Jutta Albus, Kirsten Hollmann-Schröter, Felix Lowin, Matthäus Johann Nowak
Systematisierte Planungs- und Bauprozesse
Hintergründe, Strategien und Potenziale industrieller Vorfertigungstechnologien.
2021, 217 S.,
154 Abb. u. 6 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag
Die Publikation bietet einen Überblick über die Bereiche Vorfertigung, standardisierte Planungsmethoden und die Anwendung innovativer Konstruktionstechnologien beim Bauen. Vor dem Hintergrund der geschichtlichen Einordnung sowie den baurechtlichen Anforderungen wird der Status quo neuer, innovativer Planungsansätze und gängiger Systembauweisen, die mittels industrieller Herstellungsmethoden realisiert werden, erläutert. Im Fokus der Betrachtungen steht die Verbesserung und adäquate Anpassung an eine sich wandelnden Produktion. Dadurch soll bei den noch stark konventionellen Abläufen im Bauen und damit verbundenen Planungsprozessen sowohl eine Steigerung der Effizienz durch innovative technologische Herangehensweisen als auch eine hohe architektonische Qualität erreicht werden. Anhand von Projektbeispielen aus dem Bereich Wohnungs- und Bürobau werden die Vielseitigkeit der Herangehensweisen aufgezeigt und die Potenziale einer systematisierten, auf Vorfertigung und industrielle Produktionsprozesse ausgerichteten Planungsmethodik dargestellt. Insbesondere der Einsatz neuer Planungswerkzeuge unterstützt eine Abgrenzung zu früheren, allseits bekannten Formen der Standardisierung und erreicht durch eine stärkere Einbindung von digitalisierten Entwurfs- und Produktionsprozessen eine Verbesserung der gestalterischen Varianz.
Eberhard Künzel, Judith Blume-Wittig, Matthias Kott, Christiane Ost
Technischer Leitfaden Plattenbau
Bauforschung für die Praxis, Band 70
Leitfaden zur Durchführung von Demontagen, TUL-Prozessen und Remontagen von Bauteilen industriell gefertigter Plattenbaukonstruktionen
2004, 200 S.,
zahlr. Abb., Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag
Ein Problem bei Abriss und Rückbau von Gebäuden in Plattenbauweise in den neuen Bundesländern ist das hohe Aufkommen an Bauabfällen und die damit verbundene Umweltbelastung. Der Leitfaden versteht sich als Hilfsmittel zur Entscheidungsfindung bei der Durchführung von Demontagen, Transport-Umschlag-Lagerungs-Prozessen sowie Remontagen von Bauteilen industriell gefertigter Plattenbaukonstruktionen. Nach einer Analyse der Gebäude- und Fertigteilkonstruktionen werden Prüfkriterien für eine Bewertung und Klassifizierung der zurück gewonnenen Altfertigteile aufgezeigt. Die nachfolgenden Prozesse des Transports, Umschlags und der Lagerung der Fertigteile bis zum Einbau werden ebenso mit in die Betrachtung einbezogen wie die Behandlung konstruktiver Details der Wiederverwendbarkeit der Transportanker oder alternativer Anschlag- und Verbindungsmittel. Auch die rechtlichen Grundlagen, die Fragen der Haftung und der Arbeitssicherheit sowie der Genehmigungsfragen werden erörtert.
Die Fragestellung nach der Standsicherheit der industriell errichteten Gebäude mit Außenwänden aus haufwerksporigem Leichtbeton ist zu differenzieren, und es hat eine tragwerksplanerische Beurteilung zu erfolgen. Es wurden Nachweisverfahren entwickelt, welche das Tragverhalten der Außenwandelemente aus haufwerksporigem Leichtbeton genauer beschreiben als die in der Planung angewendeten Verfahren und bei deren Anwendung eine rechnerische Erhöhung des vorhandenen Standsicherheitsniveaus um mehr als 100% möglich ist. Ist das erforderliche Standsicherheitsniveau nicht nachweisbar, können unter bestimmten Voraussetzungen Zementleiminjektagen zur Erhöhung der Standsicherheit eingesetzt werden. Nachgewiesen werden konnte, daß die Verbundfestigkeit zwischen den einzelnen Schichten keinen Einfluß auf die Standsicherheit des Gesamtgebäudes hat.
V. Schnapauff, R. Lamers, R. Friedrich, I. Kohl, J. Ihlenfeldt, M. Baumert, B. Höft, V. Gühlow, M. Kinzel
Wohnbauten in Fertigteilbauweise in den neuen Bundesländern
Bauforschung für die Praxis, Band 2
Enthält Teil 1 - Ausmaß und Schwerpunkte der Bauschäden. Teil 2 - Bauformen und Konstruktionsmerkmale.
1995, 333 S.,
zahlr. Abb., Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag
Etwa 2,15 Millionen Wohnungen wurden in den neuen Bundesländern in Fertigteilbauweise ausgeführt. Bislang fehlten verläßliche Daten, die notwendig waren, um kostengünstige Konzepte zur Erhaltung dieses großen Baubestandes zu entwickeln. In dieser statistisch repräsentativen Untersuchung werden das Ausmaß von Schäden an mehr- und vielgeschossigen Fertigteilbauten analysiert. Getrennt nach den 10 häufigsten Bautypen wurde festgestellt, welche Schäden schwerpunktmäßig auftreten und zu welchen Kosten die Gebrauchstauglichkeit wieder hergestellt werden kann. Für die Untersuchung wurde ein Katalog der am häufigsten verwendeten Fertigteilbautypen entwickelt, in dem die wesentlichen Funktions- und Konstruktionsmerkmale dokumentiert sind. -k-
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Jutta Albus, Hans Drexler
PREFAB HOUSING
Untersuchung von Produktionsprozessen im Hinblick auf Effizienzsteigerung und Kostensenkung für bedarfsgerechten Wohnraum
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3195
2020, 71 S.,
48 Abb., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag
In dieser Studie werden industrielle Fertigungsprozesse für Bausysteme mit hohem Vorfertigungsgrad im Hinblick auf ihr Potenzial zur Schaffung von kostengünstigem und hochwertigem Wohnraum untersucht. Im Fokus steht nicht das Gebäude als Produkt, sondern die Produktion der Subsysteme und deren Zusammenspiel. Gegenstand der Untersuchungen sind Systeme, zu deren Referenzdaten Zugang besteht und aktuelle Produktionsverfahren, die den vorgefertigten Wohnungsbau repräsentieren. In der best-practice Studie wird nicht nur die Konstruktion eines Gebäudes, sondern auch die Produktionskette einer genauen Analyse unterzogen. 4 bis 6 Referenzprojekte ausgewählter Firmen werden einer einheitlichen Analyse von Produktionszeiten und Kostenanteilen unterzogen. Die Analyse der Produktion der baukonstruktiven Bereiche zusammen mit der Betrachtung von Montage, Fertigungs- und Bauzeiten sowie Kostenanteilen lässt eine Bewertung des Gesamtsystems und des Optimierungspotenzials für künftige Umsetzungen und Veränderungen der Stückzahlen ableiten. Die Herstellungsmethoden und der Grad der Vorfertigung werden untersucht und in Verhältnis zu den Kosten und Qualitäten gesetzt. Ein Vergleich der Systeme und Materialien kann Grenzen und Potenziale der Systeme aufzeigen. Die Baukonstruktionen sollen zum einen im Hinblick auf die besonderen konstruktiven und bautechnischen Anforderungen im Wohnungsbau betrachtet werden, zum anderen sollen die Gebäudetypologien und Gebäudeklassen benannt werden, für deren Einsatz sie sich eignen.
Der Holzbau basiert heute auf Leichtbausystemen mit einem sehr hohen Vorfertigungsgrad. Der Automatisierungsgrad der Fertigung im Holzbau ist jedoch im Vergleich zu anderen Industriebranchen immer noch sehr gering. Ziel dieses Projektes ist es daher, einen möglichen Einsatz der Mensch-Roboter-Kooperationsfertigung zu analysieren und zu bewerten, um den Automatisierungsgrad in der Holzbauvorfertigung zu erhöhen und flexibel zu halten. Die Forschungsarbeit verfolgt einen vierstufigen Forschungsansatz bestehend aus Analyse, Systematisierung, Entwicklung und Evaluierung: basierend auf der Analyse des aktuellen Stands der Technik im Holzbau und der verfügbaren Technologien der Mensch-Roboter-Kooperation (MRK) und der Systematisierung der Ergebnisse, werden praktikable MRK-Workflows entwickelt und diese abschließend durch eine Reihe von Produktionssystemprototypen bewertet.
Viktor Mechtcherine, Jens Otto, Frank Will, Viacheslav Markin, Christof Schröfl, Venkatesh Naidu Nerella, Martin Krause, Charlotte Dorn, Mathias Näther
CONPrint3D-Ultralight - Herstellung monolithischer, tragender Wandkonstruktionen mit sehr hoher Wärmedämmung durch schalungsfreie Formung von Schaumbeton
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3181
2020, 127 S.,
78 Abb. u. 35 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag
Beton-3D-Druck ist eine kontinuierliche, schalungsfreie Bautechnologie nach dem Prinzip der additiven Fertigung, die wirtschaftliche Errichtung von Bauwerkstrukturen unter Baustellenbedingungen ermöglicht. Das Projekt beschäftigte sich mit der Erweiterung des Verfahrens auf Schaumbeton mit dem Ziel, die Grundlagen einer Technologie zur Erstellung tragender Wände zu entwickeln. Schaumbeton zeichnet sich durch geringe Rohdichte und gute Wärmedämmeigenschaften aus. Die entwickelten Schaumbetone, technologischen und baustofflich-analytischen Prozesse und Verfahren, sowie die Maschinenelemente einschließlich deren Integration stellen elementare Grundlagen dar, die zur großtechnischen und baupraktischen Umsetzung von schalungsfreien Formgebungsverfahren mit Schaumbetonen notwendig sind. Die Projektergebnisse können von Baustoff- und Zusatzmittelherstellern, Baumaschinenherstellern sowie Baufirmen genutzt werden, um mit beschränktem Aufwand aus dem prototypisch nachgewiesenen 3D-Druck von Schaumbeton marktfähige Produkte und Technologien mit ausgeprägten Alleinstellungsmerkmalen weiterzuentwickeln. Die erfolgte positive Bewertung der Wirtschaftlichkeit des Bauverfahrens stellt eine ausgezeichnete Grundlage für deren Überführung in die Baupraxis dar.
Der vermehrte Einsatz nachwachsender Rohstoffe im Bauwesen hilft Energie und Bodenschätze einzusparen. Ein neuer Ansatz zur Substituierung von typischen Kunststoffschäumen stellt der neu entwickelte Holzschaum aus Holz und Holzresten dar. In diesem Projekt sollte ein Bauelement als Sandwich aus Holzschaum und dünnwandigen Deckschichten aus textilbewehrtem Beton entwickelt und geeignete Anwendungen im Massiv- wie Fertigbau identifiziert werden. Die Ziele im Projekt waren die Identifikation der technischen Eigenschaften ausgewählter Holzschaumarten mit der Funktion als Kernwerkstoff im Sandwich. Weiterhin sollten geeignete Fügetechniken untersucht und wesentliche Verbundeigenschaften charakterisiert werden. Holzschaum aus Buchen- oder Kiefernholz mit einer Mindestdichte ab etwa 70 kg/Kubikmeter stellt einen gut technisch nutzbaren Kernwerkstoff in Sandwichbauweisen dar. Der Verbund kann durch konventionelle Klebtechnik wie auch im direkten flüssigem Benetzen mit dem Beton realisiert werden. Die untersuchten Kombinationen mit relativ dünnen Deckschichten ermöglichen leichte und sehr nachhaltige Innen- wie Außenanwendungen im Bauwesen.
Der Einsatz vorgefertigter Raummodule mit anschließender Montage auf der Baustelle stellt vor dem Hintergrund des aktuellen Defizits an (bezahlbarem) Wohnraum eine alternative Ausführungsvariante im Wohnungsbau dar. Durch Befragungen der Nachfrage- und Anbieterseite sollten die Hemmnisse beim Einsatz von Raummodulen im Wohnungsbau identifiziert werden, um hieraus Handlungserfordernisse für die Praxis abzuleiten. Das Forschungsprojekt basiert im Wesentlichen auf Befragungen, die in zwei Arbeitsschritten durchgeführt wurden. Zunächst wurde eine Befragung der Nachfrageseite im Wohnungsbau durchgeführt. Bei den Nachfragern im Wohnungsbau sollten die Barrieren und Hemmnisse identifiziert werden, die einem Einsatz der Raummodulbauweise als Alternative zur traditionellen Bauverfahren bisher entgegenstehen. Im zweiten Arbeitsschritt wurden neun Anbieter von Raummodulen aus Holz, Stahl und Beton in Form von Interviews ebenfalls einer Befragung unterzogen. Die Sichtweise der im Raummodulbau tätigen Unternehmen im Hinblick auf die Ursachen der (bislang) geringen Verbreitung der Raummodulbauweise im Wohnungsbau sollte herausgearbeitet werden. Aus den durchgeführten Befragungen konnten neben der Identifikation wesentlicher Hemmnisse auch bestehende Lösungen für den Einsatz von Raummodulen im Wohnungsbau dargelegt werden. Die identifizierten Hemmnisse wurden in die Handlungsfelder "Information", "Planungsaspekte" und "Vergabe- und Vertragsmodelle" gegliedert.
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