Der folgende Artikel stammt von der Ersten Baufirma des Achten Ingenieurbüros von China Construction und dem Fachportal „Fertigteilbau“  

         
Vor kurzem hat Akademiemitglied Xiao Xuwen gemeinsam mit dem Ingenieurforschungsinstitut des Achten Ingenieurbüros von China Construction ein neues Fertigteil-Tragwerkssystem vorgeschlagen; das System aus Fertigteilbeton-Schubwänden mit nicht verbundener vertikaler Verteilbewehrung wurde im Pilotprojekt für Mietwohnungen im Gebiet Wenzhuang der Stadt Jinan auf dem Grundstück B-11 zur Anwendung gebracht. Das System macht den komplexen Verfahrensablauf der Muffenverpressverbindung herkömmlicher Fertigteil-Schubwandkonstruktionen überflüssig und erhöht dadurch die Bauqualität.

         

         

Pilotprojekt für Mietwohnungen im Gebiet Wenzhuang, Grundstück B-11

         

Bei diesem System werden die vertikalen Verteilbewehrungen der Fertigteilwände entsprechend den konstruktiven Anforderungen angeordnet und an den Geschossdecken unterbrochen, ohne miteinander verbunden zu werden; gleichzeitig werden die Länge und die Bewehrungsmenge der beidseitigen, in Ortbeton ausgeführten Randbauteile angemessen vergrößert, um die Tragfähigkeit sicherzustellen. Die oberen und unteren Fertigteilwandplatten werden an den Geschossdecken über ein verpresstes Mörtellager verbunden, wodurch die Gesamtintegrität des Schubwand-Tragwerkssystems gewährleistet wird. Bei Wänden mit geringer Schubschlankheit und hohen Anforderungen an die Schubtragfähigkeit kann zusätzlich eine schräge Bewehrung angeordnet werden, um Duktilität, Schubtragfähigkeit und Energieaufnahmefähigkeit der Wände zu verbessern.

         

System aus Fertigteilbeton-Schubwänden mit nicht verbundener vertikaler Verteilbewehrung

         

Zuverlässige Leistung und Qualität

         

Das Forschungsteam von Akademiemitglied Xiao Xuwen entwickelte nach systematischen theoretischen Untersuchungen, Analysen der geltenden Vorschriften und Finite-Elemente-Berechnungen die Bemessungsmethode für dieses System und verifizierte durch Versuche die Zuverlässigkeit der Konstruktion: Bei gleicher Axiallastquote waren die Erdbebenleistungen der Fertigteil-Prüfkörper denen der in Ortbeton hergestellten Vergleichsprüfkörper gleichwertig; einzelne Kennwerte wie Duktilität und Energieaufnahme fielen sogar geringfügig besser aus als bei den Vergleichsprüfkörpern in Ortbetonbauweise.

         

         

Einfaches und praktisches Bauverfahren

         

Der südliche Bereich des zweiten Bauloses des Projekts umfasst insgesamt sechs einzelne Baukörper, die sämtlich als Fertigteil-Schubwandkonstruktionen ausgeführt sind. Dabei wurden die Fertigteil-Schubwände des Gebäudes 3# (1. bis 18. Geschoss) sowie der Gebäude 4# und 6# (1. bis 16. Geschoss) jeweils mit dieser Technologie errichtet; derzeit ist Gebäude 3# bis zum 7. Geschoss und Gebäude 4# bis zum 4. Geschoss fertiggestellt. In der Anwendungspraxis weisen die Bauteile dieses Technologie-Systems keine Verpressmuffen auf; für die Vorbereitung genügt es, die Höhenlage zu überprüfen und das Mörtellager aufzubringen, ohne die herkömmlichen Positionierungsdübel berücksichtigen zu müssen. Das Verfahren ist einfach, und da auf der Baustelle kein Verpressen erforderlich ist, wird bei gesicherter Qualität eine höhere Bauleistung erzielt.

         

         

Höhere Bauleistung

         

Nach Anwendung dieses Technologie-Systems genügt es beim Einheben und Positionieren, die Höhenlage und die horizontale Lage zu kontrollieren. Gegenüber herkömmlichen Verbindungssystemen mit Verpressmuffen verkürzt sich die Montagezeit um mehr als die Hälfte, der Schalungseinsatz sinkt um 50–60 %, und je Geschoss werden mehr als 200 Verpressmuffen eingespart. Da die Schubwände nicht verpresst werden müssen, lässt sich je Geschoss ein Bautag einsparen; zudem weist die Unterseite der Fertigteilwände keine Vielzahl von Ein- und Auslassöffnungen für den Mörtel auf, wodurch sich die Abnahmezeit der Bauteile um 50 % verringert.

         

         

Die diesmalige erfolgreiche Anwendung der Schubwände mit nicht verbundener vertikaler Verteilbewehrung hat eine solide Grundlage für die spätere großflächige Anwendung gelegt.

         

Schubwand-Tragwerkssystem aus monolithisch verbundenen Betonfertigteilen 

mit nicht verbundener vertikaler Verteilbewehrung

         

Wichtigste technische Inhalte

         

Derzeit werden die vertikalen Bewehrungsstäbe von Fertigteil-Beton-Schubwandkonstruktionen hauptsächlich über Muffenverpressverbindungen, Mörtelverankerungen oder Schraubverbindungen angeschlossen. Obwohl diese Verbindungsarten in die einschlägigen Normen aufgenommen wurden, treten bei der baulichen Umsetzung noch einige Probleme auf:

         

(1) Viele Verbindungsstellen und hohe Materialkosten für die Verbindungsbauteile;

         

(2) Hohe Anforderungen an die Fertigungs- und Montagegenauigkeit, schwierige Positionierung beim Einbau und geringe Bauleistung;

         

(3) Die Qualität der Verpressverbindungen ist schwer zu gewährleisten.

         

Um die genannten Probleme zu lösen, schlug das Forschungsteam ein monolithisch verbundenes Schubwand-Tragwerkssystem vor, bei dem die Randbauteile in Ortbeton ausgeführt werden und die vertikalen Verteilbewehrungen der mittleren Fertigteilwandplatten nicht verbunden werden. Die Entwicklung dieses neuartigen Systems dauerte insgesamt drei Jahre und brachte wichtige Durchbrüche in der Bemessungstheorie und bei experimentellen Untersuchungen.

         

(1) Es wurde eine rechnerische Bemessungsmethode für dieses System entwickelt;

         

(2) Es wurden acht Wand-Großversuche (Maßstab 1:1) für dieses System mit der Axiallastquote und der Schubschlankheit als Parameter durchgeführt;

         

(3) Es wurden Rütteltischversuche des Schubwand-Tragwerkssystems im Maßstab 1:2 abgeschlossen;

         

(4) Es wurde die integrierte Hochleistungs-Fertigteilaußenwandtechnologie „Vier-in-einem“ entwickelt.

         

Das neuartige System erzielte umfangreiche Forschungsergebnisse; bei der vom Ausschuss für Wissenschaft und Technologie der Shanghaier Baukommission organisierten Begutachtung wurde die Gesamttechnologie als auf „international fortgeschrittenem Niveau“ stehend bewertet.Die einschlägigen Forschungsergebnisse wurden bereits in die Vorschrift des Chinesischen Verbands für die Normung im Ingenieurbau aufgenommen – die „Technische Vorschrift für Schubwandkonstruktionen aus monolithisch verbundenem Betonfertigteilbeton mit nicht verbundener vertikaler Verteilbewehrung“.

         

Wichtigste technische Kennwerte

         

(1) Die Erdbebensicherheit des neuartigen Systems ist der von Ortbeton-Schubwandsystemen gleichwertig; bei Duktilität und Energieaufnahmefähigkeit ist es diesen jedoch überlegen.

         

(2) Durch Versuche wurde nachgewiesen, dass die rechnerische Bemessungsmethode sachgerecht und die Konstruktion sicher und zuverlässig ist.

         

(3) Unter der Einwirkung eines seltenen Erdbebens der Stufe 9 versagten die Randbauteile im untersten Geschoss des Rütteltisch-Versuchsmodells durch Biegung; die maximale Geschossverschiebung blieb unter 1/120 und erfüllte damit die Anforderungen der Erdbebenbemessungsnorm.

         

(4) Es wurde das Produkt der Hochleistungs-Fertigteilaußenwand „Vier-in-einem“ entwickelt; bei gleicher Anforderung an die Energieeinsparung kann dessen Dicke um zwei Drittel verringert und die Nutzfläche des Gebäudes um 2 % vergrößert werden.

         

Analyse des Gesamtnutzens

         

Wirtschaftlicher Nutzen

         

(1) Gegenüber herkömmlichen Fertigteil-Schubwänden mit Muffenverpressverbindung sinken die Investitionskosten für das Tragwerk um etwa 10 %.

         

(2) Herkömmliche Fertigteil-Schubwandkonstruktionen benötigen 5–7 Tage je Geschoss, während mit Schubwänden aus Betonfertigteilen mit nicht verbundener vertikaler Verteilbewehrung 4–6 Tage je Geschoss erreicht werden; die Bauleistung steigt damit um 15 %.

         

(3) Der Gesamtnutzen ist gegenüber herkömmlichen Fertigteil-Schubwandkonstruktionen um rund 18 % höher.

         

Gesellschaftlicher Nutzen

         

Gegenüber den derzeit im Inland üblichen Verbindungsarten von Schubwand-Außenwänden liegt der Vorteil des monolithisch verbundenen Schubwand-Tragwerkssystems aus Betonfertigteilen mit nicht verbundener vertikaler Verteilbewehrung darin, dass durch das Prinzip der gleichen Biegetragfähigkeit und eine angemessene Vergrößerung der Bewehrungsfläche der tragenden Randbauteile – ohne Abstriche bei der Erdbebensicherheit – die Muffenverpress-, Mörtelverankerungs- oder Schraubverbindungen der vertikalen Verteilbewehrung entfallen. Dadurch sinken die Materialkosten sowie die Anforderungen an die Präzision und der Schwierigkeitsgrad bei Fertigung und Bau; die Bauleistung steigt, und die mit diesen Verbindungen verbundenen Sicherheitsrisiken werden vermieden. Das System besitzt eine hohe Wettbewerbsfähigkeit und vielversprechende Anwendungsaussichten. Mit der Einführung dieses Systems werden die Nachteile der herkömmlichen Verbindungsarten von Schubwänden vollständig beseitigt – ein Meilenstein für die Bauindustrie und die Entwicklung des Fertigteilbaus.

         

Anwendungsbereich

         

(1) Geeignet für monolithisch verbundene Schubwandkonstruktionen aus Betonfertigteilen mit nicht verbundener vertikaler Verteilbewehrung in Gebieten mit seismischer Bemessungsintensität der Stufen 6 bis 8.

         

(2) Die maximal zulässige Gebäudehöhe muss die Anforderungen der folgenden Tabelle erfüllen.

         

         

(3) Die Erdbebensicherheitsklasse wird wie in der folgenden Tabelle festgelegt:

         

         

         

(4) Schubwände mit einer Axiallastquote von höchstens 0,5.

         

(5) Werden im unteren Verstärkungsbereich Fertigteil-Schubwände verwendet, so sind deren Randbauteile angemessen zusätzlich zu verstärken.

         

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