Ökologisch und wirtschaftlich zugleich
Geschossdecke mit Hohlkörpermodulen ausgeführt
Berlin (ABZ). – Betoneinsparungen von bis zu 35 % sind heutzutage ökologisch und wirtschaftlich ein starkes Argument, versichern die Projektverantwortlichen.
In unmittelbarer Nähe des Berliner Hautbahnhofs und Regierungsviertels gelegen, entsteht nördlich des Berliner Stadtzentrums auf etwa 85.000 m² ein neuer "Kiez". Jetzt noch eine Großbaustelle, wird er in wenigen Jahren eine moderne Stadt in der Stadt sein. Das "Quartier Heidestraße" bietet dann gute Bedingungen für Wohnen, Arbeiten und Leben auf engstem Raum.
Lastreduzierung lohnt sich
Kurz vor der Fertigstellung steht das "QH Track", ein langgezogener Gebäuderiegel mit einzelnen aufragenden Türmen, von denen aus man bis ins Regierungsviertel blicken kann. Das in Zürich und Berlin ansässige Architekturbüro EM2N Architekten konzipierte mit dem "QH Track" einen modernen Büro- und Warehouse-Gebäudekomplex, mit Raumhöhen von teilweise bis zu 4 m sowie weitgespannten Geschossdecken.
Hohe Spannweiten erfordern üblicherweise viel Bewehrungsstahl sowie einen großen Deckenquerschnitt. Doch es geht auch anders: mit weniger Eigengewicht. Die Berliner Niederlassung des Bauunternehmens Zech Hochbau AG erstellte bei diesem Projekt erstmals in enger Zusammenarbeit mit der Cobiax Deutschland GmbH die Decken in Hohlkörpertechnologie. Die Ergebnisse sind wirtschaftlich und ökologisch so überzeugend, dass der verantwortliche Oberpolier Peter Roy abschließend beurteilt: "Dies sind sicherlich nicht die ersten und letzten Cobiax-Hohlkörperdecken, die wir gebaut haben."
50 Zentimeter Deckenstärke
Besonders in Bürobauten sind weitgespannte Decken Standard, denn je nach Nutzung ergeben sich sehr unterschiedliche Strukturen – über Einzelbüros bis hin zu durchgehenden Bürolandschaften. Diese Konzepte unterliegen zudem einem ständigen Wandel. Um die erforderliche Biegesteifigkeit weit gespannter Decken zu erlangen, sind Deckenstärken von bis zu 50 cm keine Seltenheit und es macht besonders bei diesen Stärken wenig Sinn, über die gesamte Deckenstärke zu betonieren.
Die statisch wirksamen Druck- und Zugzonen liegen in den Randbereichen, oben und unten, dort wo auch die Bewehrung eingelegt wird. Je nach Bewehrung und Deckenspannweite werden für Einbettung und Überdeckung der Armierungseisen maximal 40 % der Deckenstärke statisch genutzt. Die "Mitte" übernimmt lediglich die Übertragung der Querkräfte. Diese sind vergleichsweise gering – armierte Betonstege könnten diese Lasten problemlos aufnehmen. Lediglich in Bereichen mit hoher Querkraft muss die Decke vollmassiv ausgeführt werden. Dies betrifft im Mittel 30 % der Gesamtdeckenfläche. Vereinfacht zusammengefasst: Nahezu 35 % des Betons im Hohlkörperbereich fungieren als Verfüllmaterial, das mit einem Eigengewicht von 2000 bis 2600 kg/m³ die Deckenkonstruktion zusätzlich belastet und auch kräftig auf die Fundamente drückt.
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8000 Kubikmeter Beton statisch nicht wirksam verbaut
Beim "QH Track" mit einer Geschossdeckenfläche von mehr als 100.000 m² bedeutet dies, dass 8000 m³ Beton statisch nicht wirksam verbaut werden – eine mittlere Deckenstärke von 32 cm angesetzt. Etwa 20.000 t Beton müssen transportiert und verarbeitet werden, 20.000 t eigentlich nicht erforderliches wertvolles Baumaterial belasten die Fundamente zusätzlich. Der Vorschlag des für die Statik verantwortlichen Büros WSK Ingenieure Berlin GmbH sowie der für die Planung und Projektentwicklung zuständigen Taurecon GmbH (Berlin) lautete daher: Ausführung der Geschossdecken als Hohlkörperdecken.
Für die weitere Planung haben die Verantwortlichen mit Cobiax nach eigener Aussage schnell einen kompetenten Partner gefunden, der sich bereits seit Jahrzehnten intensiv mit der Technologie von Hohlkörperdecken beschäftigt. Mit Cobiax SL entschied sich das Team letztlich für ein sehr vielseitiges Modularsystem. Es eignet sich laut Hersteller für Deckenstärken von 22 bis 56 cm, wobei Hohlraumhöhen von 10 bis 26 cm aufgebaut werden. Hierfür werden auf der unteren Armierung Hohlkörpermodule fixiert.
Beton einsparen
Diese bestehen aus je sechs Hohlkörpern, welche über seitliche Stahlgitter in ihrer Lage zueinander fixiert sind. Abschließend wird die obere Bewehrung auf die Hohlkörpermodule aufgelegt und die Decke kann betoniert werden. Die in die STB-Decke eingebetteten Hohlkörper bewirken – je nach Deckenstärke – 53 bis 135 l/m² Einsparung an Beton, was zugleich einer Lastreduzierung von 132 bis 337 kg/m² entspricht. Reduzierte Eigenlasten der Decken ergeben ein geringeres Biegemoment der Deckenkonstruktion, Baustahl für die Armierung kann eingespart werden. Alle Geschosse in Summe ergeben deutlich reduzierte Fundamentlasten, womit eine zusätzliche Wirtschaftlichkeit über das Cobiax-System gegeben ist. Von besonderem Wert für das "QH Track" erwies sich – neben dem modularen Aufbau von Cobiax SL – auch dessen mögliche Anlieferung in Einzelteilen für ein Zusammensetzen vor Ort.
Für die witterungsgeschützte Lagerung sowie den Zusammenbau der Hohlkörpermodule errichtete Zech Hochbau eine Lager- beziehungsweise Montagehalle. Der Zusammenbau erfolgte auf speziellen Montagetischen, die von Cobiax direkt auf die Baustelle geliefert wurden. Auf einem seitlich angesetzten Modul werden die Halbschalen aufeinandergesetzt und durch Zusammenschieben verriegelt, auf dem Tisch daneben diese Hohlkörper dann in die Fixierelemente eingerastet. Die Lieferung "just in time" wurde ersetzt durch eine eigenverantwortliche "Montage just in time". Die Cobiax-Coaches führten eine Einweisung vor Ort durch. Nach einer kurzen Eingewöhnungszeit lag die "Produktion" bei etwa 250 Einbaumodulen pro Tag.
Verlegungspläne geliefert
Der Aufbau der Bewehrung gestaltete sich nicht wesentlich anders als üblich. Ergänzend zu den Bewehrungsplänen wurden von Cobiax Verlegungspläne für die Hohlkörpermodule geliefert. Die Elemente wurden per Kran auf der Geschossdecke abgesetzt und per Hand exakt nach Plan verlegt. Dies ließ sich auf Grund des geringen Gewichts leicht von zwei Personen bewerkstelligen, ebenso ein eventuell erforderliches Kürzen der Elemente. Hierzu mussten lediglich die vier Längsstäbe mit einer Mattenschere durchtrennt werden. Die unten überstehenden Querstäbe der seitlichen Fixierelemente sorgen sofort nach dem Absetzen für eine Lagefixierung der Elemente. Vor dem Auflegen der oberen Bewehrungslage werden sie noch mit Draht angebunden – zur endgültigen Lagefixierung. Das alles dauert nicht länger als der Aufbau der sonst erforderlichen Abstandsarmierung, ergibt insgesamt jedoch für die darauffolgende Betonage eine deutlich stabilere, gut begehbare Gitterstruktur.
Das Betonieren der Cobiax-Hohlkörperdecken erfolgt – anders als sonst üblich – in zwei Schritten. Zuerst wurde die untere Bewehrungslage einbetoniert, in einem zweiten Schritt die Hohlkörpermodule einschließlich der oberen Bewehrung. Dieser Ablauf muss sich erst ein wenig einspielen, wie Oberpolier Roy betonte: "Es gilt den Zeitpunkt zu erwischen, an dem der Beton bereits so weit stoßfest angehärtet ist, dass er die untere Bewehrung mitsamt der angebundenen Hohlkörpermodulen so fest verankert, dass diese bei der zweiten Betonlage nicht mehr aufschwimmen können. Gleichzeitig muss er jedoch noch so frisch sein, dass er mit der zweiten Betonlage noch eine feste Verbindung eingeht."
Aufteilung in zwei Betonierschritte
Ein wenig mehr Zeit beansprucht die Aufteilung in zwei Betonierschritte schon. Sobald jedoch der Takt stimmt, wird die annähernd gleiche Tagesleistung erreicht. Beim "QH Track" erwies sich ein F4-Beton als perfekt. Leicht fließend eingestellt verfüllte er alle Hohlräume zuverlässig. Zugleich wurden die Hohlkörpermodule gleichmäßig unterlaufen, ohne zu viel Auftrieb zu erzeugen. Falls bei der abschließenden Betonierung ein Hohlkörper dennoch leicht aufschwamm, wurde er einfach wieder in den Beton hineingedrückt.
Verdichtet wurde wie sonst auch. Zwischen den Hohlkörpern ist ausreichend Platz für das Einführen der Rüttelflaschen. Kiesnester traten nicht häufiger auf als bei Standard-Stahlbetondecken. Generell wurde die obere Lage mit Rüttelplatten komplett nachverdichtet. Nicht zu vermeiden war, dass bei nachfolgenden Montagearbeiten Hohlkörper versehentlich angebohrt wurden und diese sich mit Regen- oder Tauwasser füllten. Dies ist statisch und auch bautechnisch kein Problem, dennoch: Wurde ein Hohlkörper angebohrt, wurde dieser Schaden sofort erfasst oder möglichst gleich ausgebessert, das heißt: das Wasser abgesaugt und das Loch abgedichtet.
Auf den ersten Blick spart eine Cobiax-Decke natürlich viel Beton. Das sieht das Bauunternehmen sofort. Auch der Architekt erkennt die Vorteile einer schlankeren Konstruktion und Einsparungen bei der Fundamentierung des Gebäudes. Architektonisch und wirtschaftlich gesehen ist somit die Entscheidung für eine Hohlkörperdecke naheliegend. Baumaßnahmen jedoch rein nach wirtschaftlichen Erwägungen zu entscheiden, sind schon lange nicht mehr zeitgemäß. Zunehmend in den Vordergrund gerückt sind die ökologischen Erwägungen. So sahen es die Verantwortlichen in Planung und Bauausführung auch beim "QH Track" in Berlin.
