Flachdecke Ceiltec

Materialeinsparung mit vorgefertigten Deckenelementen erreichen

von: Thomas Friedrich
Bernkastel-Kues. – Die Flachdecke ist mittlerweile die am meisten angewendete Konstruktionsart für die Hochbaudecken im Geschossbau. Die weite Verbreitung verdankt die Flachdecke der einfachen Herstellung mit ebenen Schalungstischen und geraden zu verlegenden Bewehrungseisen. Allerdings wird bei dieser Konstruktion im Gegensatz zu alternativen Deckensystemen ein Maximum an Material verschwendet. Die aktuelle Diskussion um die Nachhaltigkeit und Klimaschutz fordert, den Materialeinsatz massiv zu reduzieren, um auf diese Weise den mit hohem CO2-Ausstoß verbundenen Zementanteil zu minimieren. Mit vorgefertigten Bauteilen kann diese Forderung umgesetzt werden. Der im Bauwesen offensichtliche Fachkräftemangel trägt weiter dazu bei, in verstärktem Maße auf vorgefertigte Bauteile zu setzen.
Innogration Betonfertigteile
Deckenuntersicht mit der Gurtstreifenplatte und den senkrecht dazu angeordneten einachsig gespannten Elementplatten.

Die beiden vorgenannten Aspekte führen zwangsweise zu einer neuen Betrachtung bei der Herstellung der Flachdecke. Die Grundlage zu einem neuen Deckensystem bilden die Platten aus Halbfertigteilen, mit denen bereits heute die Herstellung der Flachdecke umgesetzt wird. Dabei ersetzt die dünne vorgefertigte untere Platte gleichzeitig die Schalung und einen Teil der unteren Bewehrungslage. Auf der Baustelle selbst sollte möglichst wenig zusätzliche Bewehrung auf die dünne Platte aufgelegt werden. Bleibt das Halbfertigteil in seiner Stärke möglichst gering, ist der Verlust an statischer Höhe für diese Bewehrung nur mit geringem Mehraufwand für das Material zu vertreten. Allerdings werden heutzutage vermehrt verschiedenste Bauteile und Komponenten in den Elementdecken eingebaut, was zu einem dickeren Deckenspiegel führt. Aktuell handelt es sich dabei zum Beispiel um die Rohrleitungen für die Bauteilaktivierung und in Verbindung damit die Absorber für die Raumakustik. Diese Einbauteile wiederum erhöhen die Plattenstärke, was sich wiederum auf die Menge der vor Ort einzubauenden Bewehrung auswirkt. Je dicker die vorgefertigte Schale wird, umso kleiner wird der innere Hebelarm und umso größer wird der Anteil der auf der Platte anzuordnenden Bewehrung.

Weiterhin gilt es, gegenüber der Flachdecke mit Vollquerschnitt, Beton einzusparen. Dies wird erreicht indem ein Teil des Querschnitts durch Verdrängungskörper ersetzt wird. Bei der Verwendung von Halbfertigteilen bietet sich wie bei dem System der Doppelwand (im Montagezustand) der Sandwichquerschnitt an, welcher einen ausgezeichneten Biegewiderstand aufweist. Die beiden dünnen Schalen werden auf Abstand angeordnet und nur mit wenigen Stegen zur Aufnahme der Querkräfte verbunden. In dem Bereich zwischen den beiden Schalen werden Hohlkörper zur Reduktion von Material angeordnet. Die vorgefertigten Platten bestehen aus dem unteren Plattenspiegel, den Verdrängungskörper und den zuvor erwähnten Einbauteilen für zum Beispiel die Komponenten der Bauteilaktivierung. Nach dem Verlegen auf der Baustelle sollten nur noch die obere Bewehrung und der Beton für die obere Schale eingebaut werden.

Während die in Ortbeton erstellten Flachdecken mit Vollquerschnitt ein isotropes Tragverhalten aufweisen, zeigen die vorgefertigten Platten mit dem Sandwichquerschnitt und tragenden Rippen ein einachsiges Tragverhalten. Die vorgefertigten Platten müssen demzufolge immer auf einem Unterzug aufgelagert werden. Ein stützender Unterzug unterhalb der Flachdecke ist jedoch nicht erwünscht.

Um der zweiachsigen Lastabtragung der Flachdecke dennoch gerecht zu werden, braucht es die von Stütze zu Stütze gespannten Gurtstreifen, in die sich die senkrecht dazu verlegten Fertigteilplatten einhängen. Um den Charakter der Flachdecke, die ebene Deckenuntersicht zu gewährleisten, müssen die Gurtstreifen als deckengleiche Unterzüge ausgebildet werden. Gegenüber den ebenfalls einachsig gespannten Spannbetonhohlplatten braucht es bei dem Deckentyp Ceiltec keine direkte Lagerung, weshalb der Gurtstreifen keine Konsolen zur Lagerung der vorgefertigten Elemente aufweist. Die indirekte Lagerung und die biegesteife Verbindung zwischen der einachsig gespannten Deckenplatte und dem Gurtstreifen erfolgt über Bügelreihen am Plattenende, die mit dem Bügeln des deckengleichen Unterzugs ein Fachwerk zur Aufhängung der Lasten bilden. Aus statischer Sicht wird die Konstruktion der Flachdecke wie ein Trägerostsystem abgebildet. Die gesamte Einwirkung eines Deckenfeldes muss zu den Gurtstreifen hin und von dort zu den Stützen transportiert werden. Entsprechend hoch muss die Steifigkeit und der Widerstand für dieses Bauteil ausfallen.

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Der Autor leitet als Geschäftsfu?hrer die Geschicke der Innogration GmbH.

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Innogration Betonfertigteile
Montage: Halbfertigteile für die Gurtstreifenplatte und die senkrecht dazu verlegten Halbfertigteilplatten. Fotos: Innogration

Diese Anforderung an den deckengleichen Unterzug wird idealerweise mit einem vorgespannten Bauteil erfüllt. Der hoch beanspruchte Stützstreifen besteht aus einem im Spannbett vorgespannten Halbfertigteil. Die schlanke Platte des Halbfertigteils wird zentrisch mit einer hohen Spannkraft überdrückt. Es entstehen keine ungewollten Verformungen am Fertigteil wegen der zentrischen Anordnung der Spannlitzen. Die hohe Druckspannung aus Vorspannung macht aus der Platte des Fertigteils ein einziges großes Zugelement, welches als solches am komplett erstellten Querschnitt des Gurtstreifens wirksam wird. Die vorgefertigte Platte wird so hoch vorgespannt und damit überdrückt, dass diese im eingebauten Endzustand keine Zugspannungen aufweist.

Auf diese Weise entstehen gleichzeitig eine hohe Steifigkeit und ein hoher Biegewiderstand für den hoch belasteten Gurtstreifen. Mit dieser Technik wird der Konzentration von Lasten selbst bei geringsten Bauteilabmessungen, erfolgreich entgegengewirkt.

Da der Stützstreifen als deckengleicher Unterzug wirksam ist, wird die gesamte Querkraft über den Bügelwiderstand entlang des Gurtstreifens bis zur Stütze abgetragen. Deshalb braucht es keine spezielle Durchstanzbewehrung im Bereich der Stütze. Die Bügelreihen werden als Bügelkorb bereits im Werk auf der Platte angeordnet.

Die vorgefertigten Platten für die Gurtstreifen und die Feldbereiche werden auf Jochreihen aufgelagert und ausgerichtet. Nur bei den Fugen zwischen den Elementen braucht es eine zusätzliche Bewehrung direkt auf der unteren Platte. In die Bügelreihen der Gurtstreifenplatten wird die obere Bewehrung eingebaut, sodass der Stützstreifen im Endzustand als Durchlaufträger seine volle Tragwirkung entfalten kann. Die restliche obere Bewehrung über den vorgefertigten Deckenplatten und im Übergang an den Gurtstreifen kann mit einer Matten- beziehungsweise einer Rollbewehrung ergänzt werden. Als Abstandhalter dienen die werkseitig eingebauten Gitterträger. Die verbleibenden geringen Mengen an Ortbeton (in der Regel 0,1 bis 0,15 m³/m² bei Deckenstärken von etwa 0,3 beziehungsweise 0,45 m) lassen sich zügig einbringen. Im Gegensatz zu der üblichen Fertigteilbauweise mit aneinander gereihten Einfeldträgern (zum Beispiel der Unterzug mit Spannbetonplatten) entsteht ein monolithisches mehrfach statisch unbestimmtes Flachdeckensystem mit ausreichend Umlagerungsmöglichkeiten.

Mit dem Flachdeckensystem gelingt es, mit vorgefertigten Deckenplatten eine Flachdecke herzustellen. Die vorgefertigten Deckenplatten mit Sandwichquerschnitt reduzieren den Materialverbrauch und in Verbindung mit den vorgespannten Gurtstreifenplatten entsteht ein verformungsarmes Deckensystem. Die Einsparung an Material betragen je nach Deckenstärke zwischen 30 % und 40 %. Dieses Deckensystem erlaubt mithilfe der Vorfertigung eine sehr schnelle Bauzeit, da die Arbeiten auf der Baustelle auf ein Minimum reduziert werden. Da die Einbauteile (zum Beispiel die Rohrregister, Verteiler, Akustikabsorber) bereits werkseitig eingebaut werden, wird zusätzlich Bauzeit eingespart, weniger Personal ist erforderlich und gleichzeitig wird die Qualität verbessert.

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