Startseite » Modulbau »

Modulares und serielles Bauen mit Betonfertigteilen

Fachwissen kompakt
Modulares und serielles Bauen mit Betonfertigteilen

Serielles Bauen: Betonfertigteile an der Fassade
Gerade in der Serienproduktion spielt das Bauen mit Betonfertigteilen sein ganzes Potenzial aus. Bild: Nattapol_Sritongcom/stock.adobe.com

Der Elementbau mit Betonfertigteilen bietet ein großes Potenzial für das modulare und serielle Bauen. Stahlbeton kombiniert eine hohe Tragfähigkeit mit gutem Schall- und Brandschutz sowie einer sehr flexiblen Formgebung. Unter Berücksichtigung der erforderlichen Beton-Mindestüberdeckung können die robusten Bauteile praktisch jede gewünschte Geometrie und Gestalt annehmen. Grenzen setzt bei sehr unregelmäßig geformten Bauteilen lediglich der Schalungsbau.

Welche Vorteile haben Betonfertigteile?

Vorgefertigte Betonelemente entstehen in spezialisierten Fertigteilwerken. Unter idealen Produktionsbedingungen können Bauteile mit hoher Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität bis hin zu hochwertigem Sichtbeton hergestellt werden.

  • Fertigteile lassen sich kontinuierlich und völlig unabhängig von der Witterung herstellen.
  • Die Produktion kann zeitlich sehr präzise geplant werden, weil keine störenden Baustelleneinflüsse wirken.
  • Dadurch ist eine Just-in-time-Anlieferung auf die Baustelle möglich.
  • Im Normalfall erfolgt die Montage direkt vom Lieferfahrzeug, sodass auf der Baustelle kein Lagerplatz benötigt wird.
  • Der hohe Vorfertigungsgrad ermöglicht kurze Bau- und Montagezeiten.
  • Es gibt keine Wartezeiten bis zum Erhärten und Ausschalen auf der Baustelle.
  • Die hohe Oberflächenqualität der Fertigteile reduziert den Aufwand für die anschließende Oberflächenbehandlung (nur verspachteln statt verputzen) oder vermeidet ihn sogar komplett (Sichtbeton).
Zum Vergleich: Ortbeton

Bei Ortbeton wird die Schalung, die die spätere Form des Bauteils definiert, auf der Baustelle direkt am künftigen Standort des Bauteils hergestellt, zum Beispiel als Wand- oder Deckenschalung. In die Schalung ist die Bewehrung einzulegen und mit Abstandhaltern in ihrer Lage zu fixieren. Erst dann kann die Schalung mit angeliefertem Transportbeton verfüllt werden. Anschließend ist bis zum Ausschalen die Erhärtung abzuwarten.

  • Die Bauweise ist sehr personal- und zeitintensiv.
  • Jedes Bauteil benötigt seine eigene Schalung.
  • Dadurch entsteht ein hoher Verbrauch an Schalungsmaterial.
  • Schalungsbau auf der Baustelle führt zu vergleichsweise groben Oberflächen des Betons, die bei optisch-ästhetischen Ansprüchen stets nachgearbeitet werden müssen (verspachteln oder verputzen).
  • Der Betoniervorgang ist abhängig von der Witterung und im Winter bei starkem Frost sogar unmöglich.
  • Auch das Erhärtungsverhalten und die Farbe des fertigen Bauteils hängen von der Temperatur und Luftfeuchtigkeit ab, sie lassen sich nur bedingt vorherbestimmen.
nach oben

Seriell und individuell zugleich

Welche Vorteile haben Betonfertigteile im seriellen Bauen?

Die oben genannten Effekte vorgefertigter Bauteile aus Beton wirken sich schon bei einer Einzelanfertigung aus. Vollständig ausschöpfen lassen sich die Vorteile der Bauweise jedoch erst in der Serienproduktion von immer wieder gleichartigen Bauteilen.

  • Die Schalung lässt sich im Fertigteilewerk wiederverwenden.
  • Zeitaufwendige Prozesse können automatisiert werden.
  • In der Serienproduktion sind bei entsprechenden Stückzahlen unregelmäßig geformte und damit aufwändige Schalungen wirtschaftlich (es sinkt der Aufwand pro gefertigtem Teil).

Ausschlaggebend für die Kostenvorteile ist vor allem der Serienfaktor, also die Häufigkeit, in der identische Bauteile mit ein und derselben Schalung produziert werden.

nach oben

Welche Arten von Betonfertigteilen im Wohnungsbau gibt es?

Vorgefertigte Betonelemente können unterschieden werden in …

  • konstruktive Fertigteile als Teil des Tragwerks, meist ohne besondere Anforderungen an die Optik (deshalb auch als „graue“ Fertigteile bezeichnet),
  • architektonische Fertigteile (vor allem für Fassaden), die sichtbar bleiben und die Architektur des Gebäudes bestimmen.

Fertigteile aus Architekturbeton können auch tragende Funktionen übernehmen, benötigen aber in jedem Fall hochwertige, bereits im Betonfertigteilwerk hergestellte Oberflächen.

Im Hinblick auf den Transport und die Montage kann die Dimensionalität als weitere Unterscheidungsmöglichkeit sinnvoll sein:

  • (zweidimensionale) Tafelbauweise mit überwiegend flächigen Bauelementen, die auf der Baustelle zu Raumstrukturen und damit Räumen zusammengesetzt werden,
  • (dreidimensionale) Modulbauweise mit vorgefertigten Raumzellen aus Stahlbeton, auch als Zellensysteme bezeichnet.
Typische Betonfertigteile für den Wohnungsbau in Tafelbauweise
  • Wände aller Art (Außen- und Innenwände, Kellerwände),
  • Decken,
  • Dachelemente,
  • Fassaden,
  • Balkone,
  • Vordächer,
  • Treppen,
  • Lichtschächte für Kellerfenster.
Beispiele für Zellensysteme, die modulartig neben- bzw. aufeinander gestapelt werden und damit einen besonders schnellen Baufortschritt ermöglichen
  • Bäder,
  • Aufzugsschächte,
  • Raumzellen für komplette (Wohn- oder Büro-)Räume,
  • Garagen in Garagenanlagen.

nach oben

Modulares und serielles Bauen – Vorteile und Grenzen

Welche Arten von Halbfertigteilen für den Wohnungsbau gibt es?

Doppelwand-Elemente (auch als Element- oder Hohlwände bezeichnet)

Doppelwände stellen eine besondere Form des (Halb-)Fertigteils dar. Sie bestehen aus zwei vergleichsweise dünnen geschosshohen Fertigteilplatten, die durch Gitterträger zueinander parallel verbunden sind. Doppelwände lassen sich auf der Baustelle wie eine normale Fertigteilwand montieren, müssen dann aber für ihre volle Tragfähigkeit mit Ortbeton verfüllt werden. Es handelt sich also um eine Mischbauweise des monolithischen und des vorgefertigten Bauens mit besonderen Einsatzspezifika:

  • ++ Die Fertigteile sorgen für geringere Transportgewichte.
  • ++ Es entstehen hochwertige Wandoberflächen, wie im Fertigteilbau üblich.
  • ++ Die Fertigteile dienen als verlorene Schalung, dadurch entsteht kein Schalungsaufwand auf der Baustelle.
  • – Das Verfüllen mit Ortbeton erzeugt zusätzlichen Aufwand im Montageablauf, eventuell sind Wartezeiten bis zur vollständigen Tragfähigkeit einzuhalten.
  • – Der Ortbeton trägt – anders als im klassischen Fertigteilbau – Feuchtigkeit in die Konstruktion ein.
  • Doppelwände können auch mit bereits eingelegter Wärmedämmung hergestellt werden (Thermowände).

Elementdecken (auch als Filigrandecken bezeichnet)

Die Idee des Halbfertigteils wird auch für Decken genutzt. Dabei bildet eine 4 bis 6 cm dicke vorgefertigte Stahlbetonplatte die Deckenuntersicht. Sie enthält bereits ab Werk die unterseitige Bewehrung sowie auf der Oberseite biegesteife Gitterträger.

Nach dem Verlegen der Elemente ist die Bewehrung im oberen Teil des Deckenquerschnitts einzubauen und der Aufbeton bis zur endgültigen Dicke aufzubringen.

  • ++ Die Fertigteile sorgen für geringere Transportgewichte.
  • ++ Es entfällt der gerade bei Decken sehr aufwändige Schalungsbau auf der Baustelle.
  • ++ Es entsteht eine hochwertige Deckenuntersicht, die oft nur in den Fugen verspachtelt werden muss.
  • – Elementdecken müssen bis zum endgültigen Aushärten des Aufbetons gestützt werden.
  • – Dadurch entstehen Wartezeiten auf der Baustelle, während der die Abstützung die Arbeit anderer Gewerke im unteren Geschoss einschränkt.

nach oben

Modulares und serielles Bauen – Begriffe und Aspekte

Fertigteile aus anderen Materialien

Neben klassischem Stahlbeton können im Massivbau auch andere Baustoffe als Fertigteile verarbeitet werden:

  • Porenbetonelemente für Wände oder Dächer,
  • im Werk gemauerte Ziegelwände, die als Komplettelemente angeliefert und versetzt werden,
  • Hybriddecken aus Holz und Beton.

nach oben

Betonfertigteile außerhalb des Wohnungsbaus

Fertigteile für gewerbliche Gebäude wie Industriehallen, Kranbahnen, Parkhäuser oder Einkaufszentren  sind z.B. …

  • Wände,
  • Decken,
  • Stützen,
  • Riegel bzw. Träger,
  • Fundamente.

Fertigteile im Tief-, Straßen oder Gleisbau sind z.B. …

  • Rohre,
  • Kabelkanäle,
  • Behälter und Becken (Abwasserbehandlung, chemische Industrie),
  • Bordsteine,
  • Gleisschwellen.

nach oben

Begehbare Gesimse

Sandwichelemente für Fassaden

Neben Wänden und Decken sind Fassaden ein wichtiges Einsatzgebiet der Beton-Fertigteile. Gerade für Lochfassaden ist eine regelmäßige und sich wiederholende Fenster- und Türanordnung typisch, die den Einsatz von Fertigteilen besonders wirtschaftlich werden lässt. Mit einer überschaubaren Anzahl unterschiedlicher Fassadenelemente lässt sich ein günstiger Serienfaktor ohne die Gefahr der architektonischen Eintönigkeit realisieren.

Unterschieden werden …

  • einschichtige vorgehängte Fassadentafeln, bei denen die Wärmedämmung und die tragende Außenwand bauseits herzustellen sind.
  • mehrschichtige Sandwichelemente, bei denen zwischen der Fassade und der Tragschicht bereits im Betonwerk eine Wärmedämmung eingelegt wird.

Verschiedene Ankersysteme dienen bei Sandwichelementen der kraftschlüssigen Verbindung der einzelnen Schichten, z.B. Flachanker, Verbundnadeln oder Kunststoff-Verbundanker. Die Dicke des Dämmstoffs kann bis 24 cm betragen.

nach oben

Was gibt es zur Verbindung von Betonfertigteilen zu wissen?

Verbindungsfugen zwischen den einzelnen Einheiten sind typisch für jede Modul- und Elementbauweise. Sie sind eine wichtige Schnittstelle zwischen den Fertigteilen sowie den Leistungen auf der Baustelle und erfordern eine sorgfältige Planung.

  • Verbindungen bei Betonfertigteilen sind z.B. einbetonierte Stahlseilschlaufen an den Schmalseiten, in die auf der Baustelle Bewehrungsstahl eingefädelt wird und die anschließend mit Beton vergossen werden.
  • Eine weitere Verbindungsart sind z.B. Spannschlösser, die auf der Baustelle in bereits im Werk vorbereitete Aussparungen eingesetzt werden.
  • Fassaden aus Betonfertigteilen werden entweder mit eigenem Fundament vor das Gebäude gestellt oder mithilfe von einbetonierten Ankerschienen oder Konsolen vor die Konstruktion vorgehängt.
  • Fugen in der Außenwand benötigen eine Abdichtung gegen eindringendes Regenwasser.
  • Innenliegende Fugen zwischen Betonfertigteilen werden verspachtelt.

nach oben

Expressiv integriert

Was ist bei Transport und Montage von Betonfertigteilen zu beachten?

  • Schon bei der Planung müssen die zulässigen Transportabmessungen und Transportgewichte der einzelnen Elemente oder Module berücksichtigt werden.
  • Auf der Baustelle ist auf geeignete Anfahrtswege sowie einen auf die jeweiligen Lasten ausgelegten Baukran zu achten.
  • Ideal ist eine Montage direkt vom Transportfahrzeug, notfalls erforderliche Zwischenlager müssen befestigt sein und im Schwenkbereich des Krans liegen.
  • Mit jeder Umlagerung steigt das Risiko von Beschädigungen, speziell an den Kanten.
  • Schon für das Ausschalen im Werk und dann ein zweites Mal bei der Montage auf der Baustelle benötigen Betonfertigteile ausreichend bemessene Transportanker für den Anschlag an den Kran.

nach oben

Wie wirtschaftlich sind Betonfertigteile?

Die Ersparnisse bei Zeit und Aufwand im Betonfertigteilbau sind nicht a priori gegeben, sondern müssen sorgfältig geplant werden. Die Wirtschaftlichkeit lässt sich u.a. beeinflussen durch …

  • einen hohen Serienfaktor, d.h. viele identische Bauteile im Gebäude, weil dann der Aufwand für den Schalungsbau im Betonwerk sinkt.
  • einen hohen Vorfertigungsgrad, der die Montage- und Ausbauleistungen auf der Baustelle reduziert. Die Betonteile sollten bereits am Werk eine möglichst große Zahl der benötigten Funktions- und Einbauteile erhalten. Bereits im Werk können zum Beispiel eingebaut werden:
    • Wärmedämmung bei Fassaden aus Sandwichelementen,
    • Fenster, gegebenenfalls komplett mit Sonnenschutz,
    • Leerrohre oder Leitungen für die elektrische Ausstattung,
    • Öffnungen für alle Durchführungen von Installationen.
  • hochwertige Oberflächen ohne (Sichtbeton) oder mit geringem Aufwand für die Nachbearbeitung (verspachteln statt verputzen).

nach oben

Modulbauweise, serielles Bauen, Vorfertigung, Elementbauweise, Systembau, Baukastensystem … – was genau steckt hinter diesen Begriffen? Lesen Sie hier weiter »

Welche Vorteile und Grenzen hat das modulare bzw. serielle Bauen? Lesen Sie hier »


Mehr zum Thema

MeistgelesenNeueste Artikel

Infoservice
Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der bba-Infoservice? Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Medien GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum bba-Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des bba-Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de