählt [3], mit dessen Hilfe die Nachhaltigkeit von Büro- und Verwaltungsgebäuden unter Einbeziehung ökologischer, ökonomischer, soziokultureller und funktionaler, technischer sowie pro-zessbezogener Aspekte bewertet wer-den kann. Eine direkte Übertragung auf lasttragende Stahlkonstruktionen von WEA und Biogasanlagen ist je-doch nicht möglich. Gemäß den Krite-rien des DGNB-Handbuchs beziehen sich beispielsweise soziokulturelle und technische Aspekte hauptsächlich auf die Bauwerksnutzung, welche im Ver-gleich zum Gebäudesektor bei Stahl-konstruktionen von WEA und Biogas-anlagen von untergeordneter Relevanz sind. Im Rahmen einer umfassenden Literaturrecherche wurden über 200 Kriterien zur Bewertung von Nachhal-tigkeitsaspekten aus weiteren Nach-hal tigkeits bewertungs systemen ausge-wertet und deren Anwendbarkeit auf Stahlkonstruktionen von WEA und Biogasanlagen analysiert. Neben dem DGNB-Katalog lag der thematische Fokus auf Kriterien zur Beschreibung von Nachhaltigkeitsaspekten Erneuer-barer Energien sowie auf entsprechen-den Aspekten von Stahl [4]. Darüber hinaus wurden Kriterien entwickelt, mit denen eine Nachhaltigkeitsbewer-tung auf Unternehmensebene möglich ist, um zusätzlich auch auf das nach-haltige Handeln der involvierten Un-ternehmen, insbesondere im Rahmen der Herstellung, eingehen zu können.

2.2 Entwickeltes Nachhaltigkeits-bewertungssystem

Im Rahmen der Kriterienanalyse wur-den letztendlich insgesamt 35 Kriterien

neuerbarer Energien einen entscheiden-den Faktor dar. Im Bereich des Hoch-baus ist bereits in den vergangenen Jahren das Thema Nachhaltigkeit so-wohl durch die Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen (DGNB) als auch durch das Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB) vorange-trieben worden. Für einen nachhaltig-keitsorientierten Ausbau Erneuerba-rer Energien liegt es nahe, Nachhaltig-keitsaspekte bereits bei der Planung, Fertigung und Ausführung von zuge-hörigen Stahlkonstruktionen zu be-rücksichtigen. Aus diesem Grund be-schäftigt sich dieser Beitrag mit der Entwicklung einer Bewertungsmetho-dik, welche die Nachhaltigkeitsbewer-tung von Stahlkonstruktionen für Er-

230 MWel und auf der Grundlage der positiven Entwicklung bis zum Jahr 2011 sogar bis zu 500 MWel durch Biogasanlagen auszugehen. Unter An-nahme eines Anteils der Baustahlbehäl-ter an der Summe aller Biogasfermen-ter von 100 %, ergibt sich demzufolge ein durchschnittlicher, jährlicher Stahl-bedarf von etwa 55000 t bis 120000 t Baustahl. Dieses Zahlenbespiel ver-deutlicht das große Potential, welches bei dem Bau von Stahlbehältern für Biogasanlagen und somit für den Stahl-bau vorhanden ist.

Zur Ausnutzung des gegebenen Potentials ist die Nachhaltigkeitsbe-wertung der Anlagen als ein wertvolles Hilfsmittel anzusehen, denn das Thema Nachhaltigkeit stellt beim Ausbau Er-

Bild 1. Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien in Deutschland entsprechend der Energieerzeugungsart ab dem Jahr 2000 und Prognose bis zum Jahr 2020 [1]Fig. 1. Generated electricity by renewables in Germany from the year 2000 until 2012 and forecast until the year 2020 [1]

Bild 2. Anzahl der Biogasanlagen und installierte elektrische Leistung in Deutsch-land sowie Prognose für die Jahre 2012 und 2013 [2]Fig. 2. Number of biogas power plants and installed electricity capacity in Germany and forecast for the years 2012 and 2013 [2]

12_042-048_Berg (1642)_cs6.indd 43 18.12.12 15:34



die Stahlbauweise eine weitere Ausfüh-rungsvariante von Biogasfermentern darstellt. Hierbei können die Behälter grundsätzlich aus be schichtetem Bau-stahl oder nichtrostendem Stahl ausge-führt werden. Die Verbindungstechni-ken unterscheiden sich in geschweißte, geschraubte, gefalzte und zukünftig auch geklebte Verbindungen. Der Blechdickenbereich der zum Einsatz kommenden Grundbleche reicht je nach Anlagengröße von etwa 5 bis 12 mm für die Baustahlvariante und 1,5 bis 5 mm für die Variante aus nicht-rostendem Stahl. Die Lebensdauer von Biogasanlagen wird derzeit aufgrund der relativ jungen Bauweise und fehlen-den Erfahrungen sowie der derzeitigen Garantie für die Einspeisevergütung mit 20 Jahren angesetzt.

Im Rahmen der vorliegenden öko-logischen Nachhaltigkeitsbewertung wird als Betrachtungsgegenstand ex-emplarisch ein geschweißter Baustahl-fermenter einer Biogasanlage unter-sucht. Konstruktionsdaten bzw. maß-gebende Eingangswerte wie Werkstoff, Stahlmasse, Wanddicken und Leistung der gesamten Anlage sind in Bild 4 auf-geführt.

3.2 Methodische Vorgehensweise

Die ökologische Nachhaltigkeitsbewer-tung und die zugehörigen Kriterien ge-

Einheit etc. enthält. Ergänzt werden die Steckbriefe um eine Bewertungs-methodik, die für jedes Kriterium ent-wickelt wurde – unter Berücksichtigung der besonderen Anforderungen von Stahlkonstruktionen für Erneuerbare Energien. Auf einen Teil der Kriterien und entsprechende Ergebnisse wird im folgenden Abschnitt zur Nachhal-tigkeitsbewertung stählerner Biogas-behälter detaillierter eingegangenen. Untersuchungen an Offshore-Wind-energieanlagen hinsichtlich ökologi-scher Auswirkungen wurden bereits in [4] und [5] vorgestellt.

3 Nachhaltigkeitsbewertung stählerner Biogasanlagenbehälter

3.1 Stahltragkonstruktion von Biogasanlagen

Im Allgemeinen gehören zu den Be-standteilen einer Biogasanlage ein Güllevorlagerbehälter, ein oder meh-rere Faulbehälter (Hauptfermenter) und ein Gärrestbehälter, welche in un-terschiedlichen Bauarten bzw. Werk-stoffen ausgeführt werden können. Derzeit wird der Großteil dieser Bio-gasbehälter in Stahlbetonbauweise aus-geführt. Eine wesentliche Anforderung an die Bauwerksnutzung des Fermen-ters ist die Gasdichtheit, um einen mög-lichst störungsfreien Prozess der Bio-gasgewinnung zu ermöglichen, so dass

definiert, welche die Kategorien Öko-logie, Ökonomie, Soziologie, Technik und Prozess abdecken und mit deren Hilfe die Nachhaltigkeit von tragen-den Stahlkonstruktionen von WEA und Biogasanlagen bewertet werden kann. Als funktionelle Einheit wurde die lasttragende Stahlkonstruktion ge-wählt. In Abgrenzung zum DGNB Katalog wird kein kumulierter Nach-haltigkeitsindex berechnet, welcher die verschiedenen Nachhaltigkeitskrite-rien unterschiedlich wichtet. Vielmehr ermöglicht das Bewertungssystem ei-nen unabhängigen Vergleich unter-schiedlicher Ausführungsvarianten unter Einbeziehung nachhaltigkeits-bezogener Aspekte.

Für die Anwendung der einzelnen Kriterien ist eine Betrachtung über den gesamten Lebenszyklus der Stahlkon-struktion – angefangen bei der Trag-werksplanung sowie der Herstellung der Vorprodukte über die Nutzung bis hin zum Rückbau der Konstruktion und deren Verwertung – erforderlich, um eine ganzheitliche Nachhaltig-keitsbilanz erstellen zu können. Zur Sicherstellung einer möglichst praxis-nahen Anwendung des Bewertungs-katalogs wurde ein Anwendungstool mit Hilfe der Programmoberfläche Microsoft Excel entwickelt, in wel-chem das Bewertungssystem samt sei-ner Nachhaltigkeitskriterien enthalten ist. Die Auswertung für die verschie-denen Nachhaltigkeitskategorien er-folgt schließlich mit Hilfe von Polardi-agrammen (s. Bild 6).

2.3 Kategorien und Kriterien

Der Kriterienkatalog, bestehend aus den 35 definierten Kriterien und ent-sprechenden Methoden, ermöglicht eine Bewertung der Stahlkonstruktio-nen hinsichtlich der Nachhaltigkeit über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg. Zusätzlich ist insbesondere für die sozialen, technischen und pro-zessbedingten Aspekte eine unterneh-mensbezogene Bewertung durchführ-bar. In Bild 3 sind die ausgewählten Kriterien mit Bezug zu den einzelnen Nachhaltigkeitsaspekten (Ökologie, Ökonomie, Gesellschaft/Soziologie, Technik und Prozess) dargestellt.

Für jedes Kriterium wurde im Rah-men des Projektes ein Steckbrief er-stellt, der eine detaillierte Beschreibung des Kriteriums sowie Informa tionen zum zugehörigen Indikator und der

Bild 3. Darstellung der im Katalog enthaltenen Kriterien, aufgeteilt nach den ein-zelnen NachhaltigkeitsaspektenFig. 3. List of criteria allocated to the appropriate sustainability aspects

Nachhaltigkeitsaspekte und -kriterien

Ö1 LebenszykluskostenÖ2 Aufwendungen für FuEÖ3 Beschäftigungseffekte

Ökonomie

U1 Nicht erneuerbarer PrimärenergiebedarfU2 Gesamtprimärenergiebedarf und

Anteil EEU3 Abiotischer RessourcenbedarfU4 WasserbedarfU5 TreibhauspotenzialU6 OzonschichtabbaupotenzialU7 OxidantienbildungspotenzialU8 VersauerungspotenzialU9 EutrophierungspotenzialU10 StäubeU11 Risiken für die menschliche Gesundheit

und die UmweltU12 LärmbelastungU13 Recyclingpotenzial von StahlU14 Abfallaufkommen

Ökologie

T1 KorrosionsschutzmaßnahmenT2 NutzungsdauerT3 Wartungs- und

InstandsetzungsfreundlichkeitT4 Nutzungsvielfalt und MehrfachnutzungT5 Rückbau und Recyclingfreundlichkeit

und Wiederverwendbarkeit

Technik

P1 Maßnahmen zur QualitätsicherungP2 Material- und RessourceneffizienzP3 Implementierung von

ManagementsystemenP4 Baustelle / BauprozessP5 ProjektrealisierungszeitP6 Transportaufkommen und Anteil der

Verkehrsträger

Prozess

Gesellschaft/Soziologie

S1 Arbeitsicherheit/UnfallhäufikeitS2 Anteil an AuszubildendenS3 QualifizierungsindexS4 WeiterbildungsmaßnahmenS5 MitarbeiterfluktuationS6 FamilienfreundlichkeitS7 Soziales Engagement

12_042-048_Berg (1642)_cs6.indd 44 18.12.12 15:34

45



Bild 6 in Form eines Polardiagramms gegenübergestellt. Hierbei ist zu beach-ten, dass die beiden Kriterien Stäube (U10) und Lärmbelastung (U12) auf-grund derzeit noch fehlender Anga-ben in den entsprechenden Datenban-ken noch nicht erfasst werden kön-nen. Da die beiden Kriterien jedoch für grundsätzlich wichtig befunden wurden, sind sie der Vollständigkeit halber hier mit aufgeführt.

Je nach verwendetem Datensatz liegen die Werte für den nicht regene-rativen Primärenergiebedarf (U1) bei ca. 1500 GJ (Ökobau.dat) beziehungs-weise ca. 1300 GJ (EPD-Datensatz). Auch für die Treibhausgasemissionen weisen die Ergebnisse auf der Grund-lage des Ökobau.dat-Datensatzes mit gut 116 Tonnen gegenüber 98 Tonnen unter Berücksichtigung des EPD-Da-tensatzes höhere Werte auf. Bei weite-rer Betrachtung der übrigen Ergebnisse wird deutlich, dass bei der Bilanzierung auf Grundlage des EPD-Datensatzes im Vergleich zur Ökobau.dat die Werte für nahezu alle Kriterien, mit Ausnah- me des Ozonabbaupontenzials (OPD) und des Stahlverlusts (SV), niedriger sind. Der niedrigere Ressourcenbe-darf sowie auch die geringeren Emis-sionen sind in erster Linie auf einen höheren Anteil an Sekundärstahl bei der Stahlherstellung zurückzuführen, woraus ein entsprechend niedriger Pri-märmaterialbedarf resultiert. Wie un-mittelbar anhand des Kriteriums U13a erkennbar ist, beträgt der Pri-märstahlanteil beim EPD-Datensatz für Stahl ca. 38 %. Im Vergleich dazu liegt der Primärstahlanteil beim Öko-bau.dat-Datensatz bei fast 80 %. Hohe Beiträge zum ODP (U6) gehen insbe-sondere auf große Stromverbräuche während des gesamten Lebenszyklus zurück. Da bei der Herstellung von Sekundärstahl viel Strom benötigt wird, ist der Wert für diesen Indikator bei der EPD-Datensatz-Variante hö-her. Die Bilanzierung beider betrach-teter Varianten erfolgte abgesehen von

hen primär auf eine Ökobilanzierung der Konstruktion zurück. Um eine leicht anwendbare Vorgehensweise bei der Nachhaltigkeitsbetrachtung zu gewährleisten, wurde eine Methodik entwickelt, mit der eine vereinfachte Ökobilanz über den gesamten Lebens-zyklus erstellt werden kann. Der Fo-kus liegt dabei auf einer Massenbilanz der im Herstellungsprozess eingesetz-ten Werkstoffe und deren Verknüpfung mit Ökobilanzdaten aus der Ökobau.dat-Datenbank bzw. aus Umweltpro-dukt-Deklarationen (EPD). Darüber hinaus werden weitere Angaben zu den übrigen Lebenszyklusphasen, wie Informationen zu Fertigung, Transport-arten und -wegen und Recycling in die Bilanzierung einbezogen. Bild 5 stellt die in Anlehnung an DIN EN 15978 [6] festgelegten und hier betrachteten Lebenszyklusphasen dar. Gegenüber der Norm wurde im Rahmen der Ge-samtnachhaltigkeitsbetrachtung zu-sätzlich eine Planungsphase 0 defi-niert, die jedoch bezüglich der Ökobi-lanz nicht relevant ist. Zudem wurde die auf die Herstellungsphase fol-gende Errichtungsphase um die Be-trachtung der Fertigung erweitert. Ne-ben den ökobilanzbasierten Kriterien (U1-U10 und U14), die über den kom-pletten Lebenszyklus betrachtet wer-

Planungsphase

0

Belastungen undVorteile außerhalb

der Systemgrenzen

D

Herstellungsphase

A1-A3

Fertigungs-/Errichtungsphase

A4-A7

Nutzungsphase

B

Ende desLebenszyklus

C

Lebenszyklus

Bild 5. Lebenszyklus in Anlehnung an DIN EN 15978 [6] (hier blau markiert: zusätzliche Aspekte im Vergleich zur Norm)Fig. 5. Life cycle according to DIN EN 15978 (in blue: changes compared to the standard)

Werkstoff: S235 und S355J2+N

Durchmesser: 13,9 m

Höhe: 14,0 m

Volumen: ~ 2.000 m3

Wanddicke: 5 bis 6 mm

Stahlmasse: ~ 35 t Baustahl

Lebensdauer: 20 Jahre

Korrosions- Beschichtungschutzsystem: auf EP-Basis

Bild 4. Systemparameter des betrachteten Baustahlfermenters(Foto: Schachtbau Nordhausen GmbH)Fig. 4. System parameters of the analysed biogas digester made of structural steel (photo: Schachtbau Nordhausen GmbH)

den, enthält die ökologische Nachhal-tigkeitsbewertung weitere Kriterien, die zum Teil nur an bestimmten Lebens-zyklusphasen ansetzen. Dazu zählen die Kriterien Risiken für die menschli-che Gesundheit und die Umwelt (U11), Lärmbelastung (U12) und Recycling-potenzial von Stahl (U13). In Tabelle 1 sind auf der linken Seite die ökologi-schen Kriterien aufgeführt und die zugehörigen Indikatoren und Einhei-ten angegeben.

3.3 Ökologische Nachhaltig-keitsbewertung

Nachfolgend werden die Ergebnisse der ökologischen Nachhaltigkeitsbe-wertung für den exemplarischen Bio-gasfermenter vorgestellt. Hierzu wur-den für die im Katalog enthaltenen ökologischen Kriterien entsprechende Indikatorwerte ermittelt. In Tabelle 1 sind auf der rechten Seite für die Kri-terien U1–U14 die Ergebnisse der Nachhaltigkeitsbewertung für die be-trachtete Fermenter-Variante aufge-führt. Die Gesamtbilanz wurde zum einen auf Grundlage des Baustahl-Da-tensatzes aus der Ökobaut.dat [7] und zum anderen mit den Daten aus der EPD für Baustahl vom bauforumstahl e.V. [8] erstellt. Die Ergebnisse sind in

12_042-048_Berg (1642)_cs6.indd 45 18.12.12 15:34



Lebensyzklus betracht werden, der ent-sprechende Anteil einzelner Lebens-zyklusphasen an den Gesamtwerten aufgetragen (Ökobau.dat-Variante). Der Beitrag der Herstellungsphase wurde für jedes Kriterium zu 100 % und die Anteile der übrigen Phasen in Relation dazu gesetzt. Es ist ersicht-lich, dass die Herstellungphase für fast alle Indikatoren ausschlaggebend ist. Weitere signifikante Beiträge erge-ben sich in der Fertigungs-/Errichtungs-phase (A4–A7). Insbesondere für die Indikatoren Wasserbedarf (WB) und erneuerbarer Primärenergiebedarf (PEerneuerbar) resultieren hohe Anteile, die zum Teil sogar über dem Anteil der Herstellungsphase liegen. Sowohl die Nutzungsphase (B) als auch die Entsorgungsphase (C) sind hingegen tendenziell von geringerer Bedeutung. Zudem wird deutlich, dass das Stahl-recycling in der Phase D deutliche Gutschriften für die Indikatoren zur Folge hat. Eine Ausnahme stellt das Ozonabbaupotential dar, für das in dieser Phase keine Gutschrift gegeben wird. Der Wert ist ca. doppelt so hoch wie der Wert der Herstellungsphase, was auf den hohen Strombedarf bei der Sekundärstahlherstellung zurück-zuführen ist.

5 % bezogen auf die eingesetzte Stahl-menge sehr gering ist.

Neben der Gegenüberstellung zweier Datensatzvarianten ist in Bild 7 für die Kriterien, die über den gesamten

den verwendeten Stahldatensätzen analog. Dies führt dazu, dass beim Kri-terium Stahlverlust über den Lebens-zyklus (U13b) ein identischer Wert ausgewiesen wird, der jedoch mit ca.

Kriterium Indikator EinheitBaustahl

Ökobau.dat

Baustahl Bauforum

Stahl

U1 nicht erneuerbarer Primärenergiebedarf PEn. ern. MJprim 1511000 1276000

U2Gesamtprimärenergiebedarf und Anteil Erneuerbarer Primär-energiebedarf

U2a Gesamtprimärenergiebedarf PEGesamt MJprim 1582000 1345000

U2b erneuerbarer Primärenergiebedarf PEerneuerbar MJprim 71000 68000

U3 abiotischer Ressourcenbedarf ADP kg Sb-Äqv. 642 525

U4 Wasserbedarf WB kg 54559000 35532000

U5 Treibhauspotenzial GWP kg CO2-Äqv. 116000 98000

U6 Ozonschichtabbaupotenzial ODP kg R11-Äqv. 1,70E-03 2,20E-03

U7 photochemisches Oxidantienbildungspotenzial POCP kg C2H4-Äqv. 25 10

U8 Versauerungspotenzial AP kg SO2-Äqv. 330 212

U9 Eutrophierungspotenzial EP kg PO4-Äqv. 35 27

U10 Stäube – – – –

U11 Risiken für die menschliche Gesundheit und die Umwelt RGU kg-Äqv. 73000 56000

U12 Lärmbelastung – – – –

U13 Recyclingpotenzial von Stahl

U13a Primärstahlanteil bei der Herstellung PSA % 78,59 37,63

U13b Stahlverlust über Lebenszyklus SV kg 2161,66 2161,66

U14 Abfallaufkommen AE kg 505000 211000

Tabelle 1. Indikatorergebnisse der ökologischen Nachhaltigkeitskriterien für den untersuchten Biogasfermenter (Baustahl)Table 1. Indicator results for the ecological sustainability criteria of the analyzed biogas fermenter (construction steel)

0

0

0

1

Baustahl -Ökobau.dat

Baustahl - EPDBauforum Stahl

U1PE n. erneuerbar

[MJ]U2a

PE Gesamt

[MJ]

U2bPE erneuerbar

[MJ]

U4WB[kg]

U3ADP

[kg SB-Äq]

U14AE[kg]

U13bSV[kg]

U13aPSA[%]

U11RGU[kg]

U9EP

[kg PO -Äq]4

U8AP

[kg SO -Äq]2U7

POCP[kg C H -Äq]2 4

U5GWP

[kg CO -Äq]2

U6ODP

[kg R11-Äq]

Bild 6. Gegenüberstellung der Ergebnisse der ökologischen Bewertung für den Baustahlfermenter im Polardiagramm Fig. 6. Comparison of the results of the environmental assessment for the biogas digester made of structural steel in a polar diagram

12_042-048_Berg (1642)_cs6.indd 46 18.12.12 15:34

47



den Anteil von Stahlfermentern bei Biogasanlagen erheblich zu steigern.

Danksagung

Die vorgestellten Ergebnisse und ent-wickelte Bewertungsmethode wurden im Rahmen des Forschungsprojektes „Nachhaltige Stahlkonstruktionen für Erneuerbare Energien“ (Laufzeit: 05/2010–10/2012) als Teil des Ver-bundforschungsprojektes NASTA er-arbeitet. Das IGF-Vorhaben (16599 N/ FOSTA Nr. P844) der Forschungs-vereinigung Stahlanwendung e.V. (FOSTA) wurde über die Arbeitsge-meinschaft industrieller Forschung (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemein-schaftsforschung (IGF) vom Bundes-ministerium für Wirtschaft und Tech-nologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Die Autoren möchten sich für die fi-nanzielle Unterstützung beim BMWi sowie für die organisatorische Unter-stützung bei der FOSTA bedanken. Weiterhin bedanken sich die Autoren bei den Firmen SCHACHTBAU Nord-hausen GmbH, Erich Stallkamp ESTA GmbH und WELTEC BIOPOWER GmbH für die Bereitstellung von In-formationen zu Stahlkonstruktionen von Biogasanlagen und allen projekt-begleitenden Industriepartnern für ihre Unterstützung.

Literatur

[1] Basisdaten Bioenergie Deutschland, Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V./Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz, September 2011.

[2] Branchenzahlen 2011 und Branchen-entwicklung 2012/2013, Fachverband Biogas e.V., Juni 2012.

[3] DGNB Handbuch – Neubau Büro- und Verwaltungsgebäude. Deutsche Ge-sellschaft für Nachhaltiges Bauen e.V., 2012.

[4] Schaumann, P. et al.: Zur Nachhaltig-keitsbewertung von Stahlkonstruktio-nen für Erneuerbare Energien. Stahl-bau 80 (2011), H. 10, S. 711–719.

[5] Schaumann, P. et al.: Indicators for Environmental and Social Assessment of Steel Support Structures for Off-shore Wind Turbnies. Proceedings of the EWEA Offshore 2011, 29th Nov.–1st Dec., Amsterdam, The Netherlands, 2011.

„Nachhaltige Stahlkonstruktionen für Erneuerbare Energien“ (NaStafEE) wurde daher eine Bewertungsmetho-dik entwickelt, mit deren Hilfe Nach-haltigkeitsaspekte bereits bei der Pla-nung, Fertigung und Ausführung von tragenden Stahlkonstruktionen Er-neuerbarer Energien berücksichtigt werden können. Hierfür wurde ein Katalog mit insgesamt 35 Kriterien ausgearbeitet, welcher die drei Säulen der Nachhaltigkeit Ökologie, Ökono-mie und Soziologie – erweitert um technische und prozessbezogene As-pekte – beinhaltet. Eine ökologische Nachhaltigkeitsbewertung wurde ex-emplarisch an einem geschweißten Baustahlfermenter einer Biogasanlage durchgeführt. Als Datengrundlage wur-den Datensätze aus der EPD für Bau-stahl und der Ökobau.dat verwendet. Hierbei zeigt sich, dass für nahezu alle ökologischen Kriterien die Verwen-dung der EPD zu deutlich niedrigeren und somit günstigeren Ergebnissen führt. Weiterhin zeigte sich im Rah-men der Lebenszyklusbetrachtung des Baustahlfermenters, dass die Her-stellungsphase für nahezu alle ökolo-gischen Kriterien den größten Anteil an den Gesamtemissionen hervor-ruft.

Mit Hilfe der im Rahmen des For-schungsvorhabens entwickelten Nach-haltigkeitsbewertung wird es möglich sein, dass Marktpotential von Biogas-anlagen mit stählernen lasttragenden Konstruktionen besser zu nutzen und

3.4 Gesamtbewertung

In Abschnitt 3.3 wurde die Bewertungs-methodik am Beispiel der ökologischen Nachhaltigkeit eines Baustahlfermen-ters vorgestellt. Die Vorgehensweise für die vier übrigen Kategorien Öko-nomie, Soziologie, Technik und Pro-zess ist analog, so dass die Bewer-tungsergebnisse für jede Kategorie in Form eines Polardiagramms darge-stellt werden können. Die Bewer-tungsmethodik erlaubt einen Ver-gleich unterschiedlicher Bauweisen und Ausführungsvarianten in Bezug auf nachhaltigkeitsbezogene Gesichts-punkte. Schließlich dient sie als Ent-scheidungshilfe für oder gegen eine bestimmte Variante unter Berücksich-tigung von Anforderungen an eine nachhaltige Bauweise.


Das Leitbild einer nachhaltigen Ener-gieversorgung erfordert den Einsatz Erneuerbarer Energien. Für die bauli-che Umsetzung der zugehörigen Anla-gen ist der Einsatz von Stahlkonstruk-tionen unabdingbar. Im Bereich des Hochbaus existieren bereits Instru-mente zur Nachhaltigkeitsbewertung von Gebäuden wie beispielsweise dem DGNB-Katalog. Die Übertragung und Anwendbarkeit auf Stahlkonstruktio-nen von Erneuerbaren Energien ist je-doch nicht ohne weiteres möglich. Im Rahmen des Forschungsvorhabens

Bild 7. Aufteilung der Gesamtindikatorwerte auf die Lebenszyklusphasen für den betrachteten Baustahlfermenter (Ökobau.dat)Fig. 7. Break down of the indicator results for the biogas digester with regard to the life cycle phases

12_042-048_Berg (1642)_cs6.indd 47 18.12.12 15:34



Dipl.-Ing. Rasmus Eichstädt,Institut für Stahlbau, Leibniz Universität Hannover, Appelstraße 9A, 30167 Hannover,[email protected]

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hermann-Josef Wagner,Dipl.-Ing. Christoph Baack,Dipl.-Ing. Jessica Lohmann,Lehrstuhl Energiesysteme und Energiewirtschaft, Ruhr-Universität Bochum,Universitätsstraße 150, 44801 Bochum,[email protected]

bleche. Institut Bauen und Umwelt e. V., Oktober 2010.

Autoren dieses Beitrages:Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Natalie Stranghöner,Jörn Berg M.Sc., Anna Gorbachov M.Sc.,Institut für Metall- und Leichtbau,Universität Duisburg-Essen,Universitätsstraße 15, 45141 Essen,[email protected]

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Peter Schaumann,Dipl.-Ing. Anne Bechtel,

[6] DIN EN 15978:2012-01: Nachhaltig-keit von Bauwerken – Bewertung der umweltbezogenen Qualität von Gebäu-den – Berechnungsmethode.

[7] Ökobau.dat: Datenbank Version 2011, Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung, http://www.nachhaltigesbauen.de/baustoff-und-ge-baeudedaten/oekobaudat.html, Zugriff am 27. 04. 2012.

[8] EPD-BFS-2010111-D: Umwelt-Pro-duktdeklaration nach ISO 14025 – Bau-stähle: Offene Walzprofile und Grob-

strukteuren. Davon profitieren die eh-renamtlichen Mitglieder nicht nur per-sönlich, sondern besonders auch deren Unternehmen und Einrichtungen.

Vor rund zwei Jahrzehnten ist die Technologie der additiven Fertigung unter dem Namen „Rapid Prototyping“ be-kannt geworden. Mittlerweile erreichen die additiv gefertigten Bauteile mechani-sche Festigkeiten, eine Oberflächengüte und eine Reproduzierbarkeit bei der Her-stellung, die den direkten Einsatz als ver-kaufsfähige Produkte ermöglichen. Dabei bieten additive Fertigungsverfahren ge-genüber konventionellen Verfahren oft-mals erhebliche Zeit- und Kostenvorteile, beispielsweise Minimierung der Lagerkos-ten, Verkürzung der Durchlaufzeit von der Produktidee bis zum fertigen Produkt, Wegfall von produktspezifischen Werk-zeugen und Formen. Diese werkzeuglose Fertigung erfolgt direkt aus den CAD-Da-ten, d. h. die Erstellung eines Produkts er-folgt unmittelbar aus einem Computermo-dell heraus und wird schichtweise aufge-baut. Diese Art der Herstellung gibt Raum für neue gestalterische Freiheiten bei der Konstruktion der Bauteile. Extre-mer Leichtbau oder höchste Bauteilkom-plexität sind mit additiven Fertigungs-verfahren möglich. Hieraus ergeben sich vielfältige branchen übergreifende Ein-satzmöglichkeiten, zumal das Fertigungs-verfahren für Kunststoffe und metallische Werkstoffe genutzt werden kann.

Weitere Informationen unter: www.die-verbindungs-spezialisten.de

gien – Generative Fertigungsverfahren“. Die Zielsetzung ist, Forschungsbedarf im Hinblick auf die Qualifizierung für die Serienfertigung von Endprodukten zu ermitteln, den Handlungsbedarf in der Aus- und Weiterbildung abzufragen so-wie die Standardisierung und Normung mit zu berücksichtigen. Im VDI-GPL Fachausschuss 105 „Rapid Prototyping/ Rapid Manufacturing“ treffen Experten aus verschiedenen Bereichen zusammen. Die Erarbeitung der Richtlinien zum Thema ist die zentrale Zielsetzung die-ses Ausschusses. Mit den Richtlinien zu den additiven Fertigungsverfahren wird der Stand der Technik dieser Verfahren beschrieben. So werden in der Richtlinie VDI 3405 Blatt 1 erstmals die Ergebnisse eines Ringversuchs veröffentlicht, bei dem typische mechanische Kennwerte für additiv gefertigte Kunststoffbauteile ermittelt wurden, die in vielen Anwen-dungen abgefragt werden. Im Ausschuss für Bildung werden in der Fachgruppe 4.13 praxisnahe Ausbildungskonzepte für additive Fertigungsverfahren erarbei-tet und weiter entwickelt. Angeboten wer-den zurzeit die Lehrgänge „Fachkraft Rapid Manufacturing mit generativen Fertigungsverfahren – Fachrichtung Kunststoff“ und „Fachkraft Rapid Ma-nufacturing mit generativen Fertigungs-verfahren – Fachrichtung Metall“.

Alle Gremien sind eng miteinander vernetzt. Sie bieten einen intensiven Austausch zwischen Wissenschaft und Industrie, zwischen Hersteller und Kun-den, zwischen Anlagenbauern und Kon-

Aktuell

VDI und DVS bringen Rapid Manu-facturing Community zusammen

Der DVS – Deutscher Verband für Schweißen und verwandte Verfahren e.V. und der Verein Deutscher Ingenieure e.V. (VDI) stehen seit Jahren im engen Aus-tausch über die jeweiligen Aktivitäten auf dem Gebiet der additiven Fertigungs-verfahren. Nun haben beide vereinbart, diese Verfahren gemeinsam noch inten-siver zu fördern, indem sie die jeweiligen Aktivitäten koordinieren und zusammen Projekte durchführen sowie abgestimmte Forschungs- und Technologieplattformen anbieten.

Die Branche steht in diesem Bereich vor neuen Herausforderungen: Sie muss als Fertigungstechnologie allgemein an-erkannt, beachtet und bei der Produkt-planung berücksichtigt werden. Das heißt, sie muss den Weg in die breite Anwen-dung finden. Für die Weiterentwicklung und die langfristige Etablierung der addi-tiven Fertigungsverfahren erarbeiten DVS und VDI eine Roadmap. Ein gemeinsa-mer Auftritt ist auf der Rapid.Tech 2013, der Fachmesse und Anwendertagung für Rapid-Technologien, vom 14. bis 15. Mai in Erfurt geplant.

In den Bereichen Forschung, Technik und Bildung werden Anlagenhersteller, Fertiger und Produktplaner von VDI und DVS umfassend unterstützt. Die For-schungsvereinigung Schweißen und ver-wandte Verfahren e.V. des DVS fördert die additiven Fertigungsverfahren in sei-nem Fachausschuss 13 „Rapidtechnolo-

12_042-048_Berg (1642)_cs6.indd 48 18.12.12 15:34


Fachthemen

DOI: 10.1002/stab.201301651

Der Neubau von zwei Überdachungsbauwerken ist Teil der Baumaßnahme ZOB (Zen-traler Omnibusbahnhof) Schwäbisch Hall. Erscheinungsbild und Form der beiden sehr schlanken, flügelartigen Überdachungsbauwerke in Monocoque-Bauweise sind ab-gestimmt auf die städtebaulich-architektonischen Randbedingungen. Der Beitrag be-schreibt den Tragwerksentwurf für die beiden Überdachungsbauwerke sowie deren Tragverhalten.

Design of two wing-like roofs in monocoque building technique for central bus station Schwäbisch Hall, Germany. Two roofs are part of the project ZOB (central bus station) Schwäbisch Hall. Appearance and form of these extremely slender wing-like roofs in monocoque building technique have been adjusted to urban as well as architectural planning aspects. This article describes the structural design process for both roof structures as well as their structural behaviour.

1 Einleitung

Der Neubau des ZOB Schwäbisch Hall (Bild 1) ist verkehrsplanerisch Teil eines ÖPNV-Konzeptes, das mit dem Bau einer leistungsfähigen und den Anforderungen entsprechenden Nahverkehrsdrehscheibe eine qualita-tive Verbesserung des ÖPNV zu errei-chen sucht. Er bildet darüber hinaus im städtebaulich-architektonischen Sinne einen Beitrag zur Aufwertung und Neustrukturierung des betroffe-nen Stadtteils. Die neue Nahverkehrs-drehscheibe ZOB befindet sich im Übergangsbereich zwischen der histo-rischen Kernstadt von Schwäbisch Hall mit einem in erheblichen Teilen denkmalgeschützten Gebäudebestand und der Flusslandschaft des Kocher. Die Topographie der im Hintergrund ansteigenden Stadt bildet die eindrucks-volle Kulisse der Baumaßnahme.

Der ZOB bildet einen Ort des An-kommens in der Stadt und hat in die-sem Sinne eine übergeordnete Bedeu-tung. Ein neuer öffentlicher Platz un-mittelbar vor dem Kopfende des ZOB soll dem Stadtbereich einen neuen Mittelpunkt geben und gemeinsam mit dem ZOB einen urbanen Raum mit hoher Qualität entstehen lassen. Funk-

tional besteht der Busbahnhof aus ei-nem einzigen, sehr langen Bussteig, der von beiden Seiten angefahren wer-den kann und für die Fahrgäste leicht und einfach zu nutzen ist. Eine ver-kehrsplanerisch erforderliche Grund-rissaufweitung des Bussteiges am süd-lichen Ende gibt dem ZOB eine Rich-tung und einen natürlichen stadträum- lichen und funktionalen Schwerpunkt. Für das Überdachungsbauwerk über dem Bussteig war es Teil der Planungs-

aufgabe, einerseits einen hinreichen-den Witterungsschutz für die Nutzer sicherzustellen und andererseits mit einer hohen Gestaltqualität einen Teil-beitrag zu einer identitätsstiftenden Ge-staltung der Gesamtbaumaßnahme zu leisten (Bild 2).

2 Tragwerksentwurf

Die in enger Zusammenarbeit von Ob-jektplaner und Tragwerksplaner entwi-ckelte Bussteigüberdachung des Zen-tralen Omnibusbahnhofes besteht aus zwei statisch-konstruktiv voneinander unabhängigen Teilbereichen, die in Nord-Süd-Richtung unmittelbar hin-tereinander angeordnet sind (Bild 3). Die Teilung der Dachfläche in zwei Einzelbauwerke hat ihre Ursache in Gründen des städtebaulichen Maß-stabs. Sie ermöglichte es, den kleintei-ligen Maßstab der Kernstadtbebauung in angemessener Weise aufzugreifen und gleichzeitig mit einfachen, aber prägnanten Dachformen städtebauli-

Neubau von zwei flügelartigen Überdachungs-bauwerken in Monocoque-Bauweise für den ZOB Schwäbisch Hall

Stephan EngelsmannStefan Peters

Bild 1. ZOB Schwäbisch Hall von SüdostenFig. 1. ZOB Schwäbisch Hall from south-east

13_049-054_Engelsmann (1651)_cs6.indd 49 18.12.12 15:35

St. Engelsmann/St. Peters · Neubau von zwei flügelartigen Überdachungsbauwerken in Monocoque-Bauweise für den ZOB Schwäbisch Hall


che Akzente zu setzen. Die Grundriss-formen der beiden Überdachungen sind funktional sinnvoll aus der Ver-kehrsplanung abgeleitet: Sie bilden geo-metrisch einen Abdruck der zu über-dachenden Flächen des Bussteiges. Die Überdachungsbauwerke besitzen aus diesem Grund auch abgerundete Außenkanten in den Kopfbereichen.

Die Überdachung Süd hat eine maximale Länge von etwa 53 m und eine mittlere Breite von rund 13 m. Das südliche Dachende ist im Grund-riss aufgeweitet und bildet einen Son-derbereich mit einer maximalen Breite von 15 m. Die Überdachung Nord hat eine maximale Länge von 90 m und

eine Breite von 9 m. Die Dachflächen betragen 607 m2 für das Süddach und 606 m2 für das Norddach. Die Über-dachungen befinden sich wegen der unterschiedlichen Neigung von Bus-steig und Überdachungsbauwerken in Längsrichtung auf einer nicht kon-stanten Höhe von 3,95 bis 5,25 m über Oberkante Bussteig. Eine Stellung von Stützen in den fahrbahnnahen Berei-chen des Bussteiges war aus funktio-nalen Gründen nicht erwünscht und eine Positionierung der Stützen in den innen liegenden Bereichen des Busstei-ges insofern nahe liegend. Die Fuß-gängerströme kreuzen sich unter der Überdachung Süd, die auch den Über-

gang zum Vorplatz bildet. Unter der Überdachung Süd befindet sich ein im Grundriss rautenförmiges Servicege-bäude mit öffentlichen WC-Anlagen und Grundrissabmessungen von 5,5 m × 15,0 m, das in Holzständerbauweise gebaut und mit einer Gebäudehülle aus Aluminium verkleidet ist.

Neben den funktionalen Anforde-rungen war für den Tragwerksentwurf vor allem auch der Umstand bedeut-sam, dass sich die neuen Überda-chungsbauwerke in einer stadträum-lich prominenten Lage befinden. Es wurde aus diesem Grund angestrebt, für das Tragwerk der Überdachung eine zeitgemäße und elegante, aber gleichzeitig zurückhaltende Formen-sprache zu finden (Bild 4). Ergebnis der Situationsanalyse war aber auch, dass Filigranität und Schlankheit we-sentliche Entwurfsgesichtspunkte sein sollten mit dem Ziel, die historische Stadtsilhouette nicht zu verstellen, sondern vielmehr behutsam zu ergän-zen.

3 Tragwerksbestandteile und Tragverhalten

Das Primärtragwerk der beiden nach dem gleichen Konstruktionsprinzip entwickelten flügelartigen Überda-chungen in Monocoque-Stahlbauweise besteht aus den Elementen Stütze, Hauptträger in Längsrichtung und Nebenträger in Querrichtung sowie einer statisch mitwirkenden Dachhaut (Bild 5). Der Begriff Monocoque be-zeichnet im Flugzeug- und Automobil-bau eine Bauweise, bei der Verstei-fungselemente und Außenhaut kraft-

Bild 3. ZOB Schwäbisch Hall aus der Vogelperspektive Fig. 3. ZOB Schwäbisch Hall from a bird’s eye view

Bild 2. Überdachungsbauwerk Süd in der Ansicht von Osten Fig. 2. Southern roof elevation from east


51



schlüssig miteinander verbunden sind und eine statische Mitwirkung der Außenhaut planmäßig vorgesehen ist (stressed skin). Form und Konstruk-tion bilden bei dieser in statisch-kon-struktiver und fertigungstechnischer Hinsicht sehr anspruchsvollen Bau-weise eine nicht auflösbare, sehr leis-tungsfähige Einheit.

Das Süddach besitzt in Längs-richtung von beiden Seiten eine Nei-gung von ca. 0,7 % in Richtung der mittleren Stütze. Das Norddach hin-gegen hat ein konstantes Gefälle von ca. 2 % in Richtung Norden. Die Über-dachung Süd hat drei Stützen und die Überdachung Nord vier Stützen (Bild 6). Die Positionierung der Stüt-zen in einem Abstand von 19,00 m

Bild 4. ZOB Schwäbisch Hall von NordwestenFig. 4. ZOB Schwäbisch Hall from north-west

Bild 5. Isometrische Darstellung der beiden ÜberdachungenFig. 5. Isometry of both roofs

Bild 6. Grundriss und Längsschnitt Überdachungsbauwerke Fig. 6. Plan and longitudinal section of roofs




Reinigungs- und Wartungszwecken betreten werden können. Die beiden Dachflächen werden fugenlos ausge-führt, um eine dauerhafte und unter-haltungsarme Tragstruktur zu gewähr-leisten. Die Oberseiten besitzen in-folge der radialen Anordnung und der veränderlichen Bauhöhe der Neben-träger eine Neigung in Richtung der Dachränder und führen das Nieder-schlagswasser zu den in das Tragwerk integrierten Entwässerungsrinnen. Das durchgängige und sehr effektive Kon-struktionsprinzip gewährleistet eine hohe Wirtschaftlichkeit.

Die Gründung der Stützen erfolgt wegen der nicht tragfähigen oberflä-chennahen und bis 6,8 m Tiefe reichen-den Auffüllungen als Tiefgründung. Dabei befinden sich Pfahlkopfplatten der Betongüte C35/45 mit den Regel-abmessungen 2,5 × 5,0 × 1,0 m unter den sechs Stützen Pos. S02 bis Pos. S07. Unter der Stütze Pos. S08 am südli-chen Dachende ist die Pfahlkopfplatte direkt mit der Bodenplatte des Service-gebäudes verbunden und dessen rau-tenförmiger Grundrissgeometrie ange-passt. Die Pfähle unter S08 mussten in Querrichtung nach außen gescho-ben und die Pfahlkopfplatte entspre-chend verlängert ausgebildet werden, um eine tiefer liegende Rohrleitung zu überbrücken.

Die Tiefgründung besteht aus acht VSB-Pfählen (Verdrängungs-Schraub-

Regelbereichen maximal 4,0 m, im Sonderbereich maximal 7,1 m auskra-genden Stahlblechen mit konstanter Dicke t = 10 mm, die mit dem Haupt-träger verschweißt werden. In die Hauptträger werden an diesen Stellen Querschotte eingesetzt, die immer zwei gegenüberliegende Nebenträger ver-binden. Die Nebenträger haben an den Einspannstellen die Querschnittshöhe des Hauptträgers und verjüngen sich entsprechend den Momentenbeanspru-chungen in Richtung der Dachränder (Bild 7). In den Endbereichen der Über-dachungsbauwerke werden die Neben-träger nach einem einfachen und kla-ren geometrischen Konzept radial an-geordnet, um die komplexe Geometrie fertigungstechnisch beherrschbar zu machen. Die Trägerenden der Neben-träger werden unmittelbar vor den um-laufend angeordneten Entwässerungs-rinnen durch einen Randträger mit den Abmessungen 110 mm × 145 mm bis 110 mm × 155 mm umlaufend ge-fasst. Randträger mit trapezförmigem Hohlprofilquerschnitt mit den Abmes-sungen 395 mm × 80 mm bis 395 mm × 117 mm bilden außenseitig einen op-tisch sehr schlank wirkenden Dach-rand.

Die statisch mitwirkenden Deck-bleche mit Dicken von 6 bis 8 mm werden unten und oben mit den Ne-benträgern verschweißt. Es entstehen glatte, fugenlose Dachflächen, die zu

beim Süddach und einem Abstand von 17,25 m beim Norddach ist abgestimmt auf die Nutzung der Flächen unter der Überdachung und bietet eine opti-male funktionale Flexibilität. Die Stüt-zen haben von OK Fundament bis UK Dach Höhen zwischen 4,20 m und 5,80 m. Die sechseckigen, in der Form Rauten ähnlichen Stützen querschnitte bestehen aus geschweißten Hohlprofi-len. Die Stützen sind in Längsrichtung sehr schlank ausgebildet. Die Stützen-abmessungen betragen 150 mm × 1000 mm bis 360 mm × 1000 mm. Die Fußpunkte der Stützen sind in Längs- und in Querrichtung eingespannt. Die Stützen sind über Fußplatten und Ge-windestangen mit den Pfahlkopfplat-ten verbunden, deren Oberkante sich 30 bis 60 cm unter Oberkante Bussteig befindet.

Die rückgratartig mittig in Bahn-steiglängsrichtung angeordneten Haupt-träger bestehen aus mehrzelligen, ge-schweißten Stahlhohlprofilen aus S355 J2G3 und besitzen eine ausreichende Torsionssteifigkeit, um Torsionsbean-spruchungen aus halbseitigen verän-derlichen Einwirkungen zu den Stüt-zen tragen zu können. Der Hauptträ-ger der Überdachung Nord ist über den größten Teil mit konstanter Quer-schnittshöhe h = 450 mm ausgebildet und verjüngt sich nur in den auskra-genden Kopfbereichen, um den Dach-rand auch in dieser Richtung schlank erscheinen zu lassen. Die Konstruk-tionshöhe des Hauptträgers der Über-dachung Süd beträgt im Bereich des nördlichen Überdachungsendes eben-falls h = 450 mm, in den Sonderberei-chen mit großer Auskragung wird er aber mit veränderlicher Querschnitts-höhe ausgebildet. Die maximale Kon-struktionshöhe über der südlichen Stütze beträgt h = 1100 mm. Haupt-träger und Stützen sind biegesteif ver-bunden, so dass in Bahnsteiglängsrich-tung mehrfeldrige Rahmentragwerke entstehen. Die Tragwerksaussteifung für horizontale Einwirkungen erfolgt über Rahmentragwirkung in Längs-richtung und über eine Einspannung der Stützen in Querrichtung. Tempe-raturbewegungen in Längsrichtung können über die Nachgiebigkeit der in dieser Richtung biegeweichen Stüt-zen aufgenommen werden.

Die Nebenträger in Querrichtung in einem Abstand von 1188 mm beim Süddach und 1150 mm beim Nord-dach bestehen aus stehenden, in den

Bild 7. Querschnitt Überdachung Fig. 7. Transverse section roof

Querschnitt Dachstruktur



Ernst & Sohn Kundenservice: Wiley-VCH Tel. +49 (0)6201 606-400

Verlag für Architektur und technische Boschstraße 12 Fax +49 (0)6201 606-184

Wissenschaften GmbH & Co. KG D-69469 Weinheim [email protected]

ww

w.e

rnst

-un

d-s

oh

n.d

e/j

ou

rna

ls

*Pric

es v

alid

unt

il A

ugus

t 31

, 201

3. P

rices

are

net

-pric

es e

xcl.

of V

AT

but

incl

. pos

tage

. Pric

es a

re s

ubje

ct t

o al

tera

tions

. 01

63

11

00

16

_pf

E D I T O R : E R N S T & S O H N

Steel Construction Design and Research

Volume 5, 2012.4 issues per year. Editor-in-chief: Dr.-Ing. Karl-Eugen Kurrer Journal for ECCS members – European Convention for Constructional Steelwork

Annual subscription printISSN 1867-0520for companies € 161,– *for libraries € 544,– *

Annual subscribtion print + onlineISSN 1867-0539for companies € 187,– *for libraries € 625,– *.

■ Steel Construction unites in one journal the holistic approach to steel construction. In the interests of “construction without depletion”, it skilfully combines steel with other forms of construction employing con-crete, glass, cables and membranes to form integrated steelwork systems. The scientific and technical papers in Steel Construction are primary publications. This journal is aimed at all structural engineers, whether active in research or practice.

Order a free sample copy: www.ernst-und-sohn.de/steel-construction

Knowledge where you need it

ZS+Hady_pf_181x128mm.indd 8 10.09.2012 10:58:04

XX_Anz nach 052 vor 053.indd 1 18.12.12 09:31

* D

er

-Pre

is g

ilt a

ussc

hlie

ßlic

h fü

r D

euts

chla

nd. I

nkl.

Mw

St. z

zgl.

Vers

andk

oste

n. Ir

rtum

und

Änd

erun

gen

vorb

ehal

ten.

020

3200

006_

dp

On

lin

e-B

est

ell

un

g:

ww

w.e

rnst

-un

d-s

oh

n.d

e





■ Das Werk bietet dem Leser einen Überblick über die Grundlagen der technischen Schutz-maßnahmen gegen Lawinengefahren („Weißer Tod“) und stellt im Detail die Methoden der Planung, Konstruktion, Bemessung und Erhal-tung der Lawinenverbauung sowie temporärer technischer Maßnahmen dar.

■ Die weiteren Autoren:- Dr. Karl Gabl, Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik ZAMG, Innsbruck- Peter Gauer PhD., Norwegisches Geotechnisches Institut NGI, Oslo- DI. Matthias Granig, Stabstelle Schnee und Lawinen, Forsttechnischer Dienst für Wildbach- und Lawinenverbauung, Schwaz- Dr. Robert Hofmann, Ingenieurkonsulent für Bauwesen, Perchtholdsdorf- Dr. Karl Kleemayr, Bundesforschung- und Ausbildungszentrum für Wald, Natur- gefahren und Landschaft BFW, Innsbruck- Dr. Stefan Margreth, WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF, Davos- Mag. Michael Mölk, Stabstelle Geologie, Forsttechnischer Dienst für Wildbach- und Lawinenverbauung, Innsbruck- DI. Patrick Nairz, Lawinenwarndienst des Landes Tirol, Innsbruck- DI. Wolfgang Schilcher, Forsttechnischer Dienst für Wildbach- und Lawinenver- bauung, Bludenz - DI. Christoph Skolaut, Forsttechnischer Dienst für Wildbach- und Lawinenverbauung, Salzburg - DDI. Dr. Jürgen Suda, Universität für Bodenkultur, Institut für konstruktiven Ingenieur bau, Wien- Dr. Markus Stoffel, Universität Bern, Institut für Geowissenschaften/Dendrolabor- DI. Gebhard Walter, Forsttechnischer Dienst für Wildbach- und Lawinenverbauung, Innsbruck - Dr. Lukas Stoffel, WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF, Davos

■ In diesem Buch werden die Grundlagen und Re-geln für die Planung, Konstruktion, Bemessung und Errichtung von Schutzbauwerken der Wildbachver-bauung zusammengefasst. Es enthält eine funktio-nale und konstruktive Systematik der wichtigsten Bautypen und ausgeführte Beispiele.

Die Wildbachverbauung umfasst die Gesamt heit aller Maßnahmen, die in oder an einem Wildbach oder in seinem Einzugsgebiet ausgeführt werden, um insbesondere das Bachbett und die angrenzen-den Hänge zu sichern, Hochwasser und Feststoffe schadlos abzuführen und die Wirkung von Hoch-wasserereignissen auf ein zumutbares Ausmaß zu senken. Dazu gehören die Unterbindung der

Geschiebebildung und der Rückhalt von Verwitterungsprodukten, die Verbesserung des Wasserhaushalts und die unschädliche Ableitung von Wasser und Geschiebe in Wildbacheinzugsgebieten, die Beruhigung und Begrünung von Bruch- und Rutschungs-flächen, Maßnahmen, die der drohenden Entstehung von Runsen und Rutschungen entgegenwirken sowie die Betreuung und Instandhaltung der Wildbacheinzugsgebiete.

Die Konzeption und Bemessung von Schutzbauwerken stellt besondere Anforde-rungen an den Planer und erfordert umfassende Kenntnisse der in den Einzugs- und Risikogebieten ablaufenden Prozesse. Technische Standards für die Planung und Aus-führung sind nur lückenhaft vorhanden. Außerdem finden die einschlägigen Normen der Hydrologie, des Wasserbaus, des konstruktiven Betonbaus und der Geotechnik Anwendung.

In diesem Buch werden die wichtigsten Grundlagen und Regeln für die Planung, Konstruktion, Bemessung und Errichtung von Schutzbauwerken der Wildbachverbau-ung zusammengefasst. Es gibt einen Überblick über die grundlegenden Wildbach-prozesse und die davon ausgehenden Einwirkungen, enthält eine funktionale und konstruktive Systematik der Schutzbauwerke, stellt die hydrologischen, hydraulischen und statischen Grundlagen des Entwurfs und der Bemessung dar, fasst die wichtigs-ten Bautypen, ihre Bauteile und Funktionsorgane zusammen und enthält ausgeführte Beispiele.

K O N R A D B E R G M E I S T E R

J Ü R G E N S U D A

J O H A N N E S H Ü B L

F L O R I A N R U D O L F - M I K L A U

Schutzbauwerke gegen WildbachgefahrenGrundlagen, Entwurf und Bemessung, Beispiele

2009. IX, 211 Seiten, 193 Abbildungen, 50 Tabellen, Hardcover. 57,90 *

ISBN 978-3-433-02945-9

F L O R I A N R U D O L F - M I K L A U

S I E G F R I E D S A U E R M O S E R ( H R S G . )

Technischer Lawinenschutz

April 2011.466 Seiten, 299 Abb. Gebunden. 89,- *

ISBN 978-3-433-02947-3

Schutz vor Naturkatastrophen

0203200006_dp_181x262mm.indd 1 02.02.2011 12:55:31 Uhr


53



ren Deckblechen, umfangreiche Beul-untersuchungen an heraus gelösten Teil-bereichen unter Berücksichtigung der Steifen durchgeführt. In gleicher Weise wurden auch die Übergangsbereiche Hauptträger–Stütze sowie die Sonder-bereiche in den Stützen mit Aussparun-gen und Steifen über räumliche Finite-Elemente-Modelle abgebildet.

Für die Bemessung der Pfahlkopf-platten wurden für alle auftretenden Beanspruchungen Stabwerkmodelle entwickelt. Die Ableitung der Horizon-talkräfte kann mit ausschließlich ebe-nen Stabwerken erfolgen, da sich der Schnittpunkt der Pfähle bei Oberkante Fundament befindet und damit die Horizontalkräfte unmittelbar in die Fundamente eingeleitet werden kön-nen. Für die Ableitung der Vertikalkraft und der Momente wurden räumliche Stabwerke verwendet, um zusätzliche Querzugbeanspruchungen berücksich-tigen zu können. Die Ergebnisse aus den einzelnen Stabwerkmodellen wur-den abschließend superponiert.

Die Fertigung der Stahlkonstruk-tion erfolgte abschnittweise im Werk. Nach dem Transport der Einzelteile auf die Baustelle wurden in einem ers-ten Schritt Stützen und Hauptträger montiert und zu einer tragfähigen Teil-struktur verschweißt. Die Montage-stöße wurden bewusst außerhalb der hochbeanspruchten Knotenpunkte angeordnet. In einem zweiten Schritt wurden die Teilabschnitte der Flügel angesetzt und verschweißt.

5 Technische Ausrüstung

Für den Korrosionsschutz gelangte ein mehrschichtiges Anstrichsystem nach DIN EN ISO 12944 beziehungsweise DIN 18807-1 Korrosionsschutzklasse C III lang zur Ausführung. Die mehr-zelligen Strukturen der Überdachun-gen sind aus Korrosionsschutzgründen luftdicht geschweißt. Die Deckbeschich-tung erfolgte vor Ort nach Fertigstel-lung der Montage- und Schweißarbei-ten.

Für die Entwässerung der Dach-flächen sorgen Kastenrinnen, die ent-lang der Überdachungsränder verlau-fen. Über innen liegende Entwässerungs- leitungen wird das Niederschlagswas-ser von den Dachrändern zu den in den Stützen angeordneten Fallrohren geleitet. Revisionsöffnungen in den Stützen ermöglichen eine Inspektion und Reinigung der Fallrohre. In sta-

ximal 20 mm ausgegangen. Die Über-dachungen sind für Reinigungs- und Wartungszwecke betretbar und für die entsprechenden Einwirkungen bemes-sen.

Das Tragverhalten der Überda-chungsbauwerke ist dem von Flug-zeugflügeln vergleichbar. Es ist gelun-gen, durch die Mitwirkung der Deck-bleche eine für biegebeanspruchte und auskragende Tragwerke bemerkens-werte Schlankheit von ca. 1 : 42 im Re-gelbereich beziehungsweise 1 : 9 in den auskragenden Bereichen zu erreichen. Die maximalen Beanspruchungen der Überdachungen ergaben sich in den Knotenpunkten am Übergang Haupt-träger–Stütze sowie in den Sonderbe-reichen mit Aussparungen in den Stüt-zen. Eine biegesteife Verbindung in den Rahmenecken wurde erreicht durch das Einsetzen von Steifen (Bild 8). Einflüsse Theorie II. Ordnung wurden durch geometrisch nichtlineare Ermitt-lung der Schnittkräfte berücksichtigt. Querschnittsabmessungen und Blech-dicken sind den statischen Beanspru-chungen angepasst.

Eine Besonderheit bei der Bemes-sung bilden die Deckblechbeanspru-chungen, die aus der statischen Mitwir-kung der Deckbleche resultieren. Für die Deckbleche wurden in den relevan-ten Teilbereichen, also in den Stützbe-reichen in den unteren Deckblechen und in den Feldbereichen in den obe-

Bohrpfählen) Durchmesser d = 55 cm bei S02 bis S07 und d = 75 cm bei S08, die maximal 7 m in die tragfähigen Bodenschichten einbinden und die Ein-wirkungen über Mantelreibung abtra-gen. Die Pfähle sind teilweise geneigt, um insbesondere die Horizontalkraft-beanspruchungen besser aufnehmen zu können. Der normale Grundwasser-spiegel befindet sich unter den Funda-menten. Im Hochwasserfall kann das Grundwasser bis über die Gründungs-tiefe ansteigen.

4 Berechnung und Montage

Die Nachweise der Tragsicherheit und der Gebrauchstauglichkeit wurden ent-sprechend DIN 18800 beziehungsweise DIN 1045 geführt. Die beiden Überda-chungen sind bemessen für die in den einschlägigen DIN-Normen angege-benen Einwirkungen. Neben Eigen-gewicht wurden Schnee- und Wind-lasten sowie Temperatureinwirkungen angesetzt. Die Temperaturschwankun-gen wurden in Anlehnung an DIN-Fachbericht 101 mit +41 K (Erwär-mung) beziehungsweise –36 K (Abküh-lung) und der Temperaturunterschied mit 18 K angenommen. Fahrzeugan-prall auf die Stützen wurde mit Hori-zontalkräften von 100 kN in 1 m Höhe in beiden Richtungen berücksichtigt. Für die relativen Setzungsdifferenzen zwischen zwei Stützen wurde von ma-

Bild 8. Isometrische Darstellung des Knotenpunktes Hauptträger–Stütze Fig. 8. Isometry of node main girder-column




schen Kernstadt von Schwäbisch Hall in einer zurückhaltenden Formenspra-che ohne überflüssige Applikationen. Die von den entwerfenden Ingenieu-ren entwickelten flügelartigen Trag-strukturen, bei denen die Dachhaut im Unterschied zu konventionellen Überdachungen statisch mitwirkend ausgebildet ist, sind materialsparend und haben eine leichte Anmutung. Sie bilden Beispiele für die Eleganz und Leistungsfähigkeit von werkstoffge-recht konstruierten Tragwerken aus dem Werkstoff Stahl (Bild 10).

Am Bau Beteiligte:

Bauherr:Stadt Schwäbisch Hall, vertreten durch Hochbauamt Schwäbisch Hall

Objektplanung:Marquardt Architekten, Stuttgart

Mitarbeiter:Jürgen Marquardt, Isabell Lorenz, Konstantin Burkhardt, Ulrich Frohn-mayer, Emilio Perapane

Tragwerksplanung:Engelsmann Peters Beratende Inge-nieure GmbH, StuttgartMitarbeiter: Stephan Engelsmann, Stefan Peters, Christoph Dengler, Mela-nie Groß, Andreas Witt, Martin Beyer, Helmut Kööp

Prüfingenieur:Klaus Wittemann, Karlsruhe

Bauausführung:Winterhalter GmbH, Freiburg

Bildnachweis:Bilder 1, 2, 3, 4, 9 und 10 = Roland Halbe, Bilder 5, 6, 7 und 8 = Engelsmann Peters Beratende Ingenieure GmbH

Autoren dieses Beitrages:Prof. Dr.-Ing. Stephan Engelsmann, [email protected]. Dr.-Ing. Stefan Peters, [email protected],Engelsmann Peters Beratende Ingenieure GmbH, Tübinger Straße 83a, 70178 Stuttgart

leistet eine hinreichende Belichtung der Warte- und Aufenthaltsbereiche. Bei Nacht betonen die umlaufenden Lichtbänder wirkungsvoll die geome-trischen Konturen der beiden Überda-chungen (Bild 9).

6 Schlussbemerkung

Die Überdachungsbauwerke für den neuen ZOB Schwäbisch Hall bilden eine moderne Ergänzung der histori-

tisch-konstruktiver Hinsicht anspruchs-voll war insbesondere die Durchdrin-gung der Entwässerung mit der Kon-struktion in den hochbeanspruchten Knotenbereichen sowie die Perforie-rung der Stützen durch die Revisions-öffnungen.

In die Dachhaut ist eine an den Dachrändern umlaufende LED-Be-leuchtung integriert, die abschnittweise die Dachhaut unterbricht. Sie ist dauer-haft und wartungsarm und gewähr-

Bild 9. ZOB Schwäbisch Hall bei NachtFig. 9. ZOB Schwäbisch Hall at night

Bild 10. ZOB Schwäbisch Hall Überdachung Süd mit Servicegebäude bei NachtFig. 10. ZOB Schwäbisch Hall southern roof and service building at night


55

Fachthemen

Groutverbindungen stellen ein zentrales Element von Offshore-Monopilegründungen dar. Die sichere Vermeidung von Schäden in der Betriebsphase ist über die Gefahrenabwehr hinaus auch von großem wirtschaftlichem Interesse. In diesem Beitrag wird auf wesentliche Aspekte des Lastabtrags eingegangen, deren numerische Analyse Entscheidungshilfen bei Entwurf und Ausle-gung entsprechender Konstruktionen liefern kann. Dabei wird auf Erfahrungen aus der Ausführungsplanung mehrerer in der Reali-sierungsphase befindlicher Projekte zurückgegriffen. Bei Kon-struktionsformen ohne Schubrippen erfolgt die Momentenüber-tragung zwischen Transition Piece und Monopile über eine groß-räumige Schalentragwirkung, die mit vergleichsweise großen Relativverdrehungen der beteiligten Rohre einhergeht. Dabei treten jedoch kleinräumige Spannungskonzentrationen auf, die sich erst durch eine detaillierte Modellierung genauer erfassen lassen. Die unter gleichzeitiger Vertikal- und Biegebeanspruchung auch im Modell anzutreffenden Setzungen können durch die Ausbildung einer konischen Geometrie begrenzt werden. Bei der Einbeziehung von Schubrippen treten als Folge der Interaktion globaler und loka-ler Effekte erhöhte Belastungen an den äußeren Schubrippen auf.

Structural behaviour of grouted connections for monopile foun-dations of offshore wind turbines. Grouted connections are a central element of offshore monopile foundations. Reliable avoid-ance of damages during the operation stage is not only important for the prevention of hazards but also of strong economic interest. This article discusses the primary load bearing mechanisms. The numerical analysis of these mechanisms can provide decision guidance for the design and dimensioning of respective structures. This article draws on the experience with the detailed designs of several projects in the realisation phase. Connections without shear keys apply large-scale shell actions for the transfer of the bending moment between the transition piece and monopile. This goes along with comparatively large relative rotation between the two involved tubes. Only a very detailed model detects distinctive stress concentrations. The settlement observed under coexisting vertical force and bending moment can be limited by a conical geometry of the connection. By introducing shear keys, increased loads are observed for the outward positions due to the interac-tion of global and local effects.

1 Allgemeines

Die Monopilegründung hat für Offshore-Windenergieanla-gen weite Verbreitung gefunden. Als Verbindung zwischen dem Turm der eigentlichen Windenergieanlage und dem in

den Seeboden eingetriebenen Monopile (MP) fungiert da-bei das so genannte Transition Piece (TP) (Bild 1). Der An-schluss zwischen TP und MP erfolgt üblicherweise durch eine so genannte Groutverbindung. Dafür wird das Transi-tion Piece über den Monopile gestülpt und der Ringspalt zwischen den beiden Bauteilen mit einem Vergussmaterial (Grout) verfüllt. Ähnliche Verbindungen sind in der Öl- und Gasindustrie als so genannte Pile-Sleeve-Verbindung zwar sehr gebräuchlich ([1], [2]), mit der überwiegenden Momentenbeanspruchung der Monopile-Verbindung liegt jedoch ein wichtiger Unterschied vor.

Der Verbindungstyp besitzt neben der Möglichkeit, die Schrägstellung des gerammten Monopiles in gewissen Grenzen auszugleichen, noch weitere Vorteile. So kann auf eine große Passgenauigkeit der anzuschließenden Stahlbau-teile verzichtet werden und die Montage erfolgt vergleichs-weise einfach durch Einfädeln und Absetzen. Zudem liegen umfangreiche Erfahrungen mit dem Vergrouten unter Was-ser vor, so dass das TP mit sämtlichen Anbauteilen in das Wasser hineinragen kann.

Aus tragwerksplanerischer Sicht wird im Bereich der Groutverbindung die Balkentragwirkung zweier Stahlrohre unterbrochen und durch eine komplizierte Schalentragwir-kung ersetzt. Das Auftreten geometrischer Unstetigkeiten

Marc VoßbeckThomas Löhning Martin Kelm

Tragverhalten von Groutverbindungen bei Monopile-gründungen von Offshore-Windenergieanlagen

DOI: 10.1002/stab.201301652

© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin · Stahlbau 82 (2013), Heft 1

Bild 1. Transition Pieces und Monopiles für den OWP London Array Fig. 1. Transition pieces and monopiles for the London Array Offshore wind farm

14_055-060_Vossbeck (1652)_cs6.indd 55 18.12.12 15:37

M. Voßbeck/Th. Löhning/M. Kelm · Tragverhalten von Groutverbindungen bei Monopilegründungen von Offshore-Windenergieanlagen


Vertikalkräfte sind die Zug- und Druckkraft des als Balken betrachteten Gesamttragwerks (Bild 2).

Infolge der Bogenkraft wird der Rohrquerschnitt des MP an seiner Oberkante in Umfangsrichtung gestaucht und strebt an den Seiten nach außen. Im TP stellt sich die gleiche Tragwirkung mit umgekehrtem Vorzeichen ein. In-folge der Dehnung in Umfangsrichtung entsteht auf der lastabgewandten Seite ein Spalt zwischen MP und TP. Die raumgreifende Mitwirkung der Stahlbleche führt zu einer vergleichsweise großen Relativverdrehung der beiden Rohre, die sich in einer vertikalen Relativverschiebung der Rohrwandungen im Bereich von einigen Millimetern aus-drückt.

2.2 Beanspruchung der Groutkanten

In der Nähe der Oberkante des Groutkörpers ergeben sich auf der globalen Druckseite Umfangsdruckspannungen, die den Umfangsdruckspannungen des dort endenden Mono-piles folgen. Entsprechend stellen sich an der Unterkante eines ungerissenen Groutkörpers auf der globalen Druck-seite Umfangszugspannungen ein, die den Umfangszugspan-nungen des dort endenden Transition Pieces folgen und die Zugfestigkeit des Materials in der Regel deutlich übertreffen.

Die Verwendung zu stark vereinfachender teilplasti-scher Materialmodelle kann in diesem Fall zu irreleitenden Ergebnissen führen, da das durch die Umfangsspannungen ausgelöste Plastifizieren der Groutkante eine unrealistisch günstige Lastumlagerungen auch in radialer Richtung er-laubt. Auch die Festlegung eines geeigneten Versagenskri-teriums wird erschwert. Der Interpretation zugänglicher ist ein Modellierungsansatz, bei dem vertikal verlaufende, vorab diskret modellierte Risse so eingebaut werden, dass die Um-fangszugspannungen verschwinden.

Als Ergebnis einer entsprechenden Modellierung zei-gen sich in Bild 3 an der oberen und unteren Groutkante Bereiche erhöhter Druckspannungen (vgl. [3]). Während sich an der oberen Groutkante radiale und Umfangsdruck-spannungen in einem breiteren Streifen überlagern, werden für die untere Groutkante erhebliche Konzentrationen ra-dialer Druckspannungen an der äußersten Groutkante be-rechnet, die bei ausreichend feiner Elementierung jedoch

und der stark zyklische Charakter der Einwirkungen er-schweren dabei lokale Festigkeitsnachweise für das Grout-material. Indessen bringt es das großzügige Überlappen der beiden Stahlrohre mit sich, dass zumindest das vollständige Abknicken des Tragwerks keine unmittelbare Folge einer Festigkeitsüberschreitung beim Groutmaterial sein kann.

In diesem Zusammenhang stellt sich die Frage nach geeigneten statischen Modellen und Versagenskriterien für Nachweise der Tragwerkssicherheit einerseits sowie der Ge-brauchstauglichkeit andererseits. Das bestehende Sicher-heitsniveau ist dabei aus bauaufsichtlicher und aus wirt-schaftlicher Sicht möglicherweise unterschiedlich zu bewer-ten. Die Begrenztheit der für diesen Verbindungstyp bislang vorliegenden praktischen Erfahrungen legt insbesondere unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten eine eher konserva-tive Bemessung nahe.

Die entsprechenden Nachweise erfolgen üblicherweise unter Zuhilfenahme von FE-Modellen. Auf ausgewählte As-pekte insbesondere im Zusammenhang mit einer für die Praxis geeigneten Modellierung wird im Folgenden einge-gangen. Dabei wird auf Erfahrungen zurückgegriffen, die im Zuge mehrerer Ausführungsplanungen und unterschied-licher Genehmigungsverfahren gesammelt werden konnten.

2 Verbindung unter Momentenbeanspruchung ohne Reibung2.1 Interaktion der Rohre über Kontakt

Das umfassendste Prinzip der Momentenübertragung bei der behandelten Verbindung besteht in der gegenseitigen Verdrehungsbehinderung der beiden ineinandergesteckten Rohre. Zur Herstellung des Gleichgewichts reicht bei dieser Tragwirkung bereits die Berücksichtigung von Kontaktpres-sungen senkrecht zu den Rohrwandungen aus. Die Einlei-tung des Moments in den MP erfolgt dabei in Form eines horizontalen Kräftepaars (Bild 2). Wird Reibung vernachläs-sigt, erfolgt die Kraftübertragung oben und unten jeweils in Form einer Streckenlast, die über den Rohrumfang senk-recht auf die Wand des MP einwirkt. Infolge der Bogenwir-kung stellen sich im Monopileblech auf Höhe beider ein-wirkender Kräfte Umfangsdruckspannungen ein, die sich über eine diagonale Druckstrebe an der Seite des MP ge-genseitig ins Gleichgewicht setzen. Die zugleich wirkenden

Bild 2. Einleitung des Biegemoments in den MonopileFig. 2. Application of the bending moment to the monopile

Bild 3. Verformter Groutkörper mit diskret modellierten Rissen, HauptdruckspannungenFig. 3. Principle stresses in deformed grout body modelled with discrete cracks

14_055-060_Vossbeck (1652)_cs6.indd 56 18.12.12 15:37



alleiniger Vertikalbelastung ergibt sich dann eine Relativ-verschiebung zwischen TP und MP, die von Reibbeiwert und Neigung abhängt und im Bereich von mehreren Zen-timetern liegen kann.

In Bild 5 sind für ein FE-Modell mit entsprechender Vorbelastung die auf der globalen Druck- und Zugseite auf-tretenden Relativverschiebungen zwischen TP und MP in der Nähe der unteren Groutkante beim sukzessiven Aufbrin-gen und Entfernen eines zusätzlichen Biegemoments dar-gestellt. Wie zu erkennen ist, bewegt sich das TP im Verlauf des modellierten Lastzyklus um etwa 3 mm nach unten. Das im Modell beobachtete Verhalten erklärt sich aus der hier etwa 4,5 mm großen Differenz der beiderseitigen Relativver-schiebungen, die erforderlich ist, um die Momentenüber-tragung zu realisieren. Der Erhalt des vertikalen Gleichge-wichts über den Lastzyklus hinweg wird erreicht, indem auf der Seite des nach unten bewegten TP vollständiges Gleiten auftritt, während auf der Seite des nach oben bewegten TP gebietsweise Haftreibung wirkt, die bei gleicher Kontakt-pressung geringere Werte annehmen kann. Somit gleitet stets jene Seite des TP, deren Bewegung gerade abwärts gerichtet ist.

Größere Reibkoeffizienten verringern zwar die Set-zungen pro Lastzyklus, verhindern jedoch nicht die gene-relle Bewegung in Richtung der konstant einwirkenden Vertikallast. Die Abwärtsbewegung wird verlangsamt, wenn die Kontaktpressung aus Setzung größer wird, so dass die Haftreibung in einem mittleren Bereich der Ver-bindung mit geringen Relativverschiebungen zunehmend ausreicht, um die Vertikallast alleine ins Gleichgewicht zu setzen.

Bei einer nicht konischen Geometrie der Groutverbin-dung setzt sich die beschriebene Abwärtsbewegung im Mo-dell bei jedem weiteren Lastzyklus fort. Hierin besteht ein mögliches Erklärungsmodell für die in der Praxis beobach-ten Setzungen. Auch bei konischen Verbindungen ist danach mit Setzungen zu rechnen, die über das Maß der oben be-schriebenen Anfangssetzung hinausgehen. Die hierdurch aufgeprägten Kontaktpressungen haben unter anderem Einfluss auf die Aufteilung der inneren Momente sowie auf die an den Groutkanten auftretenden Grout- und Stahl-spannungen.

auch in vertikaler Richtung über mehrere Elemente hinweg in Erscheinung treten (Bild 3). Oberhalb des wenige Zenti-meter hohen Kontaktbereichs tritt ein Streifen fehlenden Kontakts auf.

Die konzentrierten Spannungen folgen aus dem mitmo-dellierten Überstand des TP über die untere Groutkante. Die große Umfangsdehnung des TP auf Höhe der Grout-kante tritt weiter unten mangels radialer Beanspruchung nicht mehr auf. Folglich biegt das TP-Blech in vertikaler Richtung um die Groutkante herum (Bild 4).

An der Unterkante des Kontaktstreifens werden im Mo-dell Druckspannungen erreicht, die den Bemessungswert der Groutdruckfestigkeit übersteigen können. Dem steht ein großes Potenzial zur Lastumlagerung gegenüber. Diese kann durch konstruktive Maßnahmen unterstützt werden.

3 Interaktion mit Reibung und Axiallasten3.1 Berücksichtigung der Reibung

Wird Coulombsche Reibung in die Betrachtungen einbezo-gen, so besteht bei Vernachlässigung der Adhäsion für den Fall des Gleitens eine proportionale Abhängigkeit zwischen senkrecht und parallel zur Kontaktfläche wirksamen Span-nungen. Aus letzteren resultieren zusätzliche innere Schnitt-größen, die dem äußeren Moment entgegenstehen ([3] bis [5]). Zwar erfolgt die Kraftübertragung zwischen TP und MP über Reibung weitaus kleinräumiger. Da sie jedoch erst se-kundär in der Folge der Aktivierung radialer Spannungen auftritt, wird bei üblichen Reibkoeffizienten der oben be-schriebene raumgreifende Mechanismus nicht vollständig ersetzt und es kommt weiterhin zu Relativverschiebungen zwischen den Stahlblechen von TP und MP im Bereich eini-ger Millimeter.

3.2 Setzungen bei konischer Geometrie

Um unter den gegebenen Voraussetzungen und bei einer zusätzlich zum Moment wirkenden Vertikallast Gleichge-wicht zu erzielen, müssen die Kontaktflächen von idealen Zylindern abweichen [3]. Dies kann durch eine konische Ausbildung von MP und TP realisiert werden. Bereits unter

Bild 4. Verformungen von MP (links mit von Mises-Span-nungen und angedeuteter Groutkante) und TP mit Flansch (rechts mit vertikalen Spannungen) im Bereich der unteren GroutkanteFig. 4. Deformation of the MP (left with von Mises stresses and indicated grout edge) and TP with flange (right with vertical stresses) at the lower grout edge

Bild 5. Relativverschiebungen zwischen TP und MP bei in 6 Schritten aufgebrachtem (durchgezogen) und wieder entfern-tem (gestrichelt) Biegemoment für die globale Zug- (rot) und Druckseite (blau)Fig. 5. Relative displacement between TP and MP for varying bending moment

14_055-060_Vossbeck (1652)_cs6.indd 57 18.12.12 15:37



balen Zugseite mit dem Ausbilden von Rissen zu rechnen, die zwischen den Wandungen von TP und MP verlaufen. Entsprechendes ist auch bereits als Folge autogener Schwind-erscheinungen nicht auszuschließen [10]. Das Auftreten solcher Risse ermöglicht zudem erst ein Verdrehen der Druckstreben. Die Anordnung der Risse erfolgt im Modell als Näherung horizontal auf Höhe sämtlicher Schubrippen (Bild 6).

4 Momentenübertragung durch Schubrippen4.1 Allgemeines

Eine wesentliche Erweiterung der beschriebenen Tragwir-kung folgt aus der Einführung von Schubrippen, die in der Regel alternierend an der Außenseite des MP und an der Innenseite des TP angeordnet werden ([1], [2]) und über die Ausbildung diagonaler Druckstreben, die sich an den um-gebenden Stahlrohren abstützen, einen unmittelbaren verti-kalen Kraftfluss zwischen MP und TP ermöglichen ([3] bis [8]).

Das entsprechende Nachweiskonzept nach [9] sieht vor, in der Mitte der Verbindung angeordnete Schubrippen rechnerisch lediglich zur Aufnahme von Vertikallasten, nicht jedoch zum Momentenabtrag heranzuziehen. Das Konzept nach [3] berechnet auf analytischem Weg an den Schubrip-pen wirkende, gemittelte Streckenlasten, die aus beiden Be-lastungen folgen. Um die individuelle Beanspruchung jeder einzelnen Druckstrebe weiter anzunähern, bietet sich die Verwendung eines FE-Modells an, das das komplexe Zu-sammenwirken der globalen Tragwirkung nach Abschnitt 3.1 und der Wirkung der Druckstreben möglichst weitreichend abbildet. Hiermit können außerdem die über die Höhe ver-änderlichen Stahldicken berücksichtigt und lokale Stahl-spannungen ermittelt werden.

4.2 Modellierung

Ein wichtiger Einflussfaktor für die Beanspruchung der Druckstreben ist das Maß, in dem es diesen gelingt, sich der Übertragung der globalen Momentenbeanspruchung zu entziehen. Hiermit ist insbesondere das Zulassen einer ver-tikalen Relativverschiebung einander zugeordneter Schub-rippen angesprochen.

Vertikale und horizontale Relativverschiebungen zwi-schen durch Druckstreben miteinander verbundenen Schub-rippen interagieren miteinander zunächst über die elastische Verformung des Groutmaterials. Ein weiterer Zusammen-hang besteht über die Verdrehung der Druckstrebe. Weitere Effekte, die ähnliche Beziehungen etablieren, können mit der teilweisen oder kompletten Zerstörung der Druckstrebe oder mit der Ausbildung von Gleitfugen an den Schubrip-pen in Zusammenhang stehen.

Das elastische Materialverhalten sowie die Verdrehung der Druckstreben werden in der hier vorgestellten Model-lierung berücksichtigt. Eine Überschreitung der Grenze des elastischen Bereichs wird erst in einer bestimmten Modell-variante abgebildet. In anderem Zusammenhang wird eine Relativerschiebung zwischen Grout und Stahl unmittelbar an einer Schubrippe in den hier vorgestellten Modellen jedoch nicht zugelassen.

In den betrachteten räumlichen FE-Modellen sind die Abstände zwischen den Schubrippen so groß gewählt, dass ein Ausbilden von Druckstreben über mehrere Schub-rippen hinweg nicht zu erwarten ist und sich außerdem Druckstreben auf der globalen Zug- und Druckseite der Verbindung nicht zwischen den gleichen Schubrippenpaa-ren ausbilden (Bilder 6 und 7). Auf diese Weise wird ein Kreuzen von Druckstreben infolge von Wechsellasten ver-mieden.

Wegen der vertikalen Dehnung von TP und MP bei gleichzeitiger Stauchung der Druckstreben ist auf der glo-

Bild 6. Groutblöcke und Schubrippen mit farblicher Darstellung der vertika-len Groutspannungen auf der Zug-seite, untenFig. 6. Grout blocks and shear keys with vertical grout stresses close to the bottom of the tension side

Bild 7. Anordnung von Schubrippen, Groutblöcken und DruckstrebenFig. 7. Arrangement of shear keys, grout blocks, and com-pression struts

14_055-060_Vossbeck (1652)_cs6.indd 58 18.12.12 15:37

Sie wollen ein Offshore-Projekt realisieren?

Das Team der Spezialisten berät und unterstützt Sie in allen Phasen Ihres Projektes:

Machbarkeitsstudien und Vorentwürfe Entwurf und Ausführungsplanung von Gründungsstrukturen und Offshore-Umspannwerken Genehmigungsverfahren nach BSH-Standard Konstruktion/Baugrund Baubegleitende Beratung Installations- und Rückbaukonzepte Kollisionsanalyse nach BSH-Standard Konstruktion Kolkschutzuntersuchungen und Design des Kolkschutzes

hat über 40 Jahre Erfahrung in der Offshore-Technologie ist ein interdisziplinäres Team aus über 40 Ingenieuren

IMS Ingenieurgesellschaft mbH | Stadtdeich 7 | 20097 Hamburg Tel.: 040 32818-0 Fax: 040 32818-139 [email protected] www.ims-ing.de

© ABJV London Array

© ABJV London Array © DOTI © OWP RIFFGAT © OWP DanTysk © OWP RIFFGAT

© OWP RIFFGAT

© RIFFGATT © BARD

* D

er €

-Pre

is g

ilt a

ussc

hlie

ßlic

h fü

r D

euts

chla

nd. I

nkl.

Mw

St. z

zgl.

Vers

andk

oste

n. Ir

rtum

und

Änd

erun

gen

vorb

ehal

ten.

024

7100

006_

dp





■ Obwohl Schwingungsprobleme in der Praxis zunehmend auftreten, werden sie von Tragwerkplanern gern umgangen. Statische Ersatzlasten, Stoßfaktoren oder Schwingbeiwerte werden angewendet, ohne sich der Anwendungsgrenzen bewußt zu sein. Dieses Buch weckt das Grundverständnis für die den Theorien zugrunde liegenden Modellvorstellungen und die Begriffl ichkeiten der Dynamik. Die wichtigsten Kenngrößen werden beschrieben und mit Beispielen verdeutlicht. Darauf baut der anwendungsbezogene Teil mit den Problemen der Baudynamik - Stoßvorgänge, freie und erzwungene Schwingungen, Amplitudenreduktion durch Schwingungsdämpfer, menscheninduzierte Schwingungen, Einführung in die Baugrunddynamik und Maß-nahmen des Erschütterungsschutzes - anhand von Beispielen auf. Mit diesem Rüst-

zeug kann sich der Nutzer in spezielle Fälle wie Glockentürme, dynamische Windlasten oder erdbebensicheres Bauen einarbeiten.

■ Autor: Prof. Dr.-Ing. Helmut Kramer lehrt Baudynamik an der Technischen Univer-sität Hamburg-Harburg und betreibt das Ingenieurbüro Kramer + Albrecht. In die-ses Buch fl ießt der reiche Erfahrungsschatz aus 40jähriger Tätigkeit als Beratender Ingenieur und Prüfi ngenieur ein.

H E L M U T K R A M E R .

Angewandte BaudynamikGrundlagen und Praxisbeispiele

2., aktualis. u. erw. Aufl age 2013. ca. 336 S., ca. 188 Abb., ca. 13 Tab., Gb.ca. € 55.–ISBN: 978-3-433-03028-8Erscheint Anfang 2013

Angewandte Baudynamik

On

lin

e-B

est

ell

un

g:

ww

w.e

rnst

-un

d-s

oh

n.d

e

Ab

b.

vorl

äufi

g

0247100006_dp_180x128mm.indd 1 22.08.12 17:19




Kundenservice:Wiley-VCHBoschstraße 12D-69469 Weinheim


* D

er E

-Pre

is g

ilt a

uss

chlie

ßlic

h f

ür

Deu

tsch

lan

d.

Inkl

. M

wSt

. zz

gl.

Ver

san

dko

sten

. Ir

rtu

m u

nd

Än

der

un

gen

vo

rbeh

alte

n.

02

36

10

00

06

_dp

■ Glaselemente als tragende Bauteile sind aus dem Hochbau nicht mehr wegzudenken. Jedoch gehören die ingenieurwissenschaftlichen Grundlagen für Ent -wurf, Bemessung und Konstruktion für die Mehrzahl der Planer in der Praxis noch nicht zur Routine. Dieses Buch fasst die grundlegenden Kenntnisse über den Baustoff Glas sowie die aktuellen Regelwerke und das zukünftige, auf Teilsicherheitsbeiwerten basierende Nachweiskonzept nach DIN 18008 für den Konstrukti-ven Glasbau zusammen. Es ermöglicht somit einen lückenlosen Planungsprozess vom Entwurf bis zum Stand sicherheitsnachweis. Als wichtige Grundlagen werden Herstellung,

Veredlung und mechanische Eigenschaften von Gläsern im Zusammenhang mit den im Hochbau verwendeten Glasprodukten vorgestellt. Die Vorspannung, Kanten- und Oberfl ächenbeschaffenheit, die Effekte von Isolierglas u. a. glasspezifi sche Einfl üsse auf die Festigkeit und Tragfähigkeit werden besonders erläutert. Die komplexen technischen Regelwerke und die baurechtlichen Vorschriften werden erörtert und mit Vorschriften auf europäischer Ebene verglichen. Die Konstruktion und Berechnung, die Bemessungskonzepte und Nachweisformate sind ausführlich und praxisnah dargestellt. Besonderes Augenmerk gilt der konstruktiven Ausbildung von Details und deren rechnerischer Abbildung. Eine Vielzahl von Bemessungsbeispielen nach den Technischen Regeln des DIBt und nach DIN 18008 dient der Verdeutlichung. Für linienförmig gelagerte Vergla-sungen werden Hilfsmittel zur Bemessung in Tabellenform zur Verfügung gestellt. Gegenüber der 1. Aufl age wurde das Buch wesentlich erweitert, z. B. um Abschnitte zu gebogenem Glas, Dünnglas, Oberfl ächenbehandlung, Photovoltaik-verglasungen, Kleben, Bauteilversuche.

■ Der zunehmenden Bedeutung des konstruktivenGlasbaus entsprechend erscheint nun zumzweiten Mal das Jahrbuch Glasbau. RenommierteAutoren stellen in zahlreichen Fachaufsätzenwegweisende Glaskonstruktionen und innovativeFassadentechnik vor.Das Buch richtet sich an Planende, überwachendeArchitekten und Ingenieure, Gutachter undSachverständige für Glasbau und Fassadentechniksowie den Öffentlichen Dienst und Unternehmender Glasindustrie und des Metallbaus.

G E R A L D S I E B E R T, I R I S M A N I AT I S

Tragende Bauteile aus GlasGrundlagen, Entwurf und Bemessung, Bei-spiele2., ergänzte Aufl age 2012.ca. 350 Seiten, 121 Abb., 55 Tab., Br.

ca. € 55,–*ISBN: 978-3-433-02914-5Erscheint Ende 2012

H R S G . :B E R N H A R D W E L L E R ,S I L K E TA S C H E

Glasbau 20132013. ca. 350 S., ca. 275 Abb., Br.

ca. € 39,90*ISBN: 978-3-433-03039-4Erscheint Frühjahr 2013

Glasbau

On

lin

e-B

est

ell

un

g:

ww

w.e

rnst

-un

d-s

oh

n.d

e

0236100006_dp_181x260mm.indd 1 01.11.12 10:19




ten Risse besitzen jedoch eine initiale Spaltbreite von einem Promille des vertikalen Abstands diagonal benachbarter Schubrippen.

Die für die Modellvarianten 1 und 2 in Bild 10 erkenn-baren deutlich erhöhten Belastungen der äußeren Schubrip-pen lassen sich als Folge der zu den Rändern des Übergrei-fungsbereichs hin anwachsenden Differenzen zwischen den vertikalen Dehnungen in TP und MP interpretieren. Auf der Druckseite kommt für Modellvariante 1 die beschriebene Durchleitung eines Teils der globalen Druckkraft hinzu, was zu erhöhten Belastungen der äußeren Schubrippen führt (vgl. Bild 9, rechts). Durch die Abbildung der vergrößerten Spaltbreite in Modellvariante 2 wird die über Schubrippe 0 eingeleitete Kraft zwar reduziert, dafür steigt jedoch die über Druckstrebe D_0 an Schubrippe 1 übertragene Kraft erheblich an. Hier überlagern sich die Auswirkungen ver-schiedener Momentenübertragungsmechanismen besonders ungünstig. Dem Auftreten erhöhter Beanspruchungen im Bereich der äußeren Schubrippen kann bis zu einem gewis-sen Grad durch das Vorsehen größerer Schubrippenhöhen begegnet werden (Bild 7, schwarze Symbole).

4.4 Nachweis der Druckstreben

Eine Möglichkeit für den Tragfähigkeitsnachweis der Druck-streben ist die Anwendung des Verfahrens nach [11] unter Verwendung von Schubrippenlasten, die dem Ergebnis einer FE-Analyse entnommenen werden [8]. Die so berechneten Spannungen sind mit gutachterlich festzulegenden Grout-festigkeiten zu vergleichen. Der Ansatz einer entlastenden

4.3 Ergebnisse der FE-Analyse

Die Interaktion zwischen der in Abschnitt 2 beschriebenen globalen Momentenübertragung und der direkteren Kraft-übertragung über die Schubrippen wird durch den stark überhöhten Verformungsplot in Bild 8 veranschaulicht. Auf der globalen Zugseite bewirkt die vertikale Verlängerung der Stahlbleche ein Öffnen der Risse, wodurch die Verdrehung der Groutblöcke zwischen den Schubrippen und damit die Aufweitung des Groutspalts begünstigt wird. Auf der globa-len Druckseite werden die Risse dagegen überdrückt. Das Groutmaterial wird hierdurch unmittelbar am Abtrag des globalen Biegemoments beteiligt. Da sich die Groutblöcke hier gegenseitig an einer Verdrehung behindern, ist die Auf-weitung des Groutspalts weniger ausgeprägt. Die unter-schiedlichen Verhältnisse auf der globalen Zug- und Druck-seite werden durch die Hauptspannungsplotts in Bild 9 ver-deutlicht.

Der mit über 75 % weitaus größte Anteil des äußeren Moments wird in dem beschriebenen Modell durch vertikal auf die Schubrippen einwirkende Kräfte ins Gleichgewicht gesetzt. Dabei treten vertikale Relativverschiebungen im Bereich um einen Millimeter auf, also deutlich unterhalb der im Zusammenhang mit einer rippenlosen Momenten-übertragung angetroffenen Werte.

Die zueinander ins Verhältnis gesetzten Belastungen der einzelnen, wie in Bild 7 nummerierten Schubrippen sind in Bild 10 für drei Modellvarianten zusammengestellt. In der Modellvariante 1 treten ausschließlich elastische Ver-formungen auf. Für Modellvariante 3 werden ab dem Errei-chen einer bestimmten vertikalen Schubrippenlast vertikale Relativverschiebungen an den Schubrippen ohne erhebliche Steigerung der übertragenen Vertikalkraft zugelassen. Mo-dellvariante 2 entspricht der ersten Variante, die modellier-

Bild 8. Verformungen von Stahlschalen und Groutkörper im FE-ModellFig. 8. Deformation of steel shells and grout body in finite element model

Bild 9. Hauptspannungen in den Groutblöcken Z_05 bis Z_15 (links) und D_0 bis D_1 (rechts) für Modellvariante 1Fig. 9. Principle stresses in Grout Blocks Z_05 to Z_15 (left) and D_0 to D_1 (right) for FE-Model 1

14_055-060_Vossbeck (1652)_cs6.indd 59 18.12.12 15:37



rungsvermögen auf globale Tragmechanismen. In vielen Fäl-len ist allerdings der Ermüdungsnachweis maßgebend, bei dem eine Überschreitung des elastischen Bereichs in der Regel nicht zugelassen wird.

Literatur

[1] DIN EN ISO 19902: Erdöl- und Erdgasindustrie – Gegrün-dete Stahlplattformen. 2008.

[2] Det Norske Veritas: DNV-OS-J101, Design of Offshore Wind Turbine Structures. 2011.

[3] Lotsberg, I., Serednicki, A., Lervik, A.: Design of grouted con-nections for monopile offshore structures. Stahlbau 81 (2012), H. 9, S. 695–704.

[4] Schaumann, P., Lochte-Holtgreven, S., Lohaus, L., Lindschulte, N.: Durchrutschende Grout-Verbindungen in OWEA – Tragver-halten, Instandsetzung und Optimierung. Stahlbau 79 (2010), H. 9, S. 637–647.

[5] Scharff, R., Siems, M.: Entwurf und Nachweisführung von Grout-Verbindungen unter Berücksichtigung der Beanspru-chungssituation in Tragstrukturen von Offshore-Windenergie-anlagen. Stahlbau 80 (2011), H. 9, S. 687–692.

[6] Schaumann, P., Lochte-Holtgreven, S.: Schädigungsmodell für hybride Verbindungen in Offshore-Windenergieanlagen. Stahlbau 80 (2011), H. 4, S. 226–232.

[7] Schaumann, P., Bechtel, A., Lochte-Holtgreven, S.: Nachweis-verfahren zur Tragfähigkeit überwiegend axial beanspruchter Grouted Joints in Offshore-Tragstrukturen. Stahlbau 81 (2012), H. 9, S. 679–688.

[8] Fehling, E., Leutbecher, T.: Werkstoffmodelle und Bemes-sungsansätze für Grouted Joints. Seminar Grouted Joints bei Windkraftanlagen. Kassel, 2011.

[9] Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construc-tion. IV Industrial Services, part 2: Guideline for the Certifi-cation of Offshore Wind Turbines. 2005.

[10] Schmidt, M., Braun, T.: Hochleistungs-Vergussbetone – Herstellung, Eigenschaften und Qualitätssicherung. Seminar Grouted Joints bei Windkraftanlagen. Kassel, 2011.

[11] Schlaich, J., Schäfer, K.: Konstruieren im Stahlbetonbau. Beton-Kalender 2001, BK2, S. 311–492.

[12] Leutbecher, T., Fehling, E.: Zur Tragfähigkeit von Ultra-hochleistungs-Faserbeton in flaschenförmigen Druckfeldern, DAfStb-Forschungskolloquium – Beiträge zum 53. Forschungs-kolloquium am 9. und 10. Oktober am Institut für konstruktiven Ingenieurbau der Universität Kassel, Kassel (2012), S. 47–57.

Autoren dieses Beitrages:Dr.-Ing. Marc Voßbeck, [email protected],Dr.-Ing. Martin Kelm, [email protected],IMS Ingenieurgesellschaft mbH,Stadtdeich 7, 20097 Hamburg

Dr.-Ing. Thomas Löhning,COWI A/S, Parallelvej 2,2800 Kongens Lyngby, Dänemark, [email protected]

Wirkung durch von den Stahlblechen seitlich auf die Druck-streben einwirkende Druckkräfte erscheint angesichts im FE-Modell festzustellender Spaltbildung bis über einen Milli-meter Breite und unter Berücksichtigung der Ergebnisse aus [12] nicht ohne weiteres möglich.

4.5 Möglichkeiten der Lastumlagerung

An den Ergebnissen für die Modellvariante 3 mit plastischen Verschiebungen an den Schubrippen wird in Bild 10 deut-lich, dass die resultierenden Lastumlagerungen überwiegend hin zu den innenliegenden Schubrippen und nur zu einem geringeren Anteil hin zu anderen Mechanismen des Momen-tenabtrags erfolgen. Dafür werden in dem betrachteten Beispiel maximale plastische Verschiebungswege an den Schubrippen im Bereich eines halben Millimeters benötigt. Aus [12] geht hervor, dass Verformungen in dieser Größen-ordnung beim Einsatz faserbewehrten Groutmaterials im Laborversuch ohne Kraftabfall erreicht werden können.

Erhebliche weitere Traglastreserven bestehen beim Zu-lassen lokalen Druckstrebenversagens durch das Umlage-

Bild 10. Verhältnis der vertikalen Schubrippenbelastungen auf der globalen Druck- und Zugseite (D bzw. Z) für die Modellvarianten 1 bis 3 (Schubrippennummern nach Bild 7)Fig. 10. Proportional vertical loading of the shear keys on glo bal pressure and tension side (D and Z respectively) for FE-Models 1 to 3 (denotation of shear keys corresponding to Fig. 7)

14_055-060_Vossbeck (1652)_cs6.indd 60 18.12.12 15:37


DOI: 10.1002/stab.201301657

Berichte

Das Museum der Bayerischen Könige fi ndet im ehemaligen Hotel Alpenrose am Alpsee umgeben von Bergen sein neues Zuhause. Die Lage ist geprägt durch die Nachbarschaft der beiden bekannten Schlösser Neuschwanstein und Hohen-schwangau.

Zum Bestandsbau des Hotel Alpenrose gehören drei Teile: das Jägerhaus, das Hotel Alpenrose, sowie ein einge-schossiger Verbindungsbau, in dem der ehemalige Speise-saal des Hotels mit Palmenhaus beheimatet war.

Über diesem eingeschossigen Verbindungsbau sollte eine neue Dachkonstruktion entstehen, um zusätzliche Aus-stellungsfl ächen für das Museum zu schaff en. Der Bestand ist denkmalgeschützt. Deswegen wurde die neue Dachkon-struktion so konzipiert, dass sie als unabhängig vom Be-stand funktionierende und gegründete Tragstruktur aus-führbar ist und möglichst wenig in den Bestand eingreift. Dadurch war es möglich, den Entwurf der neuen Dach-konstruktion möglichst unabhängig von der Lage der Be-standswände und der denkmalgeschützten Bestandsdecke im Erdgeschoss zu gestalten (Bild 1).

Der Baustoff Stahl bietet zahlreiche Vorteile, um all diese Anforderungen zu erfüllen. Er ermöglicht es, im Ver-gleich zu anderen Baustoff en sehr fi ligrane Bauteile und weit spannende Tragwerke auszubilden. Ebenso wird durch die Verwendung von Stahl enorm an Gewicht eingespart. Durch die vorgenannten Punkte sind nur minimale Eingriff e notwendig, eine negative Beeinträchtigung des Bestandes kann ausgeschlossen werden.

Durch den materialgerechten Einsatz des Stahls konnte nun eine leichte und effi ziente Tragstruktur entwickelt wer-

den. Den Architekten und Tragwerksplanern ist es hierbei in genialer Weise gelungen, die Rauten der bayerischen Fahne in eine selbsttragende Gitterschale zu transformieren. Die Gitterschale besteht aus zwei unterschiedlich großen Vier-teltonnen und einer Halbtonne als Stahlkonstruktion. Das Schalentragwerk überspannt 20 m freitragend und ist punkt-gestützt. Die verschiedenen Elemente der Tragstruktur der Tonnen sind ausgelaserte Flachstähle als Gitterschale und I-Profi le als Pfetten. Die Flachstähle folgen der Tonnen-schale, bilden dabei die Rauten und werden nach dem „Zollinger-Prinzip“ verschweißt. Die längsgerichteten Stahl-pfetten dienen der räumlichen Stabilisierung des „Zollin-ger-Fachwerks“ und liegen oberhalb der Flachstähle. Da-durch wird gewährleistet, dass die im Innenraum sichtbaren Rauten gestalterisch nicht durch die Längsträger beeinträch-tigt werden.

Der Werkstoff Stahl ermöglicht es, ein sehr fi ligranes Schalentragwerk auszubilden. Die von ihm gebildeten Rau-ten erfüllen alle gestalterischen Ansprüche und sind auch von innen sicht- und erlebbar. Trotz der Dimensionen des Daches wirkt das Schalentragwerk durch die feinsinnige Detaillierung leicht und nicht bedrückend.

Auf den Pfetten werden, dem Verlauf der Dachtonnen folgend, Flachstähle aufgeschweißt, die die Unterkonstruk-tion für die Trapezblechdeckung bilden, die wiederum als Basis für den restlichen Dachaufbau dient.

Durch den im Stahlbau hohen Grad der Vorfertigung ist es möglich, den Aufwand der Montage auf der Baustelle auf ein Minimum zu reduzieren. Die verschiedenen Seg-mente des Tragwerks können durch das geringe Gewicht im

Museum der Bayerischen Könige, Hohenschwangau

Torsten Zimmermann

Bild 1. Ansicht des Gebäudeensembles mit neuer Dachkon-struktion Bild 2. Einheben einer vorgefertigten Vierteltonne

15_061-063_Zimmermann (1657)_Bericht_cs6.indd 61 18.12.12 15:38

Berichte


gestaltet. Die Tonnengewölbe sind mit metallischen Schin-deln gedeckt, die sich durch ihre unterschiedlichen Farb-nuancen auf die Ziegeldächer der umgebenden Bebauung beziehen (Bild 7). Der Neubau wird im Bestand zwar er-kennbar, tritt aber nicht in den Vordergrund, sondern er-gänzt die Bestandsgebäude und gibt dem gesamten En-semble eine neue zukunftsweisende Identität und Quali-tät.

Auch in Belangen der Nachhaltigkeit hat das neue Ge-bäude viel zu bieten. Durch die minimierte Tragstruktur ist es problemlos im Laufe der Zeit möglich, die Ausstellungs-gestaltung neuen Bedürfnissen anzupassen. Durch den leich-ten und kompakten Baustoff Stahl wird für den Transport nur ein Minimum an CO2 ausgestoßen.

Falls die Ausstellungsräume nicht mehr gebraucht wer-den, kann das komplette Stahltragwerk demontiert und an einem neuen Ort wieder aufgebaut werden. Steht kein neuer Einsatz bevor, kann das Stahltragwerk in Teilen für andere Zwecke wieder verwendet oder recycelt werden.

Aufgrund der zahlreichen Qualitäten des Gebäudes in allen Belangen wurde das Museum der Bayerischen Kö-nige in Hohenschwangau mit dem Preis des Deutschen Stahlbaues 2012 ausgezeichnet.

Laudatio der Jury„Das neue Museum über die Geschichte des Wittelsbacher Königshauses unterhalb der Schlösser Neuschwanstein

Verhältnis zur Tragfähigkeit des Stahls einfach, schnell und in für den Transport geeigneten Größen zur Baustelle ge-bracht werden. Nach Ankunft der vorgefertigten Segmente werden nur kurze Kranstandzeiten für die Montage benötigt, da die vorgefertigten Teile sehr schnell zusammengefügt werden können und damit ihre volle Tragfähigkeit erhalten.

Beim Museum der Bayerischen Könige wurden die Gitterschalen der Halbtonne in fünf vorgefertigten Teilen angeliefert und anschließend auf einem Montagegerüst zu-sammengebaut. Die Vierteltonnen konnten sogar in einem Stück auf die Baustelle gebracht und anschließend mit den anderen Bauteilen zusammengefügt werden (Bilder 2 bis 5).

Nach der Fertigstellung des Museums ist somit im Neu-baubereich eine dreischiffi ge Raumanlage entstanden, die aus zwei unterschiedlich großen Stahlvierteltonnen- und einem Stahlhalbtonnengewölbe gebildet wird. Von den äu-ßeren Vierteltonnengewölben aus hat der Besucher einen atemberaubenden Ausblick auf die umgebende Landschaft, wobei auch der starke Bezug des Museums zum Ort erleb- und spürbar wird.

Der mittlere große Raum lenkt die Aufmerksamkeit eher auf das Innere und die außergewöhnlichen Exponate der Bayerischen Könige. Hier entfaltet sich besonders die beeindrucke Raumwirkung des fi ligranen Stahlfachwerks durch die Halbtonne (Bild 6).

Wegen der Lage im bergigen Gelände wurde auch die Ansicht von oben, die sogenannte fünfte Fassade, bewusst

Bild 3. Aufbau der Halbtonne aus fünf vorgefertigten Teilen

Bild 4. Ankunft der zweiten vorgefertigten Vierteltonne

Bild 5. Montage der Vierteltonne

Bild 6. Zentraler Ausstellungsraum unter dem fertiggestell-ten Halbtonnengewölbe


Berichte


Beteiligte Museum der Bayerischen Könige,HohenschwangauArchitektur: Staab Architekten, BerlinTragwerk: ifb frohloff staff a kühl ecker, BerlinStahlbau: Prebeck Stahlbau GmbH, BogenBauherr: Wittelsbacher Ausgleichsfonds, vertreten durch

die Schlosshotel Lisl GmbH & Co. KG, Hohen-schwangau

Bildnachweis: alle Bilder von Marcus Ebener.

Autor dieses Beitrages:Dipl.-Ing. Arch. Torsten Zimmermannbauforumstahl e.V. Sohnstraße 6540237 Düsseldorf

und Hohenschwangau ist eine vollendete Synthese aus deutender Formsetzung und ingenieuser Formfi ndung.

Seine Architektur ergibt sich wie selbstverständlich aus dem Dialog mit dem ‚genius loci‘. Die stählernen Rau-tengewölbe der leichten, neuen Dachkonstruktion über einem ehemaligen Speisesaal zwischen bestehendem Ho-tel und Jägerhaus transformieren hintersinnig das Rauten-muster der bayerischen Landesfl agge in eine raumbildende Stahlstruktur, überwölben stützenfrei den introvertierten Ausstellungssaal mit den Kronjuwelen und öff nen sich seit-lich zur Alpenlandschaft.

Die konstruktiven Vorzüge der in großen Elementen vormontierten stählernen Gewölbeschalen verbinden sich räumlich und bis ins Detail der äußeren Dachdeckung und der inneren Lichtdecke zu einer architektonischen For-mensprache, die souverän mit der Historie und heraldi-schen Mustern spielt.“

Bild 7. Dachdeckung mit farbigen Metallschindeln Bild 8. Panoramafenster von der Ausstellung zum Alpsee

Aktuell

Schülerwettbewerb BRÜCKENschlag 2012/2013

Die Ingenieurkammern der Länder Ba-den-Württemberg, Hessen, Rheinland-Pfalz, Saarland und Sachsen-Anhalt wol-len technische Kreativität an Schulen fördern, auf die Attraktivität des Ingeni-eurberufs hinweisen und dem aktuellen Fachkräftemangel früh entgegenwirken. Daher sollen die Schülerinnen und Schü-ler wie richtige Ingenieure Fuß gänger-brücken entwerfen und konstruieren; das ist Aufgabe des kreativ-technischen Schülerwettbewerbs „BRÜCKENschlag“. Über zwei Drittel aller teilnehmenden Schülerinnen und Schüler des in fünf Bundesländern ausgelobten Wettbewerbs kommen aus Baden-Württemberg. Lan-desweit beteiligen sich über 4.500 Schü-lerinnen und Schüler aus 193 Schulen mit über 1.500 geplanten Modellen an dem Wettbewerb – überwiegend aus den Klassenstufen acht, neun und zehn.

Noch bis 25. Januar 2013 bleibt ihnen nun Zeit, ihre selbst geplanten, innovati-ven Miniaturbauwerke bei der Jury der Ingenieurkammer einzureichen. Die Fuß gängerbrücken müssen voll funk-tionsfähig sein, ein möglichst geringes Eigengewicht aufweisen und einem Be-lastungstest standhalten. Nur einfachste Baumaterialien, wie Papier, Holz- und Kunststoff stäbchen sowie Schnur, Kle-ber oder Stecknadeln dürfen dabei Ver-wendung fi nden.

„Wir freuen uns, dass auch unser ach-ter Wettbewerb ein überwältigendes In-teresse weckt und wir einer Rekordbetei-ligung entgegenstreben“, sagt Professor Dr.-Ing. Stephan Engelsmann, Vizepräsi-dent der Ingenieurkammer Baden-Würt-temberg. „Dies zeigt uns, dass wir mit unserem Bestreben, den ingenieurwis-senschaftlichen Nachwuchs bereits an allgemeinbildenden Schulen zu för-dern, den Nerv von jungen Menschen treff en.“

Brücken zu planen und zu konstruie-ren ist die Königsdisziplin der Ingenieur-baukunst. Die hohe Beteiligung am dies-jährigen Wettbewerb lässt sich darauf

zurückführen, dass das Thema Brücken Bestandteil des Lehrplans an baden-würt-tembergischen Schulen ist.

Anfang Februar 2013 triff t sich eine namhafte Jury, bestehend aus Professo-ren, Beratenden Ingenieuren, Prüfi nge-nieuren und einem Vertreter des Kultus-ministeriums Baden-Württemberg in Stuttgart, um die Siegermodelle heraus zu fi nden. Dabei wird eine Reihe von zuvor festgelegten Auswahlkriterien zur Beurteilung herangezogen.

Den Abschluss des Landeswettbe-werbs bildet eine große Preisverleihung mit Rahmenprogramm am 27. Februar 2013, 13.30 Uhr in der Stuttgarter Carl-Benz-Arena. Zur Preisverleihung, bei der die Schülerinnen und Schüler Ihre Platzierungen in zwei Alterskategorien erfahren, werden auch diesmal über 1.000 Personen erwartet. Die Jugend-lichen reisen in Begleitung Ihrer Lehrer und Eltern dafür eigens aus allen Landes-teilen Baden-Württembergs in die Lan-deshauptstadt.

Weitere Informationen unter: www.ingbw.de



Persönliches / Aktuell

Aktuell

Persönliches

ICARO Award an Holger Svensson verliehen

Prof. Dipl.-Ing. Holger Svensson erhält den ICARO Award 2012

Am 29. November 2012 wurde der ICARO Award 2012 der Universität von La Coruña in Spanien an Prof. Dipl.-Ing. Holger Svensson verliehen. Zur Begründung heißt es in der Verlei-hungsurkunde: „als Forscher und Inge-nieur international anerkannt für her-vorragende akademische Leistungen, der wichtige Fortschritte auf dem Gebiet des konstruktiven Ingenieurbaus erzielt hat“. Der Preis wurde 2006 gestiftet und wird jedes Jahr verliehen. Die letzten beiden Preisträger waren Michel Virlo-geux und Jirí Stráský.

Sie zeichneten sich durch Verlässlich-keit und verantwortliches Handeln aus. Dr. Schroeters Engagement im Bereich Nachwuchsförderung und seinen Ein-satz gegen den Fachkräftemangel lobte Zeil besonders. Auch sein Wirken über die Grenzen Bayerns hinaus, u. a. durch Tätigkeiten in der Bundesingenieurkam-mer sowie internationalen Organisatio-nen, hob Zeil hervor.

„Ich freue mich sehr über diese hohe Auszeichnung und werde mich auch wei-ter nachdrücklich für die Belange der Ingenieure im Bauwesen einsetzen“, ver-sicherte Kammerpräsident Dr. Schroeter.

Weitere Informationen finden Sie unter: www.bayika.de

Dr.-Ing. Heinrich Schroeter mit der Staatsmedaille für besondere Verdienste geehrt

Dr.-Ing. Heinrich Schroeter, der Präsident der Bayerischen Ingenieurekammer-Bau, wurde vom bayerischen Wirtschaftsmi-nister Martin Zeil mit der Staatsmedaille für besondere Verdienste um die bayeri-sche Wirtschaft ausgezeichnet. Die Staats-medaille ist die höchste Auszeichnung, die das Bayerische Wirtschaftsministe-rium vergibt. Sie wird an Personen ver-liehen, die sich in herausragender Weise um die Wirtschaft Bayerns verdient ge-macht haben.

„Es ist mir eine Freude, Ihnen für Ihre bedeutsamen Leistungen als Präsident der Bayerischen Ingenieurekammer-Bau die Staatsmedaille für besondere Ver-dienste um die Bayerische Wirtschaft zu verleihen“, sagte Martin Zeil beim Fest-akt in München. Die Träger der Staats-medaille seien erfolgreiche Vorbilder und hätten Außergewöhnliches und Großartiges geleistet, sagte Martin Zeil.

Michael Szczesny mit Paton-Preis ausgezeichnet

Michael Szczesny, Mitglied der Ge-schäftsführung von EWM Hightec Wel-ding, ist in Denver/Colorado mit dem Evgeny Paton-Preis ausgezeichnet wor-den. Dieser renommierte Preis der inter-nationalen Schweißtechnik wird jähr-lich vom International Institute of Wel-ding (IIW) verliehen. Szczesny erhielt den Paton-Preis als Würdigung seines Beitrages zur Wissenschaft und ange-wandter Forschung auf dem Gebiet der Schweißtechnologie. „Die Verleihung des Paton-Preises ist eine große Ehre für EWM, für alle Mitarbeiter und für mich persönlich und wird uns Motivation und Verpflichtung für unsere zukünftige Ar-beit sein“, erklärte er anlässlich der Preis-verleihung im Rahmen der IIW-Jahres-tagung in Denver. In ihrer Begründung hebt die Jury seine zahlreichen techno-logischen Entwicklungen und die 46 Pa-tente hervor, die er in seiner 35-jährigen Berufstätigkeit gemeinsam mit dem EWM-Entwicklungsteam erarbeitet hat.

Zu den effizienten schweißtechni-schen Lösungen des Unternehmens zäh-

len beispielsweise die Entwicklung von energie- und emissionsreduzierten Licht-bogen-Schweißverfahren wie „forceArc“ und „coldArc“, die beim Anwender zu einer erheblichen Kosteneinsparung, nachhaltigen Energie- und Ressourcen-schonung und zur CO2-Einsparung führ-ten. Da die Anwendung dieser innova-tiven Schweißverfahren einhergehe mit einer erheblichen Reduzierung der Emis-sion von Schweißrauchpartikeln, werde damit auch ein wichtiger Beitrag zur Verbesserung der Schweißarbeitsplätze geleistet.

Im Vergleich zu herkömmlichen Schweißverfahren erlauben „forceArc“ und „coldArc“ EWM zufolge Kostenein-sparungen von über 50 Prozent. „Besse-res und schnelleres Schweißen bei ver-ringerter Nacharbeit sowie signifikante Einsparungen beim Verbrauch von Schweißdraht, Schutzgas und Stromver-brauch steigern so die Wettbewerbsfähig-keit unserer Kunden“, betont Szczesny.

Weitere Informationen erhalten Sie unter:www.ewm-group.com

Michael Szczesny (rechts) bei der Verleihung des Paton-Preises in Denver/Colorado (Quelle: EWM Hightec Welding)

Messe BAU 2013 vom 14. 1.–19. 1. 2013 in München

Unter dem Leitthema „Stahl – Bauen im Wertstoffkreislauf“ präsentieren sich Her-steller, Handel und Verarbeiter des Bau-stoffes Stahl zum zweiten Mal gemeinsam unter dem Dach von bauforumstahl, dem Forum für Beratung und Wissenstrans-fer. Gegenüber 2011 wurde der Gemein-schaftsstand flächenmäßig vergrößert und weitere Mitaussteller sind hinzuge-kommen. Das Angebot richtet sich an Architekten, Planer, Ingenieure, bauaus-führende Firmen und das verarbeitende

16_064-068_Rubriken.indd 64 18.12.12 15:01


Aktuell / Rezensionen

Handwerk ebenso wie an Bauherren und den Nachwuchs in der Branche.

„Nachdem sich das Messekonzept die-ser Gemeinschaftsplattform beim letzten Mal gut bewährt hat, haben wir es weiter ausgebaut“, so Dr. Bernhard Hauke, Sprecher der Geschäftsführung des Ver-anstalters. „Noch zielführender folgen wir damit den Paradigmen nachhaltigen Bauens, das eine ganzheitliche Betrach-tung von Bauwerken im Lebenszyklus und im Bauprozess erfordert. Kurz: Wir führen zusammen, was zusammengehört, auch als gutes Beispiel für eine integrale Planung, die für die Performance von Bauwerken immer entscheidender wird. Diese ganzheitliche Präsentation kommt bei den Kunden sehr gut an.“

Entsprechend kann sich das Fachpu-blikum bei den mitausstellenden Firmen und Organisationen über Stahlherstellung und neueste Bauprodukte, die Leistungs-palette des Stahlhandels, Stahlbau und Montage, den Korrosionsschutz bis hin zum Brandschutz informieren. Besonders den Besuchern mit engem Zeitbudget sollen die kompakt dargebotenen Infor-mationen der Hersteller entgegenkom-men. Das Motto des Standes „Stahl – Bauen im Wertstoffkreislauf“ ist abgelei-tet aus den Leitthemen der BAU 2013: Nachhaltigkeit, Energie 2.0, Stadtentwick-lung im 21. Jahrhundert, Generationen-gerechtes Bauen. „Damit wollen wir den ganzheitlichen Ansatz für Ressourcen effizientes, Generationen übergreifendes Bauen zum Ausdruck bringen“, erläutert Dr. Hauke. „Stahl als Baustoff 3R – was für reduzieren, reaktivieren, recyceln steht – bietet alle Voraussetzungen für das Bauen der Zukunft. Stahl ist leicht und flächeneffizient, er ist wiederver-wendbar, verleiht Bauwerken eine hohe Nutzungsflexibilität im gesamten Lebens-zyklus und er ist unendlich oft recycelbar, also regenerativ. Der Grundstoff liegt zu-dem in Form des hochwertigen Sekundär-rohstoffes Stahlschrott vor der Haustür. Den Dreiklang in dieser Vielfältigkeit leistet kein anderer Baustoff.“

Fachbesucher erwartet auf dem Stand ein breites Angebot an EPD-zertifizierten Bauprodukten, ressourceneffizienten Hochleistungsbaustählen, Verfahren und Bausystemen für den Büro- und Verwal-tungsbau, Parkhäuser, das Bauen im Bestand bis hin zu energieeffizienten Dach- und Fassadensystemen, Decken-systemen, nachhaltigem Korrosionsschutz mit Feuerverzinken sowie Dämmschicht-bildnern bis zu einer Feuerwiderstands-klasse von R180. Planer und Bauherren können sich zudem zur Ausführung ihrer Bauobjekte über das umfangreiche Netz-werk der Stahlbaufirmen und des Stahl-handels informieren. Auch Fragen zur Nachhaltigkeitszertifizierung von Ge-bäuden können mit Fachplanern vor

Ort besprochen werden. Die Umwelt-Produktdeklaration EPD-BFS-2010111 „Baustähle: Offene Walzprofile und Grobbleche“ liefert Informationen über die funktionale und ökologische Quali-tät von Bauteilen und Baustoffen; sie ist auch im DGNB-Navigator integriert. Ein Highlight des Messestandes bildet wieder der große Vortrags-Campus. Architekten und Tragwerksplaner, Fachexperten so-wie Bauausführende berichten täglich über aktuelle Themen aus den Bereichen Nachhaltigkeit, Industrie- und Gewerbe-bau, Büro- und Verwaltungsbau. Das Campus-Programm wird je nach Thema mit Kooperationspartnern durchgeführt, z. B. mit der Bayerischen Architekten-kammer und der Ingenieurkammer-Bau, der Deutschen Gesellschaft für Nachhal-tiges Bauen (DGNB) oder dem Institut Bauen und Umwelt (IBU). Am Diens-tagnachmittag, 15. 01. 2013 wird auf dem Gemeinschaftsstand von bauforumstahl der erstmals ausgelobte Ingenieurpreis des Deutschen Stahlbaues verliehen.

Ausstellende Unternehmen:– AG der Dillinger Hüttenwerke– ArcelorMittal Gruppe mit den Firmen:

ArcelorMittal Commercial Long Deutschland GmbH ArcelorMittal Construction Deutschland GmbH

– Salzgitter AG mit den Firmen: Peiner Träger GmbH (PTG) Salzgitter Bauelemente GmbH (SZBE)

– Stahlwerk Thüringen GmbH – CSN Group

– Tata Steel International

Ausstellende Organisationen und ihre Unternehmen:– Deutscher Stahlbau-Verband DSTV– Institut Feuerverzinken GmbH– Interessengemeinschaft Stahl-Brand-

schutzbeschichtung (IGSB)– Interessengemeinschaft Stahlhandel

im bauforumstahl (IGS)

Weitere Informationen finden Sie unter: www.bauforumstahl.de

Auslobung Verzinkerpreis 2013

Architekten, Bauingenieure, Stahl- und Metallbauer, Designer und Metallgestal-ter sind aufgerufen sich am Wettbewerb um den 13. Deutschen Verzinkerpreis für Architektur und Metallgestaltung zu be-teiligen. Der Einsendeschluss für den mit 15.000 € dotierten Preis ist der 29. März 2013.

In seiner rund 25-jährigen Geschichte hat sich der Verzinkerpreis zu einem in der Fachwelt beachteten Podium für in-novative Architektur und Metallgestal-tung mit Stahl entwickelt. Neben etab-

lierten Architekten und Designern dient der Verzinkerpreis auch talentierten, weniger bekannten Architekten und Me-tallgestaltern als Sprungbrett, da er die Möglichkeit bietet, herausragende Pro-jekte einer großen Öffentlichkeit zu prä-sentieren. Der Deutsche Verzinkerpreis prämiert innovative Bauwerke, Objekte und Produkte, die im wesentlichen Um-fang feuerverzinkt sind oder interessante feuerverzinkte Details enthalten. Die un-abhängige Jury aus Architekten, Metall-gestaltern und Fachpressevertretern ent-scheidet über die Vergabe des Preises, der in getrennten Kategorien die Bereiche Ar-chitektur und Metallgestaltung prämiert.

Bewerbungsformulare für den Deut-schen Verzinkerpreis 2013 und die Aus-lobung mit den Teilnahmebedingungen sind erhältlich beim Industrieverband Feuerverzinken e.V., telefonisch und im Internet.

Weitere Informationen unter: www.feuerverzinken.com

Reiser und Partner Architekten erhielten beim Wettbewerb um den Verzinkerpreis 2011 einen der beiden ersten Preise für die feuerverzinkte Fassade der Werner-von-Siemens-Schule in Bochum. (Quelle: Industrieverband Feuerverzinken)

Rezensionen

Kahlmeyer, E., Hebestreit, K., Vogt, W.: Stahlbau nach EC 3. Bemessung und Konstruktion. Träger – Stützen – Verbindungen. 6. Auflage. Neuwied: Werner-Verlag 2012. 332 S., zahlr. Abb. u. Tab., Kart., 17 × 24 cm. ISBN 978-3-8041-5211-3; 39,– €

Zum 1. Juli 2012 wurde das erste Paket der DIN EN Eurocodes in den meisten Bundesländern bauaufsichtlich einge-führt. Hierzu gehört auch der Eurocode 3, der mit seinen 20 Teilen und den zuge-hörigen nationalen Anhängen einen Regelungsumfang von rund 1700 Seiten einnimmt.

16_064-068_Rubriken.indd 65 18.12.12 15:01


Rezensionen / Tagungsberichte

Das praxisorientierte Buch von Kahl-meyer/Hebestreit/Vogt widmet sich der Anwendung der Bemessungsregeln aus den für den Stahlbau elementaren Teilen DIN EN 1993-1-1 „Allgemeine Bemes-sungsregeln und Regeln für den Hoch-bau“ und DIN EN 1993-1-8 „Bemessung von Anschlüssen“. Struktur, inhaltliche Konzeption und Beispiele wurden von den vorangegangenen Auflagen über-nommen und auf die Bemessung nach Eurocode 3 umgestellt. Der Leser hat damit die Möglichkeit eines direkten Quervergleichs zu den Bemessungsregeln der DIN 18800 und deren Umsetzung.

Das Buch ist in die fünf Hauptteile I. Grundlagen, II. Träger, III. Stützen, IV. Verbindungen und V. Beispiele zur Konstruktion und Berechnung von Ver-bindungen gegliedert. Der Teil Grund-lagen behandelt auf wenigen Seiten grundsätzliche Regelungen zu den Ein-wirkungen und Nachweisen in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit.

Der zweite Hauptteil widmet sich auf 69 Seiten der Gestaltung von Trägern im Allgemeinen und dem Nachweis von Vollwandträgern im Speziellen. Es wer-den Bemessungsregeln für Querschnitte der Klassen 1 bis 3 vorgestellt, die plasti-sche Berechnung von Durchlaufträgern, Bauteilnachweise für einachsige Biegung und Gebrauchstauglichkeitsnachweise beschrieben. Dabei werden Formeln zur Berechnung der Wölbkrafttorsion, der idealen Biegedrillknickmomente und der drehelastischen Bettung von Trägern (Gegenstand von DIN EN 1993-1-3 und zugehehörigem NA) zusammengestellt. Zum Nachweis von Querschnitten der Klasse 4 werden allgemeine Hinweise gegeben. Bei der Methode der reduzier-ten Spannungen ist analoges Vorgehen zur DIN 18800-3 nur eingeschränkt auf die alleinige Wirkung von Längs- oder Schubspannungen möglich.

Im dritten Hauptteil werden auf einem Umfang von 34 Seiten konstruktive Ge-staltung und Stabilitätsnachweise von Stützen behandelt. Betrachtet werden hauptsächlich einteilige Stützen, deren Bemessung mit Schnittgrößen nach Theorie II. Ordnung und Ersatzstab-nachweise hierfür.

Den Schwerpunkt des Buches bilden die geschweißten und geschraubten Verbindungen von offenen Profilen, zu denen in den Hauptteilen IV und V auf insgesamt 206 Seiten normative Rege-lungen, Bemessungshilfen und zahlreiche Beispiele sowie Tabellen im Anhang zu-sammengestellt sind. Behandelt werden gelenkige und biegesteife Anschlüsse, Trägerauflager, Füße von gelenkigen und biegesteifen Stützen, Rahmenecken und Nachweise für Aussteifungsrippen. Die Regelungen zu nachgiebigen Ver-

bindungen, auf die im Unterschied zu DIN 18800-1 in DIN EN 1993-1-8 aus-führlich eingegangen wird, sind nicht Ge-genstand dieser umfangreichen Kapitel.

Kahlmeyer, Hebestreit und Vogt wen-den sich mit ihrem Buch zum Stahlbau nach Eurocode 3 an Studierende und Praktiker des Bauingenieurwesens. Durch die knappe Darstellung der Vorschriften und die Vielzahl von Beispielen ermög-licht es einen schnellen Einstieg in die Bemessung nach den Teilen 1-1 und 1-8. Auf viele Fragen zur Anwendung der Be-messungsregeln werden schlüssige Ant-worten gegeben. Für die tiefergehende Auseinandersetzung mit der Materie stehen inzwischen eine Reihe weiterer Schriftbeiträge zur Verfügung, die ergän-zend herangezogen werden können. Wie auch bei vergleichbaren Büchern festzustellen ist, werden Umstellung des Sprachgebrauches und konsequente Verwendung der Formelzeichen aus den Eurocodes nicht innerhalb einer Neu-auflage vollständig erreicht. Darunter leidet jedoch die Verständlichkeit des Buches nicht.

Prof. Dr.-Ing. Richard Stroetmann, Technische Universität Dresden

Bargmann, H.: Historische Bautabellen. Normen und Konstruktionshinweise 1870–1960. Köln: Wolters Kluwer/ Werner Verlag, 5. Aufl. 2013. 770 S., Festeinband, 15,5 × 21,5 cm. ISBN 978-3-8041-4518-4; 89,– €

Seit nunmehr 20 Jahren hat sich der „Bargmann“ zu einem wichtigen Ar-beitsmittel des Tragwerksplaners bei der Sanierung, Modernisierung und Umbau von Altbauten entwickelt. Dies betrifft insbesondere den statischen Nachweis historischer Baukonstruktio-nen. Dem 102 Seiten umfassenden Ka-pitel über Lastannahmen folgen die Ka-pitel über Holzbau (107 S.), Stahlbau (147 S.), Mauerwerkbau (139 S.), Stahl-beton (166 S.) und Grundbau (52 S.). Neu hinzugekommen ist das Kapitel „Wärme dämmung der Wohnhäuser“ mit 24 Seiten.

Im Kapitel „Stahlbau“ sind nicht nur Querschnittswerte historischer Profile dokumentiert, sondern beispielsweise tabellarisch zusammengefasste Formeln zur Bemessung einteiliger Druckstäbe (S. 319/320) oder Stützenfußplatten mit Rippen (S. 329).

Für die Sanierung von Hochbauten, die im Zeitraum von 1870 bis 1960 entstanden sind ist das vorliegende Buch nach wie vor ein Standardwerk. Von Fall zu Fall sind jedoch Ergänzun-gen notwendig. So finden sich im Lite-raturverzeichnis weder Hinweise auf

die Dissertationen von Michael Fischer [1] und Friedmar Voormann [2] über Steineisendecken noch auf das von Frank Fingerloos herausgegebene Buch über Historische technische Regel-werke für den Beton-, Stahlbeton- und Spannbetonbau [3]; auch die wichtigen Arbeiten von Rudolf Käpplein über die Bemessung gusseiserner Biegeträger und Stützen finden keine Erwähnung (z. B. [4]).

Trotz dieser Kritik sollte der „Barg-mann“ zur Handbibliothek jedes Trag-werksplaners gehören.

Literatur

[1] Fischer, M.: Steineisendecken im Deut-schen Reich 1892-1925. Cottbus: BTU Cottbus 2009 (http://opus.kobv.de/btu/volltexte/2009/781/).

[2] Voormann, F.: Historische Hohlsteinde-cken. Tönning: Der Andere Verlag 2009.

[3] Fingerloos, F.: Historische technische Regelwerke für den Beton-, Stahlbeton- und Spannbetonbau. Berlin: Ernst & Sohn 2008.

[4] Käpplein, R.: Untersuchung und Beur-teilung alter Gusskonstruktionen. Stahl-bau 66 (1997), H. 6, S. 318–332.

Karl-Eugen Kurrer, Berlin

18. DASt-Kolloquium Stahlbau

Am 16. und 17. Oktober 2012 veranstal-tete der Deutsche Ausschuß für Stahl-bau DASt bereits zum 18. Mal sein re-nommiertes Forschungskolloquium. Wie letztes Mal in Weimar fand es im Vor-feld des Deutschen Stahlbautages statt. Diesjähriger Veranstaltungsort waren die Räumlichkeiten im modernen Su-perC der RWTH Aachen University, von wo aus sich ein schöner Blick auf den historischen Stadtkern der Kaiserstadt Aachen ergab. Ausrichter des DASt-Kol-loquiums war das Institut für Stahlbau und Lehrstuhl für Stahlbau und Leicht-metallbau der RWTH unter der Leitung von Herrn Prof. Dr.-Ing. Markus Feld-mann.

Mit dem Forschungskolloquium wird Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftlern die Möglich-keit gegeben, ihre Forschungsarbeiten, die auch im Hinblick auf eine Promotion durchgeführt wurden, einem breiten und interessierten Fachpublikum zu präsen-tieren. Nicht nur innerhalb der im An-schluss an den Vortrag gewährten Dis-kussionszeit gab es die Gelegenheit für

Tagungsberichte

16_064-068_Rubriken.indd 66 18.12.12 15:01


Tagungsberichte

Stahltags. Schwerpunktmäßig befassten sich die einzelnen Stahldialoge mit fol-genden Themen: Energiewende, Techni-sche Weiterentwicklungen in der Anla-gen- und Umformtechnik, Zukunft ge-stalten mit nichtrostendem Stahl, Grundlagen für effiziente stahlmetallur-gische Prozesse, Fachkräftesicherung, Ressourceneffizienz und Lebenszyklus-analyse.

Werkstoffindustrien wie die Stahlin-dustrie bilden die Basis für eng verzahnte Wertschöpfungsketten, ohne die die Er-folge der deutschen Industrie undenkbar sind. So wie die Industrie Motor der Konjunktur nach der Krise war, ist sie nun ein stabiler Ankerpunkt in Zeiten wachsender gesamtwirtschaftlicher Ver-unsicherung. Umso wichtiger ist es, die internationale Wettbewerbsfähigkeit deutscher und europäischer Unterneh-men zu erhalten. Vor diesem Hintergrund wurde am zweiten Kongresstag die in-dustrielle Zukunft in Deutschland und Europa aus der Perspektive von Wirt-schaft, Wissenschaft und Politik disku-tiert. Es sprachen Hans Jürgen Kerkhoff, Präsident der Wirtschaftsvereinigung Stahl und Vorsitzender des Stahlinsti-tuts VDEh, Bundesumweltminister Peter Altmaier, Prof. Dr.-Ing. Raimund Neu-gebauer, Präsident der Fraunhofer-Ge-sellschaft zur Förderung der angewand-ten Forschung, und Dr. Thomas Lind-ner, Präsident des Verbands Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA). Zudem wird die Carl-Lueg-Denkmünze an Giovanni Arvedi, Vorsitzender der italienischen Finarvedi-Gruppe, verlie-hen.

Weitere Informationen unter www.stahl-online.de.

fachliche Gespräche. Auch die Mittags- und Kaffeepausen, in denen für das leib-liche Wohl reichlich gesorgt war, und die gesellschaftliche Abendveranstal-tung im historischen Tonnengewölbe des Ratskellers zu Aachen boten ein ideales Forum zum angeregten fach-lichen Austausch mit Kolleginnen und Kollegen anderer Hochschulen und Vertretern aus der Praxis. Diese konn-ten sich im Gegenzug ein eigenes Bild über aktuelle Forschungsaktivitäten machen.

Die 28 Beiträge aus 16 verschiedenen Forschungseinrichtungen konnten in vier Kategorien eingeordnet werden: Modell und Realität, Experiment und Simulation, Forschung und Normen, Neue Werk-stoffe und Konstruktionen. Die neuen Trends und Entwicklungen im Stahlbau lassen sich auch anhand der Schwer-punktthemen ablesen. Neben den klassi-schen Themen wie bspw. Stabilität, Schweißen, Ermüdung, Verbundbau etc. wurden u. a. Forschungsarbeiten aus den Bereichen Windingenieurwesen und erstmals auch aus dem Gebiet der Nachhaltigkeit vorgestellt.

Ein weiterer Aspekt, den Herr Dr. Gerhard Scheuermann, Vorsitzender des DASt, neben der angenehmen At-mosphäre in seinem Schlusswort her-vorhob, war der hohe Anteil an weib-lichen Vortragenden im Vergleich zu den letzten Forschungskolloquien.

Die einzelnen Beiträge sind auch in schriftlicher Form in einem umfassenden Vortragsband, der weiterhin erhältlich ist, veröffentlicht. Darüber hinaus wurden an beiden Tagen jeweils drei sich besonders hervorgetane Beiträge gewürdigt (Bild 1). Die Preisträger bekommen die Möglich-keit ihre weitergeführte Forschungsarbeit

Bild 1. v. l. n. r.: Dr.-Ing. Gerhard Scheuermann, Volker Hüller (Geschäftsführer des DASt) mit den sechs Preisträgern – Frank Kemper (RWTH Aachen University), Sebastian Lübke (TU Dortmund), Joanna Gajda (TU Kaiserslautern), Anne Bechtel (Leibniz Universität Hannover), Jörg Uhlemann (Universität Duisburg-Essen), Gloria Wetzel (SLV Halle GmbH)

Jahrestagung STAHL 2012

Über 3000 Teilnehmer haben sich zum Stahltag 2012 am 8. und 9. November 2012 angemeldet. Sie kommen aus 29 Ländern, vor allem, um 40 Vorträge zu hören. Das diesjährige Motto lautet „Zu-kunft beginnt mit Stahl“ und nimmt da-mit das Thema der im letzten Jahr be-gonnenen Kommunikationsinitiative auf. Gerade die Energiewende zeigt deutlich, wie notwendig es ist, technisch an der Spitze zu stehen und mit Innovationen einen Vorsprung zu erlangen. Bei drei Anwendungen ist es der Stahlindustrie in diesem Jahr besonders gut gelungen, mit technischen Neuerungen zu punk-ten:– Der gerade ausgelieferte Golf VII ist

rund 100 Kilo leichter als sein Vor-gängermodell, was unter anderem auf die eingesetzten höherfesten Stahlsor-ten zurückzuführen ist, die andere Materialien ersetzen.

– Bei den künftigen IC X Zügen der Deutschen Bahn werden die Wagen-kästen aus Stahl und nicht mehr aus Aluminium bestehen.

– Der New Beetle von Volkswagen hat wieder Kotflügel aus Stahl und nicht mehr aus Kunststoff.

Der Dialog von Produzenten, Verarbei-tern und Wissenschaftlern ist wieder ein Charakteristikum auch des diesjährigen

in einem Schwerpunktheft, das für den Herbst nächsten Jahres geplant ist, in die-ser Zeitschrift zu veröffentlichen.

Carl Richter, Aachen

16_064-068_Rubriken.indd 67 18.12.12 15:01


Termine

Auskünfte und Anmeldung:www.bauingenieurkongress.de

VDI Symposium

Ort und Termin: Berlin, 12. März 2013

Thema: „Infrastruktur für unsere Zukunft – Gesellschaftlich tragfähige Lösungen gemeinsam entwickeln“

Auskünfte und Anmeldung: www.vdi.de/politik

Dresdner Stahlbaufachtagung 2013

Ort und Termin:Dresden, 20. März 2013

Thema: Planung, Bemessung und Aus-führung nach den Eurocodes 3 und 4, der DIN EN 1090-2 und der DIN EN ISO 12944

Auskünfte und Anmeldung:www.bauakademie-sachsen.de

International IABSE Spring Conference

Ort und Termin:Rotterdam, Niederlande, 6. bis 8. Mai 2013

Themen:– Load carrying capacity and remaining

lifetime– Assessment of structural condition– Modernisation and refurbishment– Materials and products– Structural verification

Auskünfte und Anmeldung:www.iabse2013rotterdam.nl

TechnoBond – Fachtagung industrielle Klebetechnik

Ort und Termin:Memmingen, 13. und 14. Mai 2013

Themenschwerpunkte:– Adhäsion und Oberflächenbehandlung– Neue Klebstoffe und Verfahren– Klebtechnische Anwendungen in

Optik und Mikrotechnik– Klebtechnik im Fahrzeugbau und

Luftfahrt (Verkehrstechnik)– Berechnung und Simulation– Verarbeitung und Applikation– Prozessbeherrschung und Prozess-

integration

Auskünfte und Anmeldung:www.otti.de

Termine

Praktiken und Potentiale von Bautechnikgeschichte

Ort: Berlin, Deutsches Technikmuseum Trebbiner Str. 9

Veranstalter: VDI-Arbeitskreise Technik-geschichte und Bautechnik, Lehrstuhl für Bautechnikgeschichte und Tragwerk-serhaltung der BTU Cottbus

Themen und Termine (Auswahl):– Entwicklung der internen und externen

Vorspannung bei Schrägkabel brücken, 17. Januar 2013

– „Räder müssen rollen für den Sieg“. Albert Ganzenmüller, des Teufels Staatssekretär im Reichsverkehrs-ministerium, 31. Januar 2013

– Entwicklungslinien des Spann-betonbrückenbau 1935 bis 1970, 14. Februar 2013

– Sportboote und die Mobilitätsrevolu-tion um 1900, 28. Februar 2013

– Entwicklung der fédération internatio-nale du béton (fib) von 1952 bis heute, 14. März 2013

– Zur Entwicklung der Spannbetonvor-schriften in der DDR, 25. April 2013

– Die Entwicklung des Spannbetonbaus bei Leonhardt, Andrä und Partner, 16. Mai 2013

– Die Berliner Kongreßhalle (1957) – Konzept, Realisierung, Einsturz, Wiederaufbau, 6. Juni 2013

Beginn jeweils um 17 Uhr 30Teilnahme kostenfrei

Auskünfte:Arbeitskreis Technikgeschichte im VDI-Bezirksverein Berlin-Brandenburg e.V.Dr.-Ing. Karl-Eugen Kurrer [email protected]

35. Stahlbauseminar

Orte und Termine: Neu-Ulm, 15. und 16. Februar 2013Wien, Österreich, 22. und 23. Februar 2013

Themen:– Anmerkung zur linearen und nicht-

linearen Torsionstheorie im Stahlbau– Anschlüsse nach DIN EN 1993-1-8– Software für Stahlbauer– Bewegliche Stahlbauten– Anwendung der Eurocodes im inter-

nationalen Umfeld

– Plattenbeulen nach Eurocode EN 1993-1-5 und Vergleich mit den (alten) nationalen Normen DIN bzw. ÖNORM

– Heißbemessung von Stahl- und Ver-bundtragwerken nach Eurocodes

Auskünfte und Anmeldung:www.akademie-biberach.de

Haus der Technik Essen

Ort und Termin: Essen, 6. und 7. März 2013 Themen:Türme und Gründungen bei Windener-gieanlagen – Towers and Foundations for Wind Energy Converters (mit In-formationen zur Aktualisierung der DIBt-Richtlinie für WEA)

Auskünfte und Anmeldung:Haus der TechnikHollestraße 145127 EssenTel.: 0201/18031Fax: 0201/[email protected]

2. Darmstädter Ingenieurkongress Bau und Umwelt

Ort und Termin:Darmstadt, 12. und 13. März 2013

Themen:– Betriebsfestigkeit im Bauwesen– Building Information Modeling (BIM)– Energetische Ertüchtigung im denk-

malgeschützten Gebäudebestand– Entfernung von Mikroverunreinigun-

gen aus Abwasser – Relevanz auch für Hessen?

– Entwicklung ländlicher Räume– Glas und Kunststoffe im Bauwesen– Großbaustellen – Integrierte Optimie-

rung von Bauverfahren, Logistik und Verkehr

– Ingenieurmethoden im Brandschutz– Klima- und ressourcenschonendes

Bauen mit Beton– Neue geodätische Verfahren zum

Strukturmonitoring– Sanierung und Optimierung in der

Wasserversorgung– Simulation– Smart Energy Cities– Urban mining– Vom Energiehaus+ zur Plusenergie-

siedlung– Wasserbau– Wasserressourcenmanagement

16_064-068_Rubriken.indd 68 18.12.12 15:01

Arbeiten in …Süd-Korea

Fünf Fragen an Dr.-Ing. Daniel Pfanner, Partner bei Bollinger+ Grohmann in Frankfurt, Leiter internationale Projekte undLeiter der Fassadenplanung

1. Können Sie unseren Lesern verraten, wie Sie in die südkoreanischenProjekte reingekommen sind?Von Projekt zu Projekt waren die Gegebenheiten naturgemäß verschieden.An unser erstes Großprojekt in Busan sind wir über einen internationalenArchitektur-Wettbewerb gekommen, in welchem wir als Fachplaner fürTragwerksplanung die Architekten beraten hatten. Inzwischen werden wirauch direkt angesprochen und sogar von einem unserer lokalen Partnerbürosin Südkorea weiterempfohlen. Die Bauherrenschaft spielt natürlich auch einegroße Rolle, öffentliche und institutionelle Bauherren gehen anders vor, alsFirmen oder Investorengruppen. Alle Projekte weisen aber einige für unswichtige Parallelen auf: In sämtlichen Projekten arbeiten wir mit internationaltätigen Architekten gemeinsam in einem internationalen Planungsteam. DerErstkontakt nach Korea erfolgte dabei meistens durch die Architekturbüros.Und in allen Projekten folgt dem sehr positiven Erstkontakt ein zäher Ver -handlungsmarathon, bis man sich über eine definitive Beauf tragung freuenkann.

2. Wie fällt für Sie ein Vergleich zwischen der Qualität von Bauteilen(etc.) in Süd-Korea und Deutschland aus?Der augenscheinliche Vergleich fällt sehr gut für Südkorea aus. Die Ausfüh-rungsqualität sowohl im Beton- als auch im Stahlbau ist ausgesprochen hoch.Beim Busan Cinema Center hatten wir bei den meisten oberirdischenBetonbauteilen Sichtbetonqualität, obwohl diese gar nicht gefordert war.Leider wurden die meisten Betonoberflächen anschließend noch weißgestrichen … Und Baustellenschweißnähte sahen oft aus wie vom Schweiß-roboter hergestellt. Allerdings muss man insbesondere im Stahlbau ergänzenderwähnen, dass die Frage nach Prüfprotokollen beispielsweise der Ultra-schallprüfung von Schweißnähten oft unbeantwortet bleibt, so dass trotz derguten visuellen Qualität eine gewisse Restunsicherheit bleibt. Im Fassaden-bau liegt die Ausführungsqualität hingegen weit hinter europäischenStandards und auch die Bereitschaft, auf importierte Materialien zurückzu-greifen, ist sehr gering. Dies gilt sowohl für den Bau transparenter Ganzglas-fassaden, als auch für opake Blechfassaden, was uns in der Fassadenplanung

immer wieder vor die Herausforderung stellt, den lokalen koreanischenMarkt in Hinsicht auf ein ganz bestimmtes Produkt sondieren zu müssen.

3. Projektplanung und Kommunikation – was sind für Sie dieauffälligsten Unterschiede zu Deutschland?

Das grundlegende Planungsmodell, d.h. die Festlegung der Planungs-phasen und Leistungsbilder, aber auch die Normung des Korean

Building Code folgt den amerikanischen Standards. Wir waren in derRegel ab dem Concept Design im Projekt involviert. In allen Projekten

wurde für die darauf folgenden Leistungsphasen von der Entwurfs- biszur Ausführungsplanung (Schematic Design, Design Development und

Construction Documentation) ein Service Split zwischen unserem Büround dem jeweiligen lokalen Partnerbüro vereinbart. Unsere Intention ist

immer, bis zur letzten Phase im Projekt involviert zu bleiben, spätestens beiAusschreibung und Vergabe übernehmen aber die lokalen Partner in der Regelunsere Planung.

WISSENSWERTES ZUM SÜD-KOREANISCHEN BAU-ARBEITS-MARKT IM ÜBERBLICK:

– erforderliche PapiereEinreise ohne Visum. DeutscheStaatsangehörige benötigen für einenAufenthalt in Süd-Korea bis maximal3 Monate kein Visum. Für längereAufenthalte siehe 1. u. 2. Link

– offene Stellen in welchen Bereichen:Der Anteil ausländischer Fachkräfte inKorea ist sehr gering. Alle ausländi-schen Ingenieure, die wir trafen, warenauf Projektbasis im Land. Selbst diesehr großen, international operierendenIngenieurfirmen haben keineNiederlassungen in Korea. Diekoreanischen Planungsbüros habeneine völlig andere Struktur als inDeutschland. Die meisten Projektewerden von großen Generalplaner-Unternehmen abgewickelt, dieArchitektur- und sämtliche Fachpla-nungsabteilungen unter einem Dachvereinigen und oft mehrere tausendMitarbeiter haben.

– Gehälter25.000 – 34. 000 € (Brutto) pro Jahrfür Berufsanfänger,39.000 – 43. 000 € (Brutto) pro Jahrfür 5–7Jahren Berufserfahrung.

Dr.-Ing. Daniel Pfanner, Partner bei Bollinger + Grohmann

in Frankfurt, Leiter internationale Projekteund Leiter der Fassadenplanung

„In allen Fällen sehr respektvoller Umgangmiteinander“

© Duccio Malagamba

Alte Innenstadt Seoul (Foto: Bollinger + Grohmann)

Privatfoto: Kulinarische Highlights(Foto: Bollinger + Grohmann)

Arbeiten_in_SuedKorea_Arbeiten_in 17.12.12 11:09 Seite 1

Stellenmarkt_ST_1-2013.indd 1 19.12.12 08:24

AUF EIN WORTWir sind in jeder Hinsicht froh über die Projekte, die wir bislang in Korea planen und realisieren durften. Zum einen sinddie Projekte selbst hochinteressant. Sei es das Busan Cinema Center mit riesigen Herausforderungen an die Planer, wieder längsten Dachauskragung der Welt, einem Doppelhochhaus für einen der größten koreanischen Konzerne in derhistorischen Innenstadt von Seoul, einem Ausstellungs- und Servicecenter des größten koreanischen Automobilher-stellers oder mehrere über 300 m hohe Türme in einem komplett neu geplanten Stadtviertel: die Dynamik und die Kraftin der Umsetzung solcher Projekte in Korea ist sehr beeindruckend.

Sicherlich liegen auf dem Weg zum erfolgreichen Projektabschluss einige Fallstricke. Diese sind zum einenkommunikativer Natur, zum anderen in der unterschiedlichen Ingenieurskultur begründet. Hier befindet man sichregelmäßig im Drahtseilakt zwischen höflichem, interkulturellem Miteinander und dem konsequenten Eintreten für

eine innovative ingenieurmäßige Denkweise, die mitunter den lokalen Gepflogenheiten nicht entspricht. Das kann u.a.dazu führen, einen –spontanen – theoretischen Grundlagenvortrag vor einem koreanischen Expertengremium über ein

ausgewähltes Thema des konstruktiven Ingenieurbaus halten zu müssen, zum anderen aber auch zu sehr intensivenKonversationen mit den koreanischen Partnern während lokaler Restaurantbesuche. Letztere sind übrigens immer wieder einHighlight – kaum eine Küche ist so frisch und vielseitig wie die koreanische!

Die Kommunikation gestaltet sich oft schwierig: Englisch wird meist nur voneinigen Führungskräften beherrscht, trotzdem sieht man sich oft 50 oder mehrMeetingteilnehmern gegenüber. Es wird sehr großer Wert auf Präsentationen,regelmäßige Reports, Video- und Telefonkonferenzen, etc. gelegt, daraufsollte man sich – auch zeitlich – einstellen.

4. Wie wird der deutsche Bauingenieur in Südkorea gesehen undbegegnet ihm sein südkoreanischer Kollege auf der berühmtenAugenhöhe?Ich habe in allen Fällen einen sehr respektvollen Umgang miteinander erlebt,der stark von der berühmten asiatischen Höflichkeit geprägt ist. Jedoch sinddie koreanischen Partner durchaus selbstbewusst genug, auch einmal eineablehnende Haltung zu verbalisieren, das asiatische Klischee des ständignickenden Gegenübers trifft hier definitiv nicht zu. Allerdings sollte man Zeitund Aufenthalte vor Ort investieren, damit sich ein solch offener Umgangauch mit der Zeit einstellen kann.In Hinsicht auf die inhaltliche Zusammenarbeit unter Ingenieuren gilt in Koreadas Gleiche wie überall auf der Welt: die Qualität der Planung hängt stark vonden jeweiligen verantwortlichen und planenden Akteuren ab. Wir haben inSüdkorea gute und weniger erfreuliche Erfahrungen in technischen Diskussio-nen gemacht. Beispielsweise ist in Südkorea das unbedingte Vertrauen in dieErgebnisse von Finiten Element Berechnungen sehr ausgeprägt, was wirdurchaus immer wieder hinterfragen. Auf der anderen Seite akzeptieren wir,dass einige Dinge anders aber deshalb nicht schlechter gemacht werden.So mussten wir als deutsche Ingenieure beispielsweise lernen, dass nebenunseren Stahlbetonwannen jeglicher Couleur durchaus weitere interessanteBauweisen für unterirdische Bauten im Grundwasser existieren …

5. Was würden Sie jedem deutschen Planer für sein erstes Projektin Süd-Korea raten?Ratschläge zu erteilen steht mir sicherlich nicht zu, da ich die Motivlagedeutscher Planer in Korea nicht insgesamt beurteilen kann. Wir machen diesaus dem gleichen Antrieb heraus, der uns in allen Projekten antreibt:Architektur im jeweiligen regionalen, kulturellen, normativen und technischemKontext umzusetzen. Ein offenes Ohr und ein bisschen Abenteuerlust helfendabei sicherlich auch in Korea. Und um an die vorige Frage anzuknüpfen:Ingenieurverständnis darf zwar niemals interkultureller Kommunikationgeopfert werden, doch ab und an lohnt sich die Bereitschaft zum Zuhörenund Lernen auch für deutsche Planer.In jedem Falle kann ich die Zusammenarbeit mit koreanischen Kollegenim eigenen Büro wärmstens empfehlen, viele kommunikative und auchtechnische Verständnisprobleme treten so gar nicht erst auf – schöne Grüßean dieser Stelle an meinen Kollegen Sungyong Kim!


Schreiben Sie uns oder rufen Sie an,

wenn Sie selbst über interessante

Auslandserfahrungen verfügen und

Lust haben, sie unseren Lesern vor -

zustellen. Tel. (030) 47031-273,

[email protected]

– SteuernDie Steuersätze liegen zwischen15 und 24%

– interessante Links:www.working-holiday-visum.dewww.visaexpress.dewww.reise-ass.com/korea/einreise-suedkorea/45-einreseformalitaetenwww.reiseanleitung.de/einreisebe stimmungen-fuer-suedkorea

Flip Chart Diskussionen (Foto: Bollinger + Grohmann)

Abendliches Beisammensein (Foto: Bollinger + Grohmann)

Baustelle Busan (Foto: Michael Volk)

6-geschossiges Basement in Seoul(Foto: Bollinger + Grohmann)

Baustelle Busan (Foto: Bollinger + Grohmann)



Ernst & Sohn Stellenmarkt · Oktober 2012 aufFachpersonal Niveauho

hemKarriere im Bauingenieurwesen

Stellenangebote & Weiterbildungweitere Angebote: www.ernst-und-sohn.de/stellenmarkt

AUF EIN WORTWir sind in jeder Hinsicht froh über die Projekte, die wir bislang in Korea planen und realisieren durften. Zum einen sinddie Projekte selbst hochinteressant. Sei es das Busan Cinema Center mit riesigen Herausforderungen an die Planer, wieder längsten Dachauskragung der Welt, einem Doppelhochhaus für einen der größten koreanischen Konzerne in derhistorischen Innenstadt von Seoul, einem Ausstellungs- und Servicecenter des größten koreanischen Automobilher-stellers oder mehrere über 300 m hohe Türme in einem komplett neu geplanten Stadtviertel: die Dynamik und die Kraftin der Umsetzung solcher Projekte in Korea ist sehr beeindruckend.

Sicherlich liegen auf dem Weg zum erfolgreichen Projektabschluss einige Fallstricke. Diese sind zum einenkommunikativer Natur, zum anderen in der unterschiedlichen Ingenieurskultur begründet. Hier befindet man sichregelmäßig im Drahtseilakt zwischen höflichem, interkulturellem Miteinander und dem konsequenten Eintreten für

eine innovative ingenieurmäßige Denkweise, die mitunter den lokalen Gepflogenheiten nicht entspricht. Das kann u.a.dazu führen, einen –spontanen – theoretischen Grundlagenvortrag vor einem koreanischen Expertengremium über ein

ausgewähltes Thema des konstruktiven Ingenieurbaus halten zu müssen, zum anderen aber auch zu sehr intensivenKonversationen mit den koreanischen Partnern während lokaler Restaurantbesuche. Letztere sind übrigens immer wieder einHighlight – kaum eine Küche ist so frisch und vielseitig wie die koreanische!

Die Kommunikation gestaltet sich oft schwierig: Englisch wird meist nur voneinigen Führungskräften beherrscht, trotzdem sieht man sich oft 50 oder mehrMeetingteilnehmern gegenüber. Es wird sehr großer Wert auf Präsentationen,regelmäßige Reports, Video- und Telefonkonferenzen, etc. gelegt, daraufsollte man sich – auch zeitlich – einstellen.

4. Wie wird der deutsche Bauingenieur in Südkorea gesehen undbegegnet ihm sein südkoreanischer Kollege auf der berühmtenAugenhöhe?Ich habe in allen Fällen einen sehr respektvollen Umgang miteinander erlebt,der stark von der berühmten asiatischen Höflichkeit geprägt ist. Jedoch sinddie koreanischen Partner durchaus selbstbewusst genug, auch einmal eineablehnende Haltung zu verbalisieren, das asiatische Klischee des ständignickenden Gegenübers trifft hier definitiv nicht zu. Allerdings sollte man Zeitund Aufenthalte vor Ort investieren, damit sich ein solch offener Umgangauch mit der Zeit einstellen kann.In Hinsicht auf die inhaltliche Zusammenarbeit unter Ingenieuren gilt in Koreadas Gleiche wie überall auf der Welt: die Qualität der Planung hängt stark vonden jeweiligen verantwortlichen und planenden Akteuren ab. Wir haben inSüdkorea gute und weniger erfreuliche Erfahrungen in technischen Diskussio-nen gemacht. Beispielsweise ist in Südkorea das unbedingte Vertrauen in dieErgebnisse von Finiten Element Berechnungen sehr ausgeprägt, was wirdurchaus immer wieder hinterfragen. Auf der anderen Seite akzeptieren wir,dass einige Dinge anders aber deshalb nicht schlechter gemacht werden.So mussten wir als deutsche Ingenieure beispielsweise lernen, dass nebenunseren Stahlbetonwannen jeglicher Couleur durchaus weitere interessanteBauweisen für unterirdische Bauten im Grundwasser existieren …

5. Was würden Sie jedem deutschen Planer für sein erstes Projektin Süd-Korea raten?Ratschläge zu erteilen steht mir sicherlich nicht zu, da ich die Motivlagedeutscher Planer in Korea nicht insgesamt beurteilen kann. Wir machen diesaus dem gleichen Antrieb heraus, der uns in allen Projekten antreibt:Architektur im jeweiligen regionalen, kulturellen, normativen und technischemKontext umzusetzen. Ein offenes Ohr und ein bisschen Abenteuerlust helfendabei sicherlich auch in Korea. Und um an die vorige Frage anzuknüpfen:Ingenieurverständnis darf zwar niemals interkultureller Kommunikationgeopfert werden, doch ab und an lohnt sich die Bereitschaft zum Zuhörenund Lernen auch für deutsche Planer.In jedem Falle kann ich die Zusammenarbeit mit koreanischen Kollegenim eigenen Büro wärmstens empfehlen, viele kommunikative und auchtechnische Verständnisprobleme treten so gar nicht erst auf – schöne Grüßean dieser Stelle an meinen Kollegen Sungyong Kim!


Schreiben Sie uns oder rufen Sie an,

wenn Sie selbst über interessante

Auslandserfahrungen verfügen und

Lust haben, sie unseren Lesern vor -

zustellen. Tel. (030) 47031-273,

[email protected]

– SteuernDie Steuersätze liegen zwischen15 und 24%

– interessante Links:www.working-holiday-visum.dewww.visaexpress.dewww.reise-ass.com/korea/einreise-suedkorea/45-einreseformalitaetenwww.reiseanleitung.de/einreisebe stimmungen-fuer-suedkorea

Flip Chart Diskussionen (Foto: Bollinger + Grohmann)

Abendliches Beisammensein (Foto: Bollinger + Grohmann)

Baustelle Busan (Foto: Michael Volk)

6-geschossiges Basement in Seoul(Foto: Bollinger + Grohmann)

Baustelle Busan (Foto: Bollinger + Grohmann)


Professur für Baustatik und

Konstruktion

Am Departement Bau, Umwelt und Geomatik (www.baug.ethz.ch)

der ETH Zürich ist eine Professur für Baustatik und Konstruktion

zu besetzen. Der Schwerpunkt der Professur in Lehre und

Forschung liegt im Bereich des Massivbaus, insbesondere dem

Verhalten von Tragwerken aus Stahlbeton und Spannbeton.

Kandidatinnen und Kandidaten verfügen über eine solide

wissenschaftliche Grundlage im Massivbau und in der Konstruk-

tion sowie über eine universitäre Hochschulausbildung mit

Doktorat im Bauingenieurwesen. Ein besonderes Interesse an

der grossmassstäblichen experimentellen Forschung und der

numerischen Simulation wird begrüsst und durch die hervor-

ragenden Einrichtungen der ETH Zürich unterstützt. Es wird

erwartet, dass der Kandidat / die Kandidatin über eine fundierte

praktische Erfahrung in Entwurf und Konstruktion von Stahl-

betonbauten verfügt. Als anerkannte Führungspersönlichkeit

in den Bereichen Baustatik und Massivbau ist er / sie bereit,

Industrie und Behörden als Experte / Expertin zu beraten und zu

unterstützen.

Bewerbungen mit Lebenslauf, Publikationsliste und einem Ver -

zeichnis der bearbeiteten Projekte sind bis zum 15. März 2013

beim Präsidenten der ETH Zürich, Prof. Dr. Ralph Eichler, ein-

zureichen. Um den Frauenanteil in führenden Positionen in Lehre

und Forschung zu erhöhen, fordert die ETH Zürich qualifizierte

Wissenschaftlerinnen ausdrücklich zur Bewerbung auf. Die ETH

Zürich ist eine verantwortungsbewusste Arbeitgeberin mit

fortschrittlichen Arbeitsbedingungen. Sie setzt sich für Chancen-

gleichheit, für die Bedürfnisse von Dual Career Paaren und für die

Vereinbarkeit von Familie und Beruf für Frauen und Männer ein.

Bitte bewerben Sie sich online auf: www.facultyaffairs.ethz.ch

Die Hochschule Ruhr West (HRW) ist eine junge, staatliche Hoch-schule mit hohen Qualitätsstandards. Sie hat ihre Standorte in den attraktiven Ruhrgebietsstädten Mülheim an der Ruhr und Bottrop. Unsere Schwerpunkte liegen in den Bereichen Informatik, Ingenieur-wissenschaften, Mathematik, Naturwissenschaften und Wirtschaft. Die HRW, die im September 2009 ihren Lehrbetrieb aufgenommen hat, setzt auf Chancengleichheit und Familienfreundlichkeit.Am neu gegründeten Institut für Bauingenieurwesen (Fachbereich 3)

der HRW sind zum nächstmöglichen Zeitpunkt folgende

W2-Professuren zu besetzen:

Siedlungswasserwirtschaft,Hydrologie und Wasserbau

(Kennziffer 55-2012)

Baubetrieb und Bauwirtschaft(Kennziffer 56-2012)

Geotechnik (Geologie, Grundbau und Bodenmechanik)

(Kennziffer 57-2012)Die HRW befindet sich in der Aufbauphase und bietet Ihnen die Gele-genheit, diese aktiv mitzugestalten. Wir wünschen uns eine Persönlich-keit, die Freude daran hat, sich neben den üblichen Aufgaben in Lehre, Forschung und Weiterbildung auch in den Selbstverwaltungsgremien zu engagieren und die Chance ergreift, mit eigenen Ideen die Hochschule zu bereichern und das Studienprogramm inhaltlich weiter zu entwickeln. Wenn Sie Interesse daran haben, Ihre planerischen, organisatorischen und kommunikativen Fähigkeiten hierzu einzusetzen, sind Sie bei uns richtig.Die Hochschule Ruhr West arbeitet eng mit der regionalen und über-regionalen Wirtschaft zusammen. Dies bietet Ihnen die Möglichkeit zur Zusammenarbeit mit den Firmen auf dem Gebiet der Lehre wie auch in anwendungsbezogenen Forschungs- und Entwicklungspro-jekten. Eine hohe Forschungs- und Entwicklungsaffinität und die regelmäßige Einwerbung von Drittmitteln werden ausdrücklich unter-stützt.Die Einstellungsvoraussetzungen für Professorinnen und Professoren richten sich nach § 36 HG NRW. Bewerberinnen und Bewerber müssen eine mindestens 36 Monate dauernde berufspraktische Tätigkeit auf einem Gebiet, das der ausgeschriebenen Stelle entspricht, außerhalb des Hochschulbereichs nachweisen.Nähere Informationen zu den ausgeschriebenen Stellen finden Sie unter: www.hochschule-ruhr-west.de/service/stellenauschreibungen.htmlBitte senden Sie uns als Bewerbungsunterlagen ausschließlich Foto-kopien und verzichten Sie auf aufwändige Bewerbungsmappen, da diese nicht zurückgeschickt werden können. Bewerbungen auf elek-tronischem Weg werden nicht berücksichtigt.Bitte legen Sie den Unterlagen alle relevanten Zeugnisse und – soweit vorhanden – Evaluationsergebnisse bei.Wenn Sie der Prozess der Neugründung einer Hochschule reizt und Sie uns bei dieser spannenden Aufgabe unterstützen möchten, richten Sie Ihre Bewerbung mit den üblichen Unterlagen sowie dem Verzeichnis der wissenschaftlichen Arbeiten, Veröffentlichungen, Patente und vollständigem Schriftenverzeichnis bitte bis zum 08.02.2013 unter Angabe der o. g. Kennziffer an den:Präsidenten der Hochschule Ruhr WestMellinghofer Str. 55, Gebäude 35, 45473 Mülheim an der RuhrZusätzlich wird darum gebeten, einen Bewerbungsbogen sowie ein Motivationsschreiben (Formblätter unter: http://www.hochschule-ruhr-west.de/service/stellenauschreibungen.html) auszufüllen und den Bewerbungsunterlagen beizufügen.Die Berufungsgespräche sind wie folgt terminiert:Kennziffer 55-2012 – 30.04.13Kennziffer 56-2012 – 05.03.13Kennziffer 57-2012 – 07.05.13


Ernst & Sohn Stellenmarkt · Januar 2013

Mit Ihrer Präsenz im Ernst & Sohn Stellenmarkt erreichen Sie qualifiziertes Personal im Fachgebiet BauingenieurwesenKontakt: [email protected] oder Tel. +49 (0)30/47031-238



Ingenieurbüro für Tragwerksplanung mit dem Tätigkeitsschwerpunkt „bautechnische Prüfung“ sucht einen

Diplomingenieur (TU, TH)

Fachrichtung konstruktiver Ingenieurbau mit Vertiefungsrichtung Stahlbau

Wir erwarten Erfahrung im Erstellen statischer Berechnungen und Kenntnisse der eingeführten Normen. Wir bieten eine abwechslungsreiche Tätigkeit mit vielfältigen Aufgaben aus dem Hoch-, Industrie- und Gewerbebau.

Ihre schriftliche Bewerbung mit aussagekräftigen Unterlagen erbitten wir an:Ingenieurbüro SchmittGartenstr. 53–55, 40479 Düsseldorf, E-Mail: [email protected]

-

* D

er €

-Pre

is g

ilt a

ussc

hlie

ßlic

h fü

r D

euts

chla

nd. I

nkl.

Mw

St. z

zgl.

Vers

andk

oste

n. Ir

rtum

und

Änd

erun

gen

vorb

ehal

ten.

024

1300

006_

dp

On

lin

e-B

est

ell

un

g:

ww

w.e

rnst

-un

d-s

oh

n.d

e





Das komplexe und technisch hoch spezialisierte Gebiet der Geotechnik bildet ein Fundament des Bauingenieurwesens, dessen Herausforderungen heute u. a. im innerstädtischen Infrastrukturbau, im Bauen im Bestand oder in der Gestaltung tiefer, in das Grundwasser hineinreichender Baugruben liegen. Das vorliegende Buch befähigt Bauingenieure, grundbauspe-zifische Probleme zu erkennen und zu lösen. Prägnant und übersichtlich führt es insbesondere in alle wichtigen Metho-den der Gründung und der Geländesprungsicherung ein. Auch Themen wie Frost im Baugrund, Baugrundverbesserung und Wasserhaltung werden behandelt. Dem Leser werden bewähr-te Lösungen für viele Fälle sowie eine große Zahl von Hinwei-sen auf weiterführende Literatur an die Hand gegeben. Alle

Darstellungen basieren auf dem aktuellen technischen Regelwerk. Die Darstellung der Berechnung und Bemessung anhand zahlreicher Beispiele ist eine unverzichtbare Orientierungshilfe in der täglichen Planungs- und Gutachterpraxis.

Das Buch vermittelt alle wichtigen Aspekte über den Auf-bau und die Eigenschaften des Bodens, die bei der Planung und Berechnung sowie bei der Begutachtung von Schäden des Systems Bauwerk-Baugrund zu berücksichtigen sind. Schwerpunkte sind die Baugrunderkundung, die Ermittlung von Bodenkennwerten im Labor, sowie die Behandlung von Setzungs- und Tragfähigkeitsnachweisen einschließlich des Erddrucks. Der Unterstützung des Verständnisses dienen

zahlreiche Beispiele, die nach-vollziehbar erläutert werden. Alle Darstellungen basieren auf dem aktuellen technischen Regelwerk. Das Buch ist eine unverzichtbare Orientierungshilfe in der täglichen Planungs- und Gutachterpraxis.

Geotechnik

G E R D M Ö L L E R

GeotechnikGrundbau2., vollständig überarbeitete Aufl age - April 2012546 S., 431 Abb., 44 Tab., Br.€ 55,–*ISBN: 978-3-433-02976-3

G E R D M Ö L L E R

GeotechnikBodenmechanik2., aktualis. u. erw. Aufl age 2012. ca. 450 S., ca. 300 Abb., Br.ca. € 55,–*ISBN 978-3-433-02996-1

Erscheint Ende 2012

Ab

b.

vorl

äufi

g

0241300006_dp_124x180mm.indd 1 22.08.12 17:18

Monatlich das Neueste für Bauingenieure und Architekten per E-Mail

Abonnieren Sie unseren kostenfreien Newsletter.www.ernst-und-sohn.de

An der Georg-Simon-Ohm-Hochschule für angewandte Wissenschaften – Fachhochschule Nürnberg ist an der Fakultät Bauingenieurwesen zum 1. 10. 2013 oder später eine

Professur der BesGr. W 2 für das Lehrgebiet

Konstruktiver Ingenieurbauzu besetzen.

Inhaltliche Schwerpunkte in Lehre und angewandter Forschung sind: • Grundlagenvermittlung im Konstruktiven Ingenieurbau • Lehrveranstaltungen in den Fachgebieten Stahlbeton-

bau, Stahlbau, Holzbau, Baukonstruktion und Tragwerke

• Lehrveranstaltungen im Vertiefungsbereich „Konstruktiver Ingenieurbau“ unter Einschluss von Studien arbeiten

• Lehrveranstaltungen in den Masterstudiengängen der Fakultät

• Konzeption und Durchführung lehrunterstützender Übungen

• Initiierung und Durchführung eigener Forschungsgebiete

• Mitarbeit in der Lehre von Grundlagenfächern• Mitarbeit in der Selbstverwaltung

Wir suchen eine Persönlichkeit, die die genannten Aufgabengebiete engagiert betreut und Freude am Umgang mit interessierten Studierenden des Bau-ingenieurwesens mitbringt. Voraussetzung hierfür ist eine mehrjährige einschlägige Berufserfahrung außerhalb der Hochschule in Wirtschaft, Verwaltung oder Forschung. Wir legen weiterhin großen Wert auf Engagement in der angewandten Forschung und Entwicklung sowie die Vernetzung mit der konstruktiven Praxis.

Wir bieten Ihnen persönliche Entfaltungsmöglichkeiten bei weitgehend selbstbestimmtem Arbeiten. Neben der anregenden Tätigkeit mit Studierenden haben Sie die Möglichkeit, Projekte in der angewandten Forschung und Entwicklung zu bearbeiten. Sie können die vielfältigen Möglichkeiten an einer der größten Hochschulen Bayerns mit hervor ragend aus gestatteten Laboren nutzen, und all dies im Herzen der Metropolregion Nürnberg.

Bewerbungen sind mit den üblichen Unterlagen (Lebens-lauf, Zeugnisse, Nachweise über den beruflichen Werdegang und die wissenschaftlichen Arbeiten) bis 8. Februar 2013 bei Herrn Prof. Dr. Niels Oberbeck, Fakultät Bauingenieurwesen der Georg-Simon-Ohm- Hochschule für angewandte Wissenschaften – Fachhochschule Nürnberg, Keßlerplatz 12, 90489 Nürnberg, einzureichen. Rückfragen unter Tel. 0911 5880-1143, www.ohm-hochschule.de.

Nähere Einzelheiten, insbesondere zu den Einstellungs-voraussetzungen, finden Sie in der Jobbörse auf der Homepage der Georg-Simon-Ohm-Hochschule unter: http://www.ohm-hochschule.de/seitenbaum/home/jobs/page.html


Ernst & Sohn Stellenmarkt · Januar 2013




Weiterbildung

* D

er

-Pre

is g

ilt a

uss

chlie

ßlic

h f

ür

Deu

tsch

lan

d.

Inkl

. M

wSt

. zz

gl.

Ver

san

dko

sten

. Ir

rtu

m u

nd

Än

der

un

gen

vo

rbeh

alte

n.

01

49

11

00

16

_dp

On

lin

e-B

est

ell

un

g:

ww

w.e

rnst

-un

d-s

oh

n.d

e





■ Baustoffe erfüllen ihren Zweck, wenn sie richtig aus gewählt, hergestellt und ver-

arbeitet sind. Dieses Buch behandelt die wichtigsten Werkstoffe des Konstruktiven

Ingenieurbaus. Es führt zunächst grundlegend in das mechanische Werkstoffverhalten,

die rheologischen Modelle, die Bruchmechanik und die Transportmechanismen poröser

Stoffe ein. Systematisch werden dann die Baustoffe jeweils mit ihrer Zusammensetzung

und ihrem mechanischem Verhalten als Funktion von Belastungsart und -geschwindigkeit,

Temperatur und Feuchte beschrieben. Großer Wert wird dabei auf eine vergleichende

Betrachtung gelegt.

Somit schlägt das Buch die Brücke zwischen Grundlagenwissen und Baupraxis, über

welche konstruktive Ingenieure gehen können, denn sie sind verantwortlich für die

richtige und optimale Auswahl und Verarbeitung der

Werkstoffe, manchmal auch für deren Herstellung

(z.B. Beton). Eine gründliche Kenntnis des mechanischen,

physikalischen und chemischen Verhaltens ist hierfür

Voraussetzung.

H A N S - W O L F R E I N H A R D T

Ingenieurbaustoffe

2., überarbeitete Aufl age,2010. 3 4 Seiten,3 Abb., Gb.

9,–ISBN 978-3-433-02920-6

Ingenieurbaustoffe

0149110016_dp180x128mm.indd 1 15.01.2010 14:41:13 Uhr

www.tae.de

TAE Technische Akademie EsslingenIhr Partner für Weiterbildung

Erhaltung von Bauwerken

Ziel der Veranstaltung ist der Austausch von Wissen auf dem Gebiet der Erhaltung von Bauwerken. Dabei sollen sowohl die Erfahrungen bei der Umsetzung von Instandsetzungs-maßnahmen als auch der Kenntnisstand bei der Entwicklung neuer Materialien und Unter-suchungsmethoden kommuniziert werden. Basis hierfür sind die relevanten Baustoffe für Bauwerke (im Wesentlichen Stahlbeton und Mauerwerk).

Leitung: Prof. Dr.-Ing. M. Raupach, Dr.-Ing. L. Wolff, Dr.-Ing. B. Schwamborn 880,00 EUR Nr. 50009.00.003

Ihr Ansprechpartner:Dr.�Ing. Rüdiger KeuperTelefon +49 711 34008-18; Telefax +49 711 34008-65 [email protected]

3. Kolloquium

22. und 23. Januar 2013

Anzeige Stahlbau 1 2013 181x128_Fachreferent neu 16 11 05 90x140.qxd 29.11.2012 09:48 Seite 1


Updates für Ihre Karriere

Mehr über unsere Veranstaltungen finden Sie unter: www.taw.deSie können sich aber auch direkt an uns wenden. Wir freuen uns auf Ihren Anruf oder Ihre E-Mail.

Ihr Ansprechpartner für Seminare: Dr.-Ing. Stefan Mähler0 202 74 95 - 207 � [email protected]

Ihr Ansprechpartner für Symposien: Dipl. rer. soc. Bernhard Stark 0 234 89 03 53 - 409 � [email protected]

Seminare und Symposien der Technischen Akademie Wuppertal e. V.

22.-23.1.2013 Konzepte zur effizienten Energienutzung Bochum6.2.2013 Vermeidbare Baumängel – Teil I Wuppertal7.2.2013 Vermeidbare Baumängel – Teil II Wuppertal

19.2.2013 Nachtragsforderung im Bauwesen – Teil I Leistungsumfang Wuppertal20.2.2013 Nachtragsforderung im Bauwesen – Teil II Bauzeitverzögerung Wuppertal

20.-21.2.2013 Beläge, Abdichtungen, Korrosionsschutz von Brückenbauwerken und Parkhäusern Bochum25.-26.2.2013 Betoninstandsetzung Altdorf b. Nürnberg27.-28.2.2013 Planung und Ausführung hochwertig genutzter „Weißer Wannen“ Bochum

12.3.2013 LEED® Green Associate (GA) Altdorf b. Nürnberg5.-6.3.2013 Aktuelle Entwicklungen im Asphaltstraßenbau Bochum

12.3.2013 Fugenabdichtung im Ingenieurbau Bochum17.-18.4.2013 Betonrohrvortrieb in der Ver- und Entsorgungstechnik Altdorf b. Nürnberg

22.4.2013 Vermeidbare Baumängel – Teil III Wuppertal23.4.2013 Vermeidbare Baumängel – Teil IV Wuppertal

W E I T E R D U R C H B I L D U N GTAW-Weiterbildungszentren finden Sie in:

Wuppertal � Altdorf b. Nürnberg � Berlin � Bochum � Cottbus � Wildau b. BerlinTechnische Akademie Wuppertal � Hubertusallee 18 � 42117 Wuppertal

ANZ_BETON_1.13_Layout 1 11.12.2012 10:51 Seite 1

W E I T E R D U R C H B I L D U N GTAW-Weiterbildungszentren finden Sie in:

Wuppertal � Altdorf b. Nürnberg � Berlin � Bochum � Cottbus � Wildau b. BerlinTechnische Akademie Wuppertal � Hubertusallee 18 � 42117 Wuppertal

Planung und Ausführung hochwertig genutzter „Weißer Wannen“

Leitung und ModerationProf. Dr.-Ing. Rainer HohmannFH Dortmund

Termin27. - 28. Februar 2013

OrtHotel Park Inn, Bochum

Haben Sie noch Fragen? Dann freuen wir uns auf Ihren Anruf oder IhreE-Mail. Ihr Ansprechpartner für TAW-Symposien ist:

Dipl. rer. soc. Bernhard Stark 0 234 8903 53 - 409 � [email protected]

Mehr Informationen über diese Veranstaltung finden Sie auf unserer Hompagewww.taw.de unter Kongresse / Fachtagungen

Anforderungen – Baukonstruktion – Bemessung – Abdich-tung – Bauphysik – Instandsetzung – Schadensfälle – Haf-tungsfragen – Qualitätssicherung – Anwendungsbeispiele

ANZ_STARK_WANNE_1.13_Layout 1 11.12.2012 10:34 Seite 1



Die Zeitschrift „Stahlbau“ veröffentlicht Beiträge über Stahlbau-, Ver-bundbau- und Leichtmetallkonstruktionen im gesamten Bauwesen. Die Beiträge beschäftigen sich mit der Planung und Ausführung von Bau-ten, Berechnungs- und Bemessungsverfahren, der Verbindungstechnik, dem Versuchswesen sowie Forschungsvorhaben und -ergebnissen.Mit der Annahme eines Manuskriptes erwirbt der Verlag Ernst & Sohn das ausschließliche Verlagsrecht. Grundsätzlich werden nur Ar-beiten zur Veröffentlichung angenommen, deren Inhalt weder im In- noch im Ausland zuvor erschienen ist. Das Veröffentlichungsrecht für die zur Verfügung gestellten Bilder und Zeichnungen ist vom Verfas-ser einzuholen. Der Verfasser verpflichtet sich, seinen Aufsatz nicht ohne ausdrückliche Genehmigung des Verlages Ernst & Sohn nach-drucken zu lassen. Aufsätze, die ganz oder teilweise an anderer Stelle bereits veröffentlicht worden sind, oder Referate über solche Aufsätze können mit Quellenangabe für den Abschnitt Be richte angenommen werden. Für das Verhältnis zwischen Verfasser und Redaktion oder Verlag und für die Abfassung von Aufsätzen sind die „Hinweise für Autoren“ maßgebend. Diese können beim Verlag angefordert oder im Internet unter www.ernst-und-sohn.de abgerufen werden.Die in der Zeitschrift veröffentlichten Beiträge sind urheberrecht-lich geschützt. Alle Rechte, insbesondere das der Übersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten. Kein Teil dieser Zeitschrift darf ohne schrift liche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form – durch Foto kopie, Mikrofilm oder andere Verfahren – reproduziert oder in eine von Maschinen, insbesondere von Datenverarbeitungsanlagen, verwendbare Sprache übertragen werden. Auch die Rechte der Wie-dergabe durch Vortrag, Funk oder Fernsehsendung, im Magnetton-verfahren oder auf ähnlichem Wege bleiben vorbehalten. Waren-bezeichnungen, Handelsnamen oder Gebrauchsnamen, die in der Zeitschrift veröffentlicht werden, sind nicht als frei im Sinne der Markenschutz- und Warenzeichen-Gesetze zu betrachten, auch wenn sie nicht eigens als geschützte Bezeichnungen gekennzeichnet sind.Manuskripte sind an die Redaktion zu senden. Ankündigungen von Veranstaltungen sollten 12 Wochen vor dem Tagungstermin einge-reicht werden. Redaktionsschluss ist jeweils 10 Wochen vor dem Er-scheinungstermin.Auf Wunsch können von einzelnen Beiträgen Sonderdrucke herge-stellt werden. Die Mindestauflage beträgt 100 Exemplare. Anfragen sind an den Verlag zu richten.Aktuelle BezugspreiseDie Zeitschrift „Stahlbau“ erscheint mit 12 Ausgaben pro Jahr. Neben „Stahlbau print“ steht „Stahlbau online“ im PDF-Format über den Online-Dienst Wiley Online Library im Abonnement zur Verfügung.

Bezugs- print print + Testabo Einzel- Kombiabo printpreise online (3 Hefte) heft Stahlbau/ BautechnikInland 454 € 523 € 75 € 43 € 817 €Studenten 129 € – 24 € – –Schweiz 747 sFr 858 sFr 120 sFr 71,59 sFr 1343 sFrStudenten 214 sFr – 138 sFr – –

Studentenpreise gegen Vorlage der Studienbescheinigung. Preise exkl. MwSt. und inkl. Versand. Irrtum und Änderungen vorbehalten.Persönliche Abonnements dürfen nicht an Bibliotheken verkauft oder als Bibliotheks-Exemplare benutzt werden.Das Abonnement gilt zunächst für ein Jahr. Es kann jederzeit mit einer Frist von drei Monaten zum Ablauf des Bezugsjahres schriftlich gekündigt werden. Ohne schriftliche Mitteilung verlängert sich das Abonnement um ein weiteres Jahr.Im Testabonnement werden drei Hefte zum Preis für zwei geliefert. Ohne schriftliche Mitteilung innerhalb 10 Tage nach Erhalt des drit-ten Heftes wird das Abonnement um ein Jahr verlängert. Nach Ver-längerung kann jederzeit mit einer Frist von drei Monaten zum Ab-lauf des Bezugsjahres schriftlich gekündigt werden. Ohne schriftliche Mitteilung verlängert sich das Abonnement um ein weiteres Jahr.Die Preise sind gültig vom 1. September 2012 bis 31. August 2013.Bankverbindung:Commerzbank AG Mannhem, Kto 7 511 188 00, BLZ 670 800 50SWIFT: COBA DE FF XXXBei Änderung der Anschrift eines Abonnenten sendet die Post die Lieferung nach und informiert den Verlag über die neue Anschrift. Wir weisen auf das dagegen bestehende Widerspruchsrecht hin. Wenn der Bezieher nicht innerhalb von 2 Monaten widersprochen hat, wird Einverständnis mit dieser Vorgehensweise vorausgesetzt.Pe ri od i cal post age paid at Ja maica NY 11431. Air freight and mail ing in the USA by Pub li ca tions Ex pe dit ing Ser vices Inc., 200 Mea cham Ave., El mont NY 11003. USA POST MAS TER: Send ad dress changes to Stahl bau c/o Wiley-VCH, 111 River Street, Hoboken, NJ 07030.

Impressum

Verantwortlich für den redaktionellen Teil:Chefredakteur: Dr.-Ing. Karl-Eugen KurrerRotherstraße 21, D-10245 BerlinTel.: 0 30/4 70 31-2 48, Fax: 0 30/4 70 31-2 70E-Mail: [email protected]

Für Manuskripte:Dr.-Ing. Geraldine BuchenauBergstraße 140, D-73733 EsslingenTel.: 049 (0)7 11/5 05 58 95, Fax: 049 (0)7 11/5 05 58 21E-Mail: [email protected]

Redaktionsbeirat:Prof. Dr.-Ing. Wolfgang GraßeGMG – Ingenieurgesellschaft mbHGeorge-Bähr-Straße 10, D-01069 DresdenTel.: 03 51/87 65 70

Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirt.-Ing. Martin MensingerTechnische Universität MünchenArcisstraße 21, D-80333 MünchenTel.: 089/28922521, Fax: 089/28922522

Prof. Dr.-Ing. Richard StroetmannTechnische Universität DresdenLehrstuhl für Stahlbau, D-01062 DresdenTel.: 03 51/46 33 48 41, Fax: 03 51/46 33 49 80

Prof. Dr.-Ing. Ulrike KuhlmannUniversität StuttgartPfaffenwaldring 7, D-70569 StuttgartTel.: 07 11/68 56 62 45, Fax: 07 11/68 56 62 36

Prof. Dipl.-Ing. Jean-Baptiste Schleichrue M. Weistroffer 3, L-1898 Kockelscheuer, LuxemburgTel.: 0 03 52/6 21 54 32 55, Fax: 0 03 52/26 36 11 66

Prof. dr hab. inz. Zbigniew Cywinskiul. Szalupowa 6DPL-80-299 Gdansk, PolenE-Mail: [email protected]

Prof. Dr.-Ing. Thomas UmmenhoferKarlsruher Institut für TechnologieOtto-Ammann-Platz 1, D-76131 KarlsruheTel.: 07 21/60 84 22 15, Fax: 07 21/60 84 40 78

Prof. Dr.-Ing. Markus FeldmannRWTH AachenMies-van-der-Rohe Str. 1, D-52074 AachenTel.: 02 41/80-25 17 7, Fax: 02 41/80-22 14 0

Verantwortlich für Produkte & Objekte:Dr. Burkhard TalebitariTel.: 0 30/4 70 31-2 73, Fax: 0 30/4 70 31-2 29E-Mail: [email protected]

Gesamtanzeigenleitung Verlag Ernst & Sohn:Fred DoischerTel.: 0 30/4 70 31-2 34

Anzeigenleiter:Norbert SchippelTel.: 0 30/4 70 31-2 52, Fax: 0 30/4 70 31-2 30E-Mail: [email protected]

Kunden-/Leserservice:Wiley-VCH Kundenservice für Ernst & SohnBoschstraße 12, D-69469 WeinheimTel.: +49 (0)800 1800 536 (innerhalb Deutschlands)Tel.: +44 (0)1865476721 (außerhalb Deutschlands)Fax: +49 (0)6201 [email protected]: www.wileycustomerhelp.com

Gesamtherstellung:NEUNPLUS1 GmbH – BerlinSatz: LVD IBlackArt, Berlin

Gedruckt auf säurefreiem Papier.

© 2013 Ernst & SohnVerlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin

20_ST_Impressum-Vorschau_1-2013.indd 1 18.12.12 15:40

Vorschau

Themen Heft 2/2013

Ulrike Kuhlmann, Konrad Kudla, Mathias EulerDer Lamellenstoß im Stahl- und Verbundbrückenbau: Stand der Forschung und Normung

Hartmut Freystein, Karsten GeißlerInteraktion Gleis/Brücke bei Stahlbrücken mit Beispielen

Dima Al Shamaa, Karsten GeißlerVerallgemeinerte Berücksichtigung der Dauerfestigkeit im Ermüdungs-festigkeitsnachweis mittels Lebens-dauerlinien

Markus Hamme, Adele Prenting, Winfried NeumannErsatzneubau für die Schnettker-brücke in Dortmund –Teil 1: Bauwerksentwurf

Eberhard Pelke, Alwin DieterDie neue Rheinbrücke Wiesbaden–Schierstein – Wettbewerb und Entwurf (Änderungen vorbehalten)

Berichte

Robert Hällmark, Peter Collin, Martin NilssonLarge scale tests of a composite bridge with a prefabricated concrete deck with dry deck joints

Testabonnement: Sollten Sie innerhalb von 10 Tagen nach Erhalt des dritten Heftes nichts von uns hören, bitten wir um Fortsetzung der Belieferung für ein weiteres Jahr / 12 Ausgaben. Jahresabonnement: Gilt zunächst für ein Jahr und kann jederzeit mit einer Frist von drei Monaten zum Ablauf des Bezugszeitraums schriftlich gekündigt werden. Sollten wir keinen Lieferstopp senden, bitten wir um Fortführung der Belieferung für ein weiteres Jahr. Bei Bestellung eines print + online-Abonnements steht die Zeitschrift auch im PDF-Format im Online Portal Wiley Online Library zur Verfügung.

Abonnement Fax +49 (0)30-47 03 12 40

Rechnungs- und Lieferanschrift: Privat Geschäftlich KD-NR

Firma USt-ID-Nr./VAT-No.

Titel, Vorname, Name Straße / Postfach

Funktion / Position / Abt. Land / PLZ / Ort

E-Mail Telefon

Vertrauensgarantie: Dieser Auftrag kann innerhalb zwei Wochen beim Verlag Ernst & Sohn, WILEY-VCH, Boschstr. 12, D-69469 Weinheim, schriftlich widerrufen werden. (Rechtzeitige Absendung genügt.)

Datum Unterschrift

Ja, wir möchten die Zeitschrift Stahlbau lesen:

0162

3100

16_p

f

Einzelheft Ausgabe __ / ____ € 43

Testabo 3 Ausgaben € 75

Jahresabo 6 Ausgaben print € 454

Jahresabo 6 Ausgaben print + online € 523

Kostenlose Probehefte aller Ernst & Sohn Zeitschriften:

www.ernst-und-sohn.de/zeitschriften

Preise: exkl. Mwst., inkl. Versand, gültig bis 31.08.2013. €-Preise gelten nur in Deutschland.Studentenpreise, Staffelpreise und Preise in anderen Währungen auf Anfrage. Änderungen und Irrtum vorbehalten.

Abo-Coupon-2012-13_181x100.indd 5 01.08.2012 15:22:38

Peter StarkeNeue Eisenbahnbrücke am Bahnhof Hamburg-Dammtor

„Unter dem rollendem Rad“ wird die Dammtorbrücke in Hamburg erneuert, die neben dem Durchgangsbahnhof „Dammtor“ an einem belebten Straßenknoten-punkt gelegen ist. Das Bild zeigt den Transport von Überbau 4 im April 2012.

20_ST_Impressum-Vorschau_1-2013.indd 2 19.12.12 12:50

…und aktuell an anderer Stelle

(Änderungen vorbehalten)

Heft 2/2013Kunstbauten-Ingenieurkunst

Aktive Schwingungskontrolle einer Spannbandbrücke mit pneumatischen Aktuatoren

Technische Möglichkeiten der Probebelastung von Massivbrücken

Keynotes on bridges in Spain since the mid-1980’s

Strukturfindungsprozesse der Spätrenaissance – Planung und Bau der Fleischbrücke Nürnberg (1596–98)

Essay: Konstruktionskritik im Brückenbau

Historisches Wahrzeichen der Ingenieurbaukunst in Deutschland

Neue Verankerung für Fahrbahnübergangskonstruktionen

BauphysikWärme | Feuchte | Schall | Brand | Licht | Energie

– Sonderfälle des Trittschallschutzes, Teil 2– Energieeffi ziente Kühlung und thermischer Raumkomfort:

acht europäische Nichtwohngebäude im Vergleich, Teil 1– Neufassung Arbeitsstättenregel ASR A3.5 Raumtemperatur– Reaktive Brandschutzsysteme auf Stahlzuggliedern– Energieausweis nach deutschen und österreichischen Algorithmen– Klimaentlastung durch Massivholzbauarten, Teil 2– Erhöhter Schallschutz – zur Neufassung VDI 4100:2012– Planung des Schallschutzes im Geschosswohnungsbau

34. JahrgangDezember 2012ISSN 0171-5445A 1879

Heft 6/2012Trittschallschutz in Sonderfällen, Teil 2: Sanierung von Treppen, Trittschallschutz von Balkonen und von Standard-Doppel- und Hohlböden

Erhöhter Schallschutz – Zur Neufassung von VDI 4100, Ausgabe 2012

Schallschutz im Geschosswohnungsbau – mehr Planungssicherheit durch neue Prognoseinstrumente

Vergleichsrechnung für Bedarfsenergieausweise für ein Krankenhaus in Deutschland und Österreich

Zur Anwendung reaktiver Brandschutzsysteme auf Stahlzuggliedern

Klimaentlastung durch Massivholzbauarten. Möglichkeiten der Berücksichtigung der CO2-Senkenleistung von Außen-bauteilen aus Massivholz im Rahmen der gesetzlichen Anforderungen an die Energieeffizienz von Gebäuden, Teil 2

Heft 2/2013Erneuerung der Talbrücke Einsiedelstein

Experimentelle Untersuchungen zur mitwirkenden Breite für Querkraft von einfeldrigen Fahrbahnplatten

Umsetzung des Kathodischen Korrosionsschutzes an den Spannbetonüberbauten der Schleusenbrücke Iffezheim

Beurteilung der Wirkungsweise von adaptiven Seildämpfern im Brückenbau durch Kopplung von numerischer Simulation und Experiment

Bericht

Vergessene Ingenieure. Die Schalenbaupioniere der Russischen Avantgarde

Heft 6/2012Geologische und logistische Herausforderungen beim TMB-Vortrieb des Pinglu Tunnels in China

Bahnprojekt Stuttgart 21 – eine Herausforderung

Erfahrungen in Skandinavien am Beispiel des Södermalmstunnels

Tunnelprojekte brauchen Kooperation

Tunnelbau auf der Bahnstrecke VDE 8.1 Ebensfeld – Erfurt am Beispiel Tunnel Eierberge

Anreiz für Projektoptimierung

Stellungnahme zum Vergabemodell für Infrastrukturprojekte (VIP) aus Sicht des Auftragnehmers

VIP – Vergabemodell für Infrastrukturprojekte

Das neue Vergabemodell für Infrastrukturprojekte (VIP) aus der Sicht des Planer

Herausforderung aktueller Großbaustellen

Das Vergabemodell für Infrastrukturprojekte aus Sicht des Auftraggebers ASFINAG

MauerwerkZeitschrift für Technik und Architektur

16. JahrgangOktober 2012ISSN 1432-3427A 43283

– Energie- und Ressourceneffizienz von Gebäuden aus Kalksandstein– Energieeffizienz und Nachhaltigkeit im Wohnungsbau– Umwelt-Produktdeklarationen für Mauersteine und Elemente aus

Leichtbeton– Nachhaltigkeitsanalyse für das Mauerwerksrecycling– Integrale Gebäudeplanung eines Ziegel-Geschossbaus – Beyond Platin – Nachhaltigkeitstrends in der Bau- und

Immobilienwirtschaft– Qualitätssiegel Nachhaltiger Wohnungsbau

Heft 1/2013Erläuterungen zur Haftscherfestigkeit

Untersuchungen zum Verbund von Bewehrung in Fugen und Aussparungen

Einfluss der Carbonatisierung auf Festigkeit und Struktur von Porenbeton

Ansätze zur Ermittlung der horizontalen Einwirkungen auf Schubwände

21_ST_U3_1-13.indd 1 18.12.12 15:41

Hoesch Bausysteme GmbHHammerstraße 1157223 Kreuztal

Tel: +49 (0) 27 32 599 1 599Fax: +49 (0) 27 32 599 1 [email protected]

DAS ORIGINAL: DIE ZUKUNFT!

Das Original ist zurück und begleitet Sie in die Zukunft.Sie sehen, wir haben unser Outfit ausgebaut, saniert und renoviert.

Denn auch in Ausbau, Sanierung oder Renovierung bieten Ihnen die Qualitätsprodukte der Hoesch Bausysteme GmbH immer die perfekte Lösung! Überzeugen Sie sich auf der BAU 2013 von unseren Innovationen für das Bauen im Bestand und feiern Sie mit uns die erfolgreiche Rückkehr der Traditionsmarke Hoesch im Stahlleichtbau!

Bauen Sie mit uns auf eine erfolgreiche Zukunft.

Besuchen Sie uns

in Halle 2, Stand 308!

23_U4_1-13.indd 2 19.12.12 09:17

Documents

Stahlbau 01/2013 Free Sample Copy