Objektiver Vergleich unterschiedlicher Hochbau-Deckensysteme auf ihre ökologische Effizienz

Abstract

Ressourceneffizientes Bauen und die Verwendung von nachhaltigen Rohstoffen bei der Errichtung von Gebäuden wird in Zukunft immer essentieller. Der stetig steigende Rohstoffbedarf und der große Beitrag des Bausektors zu den anthropogen verursachten Treibhausgasemissionen verdeutlicht die Notwendigkeit die Branche hinsichtlich einer geringeren Umweltbelastung weiterzuentwickeln. Rückblickend auf die beiden vorhergehenden Jahre, in denen man deutlich die Situation von Materialknappheit im Baugewerbe vernehmen konnte, ist eines der wichtigsten Ziele der nächsten Jahrzehnte, Methoden und Konzepte für ein effizientes und nachhaltiges Bauen zu entwickeln. Ebenso wird vermehrt die Wahl des Baustoffes, besonders im öffentlichen Sektor, beizumessen sein. In der vorliegenden Arbeit soll ein ökologischer Vergleich zwischen den aktuell verwendeten Deckensystemen von Hochbauten durchgeführt werden. Hierfür wurde zu Beginn festgehalten, wie gegenwärtig die Bewertung von Rohstoffen und auch Bauteilen abläuft. Es wird dabei auf die normativen Rahmenbedingungen und definierten Abläufe zur Erstellung von Umweltproduktdeklarationen (EPDs) eingegangen. Diese sind in weiterer Folge notwendig, um sinnvolle Vergleiche der unterschiedlichen Rohstoffe erstellen zu können. Nach der Definition der Systemgrenzen und der erforderlichen Indikatoren, sind für die verwendeten Baustoffe die Referenzgrößen betrachtet worden. Um auch einen objektiven Vergleich zu erhalten, erfolgten die Berechnungen für unterschiedliche Spannweiten, die wiederum in Einfeld-, Zweifeld- und Mehrfeldsysteme aufgeteilt worden sind. Ziel war es zu zeigen, ob Baustoffe, die bei der Herstellung zwar größere Auswirkungen auf das Ökosystem haben, aber aufgrund der geringeren Materialmenge doch Vorteile gegenüber den anderen Systemen erzielen können. Dabei wurden nur die statisch relevanten Elemente für die ökologische Bilanzierung der Decken betrachtet. Die Berechnung der Deckensysteme erfolgte unter definierten Annahmen und einem ausgelasteten System. Diese wurden nach dem aktuellen Stand der Technik berechnet, sprich nach den aktuell gültigen ÖNORMEN für den Grenzzustand der Tragfähigkeit (ULS) und den Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit (SLS). Es galt vor allem, dabei nur die statisch relevanten Bauteile in die Berechnung mit einzubeziehen. Die statische Bemessung erfolgte hauptsächlich mit dem Finite Elemente Programm RFEM von Dlubal. Ziel war es, die Vor- und Nachteile der jeweiligen Deckensysteme objektiv auf ihre ökologische Effizienz zu filtern. Die Ergebnisse der Untersuchung wurden am Ende der Arbeit tabellarisch gegenübergestellt und beurteilt. Durch diese Beurteilung der Deckensysteme sollte gezeigt werden, welches Potential in den verschiedenen Systemen liegt und dass eine solche Gegenüberstellung auch als Kriterium bei der Wahl der Deckensysteme herangezogen werden kann bzw. sollte.

A more resource-efficient building construction and the use of sustainable raw materials in the construction sector will become more relevant in the future. The increasing demand for raw materials and the large contribution of the construction sector are decisive for the development of the anthropogenetic greenhouse gas emissions in recent years. Looking back on the two previous years, in which the situation of material shortage in the construction industry was clearly evident, one of the most important objectives of the coming decades is to develop methods and concepts for efficient and sustainable construction. Similarly, the choice of building material and its impact on the ecosystem are increasingly influencing the construction of buildings, particularly in the public sector.In this work an environmental comparison of the currently used ceiling systems of buildings is to be made. At the beginning, today's evaluation of raw materials and components by use of Life-Cycle-Assessment is introduced. Furthermore, the actual normatives and regulations and defined procedures for creating Environmental Product Declarations (EPDs) are discussed. These are mandatory in order to be able to make comparisons between the different ceiling systems. After defining the procedures and regulations developed by the national authorities and the necessary indicators, the reference values for the building materials used were considered. In order to obtain an objective comparison, the calculations were carried out for different span widths, which were also divided into single field, double field and multifield systems. This should reveal if building materials which have a greater impact on the ecosystem during production, but due to a smaller quantity of the material used, still be superior to other systems in the long run. Only the statically relevant elements were considered for the ecological balance of the ceilings. The calculation of the ceiling systems was carried out on the basis of defined assumptions and a fully utilized system. These were calculated according to the current state of the art, i.e. according to the currently valid Eurocodes/Önorms for the ultimate limit state and the serviceability limit state. It is especially important that only the statically relevant components are included in the calculation. Mainly the Finite Element Program RFEM from Dlubal was used for calculation.The aim is to show the advantages and disadvantages of the respective ceiling systems for their environmental efficiency in an objective way. The result of the study was compared and evaluated in a tableform at the end of the work. This assessment of the ceiling systems should highlight the potential of various systems and, as a result, will hopefully serve as a additional criteria when choosing ceiling systems in the future.