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Innovative Betone in Hochbauprojekten

Der Bausektor stellt eine bedeutende CO₂ Emissionsquelle dar. Global gehen jährlich CO₂ Emissionen von rund 2,5 Milliarden Tonnen auf die Herstellung der Baustoffe Zement, Stahl und Aluminium für den Gebäudebau zurück. Mehr als 1,5 Milliarden Tonnen davon werden der Herstellung von Zement und Beton zugeschrieben, ca. 8 % der globalen CO₂ Emissionen. Gleichzeitig trägt die Bauwirtschaft wesentlich zur Ressourcenbeanspruchung bei. In Deutschland wurden in 2022 rund 571 Millionen Tonnen mineralische Rohstoffe aus der Umwelt entnommen. Mineralische Bauabfälle stellen mit knapp 210 Millionen Tonnen den mit Abstand größten Abfallmassenstrom dar, der entsprechend aufbereitet als wichtige Rohstoffquelle zur Baustoffproduktion dienen kann. Um die Treibhausgasemissionen und den Ressourcenverbrauch im Bausektor zu reduzieren, setzt Berlin auf nachhaltige Baustoffe und zirkuläres Bauen. Die Berliner Senatsumweltverwaltung förderte daher in drei aufeinander folgenden Projektphasen die Untersuchung und Markteinführung einer vielversprechenden Technologie mit großem Potenzial, künftig zur Verbesserung der Klimabilanz von ressourcenschonendem Recycling-Beton (RC-Beton) beizutragen. Partnerinnen von Teilprojekten der Reihe „CORE – CO₂-reduzierter R-Beton“, waren u. a. die neustark AG , die Heim Gruppe Cemex-Heim RC-Baustoffe GmbH & Co. KG, Berger Beton SE , CEMEX Deutschland AG, das ifeu Institut Heidelberg gGmbH und das Museum für Naturkunde Berlin. Im Mittelpunkt stand dabei eine Technologie der neustark AG, die aufbereitete RC-Gesteinskörnungen aus Altbeton mit biogenem CO₂ beaufschlagt. Dabei wird CO₂ über ein Injektionssystem in Verbindung mit gebrochenem Altbeton gebracht und reagiert mit dem Calcium des Altbetons zu Kalkstein in Form von Kalzit. Das entstandene Material kann gemäß der Betonproduktnorm (DIN 1045-2) analog zur klassischen RC-Gesteinskörnung in bestimmten Betonrezepturen verwendet werden und in Anteilen natürliche Gesteinskörnungen ersetzen sowie tendenziell den Bindemittelbedarf in Betonrezepturen senken. Dies schafft einen ressourcenschonenden RC-Baustoff, der gleichzeitig als CO₂-Senke dient. In Adlershof wird ein zweiter Standort für die notwendige räumliche Erweiterung des Museums für Naturkunde (MfN) entwickelt. Nachhaltigkeitsziele des Museums für Naturkunde Das Museum für Naturkunde verfolgt bei der Entwicklung der Standorte in Mitte und Adlershof ambitionierte Nachhaltigkeitsziele. Besondere Bedeutung kommt dem Bereich Bau und Baubetrieb zu. Von der gründlichen Prüfung der tatsächlichen Bedarfe über sinnfällige funktionale Anordnungen bis hin zur Optimierung einzelner Baukörper und Konstruktionen wurden die Ziele der Nachhaltigkeit in jedem Arbeitsschritt prioritär beachtet, bei gleichzeitiger Sicherstellung der angemessenen und sicheren Unterbringung der wertvollen Sammlungen. Die aus einer kompakten Sammlungsunterbringung resultierenden hohen Verkehrslasten sind nur in einem Bauwerk aus Stahlbeton zu verwirklichen. Der Neubau in Adlershof wurde aus diesem Grund als Stahlbetonskelettbau konzipiert. Der Einsatz von RC-Betonen war in diesem Kontext naheliegend und so bot sich die Gelegenheit, in Zusammenarbeit mit der Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt und weiteren Partnerinnen den Einsatz des innovativen, bereits in Bauvorhaben bewährten, CO₂-speichernden CORE-Betons weiter zu untersuchen. Wo sich der CORE-Beton bei der Errichtung des Zweitstandortes des MfN in Adlershof einsetzen ließe, wurde gemeinsam unter dem Titel „CORE 3 – CO₂-reduzierter R-Beton – Phase 3“ durch die Berliner Senatsumweltverwaltung, das ifeu Institut Heidelberg, die Heim-Gruppe, die Cemex Deutschland AG und das Museum für Naturkunde untersucht. Dabei lag das Hauptaugenmerk auf dem Einsatz von RC-Gesteinskörnung, dem Einsatz aktiv karbonatisierter RC-Gesteinskörnung und dem Einsatz von klinkereffizienten Zementen zur Herstellung CO₂-armer Betone. In der praktischen Anwendung getestet werden konnte überdies die neue Normung für den RC-Beton-Einsatz (die überarbeitete DIN 1045-2), welche wesentlich größere Mengenanteile an RC-Gesteinskörnung zulässt, als es bisher der Fall war. Ziel war ein möglichst breiter Einsatz der ‚neuen‘ Betone. Im Ergebnis ist es bei einer großen Zahl der Betonbauteile möglich, Recyclingbeton mit möglichst hohen Anteilen rezyklierter Körnung zu nutzen (alle bis zu einer Druckfestigkeitsklasse von C30/37). Lediglich die Deckenplatten der Sammlungsräume, welche für besonders hohe Verkehrslasten ausgelegt sind (15 kN/m²), werden in Spannbeton und damit in konventionellem Beton ausgeführt. Insgesamt können so Bauteile in einer Menge von ca. 12.000 m³ als RC-Beton ausgeführt werden (für die Gründung ca. 6.000 m³, die Innenbauteile ca. 3.000 m³, die Außenwände ca. 1.300 m³ und das Dach ca. 1.600 m³.) Ausgehend von den für das Bauvorhaben benötigten Betonsorten (v.a. Druckfestigkeiten und Expositionsklassen) wurden unter Berücksichtigung der Projektziele und unter Beachtung der neuen Vorgaben aus dem Regelwerk (DIN 1045-2) die maximal möglichen Anteile an mineralisierter RC-Gesteinskörnung in den einzelnen Betonrezepturen abgeleitet. Der Bericht zum Projekt kann am Seitenende heruntergeladen werden. Bezogen auf den Zweitstandort in Adlershof hätte eine Herstellung aller Betonbauteile, welche im Rahmen des CORE 3 Projektes in Recyclingbeton hergestellt werden, mit einem CEM I-Beton entsprechend dem Branchenreferenzwert des C.E.C. (CONCRETE for Engineering and Contracting) einen Ausstoß von 3.200 Tonnen CO₂ zur Folge (mit deutschem Durchschnittsbeton 2.700 Tonnen CO₂). Erfolgte die Herstellung dieser Bauteile mit der hier angesetzten Referenzrezeptur (RC-Beton mit 25 % grober RC-Gesteinskörnung, CEM II/C), wäre eine Verringerung des CO₂ Ausstoßes auf 1.800 Tonnen CO₂ möglich. Ziel des Projektes ist es zu zeigen, wie durch die individuelle, den jeweiligen Bauteilen spezifisch angepasste Betonrezeptur – und unter Beachtung der novellierten DIN 1045-2 – und die Speicherung von CO₂ der CO₂-Fußabdruck pro m³ Beton weiter verringert werden kann, soweit dies Vorgaben aus dem Regelwerk zu Mindestzementgehalten ermöglichen. Bei Errichtung des Gebäudes mit den Betonrezepturen, die im Projekt in Kombination von karbonatisierter RC-Gesteinskörnung und CO₂-armer Zemente (mit gleichzeitiger Reduktion der Bindemittelgehalte) entwickelt wurden, kann der Ausstoß auf 1.360 Tonnen CO₂ reduziert werden. Dies entspricht einer Einsparung gegenüber der Referenzrezeptur um gut 430 Tonnen CO₂, was einer relativen Einsparung von knapp 25 % entspricht (inklusive CO₂-Speicherwirkung). Der detaillierte Bericht CORE 3 kann am Ende der Seite heruntergeladen werden. CORE 1: Baustoff-Entwicklung im Labor und ökologisches Potenzial Von Dezember 2020 bis April 2021 lief die erste Projektphase. Hier wurden im Labormaßstab die Grundlagen zur Baustoffentwicklung gelegt und die Erkenntnisse ökologisch und ökonomisch bilanziert und bewertet. Dazu stellte die Heim-Gruppe gebrochenen Altbeton sowie RC-Gesteinskörnungen zur Verfügung, welche die neustark AG mit CO₂ beaufschlagte und karbonatisierte. Aus diesem Material sowie aus nicht karbonatisiertem Referenzmaterial wurden bei der Firma Berger Betonrezepturen mit erhöhten Recyclinggehalten und reduzierten Zementanteilen hergestellt. Dabei wurden sowohl aktuelle als auch zukünftige regulatorische Rahmenbedingungen für RC-Beton (insbesondere Verwendung von Brechsanden 0–2 mm) beachtet. Zudem erstellte das ifeu-Institut Heidelberg eine vereinfachte Ökobilanz des Verfahrens und eine Kostenrechnung für CO₂ aus Berliner Biogasquellen. Die Ergebnisse der ersten Projektphase bestätigten das enorme ökologische Potenzial des Verfahrens. Der detaillierte Bericht CORE 1 kann unter den unten genannten Kontaktdaten angefordert werden. In der zweiten Projektphase im Mai 2021 bis Dezember 2022 startete die praktische Anwendung im großen Maßstab: In der Aufbereitungsanlage für mineralische Bauabfälle der Firma Heim wurde RC-Gesteinskörnung aus reinem Altbeton (Typ 1) mit Hilfe einer mobilen Anlage der neustark AG mit CO₂ beaufschlagt. Die karbonatisierte RC-Gesteinskörnung erhielt erstmals eine Zertifizierung und Zulassung als Zuschlag nach DIN EN 12620 für Transportbeton. Im Herbst 2022 wurden rund 200 m³ dieses Betons in einem Bauabschnitt der Quartiersentwicklung Friedenauer Höhe in Berlin eingesetzt, die im Joint Venture mit OFB Projektentwicklung und Instone Real Estate realisiert wurde. Der Beton diente u.a. als Aufbeton für Geschossdecken sowie zur Betonierung von Wänden und des Aufzugsschachts. Parallel zeigte eine Bilanzierung des Umweltforschungsinstitut ifeu Heidelberg, dass mit den entwickelten Rezepturen eine relevante Umweltentlastung über alle betrachteten Umweltwirkungskategorien hinweg möglich ist. Je höher der Anteil insbesondere an feiner RC-Gesteinskörnung, desto höher die Bindungsrate für CO₂. Die Behandlung der RC-Gesteinskörnung zeigte, dass die Klimawirksamkeit des Betons bei gleichen Eigenschaften und Einhaltung aller einschlägigen Normen durch die Kombination von karbonatisierter RC-Gesteinskörnung und Bindemittelreduktion um bis zu 20 % verringert werden kann. Der detaillierte Bericht CORE 2 kann unter den unten genannten Kontaktdaten angefordert werden. Die im CORE-Pilotvorhaben demonstrierte Praxistauglichkeit der Technologie überzeugte alle Projektbeteiligten. Bereits mehr als 10 Anlagen der Firma neustark zur CO₂-Speicherung sind in der Schweiz in Betrieb. 2023 investierte Heim erstmals in Deutschland in eine entsprechende Anlage, sodass CO₂-speichernde RC-Gesteinskörnung seitdem auf dem Berliner Markt verfügbar ist. Die erste CO₂-Speicheranlage in Deutschland wurde am 28.09.2023 feierlich durch neustark und HEIM in Anwesenheit von über 100 Gästen und Vertreterinnen und Vertretern der Politik in Berlin Marzahn eröffnet. Bei einem flächendeckenden Einsatz der im CORE-Projekt entwickelten und in der Praxis erprobten Betonrezepturen ließen sich im Land Berlin durch die Kombination von karbonatisierter RC-Gesteinskörnung und den effizienten Einsatz CO₂-armer Zemente signifikante CO₂-Einsparungen erreichen. Bilanziell anrechenbar wären die Negativemissionen aus der karbonatisierten RC-Gesteinskörnung, wenn die aktuell zur Querfinanzierung des Baustoffs auf dem privaten CO₂-Markt emittierten Zertifikate durch den Bauherrn aufgekauft würden oder ein entsprechendes Arrangement dazu mit neustark gefunden würde. Das Berliner Ausschreibungs- und Vergabegesetz (BerlAVG) verpflichtet öffentliche Auftraggeber der unmittelbaren Berliner Landesverwaltung bei der Vergabe von Bauleistungen ab einem geschätztem Auftragswert von 50.000 Euro ökologische Kriterien zu berücksichtigen und umweltfreundlichen und energieeffizienten Produkten, Materialien und Verfahren den Vorzug zu gegeben. Wesentliches Instrument zur Umsetzung dieser Vorgabe ist die Verwaltungsvorschrift Beschaffung und Umwelt (VwVBU). Die Federführung für die Entwicklung von Vorschlägen an den Senat zur Fortentwicklung der VwVBU liegt bei der Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt. Verwaltungsvorschrift Beschaffung und Umwelt – VwVBU Nachhaltiges Bauen in der öffentlichen Beschaffung Nachbericht Fachdialog zirkuläres Bauen am Beispiel ressourcenschonender Beton Leitfaden für nachhaltiges Bauen des Bundesministeriums für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen Pressemitteilung der Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt vom 07.10.2022 zum erstmaligen Einsatz von ressourcenschonendem und klimaverträglicherem Transportbeton in Berliner Bauvorhaben Friedenauer Höhe

Geohydraulische und Geotechnische Optimierung von Fischaufstiegsanlagen

Das Ziel des FuE-Vorhabens ist die Erarbeitung von Leitlinien für geohydraulische und geotechnische Optimierung von Fischaufstiegsanlagen. Dafür werden abgeschlossene und laufende Ausbauvorhaben von FAA ausgewertet und zum Beispiel die Notwendigkeit einer Betonsohle untersucht. Aufgabenstellung und Ziel Die ökologische Durchgängigkeit ist bei den staugeregelten Flüssen der Bundeswasserstraßen durch ca. 250 Staustufen mit Stauhöhen bis ca. 10 m unterbrochen. Diese stellen für wandernde Fische und das Makrozoobenthos unüberwindbare Hindernisse dar. Um die Passierbarkeit flussaufwärts zu gewährleisten, ist an vielen Staustufen der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) die Errichtung von Fischaufstiegsanlagen (FAA) vorgesehen. Fischaufstiegsanlagen können entweder als Raugerinne oder in Form von aufeinanderfolgenden Becken konstruiert werden. Seitens der BAW empfohlene Bautypen sind fischpassierbare Raugerinne sowie Schlitzpässe, die zu den beckenartigen FAA zählen. Bei Schlitzpässen wird der insgesamt zu überwindende Höhenunterschied durch einen vertikal durchgehenden Schlitz in den Trennwänden der einzelnen Becken in kleine Wasserspiegeldifferenzen eingeteilt, die der Fisch überwinden kann (DWA-M 509 2014). Die Becken von Schlitzpässen werden i. d. R. in Massivbauweise als Trog mit geschlossener Betonsohle sowie Betonwänden erstellt. Schlitzpässe können, im Gegensatz zu fischpassierbaren Raugerinnen, bei Bedarf zumindest abschnittsweise als platzsparendes Kompaktbauwerk mit Wendelungen hergestellt werden (DWA-M 509 2014). Deshalb werden, insbesondere bei einem nachträglichen Einbau an bestehenden Querbauwerken, bei beengten Platzverhältnissen und bei großen Höhenunterschieden häufig Schlitzpässe geplant. Erforderliche Maßnahmen zur Erbringung von Tragfähigkeits-, Gebrauchstauglichkeits- und Dauerhaftigkeitsnachweisen der FAA als Schlitzpass in Massivbauweise nach DIN 19702:2013-02, eine gegebenenfalls notwendige Auftriebssicherung der Baugruben- und Beckensohlen sowie die daraus resultierende Menge an zu verbauendem Stahlbeton führen zu einem hohen Aufwand und hohen Kosten für die Errichtung der Anlagen. Deshalb sollen Material- und Ausführungsalternativen bei den Beckenwänden und Trennwänden sowie der Gestaltung der Beckensohlen untersucht werden, durch die eine Aufwands- und Kosteneinsparung ermöglicht werden kann. Der Schwerpunkt soll auf der Verwendung einer offenen Sohle in der FAA anstelle einer Trogbauweise mit Betonsohle liegen. Das Ziel der Untersuchung ist die Ableitung von maßgebenden Rahmenbedingungen, die für die Umsetzung der alternativen Bauweisen wichtig sind. Dabei soll herausgearbeitet werden, unter welchen hydraulischen, geohydraulischen, geotechnischen und bautechnischen Randbedingungen sich Bauweisen mit offener Sohle als geeignet erweisen und welche Vor- bzw. Nachteile sich aus den Bauweisen ergeben. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Die Erhaltung und Wiederherstellung der ökologischen Durchgängigkeit an Fließgewässern zählt zu den bedeutenden Umweltzielen der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie (EU-WRRL). Zur Umsetzung der Vorgaben der EU-WRRL ist zur Herstellung der flussaufwärts gerichteten Durchgängigkeit die Erstellung von Fischaufstiegsanlagen an den Staustufen der staugeregelten Flüsse der Bundeswasserstraßen vorgesehen. Das Vorhaben ist darauf ausgelegt, Möglichkeiten zur Reduzierung des Bau- und ggf. Unterhaltungsaufwandes der als Schlitzpässe erstellten FAA zu untersuchen und wenn möglich die wirtschaftliche Bauweise und Ökologie der FAA zu steigern.

Berücksichtigung von Alterungsmechanismen in strukturmechanischen Berechnungen zu kerntechnischen Gebäudestrukturen

Transregio (TRR) 280: Konstruktionsstrategien für materialminimierte Carbonbetonstrukturen - Grundlagen für eine neue Art zu bauen; Transregio (TRR 280): Design Strategies for Material-Minimised Carbon Reinforced Concrete Structures - Principles of a New Approach to Construction, Teilprojekt C02: Charakterisierung und Modellierung dünnwandiger, mineralisch gebundener Membranbauteile unter mehraxialen Spannungszuständen

Ziel des Teilprojektes ist es, eine neue Charakterisierungsmethodik für die in Carbonbetonmembranen auftretenden Tragmechanismen Compression Softening, Rissverzahnung, Mixed-Mode-Bruchverhalten und Rissfortschritt sowie Dübelwirkung von Carbonbewehrung zu entwickeln. Aufbauend hierauf werden werkstoffgerechte Druckfeldmodelle entwickelt, die eine realistische Beurteilung des Trag- und Verformungsvermögens von Membranen mit nichtmetallischen Bewehrungen im ebenen Spannungszustand ermöglichen. Diese Modelle bilden die Berechnungsgrundlage zur Realisierung materialminimierter Membranstrukturen aus Carbonbeton.

Transregio (TRR) 280: Konstruktionsstrategien für materialminimierte Carbonbetonstrukturen - Grundlagen für eine neue Art zu bauen; Transregio (TRR 280): Design Strategies for Material-Minimised Carbon Reinforced Concrete Structures - Principles of a New Approach to Construction, Teilprojekt C04: Stabilität und Quasiduktilität von dünnwandigen Carbonbetonbauteilen

Im Tragverhalten von dünnwandigen Carbonbetonbauteilen stellen die Aspekte der Stabilität und der Duktilität essentielle Fragestellungen dar. Im Rahmen des standortübergreifenden Teilprojekts wird das Zusammenspiel zwischen Materialverhalten, Querschnittsaufbau und räumlicher Tragwerksform mit dem Ziel untersucht, ein Tragverhalten, das gleichzeitig hohe Steifigkeit und Stabilität im Gebrauchszustand sowie große Verformungskapazität im Versagenszustand aufweist, zu erreichen. Dabei werden in Dresden primär die Stabilität, Profilierungen und Schalenformen betrachtet, während in Aachen Umlagerungen, Interlocks und Faltwerkformen im Vordergrund stehen werden.

Geotechnische Aspekte beim Ausbau der Bundeswasserstraßen

Die Erhöhung der Leistungsfähigkeit der Wasserstraßen ist ein wichtiger Baustein für die Verbesserung der Infrastruktur in Deutschland. Dafür werden Kanäle für große Schiffe, wie das Großmotorgüterschiff, ausgebaut. Die Wasserstraßen werden vertieft, der Wasserspiegel verbreitert und die Durchfahrtshöhe unter den Brücken vergrößert. Dabei werden auch die Böschungs- und Sohlensicherungen erneuert, damit sie stabil gegen die zunehmende hydraulische Beanspruchung aus der modernen Schifffahrt sind. Vordringliche Projekte sind derzeit der Rhein-Herne-Kanal, die Südstrecke des Dortmund-Ems-Kanals, die Weststrecke des Datteln-Hamm-Kanals und die Oststrecke des Nord-Ostsee-Kanals. Die Abteilung Geotechnik der BAW begleitet Planung und Durchführung des Ausbaus dieser Wasserstraßen. Grundlage der Planung und Ausführung jeglicher Ausbaumaßnahmen ist die Erstellung des Baugrundgutachtens. Es liefert die bodenmechanischen Kennwerte und die geotechnischen Empfehlungen für die Umsetzung. Zunächst stellt die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes als Auftraggeber Bestands- und Ausbauunterlagen sowie Angaben zu Belastungsgrößen und zukünftige Nutzungsanforderungen zur Verfügung. Die BAW führt eine historische Erkundung durch, sichtet vorhandene Baugrundgutachten und führt vor Ort eine Bestandsaufnahme der Wasserstraße durch. Im nächsten Schritt wird das Programm der Baugrunduntersuchungen aufgestellt. Lage, Anzahl und Tiefe der Bohrungen und Sondierungen werden hier festgelegt. Das ausführende Amt erstellt daraus die Ausschreibung für die Erkundungsarbeiten und vergibt sie an ein fachkundiges Bohrunternehmen. Vor Beginn der Bohrarbeiten ist vom Bauherrn eine Kampfmittelfreimachung zu veranlassen und eine Gefährdungsanalyse aufgrund möglicher Altlasten einzuholen. Die Erkundungsarbeiten werden bei Bedarf stichprobenartig von der BAW hinsichtlich der fachgerechten Ausführung überwacht. Während der Aufschlussarbeiten werden aus den Bohrungen Grundwasserproben entnommen und untersucht. Sind aggressive Substanzen vorhanden, ist dies bei der Planung der Gründungselemente aus Beton, Zementmörtel oder Stahl zu berücksichtigen. Das Bauteil kann damit entsprechend geschützt und die Dauerhaftigkeit des Bauwerks gewährleistet werden. Nach den Bohrarbeiten werden die Bohrkerne im geotechnischen Labor der BAW geologisch und bodenmechanisch angesprochen und fotografisch dokumentiert. Anhand bodenmechanischer Versuche werden der Boden normgerecht klassifiziert und die Bodenkennwerte bestimmt, die dann in geotechnische Berechnungen einfließen. Im Baugrundgutachten wird der ermittelte Baugrundaufbau beschrieben und in Längsschnitten dargestellt. (Text gekürzt)

Wärmespeicher für moderne Gebäude - Wohlfühlen und Geldsparen für die Wärmewende

Zielsetzung: Kaufentscheidungen werden zunehmend von Nachhaltigkeitsgedanken beeinflusst. Bei Gebäuden ist eine nachhaltige Entscheidung eine Entscheidung gegen Stahl und Beton, denn diese Baustoffe verursachen bereits bei der Gewinnung nicht vertretbare Mengen an CO2 (500-800kg CO2 /m² bei Massivbauten (DGNB)). Zudem sind sie nicht oder nur eingeschränkt recyclingfähig. Trotzdem fällt es vielen Kund:innen nach wie vor schwer in dieser „Once in a lifetime“-Entscheidung die ökologische Alternative, wie z. B. die Holzbauweise, zu wählen. Ein Grund sind die thermischen Eigenschaften solcher Leichtbauten. Die MELT-Ing GmbH ist eine Ausgründung der Hochschule Mannheim. Die Gründer forschen schon seit 10+ Jahren an Wärmespeicherlösungen. Das Produkt der jungen Firma sind sogenannte MELT-Plates. Das sind dünne und frei skalierbare Wärmespeicherplatten auf Basis von Phasenwechselmaterialien (PCM) die für den Einsatz in Gebäuden in ökologischer Leichtbauweise optimiert wurden. Sie können im Neubau oder bei Dachsanierungen in die Gebäudestruktur integriert werden und speichern in 1,2 cm die gleiche Wärmemenge wie eine 20 - 30 cm Betonwand. - Im Sommer bieten sie einen passiven Überhitzungsschutz - in den Übergangszeiten werden Schwankungen durch passive Pufferung reduziert und damit die Heizperiode verkürzt - im Winter ermöglichen sie Flexibilität für moderne Heizsysteme mit Wärmepumpen und erneuerbarem Strom Die Zielgruppe sind in erster Linie Hersteller:innen von Gebäuden in Leichtbauweise - zum Beispiel Holzfertighausbau, Modulbau, serielles Sanieren, temporäre Bauten - Unternehmergruppen auf die Trends effiziente serielle Vorfertigungen und ökologische Baumaterialien aufsetzen. Die MELT-Ing hat sich zum Ziel gesetzt die Wärme- und Bauwende als größte Hebel der Transformation gleichzeitig zu adressieren. Die größten Herausforderungen für das Startup sind neben langen Entscheidungsprozessen und unterschiedlichen Interessen verschiedener Akteure die aufwendige Zertifizierung neuer Bauprodukte und die Integration ihres Produktes in etablierte Gebäudekonstruktionen.

Untersuchung ueber den Einfluss des Mikroklimas an Bauwerksoberflaechen und dadurch bedingten Feuchtigkeitstransport in anorganischen, poroesen, insbesondere inhomogenen Baustoffen im Hinblick auf Korrosion

Die Bestaendigkeit poroeser Baustoffe, die der Witterung und Atmosphaere sowie anderen korrosiven Einfluessen, wie z.B. bei Stahlbetonbruecken dem Einfluss von Streusalzen, ausgesetzt sind, wird massgebend von der Struktur des Stoffes und der Feuchtigkeitsaufnahme bzw. -abgabe bestimmt. Das Eindringen aggressiver Stoffe haengt nicht nur vom momentanen Feuchtigkeitsgehalt in den Poren des Baustoffs ab, sondern offenbar auch von instationaerem Wassertransport, der durch Aenderungen, vor allem der Feuchtigkeit in der Umgebung der Bauteiloberflaechen hervorgerufen wird. Bei Baustoffen, die hinsichtlich Diffusionswiderstand und thermodynamischem Verhalten aus unterschiedlichen Stoffen aufgebaut sind (Beispiel: Beton, Stahl- und Spannbeton, mit Kunststoffen beschichtete poroese Stoffe), ist eine theoretische Betrachtung dieser Vorgaenge im Mikrogefuege kaum moeglich. Mit der Mikrowellenmesstechnik sollen die Wassergehaltsaenderungen und damit der Wassertransport bei Einwirkung verschiedener Umgebungsbedingungen untersucht werden, um die Ablaeufe bei Korrosionsvorgaengen genauer verstehen bzw. Massnahmen fuer besseren Korrosionsschutz ableiten zu koennen.

Bauteilermüdung von Windenergieanlagen aus Stahlbeton und Spannbeton unter hochzyklischer Beanspruchung

Ein zentraler Baustein für die Reduktion von Treibhausgasemissionen ist der Ausbau der erneuerbaren Energien, wobei die Windenergie eine tragende Rolle einnimmt. Dabei ist nicht nur die effiziente Funktionsweise der Windenergieanlage von Bedeutung, sondern auch die ressourceneffiziente Herstellung der Turmstrukturen. Die im vorangegangenen Verbundforschungsvorhaben WinConFat (FKZ 0324016) umfangreichen durchgeführten Ermüdungsuntersuchungen an normal- und hochfestem Beton waren auf die Materialebene ausgerichtet. Jedoch werden von den regelwerksgebenden Gremien zusätzliche, über die reinen Materialuntersuchungen hinausgehende, Analysen an Bauteilen verlangt. Im hier beantragten Teilvorhaben des Verbundvorhabens 'WinConFat-Structure' wird diese noch ausstehende Übertragung der Ergebnisse von der Materialebene auf die Bauteil- bzw. Bauwerksebene adressiert. Dabei liegt der Schwerpunkt auf drei Arbeitspaketen. Im ersten Forschungsschwerpunkt wird sich mit dem Einfluss der Bewehrung auf die Ermüdungsfestigkeit bei überdrückten Bauteilen befasst. Der zweite wesentliche Forschungsschwerpunkt liegt in der Betrachtung des Ermüdungsverhaltens von trockenen Bauteilfugen. Hierzu sollen systematische experimentelle und numerische Untersuchungen durchgeführt werden, um den Einfluss von ermüdungsbeanspruchten horizontalen und vertikalen Fugen in Windenergieanlagen auf das Tragverhalten zu analysieren. Im dritten Forschungsschwerpunkt soll eine stochastisch begründete Auswertung des Ermüdungsverhaltens von druckschwellbeanspruchtem Beton durchgeführt werden, um daraus eine Optimierung des bestehenden Sicherheitskonzepts anzustreben. Aus allen drei Forschungsschwerpunkten sollen am Ende des beantragten Vorhabens Empfehlungen für Bemessungskonzepte hinsichtlich der jeweiligen Schwerpunkte entstehen. Durch die Einbindung des DAfStb und DBV als assoziierte Partner wird die Überführung der Empfehlungen in die Bemessungspraxis sichergestellt.

Bauteilermüdung von Windenergieanlagen aus Stahlbeton und Spannbeton unter hochzyklischer Beanspruchung, Teilvorhaben: Ermüdungsverhalten von druckschwellbeanspruchtem Beton sowie Stahl- und Spannbetonbauteilen mit und ohne trockene Fugen

Ein zentraler Baustein für die Reduktion von Treibhausgasemissionen ist der Ausbau der erneuerbaren Energien, wobei die Windenergie eine tragende Rolle einnimmt. Dabei ist nicht nur die effiziente Funktionsweise der Windenergieanlage von Bedeutung, sondern auch die ressourceneffiziente Herstellung der Turmstrukturen. Die im vorangegangenen Verbundforschungsvorhaben WinConFat (FKZ 0324016) umfangreichen durchgeführten Ermüdungsuntersuchungen an normal- und hochfestem Beton waren auf die Materialebene ausgerichtet. Jedoch werden von den regelwerksgebenden Gremien zusätzliche, über die reinen Materialuntersuchungen hinausgehende, Analysen an Bauteilen verlangt. Im hier beantragten Teilvorhaben des Verbundvorhabens 'WinConFat-Structure' wird diese noch ausstehende Übertragung der Ergebnisse von der Materialebene auf die Bauteil- bzw. Bauwerksebene adressiert. Dabei liegt der Schwerpunkt auf drei Arbeitspaketen. Im ersten Forschungsschwerpunkt wird sich mit dem Einfluss der Bewehrung auf die Ermüdungsfestigkeit bei überdrückten Bauteilen befasst. Der zweite wesentliche Forschungsschwerpunkt liegt in der Betrachtung des Ermüdungsverhaltens von trockenen Bauteilfugen. Hierzu sollen systematische experimentelle und numerische Untersuchungen durchgeführt werden, um den Einfluss von ermüdungsbeanspruchten horizontalen und vertikalen Fugen in Windenergieanlagen auf das Tragverhalten zu analysieren. Im dritten Forschungsschwerpunkt soll eine stochastisch begründete Auswertung des Ermüdungsverhaltens von druckschwellbeanspruchtem Beton durchgeführt werden, um daraus eine Optimierung des bestehenden Sicherheitskonzepts anzustreben. Aus allen drei Forschungsschwerpunkten sollen am Ende des beantragten Vorhabens Empfehlungen für Bemessungskonzepte hinsichtlich der jeweiligen Schwerpunkte entstehen. Durch die Einbindung des DAfStb und DBV als assoziierte Partner wird die Überführung der Empfehlungen in die Bemessungspraxis sichergestellt.

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