TeBeHo-Fassadenelemente

Großformatige Fassadenelemente mit Laubholzstruktur und Fokus auf Nachhaltigkeitsziele im Bauwesen (ZIM) - Teilprojekt TU: Entwicklung und Charakterisierung der Textilbeton-Holz-Verbundkonstruktionen

In Kooperation mit EUDUR-Bau und den Lehrstühlen Werkstoffe des Bauwesens und Baumechanik, Statik, Dynamik der TU Dortmund werden großformatige Fassadenelemente aus Textilbetondeckschichten und einer inneren Holzstruktur entwickelt. Gegenüber herkömmlichen Lösungen sollen graue Emissionen, Transport- und Montagekosten reduziert werden und gleichzeitig Dauerhaftigkeit und Tragfähigkeit beibehalten. Um Dimensionen von bis zu 12m Länge und 3,5 m Höhe zu erreichen wird die Dicke der Textilbetonschicht zur Material- und Gewichtseinsparungen auf ein Minimum reduziert.

Fassadenelemente aus Beton haben zahlreiche Vorteile was Dauerhaftigkeit, Tragfähigkeit und Verfügbarkeit betrifft. Sie haben auf Grund ihrer Oberflächenqualität und des Preis‐Leistungsverhältnisses für den Hochbau nach wie vor eine hohe Marktrelevanz, tragen aber stark zur grauen Emission bei der Erstellung von Gebäuden bei. Daher sind derartige Elemente im Hochbau hinsichtlich Nachhaltigkeitskriterien sowohl verbesserungsfähig als auch verbesserungswürdig. Verbesserungskriterien sind nach DIN EN 15643 über drei Säulen – umweltbezogen, sozial und ökonomisch – definiert. Unter Berücksichtigung dieser drei Säulen sollen großformatige Fassadenelemente entwickelt und zur Marktreife geführt werden.
Die Verringerung der grauen Emission für Fassadenelemente aus Beton lässt sich durch die gezielte Reduktion des Betonvolumens auf dünne Deckschichten erzielen, da dort die mineralischen Eigenschaften besonders vorteilhaft sind. Dies betrifft einerseits den Widerstand gegen mechanische Einwirkungen als auch gegen sonstige Umwelteinflüsse wie Feuchtigkeit, Feuer, Schall, Kälte, Hitze usw. Die Einbettung der Holzstruktur innerhalb des Fassadenelements soll unter dem Schutz der mineralischen Deckschichten auch ohne die Verwendung von Holzschutzmitteln dauerhaft sein, da holzzersetzenden Organismen sowohl Zugang als auch Feuchtigkeit vorenthalten wird. Das in der Holzstruktur gebundene CO2 wird somit dauerhaft gebunden und ergibt eine verbesserte Bilanz der grauen Emission des Bauteils im Lebenszyklus und darüber hinaus.

Der Lehrstuhl Massivbau führt in diesem Teilprojekt die erforderlichen Untersuchungen zur Nachhaltigkeit, Auslegung und Bemessung der TeBeHo-Fassadenelemente durch. Dazu zählen zunächst die Ableitung von Nachhaltigkeitszielen und die Überprüfung der Zielkriterien während der Entwicklung. Besonders im Fokus stehen dabei die Einhaltung von Tragfähigkeits- und Gebrauchstauglichkeitsanforderungen, die Einsparung von Material und Gewicht, sowie Transport- und Montagekosten. Zudem soll der Arbeitsaufwand mittelfristig vergleichbar mit herkömmlichen Stahlbetonelementen sein.
Die mechanischen Kennwerte des Verbundelements werden anhand von Bauteilversuchen an klein- und großformatigen Probekörpern bestimmt.  An Plattenstreifen aus Textilbeton werden 4-Punkt-Biegeversuche durchgeführt, um die Last-Verformungsverhalten zu erfassen. Zudem wird die Zugtragfähigkeit sowie die Schubtragfähigkeit (Push-Out-Versuche) an kleinformatigen Sandwichelementen experimentell geprüft.