Neue Studie: Ökobilanzieller Vergleich von Hallen unterschiedlicher Bauweisen

Die Studie „Ökobilanzieller Vergleich von Hallen unterschiedlicher Bauweisen” basiert auf der Annahme einer Gewerbehalle in Schneelastzone 1 mit einer Länge von 60 m und einer Spannweite von 15 m, was einer Bruttogrundfläche von 900 m² entspricht. Der Binderabstand beträgt 6,00 m, die Traufhöhe 5,00 m. Die Dachneigung wurde mit 5° angenommen. Die Binderkonstruktion sollte auch für eine leichte Kranbahn tragfähig sein.

Für die Studie wurden folgende zwei Varianten verglichen, dabei sind beide Varianten in den Außenmaßen, der Tragfähigkeit und der Funktion identisch:

Angenommene Bauteile der Stahlkonstruktion:

• Stützen: IPE 400 (Stützen)
• Binder: IPE 360 (Binder)
• Fundamente: Betonfertigteile mit den Abmessungen 150 x 150 x 40 cm (C25/30)

Angenommene Bauteile des Stahlbetontragwerks:

• Stützen: Betonfertigteile mit dem Querschnitt 40 x 40 cm (C30/37)
• Binder: Betonfertigteile vom Typ T 80 eingesetzt (C30/37)
• Fundamente: Betonfertigteile mit den Abmessungen 180 x 180 x 40 cm mit einer Köcherhöhe von 80 cm (C25/30)

Dass das Stahltragwerk ein deutlich geringeres Gewicht als das Stahlbetontragwerk aufweist, zeige ein Vergleich der Baumassen. Die Masse der Stahlkonstruktion beträgt ca. 64 Tonnen und damit etwa ein Drittel der Stahlbetonkonstruktion von ca. 208 Tonnen. Daraus ist unmittelbar ein deutlich geringerer Transportaufwand abzuleiten.

Der Vergleich der Kostenspanne pro m² Bodengrundfläche fällt ebenfalls relativ deutlich aus. Diese beläuft sich bei der Stahlbauvariante auf einen Bereich zwischen 58 und 81 Euro und zwischen 79 bis 85 Euro bei der Konstruktion aus Stahlbetonfertigteilen.

Für die Lebenszyklusanalyse wurden die Module A1 bis A3, C3 und C4 gemäß EN 15978 betrachtet. Ohne den Einsatz von „grünem Stahl” liegt das Treibhauspotenzial der Stahlkonstruktion bereits um 37% unter dem der Stahlbetonvariante. Die Verwendung von grünem Stahl würde das Treibhauspotenzial auf weniger als die Hälfte der vergleichbaren Stahlbetonvariante verbessern.

Im Vergleich der verschiedenen Hallenbauweisen in der Studie liegt die Stahlbauweise sowohl in ökonomischer als auch in ökologischer Hinsicht vorn. Deutliche Vorteile zeige sich bei den Baukosten und den Aufwendungen für den Materialtransport. Die hohe Recyclingfähigkeit von Stahl spare Ressourcen zu Beginn des Lebenszyklus und vermeide Abfall am Ende. Stahl kann unter Beibehaltung seiner mechanischen Eigenschaften als Baustoff wiederverwendet werden.

Beim ökobilanziellen Vergleich von Hallen unterschiedlicher Bauweisen und Baustoffe wird deutlich, dass Baustahl wegen seiner hohen Festigkeit besonders schlanke und damit materialeffiziente, leichte Konstruktionen erlaubt. Damit einher geht nicht nur ein geringerer Materialbedarf für ein konkret betrachtetes Bauteil, in diesem Fall ein Hallenrahmen, oft sind auch z. B. weniger Stützen, geringer dimensionierte Fundamente oder weniger Materialtransporte zur Baustelle erforderlich. 

Weitere Vorteile hat der Baustahl durch seine besondere „Cradle to Cradle“-Eigenschaft, Baustahl kann nach dem Nutzungsende direkt wiederverwendet werden oder ressourcenschonend recycelt und bei vollem Erhalt seiner mechanischen Eigenschaften wieder als Konstruktionsbaustoff eingesetzt werden. Durch die Verwendung hochfester Stähle, vor allem in auf Zug, und Biegung beanspruchten Bauteilen, lässt sich die Ökobilanz weiter verbessern. Klar wird, dass der Betrachtungsrahmen deutliche Auswirkungen auf das Ergebnis der Ökobilanz hat. 

Bei einem ökobilanziellen Vergleich, bei dem die Baustoffe im Vordergrund stehen, ist ein Beispiel zu wählen welches sowohl in der Baupraxis Verwendung findet als auch typische Lastzustände (Druck, Zug, Biegung) berücksichtigt. Durch den ganzheitlichen Ansatz und den Lebenszyklusgedanken, den eine nachhaltige Betrachtung fordert, dürfen auch die Gutschriften oder Belastungen die sich aus dem Lebensende eins Baustoffs ergeben nicht außer Acht gelassen werden. 

Bei einem Baustoffvergleich auf Bauteilebene zeigt sich, dass der Baustoff Stahl, besonders wenn Stahl mit dazugehöriger Umwelt-Produktdeklaration zum Einsatz kommt, im ökobilanziellen Vergleich klar wettbewerbsfähig ist. Hierbei ist anzumerken, dass nur auf Basis der Umweltdaten kein direkter Vergleich von Baustoffen möglich ist. Es müssen je nach konkreter Situation die kompletten funktionalen Einheiten − also ein Tragwerk oder ein grundlegendes Bauteil − verglichen werden. 

Der Vergleich von Gebäudehüllen mit unterschiedlichen Wärmedämmeigenschaften über die Herstellung hinaus macht deutlich wie wichtig eine Betrachtung des gesamten Lebenszyklus ist. Bauwerke sind für einen langen Nutzungszeitraum ausgelegt und so haben die Entscheidungen die bei der Planung und Errichtung getroffen werden weitreichende Folgen die auch berücksichtigt werden müssen. Der energetische Vergleich einer typischen Halle mit verschiedenen Gebäudehüllen stellt hier ein greifbares Beispiel dar. 

Während kürzere Wege − zum Beispiel die in Europa typischen Transportradien bis 500 km − vernachlässigt werden können, beeinflussen längere Transportwege das Gesamtergebnis deutlich. Bei Ökobilanzen müssen daher die Transportwege vom Werkstor zur Baustelle stärkere Berücksichtigung finden. 

Ressourceneffizienz und Abfallvermeidung sind heute wichtige politische Vorgaben und werden in Normen und Gesetzen für den europäischen Bausektor festgelegt. Wie dieses Dokument zeigt sind Architekten und Ingenieure mit dem Baustoff Stahl gut gerüstet um diese Ziele zu erreichen.

Weitere Informationen und Download

Die Studie „Ökobilanzieller Vergleich von Hallen unterschiedlicher Bauweisen” kann kostenfrei hier heruntergeladen werden:

Studie „Ökobilanzieller Vergleich von Hallen unterschiedlicher Bauweisen”

bauforumstahl.de/download-center

Quellen: bauforumstahl e.V., RWTH Aachen, Grafiken: bauforumstahl e.V., Quellennachweise: Kuhnhenne, M., Döring, B. und Pyschny, D.: Ökobilanzierung von Typenhallen, 2010, Aachen / bauforumstahl e.V.: Ökobilanzieller Vergleich von Hallen unterschiedlicher Bauweisen, 2015, Düsseldorf / Kosten im Stahlbau 2019 für Baustahlelemente, Korrosionsschutz; Angaben der Firmen Heidelberger Betonelemente und BREMER AG für Baupreise von Betonfertigteilen; BKI Kostenplaner 20 für weitere Bauleistungen