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Mittels Vorfertigungsverfahren lassen sich Bauzeiten und Kosten reduzieren und gleichzeitig die Qualität des Betons erhöhen. Beim Elementbau werden Stützen, Wände, Träger, Decken und Treppen nicht vor Ort gegossen, sondern in stationären Fertigteilwerken. Wie hoch der Vorfertigungsgrad ist, wie die Teile dimensioniert und gestaltet sind und wie sie gefügt werden, hängt von vielen Faktoren ab.

Vor- und Nachteile

Anders als auf der Baustelle, sind die Umgebungsbedingungen in Fertigungshallen kontrollier- und steuerbar, sodass Betonteile mit gleichbleibender Qualität hergestellt werden können. Das betrifft vor allem den Schutz vor Witterungseinflüssen. Bei der Fertigung großer Stückzahlen desselben Bauteils kommen zudem typisierte Schalungen zum Einsatz. Zu den Vorteilen der Elementbauweise gegenüber dem Einsatz von Ortbeton gehören:

• witterungsunabhängige Produktion
• hoher Automatisierungs- bzw. Rationalisierungsgrad im Fertigteilwerk
• Kostenersparnis durch die Herstellung größerer Serien und den wiederholten Einsatz von Schalungen
• kurze Ausschalfristen bei Verwendung von Betonen mit hoher Frühfestigkeit
• zielsichere, konstante Betonqualität (kontrollierbare Dosierung von Zement, Gesteinskörnungen, Wasser, Farbstoffen, usw. sowie sorgfältiger Einbau der Bewehrung)
• hohe Ausführungsqualität (Maßgenauigkeiten, Betonoberflächen, Kantengeometrie, usw.)
• schlankere Querschnitte als bei Ortbetonbauteilen durch Überwachung der Betonqualität und Bauausführung im Werk
• weniger aufwendige Baustelleneinrichtung (Montagebaustelle)
• geringere Lärmemissionen auf der Baustelle
• geringeres Unfallrisiko auf der Baustelle
• Minimierung von Baugerüsten
• kürzere Montagezeiten

Demgegenüber steht, dass für die Produktion umfangreiche maschinelle Einrichtungen nötig sind, die regelmäßig gewartet und erneuert werden müssen.

Planung: So groß wie möglich

Je mehr unterschiedliche und kleinteilige Elemente es gibt, desto größer ist der Aufwand bei Planung und Ausführung sowie Herstellung, Transport und Montage. Andererseits müssen neben gegebenenfalls produktionsbedingten maximalen Bauteilgrößen die begrenzten Ladeflächen und Nutzlasten von Transportfahrzeugen sowie die Lichtraumprofile von Verkehrswegen beachtet werden. Sind Elemente zu groß für den Straßentransport, werden in manchen Fällen sogenannte Feldfabriken vor Ort errichtet. Außerdem sind die Zahl und Art der Fugen und Verbindungen kritische Stellen, weil sie die Kontinuität der Bauteile unterbrechen und den monolithischen Zusammenhalt der Bauwerke – ein Vorteil von Ortbetontragwerken – reduzieren.

Fachkräfte im Fertigteilwerk können bereits in der Entwurfsphase mit ihrer Kenntnis und Erfahrung helfen, Abläufe und Kosten einzuschätzen. Folgende Aspekte spielen bei der Planung im Elementbau eine Rolle:

• Knotenverbindungen, Auflagerdetails, Fugen
• bauphysikalische und brandschutztechnische Anforderungen
• Installationsführungen und Öffnungen
• Herstellungsprozesse
• Transportmittel sowie Anfahrts- und Zufahrtswege
• Krankapazitäten
• Montageart und Montagefolge

Fertigteile werden häufig firmenspezifisch hergestellt, es gibt jedoch auch eine Reihe von Standards. Eine Orientierung für das Planen mit Betonfertigteilen bietet beispielsweise das Typenprogramm der Fachvereinigung Deutscher Betonfertigteilbau – FDB (siehe Surftipps).

Elementbauweisen

Von den genannten Faktoren hängt ab, ob ein Gebäude komplett aus Fertigteilen errichtet werden kann oder ob beispielsweise aussteifende Ortbetonwände erforderlich sind. Ebenfalls von Bedeutung sind die Verbindungen von Bauteilen, also die Stellen, an denen etwa Fertigteilträger und Deckenelemente an die in Ortbeton erstellten Kernwände anschließen.

Folgende Elementbausysteme kommen in der Praxis vor:

• Für den Skelettbau können Stützen, Träger und Deckenelemente, gegebenenfalls auch Binder und Pfetten vorgefertigt werden. Sobald das Gebäude eine größere Höhe erreicht, ist ein ergänzendes, inneres Aussteifungssystem vorzusehen. Dabei kann es sich zum Beispiel um vorgefertigte tragende Wände oder um einen Ortbetonkern handeln, etwa ein in Ortbeton erstelltes Treppenhaus.
• Bei der Tafelbauweise werden Fassaden-, Wand- und Deckenteile sowie Dachelemente in Form von tragfähigen Tafeln beziehungsweise Sandwichelementen zu Räumen zusammengesetzt.
• Bei Zellensystemen werden versatzfähige, vorgefertigte Raumzellen aus Stahlbeton aneinandergefügt. Das ermöglicht schnelle Bauzeiten ohne jede Schalungs- und Trocknungszeiten auf der Baustelle. In der Praxis werden Raumzellen z.B. für Bürogebäude gefertigt.
• Bei der Halbfertigteilbauweise dienen dünnwandige Fertigteile als verlorene Schalung, das heißt sie werden mit Ortbeton ergänzt bzw. ausgegossen.

Fachwissen zum Thema

Tipps zum Thema

Surftipps

• http://www.fdb-typenprogramm.de/