Vorfertigung von Wohnmodulen aus Beton für die Massenarchitektur

Aus Berichten, die von den entsprechenden Stellen der Branche veröffentlicht worden sind, geht hervor, dass in den kommenden zehn Jahren mit einem starken Anstieg der Bauproduktion zu rechnen ist. Grund für diesen Trend ist ein immer stärkeres Wachstum der Bevölkerungsentwicklung und vor allem die Zunahme des Urbanisierungsgrads. Das Wachstum der großen Metropolen der Welt stellt einen starken Impuls für das Bauwesen dar.

Diesem Szenarium einer starken Entwicklung im Bausektor steht ein bedeutendes Phänomen entgegen, mit dem sich der Bausektor seit einigen Jahren auseinandersetzen muss: der Fachkräftemangel.

Dieser Fachkräftemangel hat zur Entwicklung eines neuen Planungs- und Bausystems geführt, bei dem die ökologische Nachhaltigkeit eine grundlegende Rolle spielt. Um die Besonderheiten dieses neuen Ansatzes zu erfüllen, hat sich der Bausektor in immer stärkerem Ausmaß den Standards der Fertigteilkonstruktionen angenähert, die von Anfang an die grundlegenden Konzepte der Nachhaltigkeit verinnerlicht haben.

Mit mehr als 40 Jahren Erfahrung in der Branche bietet CSG Engineering Ingenieurdienstleistungen und Beratung für Hersteller von Betonfertigteilen weltweit. Von der Inbetriebnahme neuer Produktionsstätten mit Planung vom Grundriss des Werks anhand der Anforderungen des Kunden über die Bauleitung bis zur Entwicklung neuer Bauarten mit entsprechenden Leistungstabellen und der Erstellung von Plänen zur Optimierung der Abläufe in bereits bestehenden Unternehmen.

Im Laufe der Jahre hat CSG verschiedene Hersteller von Betonfertigteilen auf dem Weg zu einer qualitativ hochwertigen Produktion begleitet und ist so zu einem Vorbild für die Herstellung und den Bau ökologisch nachhaltiger Gebäude geworden, die auf einigen Schlüsselfaktoren beruhen, die gleichzeitig auch Vorteile darstellen.

Digitale Planung

Die Einführung der Software BIM hat die Voraussetzungen für eine stärkere Zusammenarbeit und Interaktion der verschiedenen, am Projekt beteiligten Akteure geschaffen und erlaubt außerdem die Kontrolle der Daten und Zeiten des gesamten Produktionszyklus und der Baustelle. CSG hat eine eigene Software BIM LegoPrecast entwickelt, die mit Revit (Autodesk) integriert ist und für die automatische Planung von Fertigbauteilen für die Industrie und den Wohnungsbau eingesetzt wird.

Reduzierung der Verschwendung

Für Fertigteilkonstruktionen, bei denen der Großteil der Verarbeitungen im Werk durchgeführt wird, wird in der Regel der gesamte Arbeitszyklus auf eine Optimierung der Produktion ausgelegt. Alle Betonfertigteile, die verwendeten Materialien und die Ausrüstungen werden nach dem „Fertigungsaspekt“ verwaltet, was in einigen Fällen eine komplette Vermeidung von Verschwendung ermöglicht.

Kürzere Bauzeiten

Die Halbfertigteile werden im Werk hergestellt und müssen auf der Baustelle nur noch fertiggestellt werden, was sich in einigen Fällen auf das Zusammensetzen der bereits auf der Baustelle fertiggestellten Module beschränkt. Ein weiterer Vorteil im Hinblick auf Zeit (und Kosten) besteht darin, dass vor Ort auf der Baustelle nur eine eingeschränkte Anzahl an Arbeiten erforderlich ist und deshalb in der Regel keine unvorhergesehenen Ereignisse, Verzögerungen und Unfälle in der Bauphase auftreten.

Geringere Kosten

Die Kosten hängen vom Typ der Gebäude ab, die gebaut werden, aber für ein Standardhaus mittlerer Größe sind die Baukosten deutlich geringer als bei einem Haus mit traditioneller Bauweise.

Sicherheit

Gebäude in Fertigbauweise werden mit modernsten Technologien gebaut und erfüllen hohe Sicherheitsstandards, auch bei Eintreten von Naturkatastrophen, wie Erdbeben und Brand.

Energieersparnis und Umweltschutz

Fertigteilkonstruktionen bestehen aus Dämmstoffen der jüngsten Generation. Große Aufmerksamkeit wird auch den Baustoffen gewidmet und es werden zum Beispiel vorzugsweise Zusatzmittel verwendet, die auf eine Reduzierung der CO₂-Emissionen abzielen.

Um die Forderung nach kurzen Bauzeiten im Bereich der Fertighäuser zu erfüllen, hat CSG neben dem „klassischen zweidimensionalen System mit Platten und Flachdecken“ das „räumliche System“ vertieft und eingeführt, das in den kommenden Jahren zum Hauptsystem für den Wohnungsbau werden wird.

Gebäude, die aus dreidimensionalen Modulen gebaut werden, die in Form eines einzigen Elements hergestellt, im Werk vorgefertigt und dann auf die Baustelle transportiert und dort verbaut werden.

Dieses System sieht ein Zerlegen des Gebäudes in dreidimensionale Module (Decke und Seitenwände) in einer Größe vor, die in etwa der eines Raums entspricht. In einigen Modulen werden weitere Platten eingefügt, die den kompletten Raum definieren oder weitere Räume schaffen.

Dieser Typ ermöglicht die Ausführung des Großteils der weiteren Fertigstellungen in der Produktionsstätte, wie: Anlagen, eventuelle Dämmungen, Anstriche, Decken und Verkleidungen sowie Fenster und Türen.

Von grundlegender Bedeutung für das neue Planungskonzept der „New Buildings“ ist die Erfüllung der Hauptkriterien für ein „Green Building“:

nachhaltige Baustoffe, das heißt natürliche recycelbare oder recycelte Materialien mit geringer Umweltbelastung;

erneuerbare Energie, die durch Photovoltaikanlagen, Solarthermieanlagen, Wärmepumpen usw. selbst erzeugt wird;

passive Sonnensysteme, die eine Ausnutzung der Sonnenenergie durch einfache Planungs- und Baulösungen ermöglichen, das heißt ohne den Einsatz von Anlagen (Gewächshäuser sind ein Beispiel dafür);

leistungsstarke Gebäudehülle, die den Energiebedarf des Gebäudes reduziert und seine Energieeffizienz verbessert (Dämmstoffe, leistungsstarke Fenster und Türen, natürliche Lüftung, begrünte Dächer und Fassaden, usw.);

Tageslicht, um den Stromverbrauch zu senken und den Komfort und das Wohlbefinden der Personen zu verbessern;

Reduzierung des Wasserverbrauchs durch den Einsatz von Systemen für das Auffangen und Wiederverwenden vom Wasser;

innovative und effiziente Anlagen für die Energieerzeugung und die Gebäudekontrolle (Gebäudeautomation).

Systembauweise umfasst drei Module

Wenn die Produktion auf modularen Schalungen basiert, kann das auf den ersten Blick wenig flexibel erscheinen und zu sich wiederholenden Gebäudetypen führen. Um die „Starrheit“ des Systems zu umgehen und es besser an die Planungsanforderungen und die kommerziellen Anforderungen anzupassen, ohne an die Abmessungen und Eigenschaften der dreidimensionalen Schalungen gebunden zu sein, können die Module im Werk auch unter Verwendung von Platten und flachen Decken zusammengebaut werden.

Von grundlegender Bedeutung bei der Planung ist in jedem Fall die Studie des Wohnbereichs, der sich entlang der Raumachsen entwickeln muss, um Gebäude mit einer oder mehreren Wohneinheiten zu schaffen, je nach Umgebungsbedingungen am Gebäudestandort. Durch das Zusammenfügen der Module lassen sich unzählige Gebäudetypen realisieren (gerade, gebogen, turmförmig) und Stadtviertel schaffen, die sich in das vorhandene Stadtbild einfügen.

Der Hauptvorteil dieses Systems ist die Ausnutzung seiner Eigenschaften: Einen bereits vormontierten Block komplett mit allen Fertigstellungen zur Verfügung zu haben, bedeutet, über ein Produkt höherer Qualität zu verfügen. Alle Produktionsphasen werden im Werk durchgeführt und kontrolliert, mit einer präziseren Planung und höherem Komfort für das Personal durch weniger Arbeiten auf der Baustelle, die sich auf das reine Zusammensetzen beschränken, mit einer Reduzierung der erschwerten Bedingungen auf der Baustelle und einer vollständigen Beachtung der Umgebungsbedingungen.

Die 3D-Module und die Platten/Decken bestehen aus bewehrtem Beton (mit geschweißten Matten) und die Verbindungen werden zum Großteil mit mechanischen Knotenpunkte ausgeführt bzw. mit Schweißungen, wo dies nicht möglich ist. Eventuelle zusätzliche Verfüllarbeiten werden mit zertifiziertem thixotropem Mörtel ausgeführt.

Die Module, die mit mechanischen Knotenpunkten verbunden sind, verfügen über die Fähigkeit, hochfrequente, vom Boden ausgehende Schwingungen zu dämpfen, und eignen sich deshalb besonders gut für Bauwerke in erdbebengefährdeten Gebieten. Die Verwendung relativ geringer Querschnitte und die Verteilung der Tragfähigkeit auf eine hohe Anzahl an Platten erlauben außerdem den Bau schlankerer Konstruktionen. Die eingefügten Trennwände, Ausfachungsplatten und Treppenhäuser verbessert das Verhalten der Konstruktion noch zusätzlich.

Der Aufriss und die Grundrisse des geplanten Gebäudes sind einfach und bezogen auf die orthogonalen Achsen fast perfekt symmetrisch. Von ihrer Konstruktion her handelt es sich bei den 3D Modulen um dreidimensionale Elemente, die aus zwei, drei oder vier Wänden und der unteren Decke bestehen. Die Verwendung der 3D-Module erlaubt den Bau von einstöckigen und mehrstöckigen Gebäuden.

Die Bauweise umfasst folgende Module:

Dreidimensionales Grundmodul (mit ergänzenden Elementen, wie zweidimensionale Platten und Ergänzungsmodulen) komplett mit Fertigstellungen und mechanischer, elektrischer und sanitärtechnischer Installation: Dieses Modul bildet die Konstruktionseinheit, die auf der Baustelle zur Wohneinheit zusammengebaut wird.

Badezimmermodul, das in der Produktionsstätte komplett ausgestattet und fertiggestellt wird, mit Säulen für die entsprechenden Anlagen und vertikal kombinierbar.

Treppen- und Aufzugsmodul, das als Verstrebung bezogen auf die horizontalen Lasten verfügbar ist.

Alle Module haben Abmessungen, die den Vorschriften für den Transport auf die Baustelle und das Verbauen entsprechen.

Technical Mission to Italy 2022

Vom 14. bis zum 20. Mai 2022 organisiert die CSG Engineering S.r.l. eine Neuauflage der Technical Mission to Italy. Die Teilnehmer können die hohe Qualität der italienischen Fertigteilprodukte, den Einsatz von Fertigungsausrüstungen, die Organisation von Produktionszyklen, die Automatisierung der Fertigung sowie die erfolgreiche Integration von Geschäftsprozessen aus erster Hand begutachten.

Neben den technischen Aspekten der italienischen Fertigteiltechnologie besteht für die Teilnehmer auch die Möglichkeit, die italienische Kultur und ausgewählte italienische Speisen und Getränke kennenzulernen.