Der folgende Artikel stammt ausChina Construction Eighth Engineering Bureau First Company und aus dem Netzwerk für Fertigteilbau  

         
Vor Kurzem wurde von Akademiemitglied Xiao Xuwen gemeinsam mit dem Ingenieurforschungsinstitut der China Construction Eighth Engineering Bureau ein neuartiges Fertigteilbau-Struktursystem vorgeschlagen –das Betonfertigteil-Schubwandsystem mit nicht angeschlossenen vertikalen Verteilbewehrungen –und im Pilotprojekt für Mietwohnungen im Gebiet Wenzhuang in Jinan, Baugrundstück B-11, zur Anwendung gebracht. Dieses Systemverzichtet auf den komplexen Prozess der Muffenverpressverbindung, der bei herkömmlichen Fertigteil-Schubwandkonstruktionen üblich ist,und verbessert damit die Bauqualität.

         

         

Baugrundstück B-11 des Pilotprojekts für Mietwohnungen im Gebiet Wenzhuang

         

Bei diesem System werden die vertikalen Verteilbewehrungen der Fertigteilwände entsprechend den Konstruktionsanforderungen ausgeführt und auf Geschosshöhe unterbrochen; zugleich werden die Länge und der Bewehrungsgehalt der an beiden Enden in Ortbeton ausgeführten Randbauteile angemessen vergrößert, um die Tragfähigkeit sicherzustellen. Die oberen und unteren Fertigteil-Wandtafeln werden auf Geschosshöhe über ein verpresstes Mörtelbett verbunden, wodurch das integrale Tragverhalten des Schubwandsystems gewährleistet wird. Für Wände mit geringer Schubschlankheit und hohen Anforderungen an den Schubwiderstand können zusätzlich schräge Bewehrungen eingebaut werden, um Duktilität, Schubtragfähigkeit und Energieaufnahme der Wände zu erhöhen.

         

Betonfertigteil-Schubwandsystem mit nicht angeschlossenen vertikalen Verteilbewehrungen

         

Zuverlässige Leistung und Qualität

         

Das Forschungsteam von Akademiemitglied Xiao Xuwen entwickelte nach systematischen theoretischen Untersuchungen, der Auswertung geltender Normen und Finite-Elemente-Analysen die Bemessungsmethode für dieses System und verifizierte die Zuverlässigkeit der Konstruktion durch Versuche: Bei gleichem Axialdruckverhältnis ist das seismische Verhalten der Fertigteil-Prüfkörper dem der monolithisch hergestellten Vergleichsprüfkörper gleichwertig; einzelne Kennwerte wie Duktilität und Energieabsorption fielen sogar geringfügig besser aus als bei den Ortbeton-Vergleichsprüfkörpern.

         

         

Einfache Bauausführung

         

Im südlichen Teil von Baulos 2 befinden sich insgesamt sechs Baukörper, sämtlich in Fertigteil-Schubwandbauweise; davon wurden die Fertigteil-Schubwände von Gebäude 3# im 1. bis 18. Geschoss sowie von Gebäude 4# und 6# im 1. bis 16. Geschoss mit dieser Technik ausgeführt. Derzeit ist Gebäude 3# bis zum 7. Geschoss und Gebäude 4# bis zum 4. Geschoss errichtet. In der praktischen Anwendung benötigen die Bauteile dieses Systems keine Verpressmuffen; als Vorbereitung genügen die Kontrolle der Höhenlage und das Aufbringen des Mörtelbetts – herkömmliche Positionierstäbe entfallen. Das Verfahren ist einfach, erfordert auf der Baustelle kein Verpressen und ist bei gesicherter Qualität deutlich leistungsfähiger.

         

         

Steigerung der Bauleistung

         

Nach der Anwendung dieses Systems müssen beim Einheben und Positionieren lediglich Höhenlage und horizontale Ausrichtung kontrolliert werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Systemen mit Muffenverpressverbindung verkürzt sich die Montagezeit um mehr als die Hälfte, der Schalungseinsatz sinkt um 50–60 % und je Geschoss entfallen über 200 Verpressmuffen. Da die Schubwände nicht verpresst werden müssen, lässt sich je Geschoss ein Bautag einsparen; zudem weist die Unterseite der Fertigteilwände keine zahlreichen Ein- und Auslassöffnungen für den Verpressmörtel auf, wodurch sich die Abnahmezeit für die Bauteile um 50 % verringert.

         

         

Die erfolgreiche Anwendung der Schubwände mit nicht angeschlossenen vertikalen Verteilbewehrungen legt eine solide Grundlage für deren spätere Verbreitung und Anwendung.

         

In monolithischer Fertigteilbauweise mit nicht angeschlossenen vertikalen Verteilbewehrungen ausgeführtes 

Schubwand-Struktursystem

         

Wesentliche technische Inhalte

         

Derzeit werden die Anschlüsse der vertikalen Bewehrung von Betonfertigteil-Schubwandkonstruktionen vor allem als Muffenverpress-, Mörtelanker- oder Schraubverbindung ausgeführt. Obwohl diese Verbindungen in den einschlägigen Normen verankert sind, treten bei der baulichen Umsetzung noch einige Probleme auf:

         

(1) Es gibt viele Verbindungen, und das Material für die Verbindungsbauteile verursacht hohe Kosten;

         

(2) Die Anforderungen an die Fertigungs- und Baupräzision sind hoch, das Einheben und Positionieren ist schwierig und die Bauleistung gering;

         

(3) Die Qualität der Verpressverbindung ist nur schwer sicherzustellen.

         

Um diese Probleme zu lösen, schlug das Forschungsteam ein Schubwand-Struktursystem aus monolithisch verbundenen Betonfertigteilen vor, bei dem die Randbauteile in Ortbeton ausgeführt und die vertikalen Verteilbewehrungen der mittleren Fertigteil-Wandtafeln nicht angeschlossen werden. Die Entwicklung dieses neuartigen Systems dauerte drei Jahre und brachte bedeutende Durchbrüche bei der Bemessungstheorie und in der experimentellen Forschung.

         

(1) Es wurde eine Bemessungs- und Berechnungsmethode für dieses System entwickelt;

         

(2) Es wurden acht Wand-Großversuche in Originalgröße durchgeführt, mit dem Axialdruckverhältnis und der Schubschlankheit als Parametern;

         

(3) Es wurden Rütteltischversuche am Schubwand-Struktursystem im Maßstab 1:2 durchgeführt;

         

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

         

Das neuartige System brachte umfangreiche Forschungsergebnisse hervor. Bei der vom Wissenschafts- und Technikausschuss der Shanghaier Baukommission organisierten Begutachtung wurde die Gesamttechnologie als auf „international fortschrittlichem Niveau“ befindlich eingestuft.Die einschlägigen Forschungsergebnisse wurden bereits in die Vorschrift der China Association for Engineering Construction Standardization aufgenommen – die „Technische Vorschrift für Strukturen aus monolithisch verbundenen Betonfertigteil-Schubwänden mit nicht angeschlossenen vertikalen Verteilbewehrungen“.

         

Wesentliche technische Kennwerte

         

(1) Die Erdbebensicherheit des neuartigen Systems entspricht derjenigen von Ortbeton-Schubwandsystemen; bei Duktilität und Energieabsorption ist es diesem jedoch überlegen.

         

(2) Durch Versuche wurde nachgewiesen, dass die Bemessungs- und Berechnungsmethode zweckmäßig und die Konstruktion sicher und zuverlässig ist.

         

(3) Unter einem seltenen Erdbeben der Intensität 9 erlitten die Randbauteile im untersten Geschoss des Rütteltisch-Versuchsmodells Biegeversagen; die maximale Geschossverschiebung blieb unter 1/120 und erfüllte damit die Anforderungen der Erdbebenbemessungsnorm.

         

(4) Es wurde das Hochleistungs-Fertigteilaußenwandprodukt „Vier in einem“ entwickelt; bei gleicher Energieeffizienzanforderung lässt sich seine Dicke um zwei Drittel reduzieren, wodurch sich die Gebäudenutzfläche um 2 % vergrößern lässt.

         

Analyse des Gesamtnutzens

         

Wirtschaftlicher Nutzen

         

(1) Gegenüber herkömmlichen Fertigteil-Schubwänden mit Muffenverpressverbindung sinken die Kosten für die Tragstruktur um etwa 10 %.

         

(2) Während herkömmliche Fertigteil-Schubwandkonstruktionen 5–7 Tage pro Geschoss benötigen, erreicht die Bauweise mit Schubwänden aus nicht angeschlossenen vertikalen Verteilbewehrungen 4–6 Tage pro Geschoss – die Bauleistung steigt damit um 15 %.

         

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

         

Gesellschaftlicher Nutzen

         

Im Vergleich zu den derzeit in China üblichen Anschlussformen von Schubwand-Außenwänden liegt der Vorteil des Schubwand-Struktursystems aus monolithisch verbundenen Betonfertigteilen mit nicht angeschlossenen vertikalen Verteilbewehrungen darin, dass durch eine biegegleiche Verstärkung die Fläche der tragenden Bewehrung der Randbauteile angemessen vergrößert wird. Dadurch können – ohne dass die Erdbebensicherheit gemindert wird – die Muffenverpress-, Mörtelanker- oder Schraubverbindungen der vertikalen Verteilbewehrungen entfallen; die Materialkosten sowie die Anforderungen an Fertigungs- und Baupräzision sinken, die Bauleistung steigt und die mit diesen Verbindungen verbundenen Sicherheitsrisiken werden vermieden. Das System besitzt daher eine große Wettbewerbsfähigkeit und vielversprechende Anwendungsperspektiven. Mit seiner Einführung werden die Nachteile der herkömmlichen Schubwand-Verbindungsformen vollständig umgangen – ein Meilenstein für die Bauindustrie und die Entwicklung von Fertigteilgebäuden.

         

Anwendungsbereich

         

(1) Anwendbar auf Strukturen aus monolithisch verbundenen Fertigteil-Schubwänden mit nicht angeschlossenen vertikalen Verteilbewehrungen in Regionen mit seismischer Auslegungsintensität von 6 bis 8 Grad.

         

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

         

         

(3) Die Erdbebenklasse ist gemäß der folgenden Tabelle festzulegen:

         

         

         

(4) Schubwände mit einem Axialdruckverhältnis von nicht mehr als 0.5.

         

（5）Wenn im verstärkten unteren Bereich Fertigteil-Schubwände verwendet werden, sind deren Randbauteile durch geeignete Verstärkungsmaßnahmen auszubilden.

         

END

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