Wiederverwendungspotenzial von Stahlbetonwänden im Wohn- und Bürobau

Abstract

Die im Bausektor aufgeworfenen Fragen der Nachhaltigkeit betreffen insbesondere das Bauen mit Beton, dessen Herstellung für die meisten Treibhausgasemissionen verantwortlich ist. Folglich stellt die Wiederverwendung von Stahlbetonbauteilen eine der effizientesten Kreislaufwirtschaftsstrategien dar, um die Produktion zu reduzieren. In der aktuellen Praxis zeigt sich jedoch, dass die Wiederverwendung von Stahlbetonelementen noch nicht den Stand der Technik erreicht hat und somit ein seltener Ansatz bleibt. Dies ist auf eine komplexe Problematik zurückzuführen, die durch eine Vielzahl von rechtlichen, technischen, wirtschaftlichen, organisatorischen und sozialen Hemmnissen gekennzeichnet ist. Die vorliegende Diplomarbeit untersucht die Möglichkeit der Wiederverwendung von Stahlbetonwänden aus technischer Sicht. Im Rahmen dieser Untersuchung wurde der potenzielle Einsatz von wiederverwendbaren Wänden bei einem geplanten Neubauprojekt evaluiert. Die grundlegende Methodik dabei bildet die Verwendung des Software-Tools „PM-4R-Use“, welches eine geometrisch vordefinierte Topologie der Tragstruktur mit Hilfe von Ansätzen der parametrischen Modellierung und der generativen Optimierung gestaltet. Die optimale Gestaltung zielt darauf ab, den Einsatz von wiederverwendbaren Stahlbetonwänden im neuen Tragwerk zu maximieren. Für die Funktionalität des Tools ist eine Datenbank erforderlich, die eine Reihe von gebrauchten Wänden mit Angaben zu ihren Abmessungen und Tragwiderständen umfasst. Bei der Erfassung dieser Bauteile wurden die Herausforderungen in Bezug auf den Rückbau, die Beurteilung des Tragwiderstands sowie die Anpassung und Sanierung nach dem Rückbau identifiziert. Die Ergebnisse der Arbeit legen nahe, dass beim geplanten Neubauprojekt mit einer ähnlichen Bruttogeschossfläche wie bei den Spendergebäuden ca. 59 % der Wände als wiederverwendete Elemente eingesetzt werden könnten. Aufgrund von Anpassungs- und Sanierungsmaßnahmen wäre dadurch eine Wiederverwendung von ca. 46 % des geplanten Betonvolumens der Wände möglich. Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen hinsichtlich der technischen Problematik wurden Vorschläge für zukünftiges Bauen entwickelt, um dieses Potenzial in die Praxis umsetzen zu können.

The sustainability issues raised in the construction sector relate in particular to building with concrete, the production of which is responsible for most greenhouse gas emissions. Consequently, the reuse of reinforced concrete elements represents one of the most efficient circular economy strategies to reduce the production. However, current practice shows that the reuse of reinforced concrete elements has not reached the state of the art yet and thus remains a rare approach. This is due to a complex issue characterized by a variety of legal, technical, economic, organizational, and social obstacles.The presented diploma thesis examines the possibility of reusing reinforced concrete walls from a technical point of view. As part of this study, the potential use of reusable walls in a planned new construction project was evaluated. The basic methodology is the use of the software tool „PM-4R-Use“, which designs a geometrically predefined topology of the load-bearing structure using parametric modelling and generative optimization approaches. The optimal design aims to maximize the use of reusable reinforced concrete walls in the new load-bearing structure. The functionality of the tool requires a database containing a number of used walls with information on their dimensions and load-bearing resistances. While gathering these components, challenges were identified in relation to dismantling, assessment of the load-bearing resistance and post-dismantling adaptation and refurbishment. The results of the work suggest that in the planned new building project with a similar gross floor area to the donor buildings, approximately 59 % of the walls could be used as reused elements. Due to adaptation and refurbishment measures, it would be possible to reuse approximately 46 % of the planned concrete volume of the walls. Based on the obtained findings regarding the technical issues, suggestions for future construction were developed in order to be able to put this potential into practice.