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?
- Welche Vorteile haben Betonfertigteile im seriellen Bauen?
- Welche Arten von Betonfertigteilen im Wohnungsbau gibt es?
- Welche Arten von Halbfertigteilen für den Wohnungsbau gibt es?
- Fertigteile aus anderen Materialien
- Betonfertigteile außerhalb des Wohnungsbaus
- Sandwichelemente für Fassaden
- Was gibt es zur Verbindung von Betonfertigteilen zu wissen?
- Was ist bei Transport und Montage von Betonfertigteilen zu beachten?
- Wie wirtschaftlich sind Betonfertigteile?
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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