Betonfertigteilbauweise im Hochbau
Der moderne Hochbau ist durch die Forderungen nach schneller und kostengünstiger Bauausführung geprägt. Dies hat zu einer zunehmenden Rationalisierung durch weitgehende Vorfertigung der Bauelemente geführt. Hierbei stehen neben der Bauzeitverkürzung die Einsparungen von Schalungs- und gerüstkosten im Vordergrund. Gleichzeitig ermöglicht die hohe Genauigkeit, eine witterungsunabhängige Fertigung sowie die besonders gute Überwachung im Werk eine gleichbleibend hohe Ausführungsqualität.
Anwendungsbereiche des Geschossbaus mit Betonfertigteilen sind in erster Linie Büro- und Verwaltungsgebäude mit regelmäßigen Grundrissen. Auch der Schul- und Hochschulbau wird stark vom Skelettbau mit Betonfertigteilen beeinflusst. Hallenbauwerke haben den Zweck, große Räume möglichst stützenfrei zu umschließen. Wegen der großen Bauhöhen und Spannweiten sowie kurzer Montagezeiten werden Hallen in den meisten Fällen mit vorgefertigten Elementen gebaut. Hier ermöglicht es der Betonfertigteilbau, weitgespannte Tragwerke durch die übliche Spannbettvorspannungen kostengünstig zu verwirklichen. Da starre Bausysteme wegen der vielfältigen Architektur heute praktisch keine Bedeutung mehr haben, ist das Wissen um das Zusammenwirkungen der unterschiedlichen Fertigteile beim wirtschaftlichen Entwurf unverzichtbar.
Entwurf und Planung
Das Entwerfen und Planen von Bauten aus Betonfertigteilen erfordert die frühzeitige Zusammenarbeit von Architekt und Tragwerksplaner. Es empfiehlt sich darüber hinaus, so bald wie möglich die Unterstützung von Fachingenieuren der Fertigteilindustrie in Anspruch zu nehmen.
Planungsgrundsätze
- gleichmäßiges Planungsraster des Tragwerks,
- aussteifende Kernbauwerke dem Planungsraster maßlich anpassen,
- möglichst keine Deckensprünge
- Deckenöffnungen im Raster einfügen,
- Regelaussparungen für Installationen,
- große Anzahl gleicher Elemente (Serien),
- Transportabmessungen und mögliche Montagegewichte berücksichtigen,
- bauphysikalische Anforderungen berücksichtigen,
- Standardquerschnitte und Standardknotenpunkte z. B. des Typenprogramms Fertigteilbau
Fertigteilwerke unterbreiten oft Sondervorschläge, die aus Gründen der fertigungsgerechten, firmeneigenen Ausbildung ein besonders preisgünstiges Angebot erlauben.
Stahlbetonfertigteile bedürfen zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit weder eines zusätzlichen Oberflächenschutzes noch einer dauernden Wartung. Sie sind bei herkömmlicher Witterung in der Regel jahrzehntelang beständig. Bei geeigneter Wahl der Verbindungen kann man Stahlbetonfertigteile später auch demontieren und wieder verwenden.
Ausführungsplanung
Die Ausführungsplanung von Bauten aus Stahlbetonfertigteilen orientiert sich an der Fertigung, am Transport und an der Montage. Jedes einzelne Fertigteil ist auf dem Elementplan in seinem einbaufertigen Zustand zeichnerisch darzustellen.
Vor dem Beginn der Ausführungsplanung sollte man die Planungsarbeiten für alle technischen Gebäudeeinheiten wie Rohrleitungen, Kabel, Fördereinrichtungen, Fassadenbefestigungen, Elektroinstallationen und dergleichen so weit führen, dass alle Auswirkungen auf die Stahlbetonfertigteile eindeutig bekannt und koordiniert bezeichnet sind. Dazu gehören Durchbrüche, Aussparungen, Schlitze, Ankerschienen, Einbauteile, Installationsrohre usw.
Arbeitsvorbereitung
Die Arbeitsvorbereitung im Stahlbetonfertigteilunternehmen erstreckt sich auf alle Fertigungsprozesse im Werk sowie die Zwischenlagerung fertiger Teile, abgestimmt auf Transport und Montage.
Die langfristig aufzustellenden Belegungspläne der vielfältigen Formen sichern den Produktionsrhythmus der Herstellung. Darauf sind der vorbereitende Formenbau, der Umbau von Schalungen, die Vorbereitung der Bewehrung, das rechtzeitige Bestellen und Bereithalten von Einbauteilen sowie die Verfügbarkeit von Gesteinskörnungen, Hilfsmitteln usw. abzustimmen.
Entsprechend rechtzeitig müssen alle für die Ausführung erforderlichen Informationen (z. B. vom Prüfingenieur freigegebene Bewehrungspläne und Schalpläne mit vollständigen Eintragungen wie Abmessungen, Oberflächenbeschaffenheit, Einbauteile, Installationen, Durchbrüche, Aussparungen etc.) beim Hersteller vorliegen.
Herstellung
Der Herstellprozess von Fertigteilen unterscheidet sich vielfach grundlegend von der Fertigung auf der Baustelle. So sichern die technische Ausrüstung, die weitgehend gleichbleibenden, günstigen Arbeitsbedingungen und die qualifizierten Mitarbeiter eines Stahlbetonfertigteilwerkes eine ständig hohe Qualität der Erzeugnisse. Die Witterungsunabhängigkeit erlaubt die Fertigung zu jeder Jahreszeit.
Für alle typisierten Betonfertigteilquerschnitte halten die Werke Schalungen bereit, die im vorgesehenen Rahmen die Veränderbarkeit der Form zur Erzielung verschiedener Höhen, Breiten, Längen und dergleichen erlauben.
Wegen der Produktionsbedingungen eines Fertigteilwerks kann unter üblichen Umständen ein Fertigteil am folgenden Tag ausreichend abgebunden bzw. erhärtet sein, um aus der Schalung herausgenommen und zur Lagerung transportiert zu werden.
Die kostengünstigen Herstellkosten für Stahlbetonfertigteile ergeben sich bei fortlaufendem, unbeeinträchtigten Herstellungsfortgang. Große Serien ermöglichen durch den verminderten Kostenanteil für die Schalung günstigere Preise als kleine Serien oder gar individuell herzustellende Stahlbetonfertigteile, bei denen die Schalung zudem nicht häufig genutzt wird.
Transport und Montage
In den meisten Fällen erfolgt der Transport über die Straße, selten werden die Fertigteile per Bahn oder per Schiff transportiert.
Ein besonderes Augenmerk im Zusammenhang mit dem Transport von Betonfertigteilen ist auf die Art, die Anzahl und die Lage der Transportanker zu legen. Diese werden für das Heben und Transportieren von Betonfertigteilen verwendet. Bei der Bemessung der Transportanker sind das Gewicht und die Abmessungen der Fertigteile sowie die Art des Hebezeugs zu berücksichtigen.
Der Montagefortschritt auf den Baustellen wird häufig von örtlichen Bedingungen bestimmt. Die Wahl des statischen Systems und die Aussteifung des Gebäudes, evtl. durch örtlich betonierte Aussteifungsbauteile, können den Montagefortschritt beeinflussen. Da die Zulieferung der einzubauenden Teile dem Montagefortschritt zu entsprechen hat, ist auch die Fertigung im Werk, insbesondere bei großen Serien, auf die Montagegegebenheiten abzustimmen.
Die Dauer von Fertigteilmontage ergibt sich aus dem Leistungsvermögen der Geräte und des Fachpersonals. Bei üblichen Geschossbauten kann man zwischen 10 bis 30 Teile je Tag montieren, wenn nicht besondere Umstände Erschwerniszulagen bedingen, wie etwa ungünstige Baustellensituation und Zufahrten, schwierige Verbindung der Fertigteile, größere Abmessungen oder ähnliches. Generell ist die Montage von Stahlbetonfertigteilen weitgehend witterungsunabhängig. Ist mit Frost- oder Eistagen zu rechnen, so bedarf es besonderer Maßnahmen, um die Verbindungen montagestabilisierend herzustellen.
