Special Nachhaltigkeit im Stahlbau

2020

Ernst & Sohn Special April 2020 A 61029

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Nachhaltigkeit im Stahlbau

Oberfächenveredelung für die neue Zugspitzbahn Vergleich unterschiedlicher Konstruktionsarten von dreigeschossigen Bürogebäuden und Hallentragwerken Nachhaltige Stahlaussparungen Erstes feuerverzinktes R30-Projekt Feuerverzinkter Stahl in der nachhaltigen Kreislaufwirtschaft Closed Cavity Fassaden im nachhaltigen Bauen

Werner Seim, Johannes Hummel

Ingenieurholzbau Basiswissen: Tragelemente und Verbindungen liefert kompakt das wichtigste Grundlagenwissen für Studium und Praxis

BiP

enthält sämtliches prüfungsrelevantes Wissen für das Bachelorstudium bietet Hintergrundwissen statt reiner Normenanwendung

Das Buch legt die Grundlagen des Holzbaus dar und vermittelt die erforderlichen Kenntnisse für Entwurf, Bemessung und Konstruktion einfacher Holztragwerke für typische Bauwerke des Hochbaus. Für zwei Referenzobjekte werden diese schrittweise angewendet.

Ingenieurholzbau Basiswissen: Tragelemente und Verbindungen Werner Seim, Johannes Hummel

Bauingenieur-Praxis

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2019 · 224 Seiten · 170 Abbildungen · 63 Tabellen Softcover ISBN 978-3-433-03232-9

€ 39,90*

eBundle (Print + PDF) ISBN 978-3-433-03233-6

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* Der €-Preis gilt ausschließlich für Deutschland. Inkl. MwSt.

€ 49*

Editorial

„Es wird Zeit, die Spielregeln zu ändern!“ Gregor Machura, Geschäftsführer ­bauforumstahl, fordert Politik und Behörden auf: „Wir müssen endlich damit anfangen, Gebäude und Infrastrukturprojekte ganzheitlich zu planen!“ Im Gespräch mit Rainer Bratfisch erklärt er, warum die Stahlbaubranche für dieses Vorhaben gut vorbereitet ist.

Sie sprechen immer wieder das Thema Europäischer Stahl an.

Steckt da die die unterschwellige Botschaft dahinter, dass Sie sich einen Import-Stop aus China wünschen?

Gregor Machura: Nein, der Welthandel ist eine gute Sache, solange für alle Bauprodukte die gleichen Bedingungen gelten.

Wenn wir aber über das Thema Nachhaltigkeit sprechen und gleichzeitig Stahl per Containerschiff mit hohem CO2-Ausstoß nach Europa transportieren, ist das natürlich mehr als fragwürdig. Davon abgesehen, trifft der Import von außereuropäischem Stahl noch einen weiteren Aspekt. Denn auf diesem Weg gefährden wir nicht nur unser Klima, sondern auch die gesamte europäische Stahlbauindustrie. Bestes Beispiel ist aktuell die Entwicklung der Pharmaindustrie im Kontext mit dem Coronavirus. Daraus können wir lernen.

Herr Machura, was verstehen Sie unter nachhaltigem Bauen?

Das müssen Sie mir erklären. Wo sehen Sie hier Parallelen?

Gregor Machura: Nachhaltigkeit bedeutet für mich, jedes ­Bauwerk ganzheitlich zu betrachten. Und damit meine ich nicht nur einzelne Bauprodukte, sondern auch die Nutzungsweise, die Flexibilität der Gebäude, die Transportwege, aber auch ­soziale Aspekte wie die Bedingungen unter denen produziert wird.

Wie weit sind wir Ihrer Ansicht nach von diesem Ziel entfernt?

Gregor Machura: Sehen Sie, unser Gesundheitsminister tritt vor das Mikrofon und erklärt, dass wir bereits in der Anfangsphase einer Pandemie mit Engpässen von Atemschutzmasken zu rechnen haben. Die Begründung: Fast alle Hygieneartikel werden in China produziert. Wenn wir nun auch andere Industriezweige nach Übersee verlagern, geraten wir mehr und mehr in Abhängigkeiten, die, wie das Coronavirus zeigt, auch schnell zu unserem Nachteil werden können. Wenn immer mehr Stahl importiert wird, sehe ich die europäische Baukultur in Gefahr.

Gregor Machura: Die Voraussetzungen für nachhaltiges Bauen in Europa sind gegeben. Wir müssen nur die Spielregeln ändern, um ans Ziel zu kommen.

Was muss sich Ihrer Ansicht nach in den Köpfen verändern, um dies zu verhindern?

Was meinen Sie mit „Wir müssen die Spielregeln ändern?“ Gregor Machura: Kurz gesagt: Die ganzheitliche Betrachtung von Gebäuden ist in der Bauproduktenverordnung bereits fest verankert, wird aber aktuell in der Praxis nicht gelebt. Das liegt daran, dass die Politik keine verbindlichen Regeln für alle Baustoffe zum Thema Nachhaltigkeit vorgibt. Erst wenn sich das ändert, bauen wir tatsächlich nachhaltig. Und Phänomene wie das „Greenwashing“ gehören der Vergangenheit an.

Gregor Machura: Wir müssen weg von einer kurzfristig gedachten Preispolitik zugunsten einer ganzheitlichen Betrachtung von Bauprojekten. Nachhaltigkeitsaspekte müssen bereits bei Ausschreibung und Vergabe berücksichtigt werden. Das betrifft die Anforderungen an die Umweltverträglichkeit von Bauprodukten ebenso wie emissionsarme Transportwege, Langlebigkeit, wirtschaftliche Effizienz, Instandhaltungsfreundlichkeit sowie ­Recycling.

Was wünschen Sie sich für die Zukunft?

Sie vertreten die Deutsche Stahlbauindustrie. Denken Sie, dass Stahl durch die ganzheitliche Betrachtung von Gebäuden eine Favoritenrolle einnimmt?

Gregor Machura: Ein ganz klares: Ja! Mit Stahl können wir flächensparend bauen, da sich Gebäude leicht aufstocken lassen. Stahl ist eines der wenigen Materialien mit einem geschlossenen Produktkreislauf. Das heißt, Stahl lässt sich ohne Qualitätsverlust unendlich oft recyceln. Es entsteht kein Sondermüll.

Stahl kann in Europa produziert werden, das heißt wir sparen uns lange Transportwege. Stahl sorgt dank seines hohen Vorfertigungsgrades für kurze Bauzeiten. Stahl ist widerstandsfähig und langlebig. Und: Wir verfügen in Europa über sehr hohe Sicherheits- und Prüfstandards in der Stahlherstellung. Mehr Nachhaltigkeit geht kaum. „Stahl ist eines der wenigen Materialien mit einem tatsächlich geschlossenen Produktkreislauf.“

Gregor Machura: Ich wünsche mir, dass möglichst viele Inge­ nieure, Architekten, Behördenvertreter und Politiker unseren Stand auf der BAU 2021 besuchen. Dort zeigen wir, wie nachhaltig das Bauen mit Stahl ist. „Wir müssen weg von einer kurzfristig gedachten Preispolitik zugunsten einer ganzheitlichen Betrachtung von Baupro­ jekten.“ Denn unsere Mitglieder wollen nicht nur CO2-frei produzieren, sondern Teil der Lösung sein. Mehrere unserer Mitgliedsunternehmen sind gerade dabei, neue Produktionsanlagen zu ent­wickeln, um auch bei der primären Stahlerzeugung aus Eisenerz fossile Brennstoffe zu minimieren. Wenn sich dieses Verfahren durchsetzt und davon gehen wir aus, sind wir bereits CO2-neu­tral, während die Politik noch über sinnvolle Maßnahmen d ­ iskutiert.

Vielen Dank für das Gespräch.

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Inhalt

Für die neue Seilbahn zur Zugspitze entwickelte The Coatinc Company ein neues Verfahren zur Oberflächenveredelung. Die Hochtemperaturverzinkung spart pro Tonne Stahl 114 kg CO2 und ist frei von Mikroplastik. © Bayerische Zugspitzbahn Bergbahn AG

Special 2020 Nachhaltigkeit im Stahlbau

Editorial

3

Gregor Machura „Es wird Zeit, die Spielregeln zu ändern!“

Fachthemen

5

Rekord in knapp 3.000 m Höhe: Oberflächenveredelung für die neue Zugspitzbahn

6

Ökologische Gebäudelösungen: ­Container werden immer besser

8

Richtlinie Konfliktmineralien

9

Vergleichsstudie: Dreigeschossige Bürogebäude

13

Vergleichsstudie: Hallentragwerke in Stahl und Stahlbeton

17 Auszeichnung für Spitzenleistungen in der Nachhaltigkeit 18

Stahl-Aussparungen: nachhaltig, kosteneffizient und schnell

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Voigt & Schweitzer ist Klimaschutz-Unternehmen

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Einsparung von Ressourcen: nachhaltig = wirtschaftlich

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Feuerverzinkter Stahl in der nachhaltigen Kreislaufwirtschaft

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Erstes feuerverzinktes R30-Projekt in Deutschland vor der Fertig­stellung

31

Sieben erstaunliche Gründe, warum Stahl nachhaltig ist

32 Closed Cavity Fassaden im nachhaltigen Bauen 34 Impressum

Ernst & Sohn Special 2020 Nachhaltigkeit im Stahlbau A61029 Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG Rotherstraße 21 D-10245 Berlin Telefon: (030) 4 70 31-200 Fax: (030) 4 70 31-270 info@ernst-und-sohn.de www.ernst-und-sohn.de 4

Ernst & Sohn Special 2020 · Nachhaltigkeit im Stahlbau

Nachhaltigkeit im Stahlbau

In dreifacher Hinsicht handelt es sich bei dem Neubau um ein Rekordprojekt: Die Stahlbaustütze für Pendelbahnen erreicht 127 m Höhe, der Gesamthöhenunterschied in einer Sektion liegt bei 1.945 m, das Spannfeld des aus mehrfachen Stahldrähten gefertigten Seils umfasst 3.213 m – die weltweit höchsten und längsten Maße für eine Pendelbahn. „Für den Korrosionsschutz der Gewindeverankerungen musste ein eigenes Verfahren entwickelt werden. Es galt, den Festigkeitsverlust bei höchsten Korrosionsschutzansprüchen zu minimieren. Gemeinsam mit dem Auftraggeber Hilberer und dem Endkunden Doppelmayr wurde eine Versuchsreihe gestartet“, so Tobias Wesselow, Geschäftsführer der Coatinc PreGa. „Während der Erarbeitung der Serienfreigabe für solche Verbindungsmittel arbeiteten wir mit Hilberer und Doppelmayr Hand in Hand. Am Ende stand ein hochtemperaturverzinkter Befestigungsanker für eine höchstfeste Verbindung – und das Ganze auch noch mit einem Feingewinde.“ Das Projekt an der Zugspitze zeigt auf, dass auch höherfeste und hochfeste Verbindungen mit der Hochtemperaturverzinkung (HTV) veredelbar sind.

Seitdem läuft die HTV für die Gewindeverankerung in Serie.

Am Gipfel der Zugspitze haben Arbeiter stellenweise bei Minusgraden, Schnee, Regen und Wind gearbeitet. Fehlerhafte Bau­ teile können unter solchen Bedingungen nicht nachgearbeitet werden, da muss dann einfach alles passen. „Die 0-Fehler-Strategie gehört zur Unternehmensphilosophie von The Coatinc Company. Bei solchen hochpräzisen Bauteilen kommt der PreGa ihre langjährige Automotive-Erfahrung zu Gute. Ob am Berg oder unter dem Auto, das sind Bereiche, in denen man sich keine Fehler leisten kann, und die HTV kann genau das ­leisten“, so Tobias Wesselow weiter.

Eine gute Ökobilanz: The Coatinc Company spart CO2 und Material Die konventionelle Feuerverzinkung macht Stahl langlebiger.

Weniger bekannt ist, dass das Verfahren aus vielen Gründen umweltschonend ist. The Coatinc Company (TCC) setzt seit vielen Jahren auf nachhaltige Prozesse und Produkte.

Die Feuerverzinkung und Hochtemperaturverzinkung machen Stahl thermisch wie chemisch belastbar und schützen diesen für bis zu 50 Jahre vor Korrosion. Somit müssen Bauteile nicht mehr in kurzen Abständen gewartet und (schlimmstenfalls) kostenintensiv instandgesetzt werden. Die hohe Lebensdauer feuerverzinkter Produkte wirkt sich positiv auf die Ökobilanz aus.

Nachhaltig ist aber nicht nur das Produkt, sondern auch das Verfahren selbst: Bis zu 99 % des verwendeten Stahls werden

Bild 1 Zugspitzbahn: Das Projekt zeigt auf, dass auch höherfeste und hochfeste Verbindungen mit der Hochtemperaturverzinkung ­veredelbar sind

(Foto: Janosch Gruschczyk)

Über 50 Jahre Dienst ohne große Vorkommnisse: Im April 2017 absolvierte die alte Eibsee-Seilbahn ihre letzte Fahrt. Sie überwand fast 2.000 m Höhe – ein Rekord unter den Pendelbahnen weltweit.

Drei Jahre zuvor begann der Bau der neuen Seilbahn Zugspitze. Im Dezember 2017 ging sie in Betrieb und löste den Vorgänger ab.

Coatinc PreGa in Kreuztal, eine Tochtergesellschaft von The Coatinc Company Holding (TCC), arbeitete mit der Hilberer Schrauben GmbH und der Doppelmayr Seilbahnen GmbH zusammen.

(Foto: TCC)

Rekord in knapp 3.000 m Höhe: Oberflächenveredelung für die neue Zugspitzbahn

Bild 2

Westfalenhalle Dortmund: Die Stahlbauteile des neuen Eingangsfoyers zur Messe wurden von Coatinc Bochum verzinkt, um sie nachhaltig vor atmosphärischen Einflüssen zu schützen

recycelt und wiederverwendet. Und die Feuerverzinkung von The Coatinc Company spart pro Tonne Stahl 114 kg CO2 und ist darüber hinaus frei von Mikroplastik.

Die Vorbehandlung angelieferter Objekte findet innerhalb geschlossener Kreisläufe statt. So wird ein abwasserfreier Prozess gewährleistet. Auch werden entstehende Dämpfe, die während des Verfahrens entstehen, frühzeitig durch Filteranlagen abgesaugt und gereinigt. „Umwelt- und Klimaschutz ist tief in der DNA unserer Unternehmensgruppe verankert. Bei der Etablierung neuer Prozesse schauen wir daher ganz genau, ob diese sich negativ auf die Umwelt auswirken oder nicht“, so Paul Niederstein, geschäftsführender Gesellschafter der TCC. Deswegen sticht auch die Coatinc PreGa in Kreuztal durch Nachhaltigkeit hervor. „Im Kernprozess werden keinerlei fossile Brennstoffe verwendet, da der HTV-Kessel mit Strom induktiv beheizt wird. Am Standort in Mook in den Niederlanden geht man noch einen Schritt weiter: Die Coatinc PreGa NL verwendet nur Strom, der ausschließlich aus regenerativen Quellen stammt und daher vollständig CO2-neutral ist“, so Paul Niederstein weiter. Und weil das Verfahren individuell einstellbare Zinkschichtdicken ermöglicht, wird die Menge des Zinks auf ein Optimum reduziert. www.coatinc.com

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Ökologische Gebäudelösungen: ­Container werden immer besser

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Die Container, aus denen das Interimsgebäude der Munich Inter­national Scholl zusammengefügt wurde, waren zuvor Teil des FAGSI Messestandes auf der bauma in München

Seit über 20 Jahren beschäftigen sich die Forscher des Zukunfts­ instituts in Frankfurt/M. mit sogenannten „Megatrends“, Tiefen­ strömungen des Wandels, die langfristig alle Ebenen der Gesellschaft beeinflussen: Wirtschaft und Politik sowie Wissenschaft, Technik und Kultur. „Megatrends“ verändern die Welt – zwar langsam, dafür aber grundlegend und langfristig. Einen davon bezeichnet das Zukunftsinstitut als „Neo-Ökologie“.

Bio-Märkte, EU-Plastikverordnung, Energiewende und nicht zuletzt „Fridays for Future“ – dies sind nur einige Effekte, die der Megatrend „Neo-Ökologie“ hervorgebracht hat. Er reicht in

jeden Bereich unseres Alltags hinein und beeinflusst persönliche Kaufentscheidungen, gesellschaftliche Werte und Unternehmensstrategien. „Neo-Ökologie“ sorgt nicht nur für eine globale Neuausrichtung gesellschaftlicher Werte, der Kultur und der Politik. Sie verändert zunehmend auch das unternehmerische Denken und Handeln.

Was aber hat „Neo-Ökologie“ mit den Produkten der FAGSI Vertriebs- und Vermietungs-GmbH, einer der führenden Anbieterinnen hochwertiger Gebäude in Containerbauweise, zu tun?

FAGSI lebt mit der Containerbauweise seit fast 40 Jahren einen Nachhaltigkeitsgedanken, der heute aktueller ist denn je. ­Anhand der folgenden vom Zukunftsinstitut definierten Teil­ aspekte – „Sharing Economy“, „Green Tech“, „Direct Trade“, ­„Circular Economy“, „Zero Waste“ und „Sinn-Ökonomie“ – ­lassen sich die Zusammenhänge aufzeigen.

Sharing Economy

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6

Der Kreislauf eines Containergebäudes: Wird es nicht mehr benötigt, nimmt FAGSI die Container wieder zurück und stellt sie aufbereitet und rundumerneuert einem anderen Kunden zur Nutzung auf Zeit zur Verfügung

„Sharing“ ist das Leitmotiv einer neuen Generation von Konsumenten. Sie sind mit dem Tauschen und Teilen im Internet aufgewachsen und leben nach dem Motto „Nutzen statt Besitzen“. „Car Sharing“ ist eines der prominentesten Beispiele. Das Prinzip hat sich auch auf Bereiche der Businesswelt ausgedehnt und ist zu einem neuen Wertschöpfungsmodell geworden: Man denke dabei an Softwarelösungen, die heute nicht mehr gekauft, sondern auf monatlicher Basis „gemietet“ werden. Durch das Abo-Modell „verbrauchen“ sie sich nicht, sind immer auf dem neuesten Stand und bleiben innerhalb der Arbeit mit Geschäftspartnern und Kunden stets kompatibel.

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Nachhaltigkeit im Stahlbau

FAGSI ist mit ihren Gebäudelösungen – wenn man so will – eine Pionierin der „Sharing Economy“. Mit den Mietlösungen für Containergebäude betreibt das Unternehmen dieses Geschäftsmodell bereits seit fast 40 Jahren. Kunden nutzen die Gebäude exakt so lange, wie sie diese tatsächlich auch benötigen. Das können nur wenige Monate sein, wie es häufig während Neubau oder Sanierung beispielsweise von Büro- oder Schulgebäuden der Fall ist. Aber auch Standzeiten von mehreren Jahren sind dank der speziell für diese Anforderung ent­wickelten Produktreihen ProEnergy und ProLife durchaus ­üblich. Werden die Containergebäude nicht mehr benötigt, nimmt FAGSI sie wieder zurück und stellt sie aufbereitet und rundumerneuert einem anderen Kunden zur Nutzung auf Zeit zur Verfügung.

Bild 3

Ein Blick in die FAGSI Umbauhalle: Hier werden die Container für den nächsten Einsatz runderneuert und umgebaut

Green Tech Der Begriff „Green Tech“ bezeichnet Technologien, die Belastungen für die Umwelt von vornherein zu vermeiden versuchen, sie verringern oder sogar in der Lage sind, bereits entstandene Schäden zu beheben. Insbesondere die FAGSI-Produktlinien ProEnergy und ProLife wurden basierend auf diesem Nachhaltigkeitsgedanken entwickelt. Aus den Containersystemen lassen sich temporäre Gebäude erstellen, die den Vorgaben der aktuellsten Energieeinsparverordnung (EnEV) für dauerhafte Gebäude entsprechen. Sie sind energetisch optimiert, lassen sich pro­ blemlos mit regenerativen Energien koppeln und erfüllen somit das Erneuerbare-Energien-Wärme-Gesetz (EEWärmeG). FAGSIAnlagen werden so zu hoch effizienten und wirtschaftlichen Gebäudelösungen.

2016 nachweislich 54,1 % des Brutto-Abfallaufkommens auf die Gruppe der Bau- und Abbruchabfälle. Die gute Konjunktur in der Bauindustrie in den vergangenen Jahren dürfte diesen Wert noch weiter gesteigert haben. Ihr kommt damit eine Schlüsselrolle zu, wenn es darum geht, Müllvermeidung zu forcieren.

Containergebäude von FAGSI können hierbei einen wesentlichen Beitrag leisten: Die einzelnen Container werden industriell mit optimiertem Ressourceneinsatz gefertigt. Dank der Vorfertigung von bis zu 90 % wird nicht nur der Abfall auf der Baustelle auf ein Minimum reduziert – nach der Nutzung wird das Containergebäude rückstandslos zurückgebaut. Und wenn die Container nach zahlreichen Nutzungszyklen nicht mehr vermietet werden können, werden sie zu nahezu 100 % recycelt. Statt weggeworfen zu werden, gelangen die Materialien zurück in den Wertstoffkreislauf.

Direct Trade Sinn-Ökonomie „Direct Trade“ ist die Weiterentwicklung des bekannten „Fair Trade“. Mit „Direct Trade“ soll der Weg des Produkts zum ­Kunden so transparent und kurz wie möglich gehalten werden, damit vermeidbare Umweltbelastungen schon möglichst früh ausgeschlossen werden. Auch FAGSI agiert auf diese Weise: Die Qualitätscontainer werden in den Werken der ALHO-­ Unternehmensgruppe an mehreren Standorten in Deutschland unter Einhaltung strenger Qualitätskontrollen und unter Verwendung ausschließlich gütegeprüfter Markenprodukte gefertigt. Lange Lieferwege sowie kostenintensive Zwischenhändler fallen weg. Direkter geht es nicht.

Zero Waste Die Weltwirtschaft ist in ihrer jetzigen Form hinsichtlich der verfügbaren Ressourcen langfristig nicht tragfähig. Neben Kreislaufsystemen, Direct-Trade-Strategien und Sharing-Lösungen entwickelt sich folgerichtig mit „Zero Waste“ ein weiterer zukunftsweisender Ansatz des nachhaltigen Konsumierens. Die schlaue und zugleich einfache Idee dahinter: Statt beispiels­ weise Verpackungsabfall aufwendig zu entsorgen und wiederzuverwerten, soll erst gar kein Müll produziert werden.

Doch gerade die Bauwirtschaft ist für den Großteil des Abfallaufkommens weltweit verantwortlich: So entfielen im Jahr

Auch ganz neue Dimensionen der Wertschöpfung abseits des Denkens in Wachstum und Profitmaximierung rücken zunehmend in den Vordergrund, wie beispielsweise ein sozialer Mehrwert, zufriedene Mitarbeiter oder gesellschaftlicher Fortschritt.

Unternehmen, die auch in Zukunft langfristig erfolgreich sein wollen, müssen diese neuen Wertvorstellungen nicht nur in Umweltschutz- und CSR-Erklärungen (Corporate Social Responsibility) festlegen, sondern vor allem aktiv leben. Als Fami­ lienunternehmen fühlt sich FAGSI seinen Standorten verpflichtet und trägt als Arbeitgeberin eine hohe Verantwortung für alle Menschen im Unternehmen. Achtung und Respekt bestimmen das Handeln gegenüber den MitarbeiterInnen. FAGSI bietet jedem Einzelnen – unabhängig von Stellung und Funktion – ein hohes Maß an sozialer Sicherheit. Durch Fort- und Weiterbildungsmaßnahmen wird die persönliche und berufliche Entwicklung gefördert. Derzeit absolvieren über 42 junge Menschen ihre Ausbildung in der ALHO-Unternehmensgruppe.

FAGSI schafft gute Arbeitsbedingungen unter strikter Einhaltung von Arbeitsschutz- und Gesundheitsschutzvorgaben.

Zudem wird allen MitarbeiterInnen die Möglichkeit gegeben, sich aktiv an der Verbesserung der Arbeitsbedingungen zu beteiligen, indem sie dazu ermutigt werden, sich früh in Entscheidungsprozesse mit Ideen und Kreativität einzubringen. Das schafft Identifikation und Motivation.

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(Grafik/Fotos: Fotos: nALHO Holding GmbH)

Nachhaltigkeit im Stahlbau

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Die Gemeinde Karlsfeld ließ eine bestehende, aber ungenutzte Kindergarten-Mietanlage von FAGSI abtragen und an einem anderen Standort und mit einem veränderten Grundriss wieder aufbauen

„Megatrends“: Bei FAGSI längst angekommen „Neo-Ökologie“ wird nach Meinung des Zukunftsinstituts die Märkte vor dem Hintergrund immer knapper werdender Ressourcen radikal verändern und damit auch Unternehmen sowie ihre Prozesse und Produkte.

Gebäudelösungen aus hochwertigen Containern, wie sie die ALHO-Gruppe seit vielen Jahrzehnten herstellt und FAGSI erfolgreich einsetzt, entsprechen exakt diesem Gedanken. Somit sind sie wegweisend für den Bausektor – einen Bereich, der in Sachen Wertstoffkreisläufe, Ressourcenschonung und Abfallvermeidung noch großen Nachholbedarf aufweist.

Munich International School: früher Messestand, heute ­Schulbibliothek Vor dem Hintergrund schwindender Rohstoff-Ressourcen spielt das nachhaltige Handeln eine immer größere, gesellschaftlich relevante Rolle. Eine besondere Lektion in Sachen Nachhaltigkeit wurde kürzlich Schülern der Privatschule Munich International School in Starnberg direkt auf ihrem Schulgelände geboten: Hier konnten sie erleben, wie Raum-Container, die noch Anfang des Jahres den FAGSI-Stand auf der Messe bauma in München bildeten, einen neuen Einsatzzweck bekamen und so aus ihnen ihre neue Schulbibliothek entstand. Das hochwertige, zweistöckige Interims-Gebäude wird so lange zur Verfügung stehen, bis die bisherige Schulturnhalle zum neuen Innovationszentrum mit Bibliothek, flexiblen Klassenräumen und Kleingruppenbereichen umgebaut sein wird. Und – der flexiblen Bauweise sei Dank – sogar noch darüber hinaus.

Kinderhaus Karlsfeld: gebraucht und dennoch nagelneu Ein altes Containergebäude abtragen und an anderer Stelle mit neuem Grundriss als Neubau wieder aufrichten: Dass dies möglich ist – sogar in nur wenigen Wochen – beweist das Bauprojekt Kinderhaus Karlsfeld. „Der dringende Bedarf an Betreuungsplätzen ließ uns schnell handeln“, so die Bau-Verantwortlichen. Jahrelang auf ein Massivgebäude zu warten, kam nicht in Frage, und selbst die Alternative eines schnell zu errichtenden Modulgebäudes hätte zu lange gedauert. Also entschloss sich die Gemeinde zu einem nicht alltäglichen Schritt: Sie ließ eine bestehende, inzwischen aber ungenutzte Kindergarten-Mietanlage von FAGSI Container für Container abtragen und an einem anderen Standort und mit einem veränderten Grundriss neu und den modernen Anforderungen angepasst wiederaufbauen.

Um die rasant kurze geplante Bauzeit einhalten zu können, wurden die Container direkt auf der Baustelle kernsaniert und neu auf- und ausgebaut.

Zwei aktuelle FAGSI Projekte auf dem Sektor Bildungsbauten zeigen beispielhaft, wie hochwertige, nachhaltige Containerbauten aussehen können.

www.fagsi.com

Richtlinie Konfliktmineralien

lich verpflichtet, den Berichtsanforderungen der US-Börsenaufsicht nachzukommen. Dennoch behandeln sie das Thema „Konfliktmineralien“ mit großer Sorgfalt und tragen weitestmöglich Sorge, dass kein Material aus Konfliktländern, welche direkt oder indirekt bewaffnete Gruppen finanzieren oder begünstigen, beschafft wird (z. B. in der DRK oder den angrenzenden Staaten wie Zentralafrikanische Republik, Sudan, Ruanda, Burundi, Tansania oder Sambia). Für eine Nachverfolgungsanalyse wurden angemessene Prozesse etabliert, wie beispielsweise die Abfrage der Smelter ID laut RMI. Ebenso tragen SHS und die ihr zugehörigen Konzerne der Verordnung (EU) 2017/821 zur Festlegung von Pflichten zur Erfüllung von Sorgfaltspflichten in der Lieferkette in der jeweils geltenden Fassung Rechnung.

Die Förderung bestimmter Rohstoffe für die Stahlproduktion in der Demokratischen Republik Kongo (DRK) und den angrenzenden Staaten trägt teilweise zu erheblichen Menschenrechtsverletzungen und zur Finanzierung von gewaltsamen Konflikten in dieser Region bei.

Industrien, die Mineralien nutzen, die in Konfliktregionen abgebaut werden, stehen besonders in der Verantwortung, nachzuweisen, woher die von ihnen verarbeiteten Mineralien stammen.

Im Jahre 2010 hat der US-amerikanische Kongress mit dem Dodd-Frank Wall Street Reform and Consumer Protection Act, Sektion 1502 ein Gesetz verabschiedet, welches von Unternehmen verlangt, die der SEC-Aufsicht (U.S. Securities and Exchange Comission) unterstehen, einen Bericht darüber zu verfassen, inwiefern die von ihnen produzierten oder beauftragten Produkte sogenannte „Konfliktmineralien“ enthalten, die „notwendig für die Funktionalität oder Produktion“ dieser Produkte sind.

Die SHS – Stahl-Holding-Saar und die ihr zugehörigen Konzerne sind nicht an den US-Börsen gelistet und somit nicht gesetz-

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Von den Lieferanten erwarten diese Unternehmen den Nachweis, dass sie DRC-konfliktfreie Rohstoffe beziehen oder ver­ arbeiten. In ihremLieferantenfragebogen nehmen sie Bezug auf die konfliktfreie Beschaffung von Rohstoffen, bewerten diese und leiten Maßnahmen zur kontinuierlichen Verbesserung ab.

Darüber hinaus ist das Handeln nach dieser Richtlinie ebenfalls in Verhaltenskodex einer nachhaltigen Beschaffung integriert. www.saarstahl.de

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Nachhaltigkeit im Stahlbau

Vergleichsstudie: Dreigeschossige Bürogebäude Um Erkenntnisse zu den Baukosten für mittelgroße Bürogebäude zu erlangen, wurden in der Fosta Studie P826 – durchgeführt von der TU Darmstadt1 – verschiedene Konstruktionsarten untersucht. Im Vordergrund stand hier vor allem der Kostenvergleich unter Einbeziehung des Brandschutzes. Aufbauend auf den in dieser Studie entwickelten vergleichbaren Mustergebäuden wurde ein ökobilanzieller Vergleich der verschiedenen

Bauweisen erstellt und die Betrachtung um Aufwendungen für Baustofftransporte ergänzt. Die beiden hier verglichenen Tragwerke basieren auf einem in der Realität häufig vorkommenden Gebäudetyp. Beide Varianten sind in Ausmaßen, Tragfähigkeit und Funktion identisch. Durch das Stützenraster ist eine gute Flexibilität der Nutzung sichergestellt.

Informationen zum Objekt Eigenschaften des Bürogebäudes – Abmessungen 34,80 m × 12,40 m, zuzüglich der tragenden Konstruktion und der Fassade – Geschosshöhe: 3,465 m – Bruttogeschossfläche: 1.351 m2 – Achsraster: Bandraster 4,80 m × 4,80 m (Bürospange) ­zuzüglich 0,20 m breites anschließendes Band, bzw.

2,40 m × 4,80 m (Bereich eines möglichen Flures).

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Lange, J.: Hubauer, A.; Siebers, R.: Ökonomie und Ökologie von Bürogebäuden in Stahlbauweise, Aachen 2012.

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Nachhaltigkeit im Stahlbau

Tragwerksvariante

Stahlverbund

Stahlbeton

Deckenkonstruktion

Regelgeschossdecken: einachsig in ­Gebäudelängsrichtung als ­Elementdecken mit Aufbeton

Regelgeschossdecken: einachsig in ­Gebäudelängsrichtung als ­Elementdecken mit Aufbeton

Verbundträger mit Walzprofilen

Plattenbalken

Durchlaufstützen mit Walzprofilen

Stahlbetonstützen, gelenkig gelagert, angepasste Stützenquerschnitte in den oberen Geschossen

Deckenträger

Stützen

Ansicht Gebäudefront

Ansicht Gebäudeseite

Vergleich der Baustoffmassen

Vergleicht man die Baustoffmassen der verschiedenen Ausführungen, so zeigt sich, dass Baustahl wegen seiner hohen Festigkeit schlanke und damit materialeffiziente, leichte Konstruktionen erlaubt. Damit einher geht nicht nur ein geringerer Materialbedarf, oft sind auch z. B. weniger Stützen, geringer dimensionierte Fundamente oder wie auf der folgenden Seite gezeigt weniger Materialtransporte zur Baustelle erforderlich. Es ist deutlich zu erkennen, dass der größte Anteil der Massen – auch bei der Stahlverbundlösung – aus dem Beton kommt. Die Decken haben den größten Anteil an der Gebäudemasse, die Brandschutzmaßnahmen haben einen verschwindend geringen Massenanteil. Fundamente wurden hier nicht betrachtet.

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Nachhaltigkeit im Stahlbau

Vergleich der Baukosten

Datenquellen: Kosten im Stahlbau 2019 für Baustahlelemente, Korrosionsschutz und Brandschutz, BKI Kostenplaner 20 für die übrigen Bauleistungen Die Baukosten der Stahlverbundvariante liegen in der Kostenspanne der Konstruktion aus Stahlbeton.Der Großteil der Kosten stammt aus den eingesetzten Teilfertigbetondecken. Die Baustahlelemente haben inklusive Brandschutz einen Anteil von ca.

36 % an der Gesamtsumme.

Transportaufwand zur Baustelle

Grundlagen: Massen siehe Diagramm zu den Baustoffmassen.

Nutzlast LKW ~ 26 t/10 Filigranplatten, Betonmischer Fassungsvermögen ~ 8 m3 Für die Stahlbauvariante werden deutlich weniger Fahrten zur Baustelle benötigt.

Das bedeutet neben den Anlieferzeiten und der Verkehrsbelastung auch ca. 39 % weniger Umwelteinwirkungen und Energie­ verbräuche aus den Transporten der Baustoffe.

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Vergleich der Ökobilanzergebnisse

Datenquellen: EPD Baustähle: Offene Walzprofile und Grobbleche EPD-BFS-20180116-IBG2, EPD Beton der Druckfestigkeitsklasse C30/37 EPD-IZB-20180102-IBG1, EPD Beton der Druckfestigkeitsklasse C25/30 EPD-IZB-20180101-IBG1, ÖKOBAUDAT 2019 Die Stahlverbundbauweise schneidet beim ökobilanziellen Vergleich besser ab als die Stahlbetonbauweise. Je nach betrachteter Umweltwirkung bis zu 35 %. Es wurde das jeweilige Tragwerk ohne Fundament und aussteifendem Kern betrachtet. Potenziale aus Baustoffverwertung, Recycling und Wiederverwendung am Lebensende des Gebäudes wurden für beide Varianten berücksichtigt.

Beim ökonomischen und ökologischen Vergleich der verschiedenen Bauweisen für Bürogebäude wird deutlich, dass Baustahl nicht nur bei den Baukosten konkurrenzfähig ist, sondern auch Vorteile bei der Ökobilanz und den Aufwendungen für den Materialtransport bietet. Die Stahlverbundbauweise schneidet bei allen Umweltwirkungen besser ab als die Stahlbetonbauweise. Je nach betrachteter Umweltwirkung sogar bis zu 35 %. Die Eingangsstudie der TU Darmstadt1 zeigte außerdem, dass die Aufwendungen für den Brandschutz, die für einen Stahlverbundbau oft zu hoch eingeschätzt werden, nicht ausschlaggebend sind. Es fällt auf, dass bei mehrgeschossigen Gebäuden –

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auch in Stahlverbundbauweise – die hohen Betonmassen der Decken für Ökobilanz und Baukosten bedeutsam sind. Stellt man Kreislaufwirtschaft und Abfallvermeidung in den Vordergrund, ist der zusätzliche Vorteil einer Verbundkonstruktion, dass Baustahl nach dem Nutzungsende entweder direkt wiederverwendet oder ressourcenschonend recycelt und bei vollem Erhalt seiner m ­ echanischen Eigenschaften wieder als Konstruktionsbaustoff eingesetzt werden kann. www.bauforumstahl.de

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Nachhaltigkeit im Stahlbau

Vergleichsstudie: Hallentragwerke in Stahl und Stahlbeton Um Erkenntnisse über die Umweltauswirkungen verschiedener Bauweisen für Hallen im Industrie- und Gewerbebau zu erlangen, wurden in einer Studie der RWTH Aachen verschiedenen Konstruktionsarten untersucht1. Hier steht vor allem der Vergleich der unterschiedlichen Baustoffe für das Tragwerk inklu­ sive der Fundamente im Vordergrund. Außerdem wurden die Baukosten und Aufwendungen für Baustofftransporte betrachtet. Die beiden verglichenen Hallentragwerke basieren auf den typengeprüften Musterstatiken für kleine und mittelgroße Stahlhallen, die bauforumstahl kostenfrei zur Verfügung stellt2. Die Konstruktion des Tragwerkes einer Halle kann mit unterschied-

lichen statischen Systemen erfolgen. Hierbei ergeben sich abhängig von der gewählten Konstruktion Unterschiede der benötigten Baustoffmengen bei stets gleicher Hallengröße. Auch lassen sich die verschiedenen Baustoffe nicht bei jedem statischen System optimal einsetzen. Daher wurde die Stahlhalle als Zweigelenkrahmen mit biegesteifen Rahmenecken und Blockfundamente und die Stahlbetonhalle mit eingespannten Stützen, gelenkig angeschlossenem Binder und Köcherfundamenten ausgelegt. Beide Varianten sind von den räumlichen Außen­ maßen, der Tragfähigkeit und der Funktion identisch.

Informationen zum Objekt Eigenschaften der Hallenkonstruktionen – – – – – – – – –

Spannweite 15 m (Musterstatik auch für 12 und 20 m) Traufhöhe 5 m (Musterstatik auch für 4 und 6 m) Dachneigung 5° Binderabstand 6 m Schneelast 0,75 kN/m2 (Musterstatik auch für 1,2 und 2,0 kN/m2 ) Länge 60 m Bruttogrundfläche 900 m2 Leitdetails für Dach und Wand nach EnEV 2009 Leichte Kranbahn möglich

uhnhenne, M., Döring, B. und Pyschny, D. Ökobilanzierung von Typenhallen, 2010, Aachen; K bauforumstahl, Ökobilanzieller Vergleich von Hallen unterschiedlicher Bauweisen, 2015, Düsseldorf 2 bauforumstahl, Typenhallen aus Stahl Musterstatik – überarbeitete Ausgabe Nr. B 501,2016, Düsseldorf 1

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Nachhaltigkeit im Stahlbau

Stahl-Tragwerk

Baustahl S 355

Bewehrung Bst6 500

Stützen

IPE 400

–

Binder

IPE 360

–

Fundamente als Betonfertigteil C 25/30

150 cm × 150 cm × 40 cm

19,9 kg/m3

Stahlbeton-Tragwerk

Betonfertigteile

Stützen als Betonfertigteil C30/37

40 cm × 40 cm

108,1 kg/m3

Binder als Betonfertigteil C30/37

Betonfertigbinder T 80

202,5 kg/m3

Fundamente als Betonfertigteil C25/30

180 cm × 180 cm × 40 cm Köcherhöhe 80 cm

48,1 kg/m3

Vergleich der Baustoffmassen

Vergleicht man die Baustoffmassen der verschiedenen Ausführungen, so zeigt sich, dass Baustahl wegen seiner hohen Festigkeit besonders schlanke und damit materialeffiziente, leichte Konstruktionen erlaubt. Das Gewicht der Stahlhalle liegt deutlich unter dem der Halle aus Stahlbetonfertigteilen. Es fällt auf, dass der Hauptteil der Massen im Beton der Fundamente liegt, die Hallenrahmen aus Baustahl haben mit 26 % nur einen kleinen Anteil.

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Ernst & Sohn Special 2020 · Nachhaltigkeit im Stahlbau

Nachhaltigkeit im Stahlbau

Vergleich der Baukosten

Datenquellen: 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 Die Baukosten der Stahlbauvariante liegen leicht unter denen der Konstruktion aus Stahlbetonfertigteilen. Die Baustahlelemente haben inklusive Korrosionsschutz einen Anteil von ca. 78% an der Gesamtsumme.

Transportaufwand zur Baustelle

Grundlagen: Bruttogeschossfläche = 900 m2 für beide Varianten Massen siehe Diagramm zu den Baustoffmassen, Nutzlast LKW ~26 t Für die Stahlbauvariante werden deutlich weniger Fahrten zur Baustelle benötigt.

Das bedeutet neben den Anlieferzeiten und der Verkehrsbelastung auch ca. 38 % weniger Umwelteinwirkungen und Energie­ verbräuche aus den Transporten der Baustoffe.

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Nachhaltigkeit im Stahlbau

Vergleich der Ökobilanzergebnisse

Datenquellen: EPD Baustähle: Offene Walzprofile und Grobbleche EPD-BFS-20180116-IBG2, EPD Beton der Druckfestigkeitsklasse C30/37, EPD-IZB-20180102-IBG1, EPD Beton der Druckfestigkeitsklasse C25/30 EPD-IZB-20180101-IBG1, ÖKOBAUDAT 2019 Die Stahlbauweise zeigt bei allen Umweltwirkungen eine sehr gute Performance und liegt im Schnitt 26 % unter der Stahlbetonvariante. Es wurde das jeweilige Tragwerk inklusive Fundamenten betrachtet. Potenziale aus Verwertung, Recycling und Wiederverwendung der Baustoffe am Lebensende des Gebäudes wurden für beide Varianten nach den Angaben in den jeweiligen Umweltproduktdeklarationen berücksichtigt.

Beim ökonomischen und ökologischen Vergleich der verschiedenen Bauweisen für Hallen wird deutlich, dass Baustahl nicht nur in der Ökobilanz konkurrenzfähig ist, sondern auch Vorteile bei den Baukosten und Aufwendungen für den Materialtransport bietet. Mit höherfesten Stählen z. B. S460, ließen sich die Umweltwirkung der Stahlkonstruktion zusätzlich noch verbessern. Bei den Indikatoren Treibhauspotenzial und Überdüngungspotenzial schneidet die Hallenkonstruktion aus Baustahl sehr gut ab. Es ist zu erwähnen, dass die Typenhalle aus Baustahl für eine einfache Fertigung und Montage und die Nutzung

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von Walzprofilen optimiert wurde, nicht für einen geringen Materialverbrauch. So ließe sich die Ökobilanz noch weiter verbessern. 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. www.bauforumstahl.de

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Nachhaltigkeit im Stahlbau

Auszeichnung für Spitzenleistungen in der Nachhaltigkeit Für den ganzheitlichen Ansatz – von der Arbeitssicherheit bis zur Produktion – hat thyssenkrupp bereits 2018 die höchste Auszeichnung der worldsteel Association erhalten. Als sogenannte „Steel Sustainability Champions“ werden weltweit einmal pro Jahr ­Unternehmen gewürdigt, die durch innovative Ideen und messbare Erfolge im nachhaltigen Handeln Spitzenwerte erreichen.

Ein Beispiel für die nachhaltige Stahlproduktion ist die Tuchfilteranlage auf dem Werksgelände im Duisburger Norden. Mit diesem weltweit größten Gewebefilter für den Sinterprozess wurde 2017 für die Luftqualität in Duisburg ein Meilenstein gesetzt. Durch über 44.000 extrem feine Filterschläuche werden in der modernen Anlage auch kleinste Staubpartikel aufgefangen – bis zu 99,99 %, die beim Sintern in der Stahlproduktion anfallen. Ob Basis-Werkstoff oder Hightech-Stahl: Sinter wird bei der Herstellung aller Stahlprodukte verwendet. Aus Eisenerz und Koks wird er mit 1.200 °C heißer Saugluft erhitzt. Hierbei entsteht Staub, der mit herkömmlichen Elektrofiltern bereits überwiegend gebunden werden kann. Mit der weltweit größten Tuchfilteranlage von thyssenkrupp werden aber sogar winzigste Staubpartikel eingefangen und damit die Feinstaubwerte in der Umgebung der Anlage deutlich gesenkt. Allein für dieses Projekt zur Luftreinhaltung in Duisburg hat thyssenkrupp 46 Millionen € investiert. Ein weiterer Tuchfilter soll im Frühjahr 2020 in Betrieb gehen.

Strom möglichst effizient verteilen Die Spannung von Strom wird während der langen Reise vom Kraftwerk bis zur Steckdose mehrmals in Transformatoren

verändert – von sehr stark bis tauglich für den Privatgebrauch.

Damit dieser Vorgang möglichst verlustarm abläuft, wird eine besonders anspruchsvolle Stahlsorte von thyssenkrupp eingesetzt: Kornorientiertes Elektroband, durch das Transformatoren besonders effizient funktionieren. Das spart Ressourcen und schont die Umwelt. Für den Erfolg der Energiewende spielt kornorientiertes Elektroband deshalb eine Schlüsselrolle. Diese Stahlsorte ist eine von vielen nachhaltigen Produktlösungen von thyssenkrupp.

Der Arbeitsplatz passt sich an den Menschen an – nicht umgekehrt Ob chronische Krankheit oder dauerhafte körperliche Einschränkung: Wenn Mitarbeiter ihrer ursprünglichen Tätigkeit nicht mehr nachgehen können, findet der Stahlhersteller Lösungen, um sie auf andere Weise wieder in das Arbeitsleben bei sich zu integrieren. Bei der Inklusion kommt es thyssenkrupp vor allem auf eine selbstbestimmte und gleichberechtige Teilhabe der Mitarbeiter mit Handicap am Arbeitsleben an. Konkret bedeutet dies: Der Arbeitsplatz wird so gestaltet, dass der betroffene Mitarbeiter seine Kompetenzen bestmöglich einsetzen kann. Dafür werden die individuellen Kenntnisse und Fähigkeiten des einzelnen Menschen entwickelt und die Arbeitsplätze individuell angepasst. Das reicht von höhenverstellbaren Tischen und behindertengerechten Zugängen über PC-Software für sehbehinderte Menschen bis zum kompletten Umbau von Maschinen in der Produktion. Seit Jahren übersteigt die Beschäftigung von schwerbehinderten und ihnen gleichgestellten Menschen die gesetzliche Pflichtquote von 5 % deutlich. Aktuell arbeiten bei thyssenkrupp Steel ca. 1.700 Schwerbehinderte, was einem Anteil von 9,2 % entspricht. www.thyssenkrupp-steel.com

www.feuerverzinken.com/brandschutz

Infohotline: 0211/6907650

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Nachhaltigkeit im Stahlbau

Stahl-Aussparungen: nachhaltig, kosteneffizient und schnell Die Frankfurter Skyline erhält Zuwachs. Im westlichen Bankenviertel erhebt sich eine neue Benchmark der Zukunft. Mit seiner klaren Form, seinem einzigartigen Nutzungsmix und seiner digitalen Infrastruktur setzt das von CA Immo entwickelte Büro- und Hotelhochhaus „ONE“ wie kein zweites Hochhaus in Frankfurt/M. einen neuen Standard für Offenheit, Agilität, Vernetztheit und Teamwork. Das 190 m hohe Gebäude entsteht unweit der Friedrich-Ebert-Anlage, an der Schnittstelle von Bankenviertel und Messe.

ROBUSTA-GAUKEL unterstützt dieses innovative Bauprojekt u. a. mit individuellen, wiedergewinnbaren Schalkörpern aus eigener Fertigung. Der Spezialist für Montage-, Anker-, Sicherheitstechnik und Schalungen sowie anspruchsvolle Sonder­ lösungen hat sich seit mehr als 50 Jahren mit kundenindividuellen, nachhaltigen Lösungen aus einer Hand als Qualitätsanbieter etabliert. „Die Vorteile der wiederverwendbare Stahl-Aussparungen für Fenster und Türen liegen auf der Hand: extrem hohe Zeitersparnis, höchste Passgenauigkeit, nahezu keine Qualitätsverluste auch bei vielfachem Einsatz, große Nachhaltigkeit durch Verwendung von Metall statt Holz sowie eine hohe Wirtschaftlichkeit durch mehrfache Einsatzraten.“, erklärt Johannes Lißner, Leiter Technik bei ROBUSTA-GAUKEL.

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Nach dem Ausschalen: Fensteröffnungen mit höchster Sichtbetonqualität

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Mit dem Büro- und Hotelhochhaus „ONE“ entsteht eine neue Benchmark in der Frankfurter Skyline

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Große Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit durch Verwendung von Metall statt Holz

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Stahlaussparungen für Fenster bedeuten auch bei vielfachem Einsatz nahezu keine Qualitätsverluste

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Eigene Produktion am Standort Weil der Stadt Hausen für höchste Qualität „Made in Germany“

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(Fotos: ROBUSTA-GAUKEL)

Nachhaltigkeit im Stahlbau

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Schneller, einfacher Ein- und Ausbau spart Zeit und Kosten

Wiedergewinnbare Fensteraussparungen machen sich bezahlt Nachhaltige Lösungen werden auch auf Baustellen immer wichtiger. Die Stahl-Aussparungen für Fenster und Türen werden diesem Trend gerecht. Dies bestätigt auch Rainer Kranz, 1. Bauleiter beim Bauvorhaben „ONE by CA Immo“, HOCHTIEF Building: „Innovative, effiziente Lösungen sind für uns von größter Bedeutung. Daher setzen wir seit bereits 12 Jahren auf ROBUSTA-Produkte. Und es rechnet sich: Beim aktuellen Bauvorhaben „ONE by CA Immo“ in Frankfurt/M. überzeugen die eingesetzten 33 Fensteraussparungen in Sachen Nachhaltigkeit, Einsatzgeschwindigkeit und Wirtschaftlichkeit auf ganzer Linie.

Bei 77 Fensteröffnungen pro Geschoss und 49 Stockwerken lohnt sich die Verwendung von herkömmlichen Holzrahmen wirtschaftlich nicht. Jede Stahl-Aussparung kann ca. 100-mal eingesetzt werden, aus Holz produzierte nur ca. zwei bis drei Mal – die Herstellungskosten sinken deutlich. Auch die Entsorgungskosten fallen geringer aus, da Müll und Materialeinsatz reduziert werden. Außerdem spielt der Zeitfaktor beim Bau von Hochhäusern eine bedeutende Rolle, die Schalkörper aus Metall sind schnell und einfach im Handling, daher sinken auch die Lohnkosten. Ein weiterer Pluspunkt: Sie sind schrumpfbar und somit bei unterschiedlichen Wandstärken nutzbar.“

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Stahl-Aussparungen für Fenster und Türen werden individuell auf Maß gefertigt und sind auf Wunsch schrumpfbar

Rainer Kranz ergänzt: „Alle Nachunternehmer sind sehr zufrieden, auch mit dem hohen Qualitätsstandard. Kurz gesagt: Wir schätzen die Zusammenarbeit mit ROBUSTA-GAUKEL. Besonders die enge, persönliche Betreuung. Das Experten-Team steht uns jederzeit kompetent und mit guten Ideen zur Seite – so profitieren wir von robusten und wirtschaftlichen Lösungen mit Weitblick!“

Projektdetails Insgesamt verfügt das Bürohochhaus „ONE by CA Immo“ über 45.000 m² Büromietfläche, über ein Lifestyle-Hotel der 4-SternePlus-Kategorie mit 375 Hotelzimmern, eine Skybar und eine großzügige Lobby. Als erstes Hochhaus in Deutschland hat der ONE die WiredScore-Platin-Zertifizierung für beste Konnektivität. Zudem wurde das Projekt von der Deutschen Gesellschaft für Nachhaltigkeit e. V. (DGNB) mit dem Vorzertifikat in Platin ausgezeichnet. Bauherr ist CA Immo, rohbauausführendes ­Unternehmen die HOCHTIEF Building. Die Fertigstellung des Gebäudes ist für Anfang 2022 geplant. www.robusta-gaukel.com

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Voigt & Schweitzer ist Klimaschutz-Unternehmen

(Foto: BMU/Toni Kretschmer)

Die bundesweite Vorreiterinitiative Klimaschutz-Unternehmen hat vier neue Mitglieder aufgenommen und damit ist die Voigt & Schweitzer GmbH & Co. KG (ZINQ), Oberflächenspezialist aus ­Gelsenkirchen, ab sofort Teil dieses bundesweit einmaligen Netzwerkes von Klimaschützern. Bundesumweltministerin Svenja Schulze hat am 15. März 2020 in Berlin die Urkunden für die besonderen Klimaschutzleistungen der ausgezeichneten Unternehmen überreicht und damit ihr Engagement für ­ambitionierte Klimaschutzziele sowie ihre anspruchsvolle Agenda bei Ressourceneffizienz und -effektivität hervorgehoben.

Bild 1 Urkundenübergabe (v. l. n. r.): Wolfgang Saam (Klimaschutz-Unternehmen e. V.), Sven BiebBundesumweltministerin Svenja Schulze: ler (ZINQ) und Bundesumweltministerin Svenja Schulze „Das Klimaschutzpaket der Bundesregierung im Volumen von 54 Milliarden Euro in den nächsten vier Jahren ist ein Investitions-, Innovations- und Modernisierungsprogramm. Klimaschutz wird Dieser gewaltige positive Fußabdruck beinhaltet bereits den damit zum Konjunkturmotor. Innovative, ressourcenschonende physikalisch unvermeidbaren Energieverbrauch bei der Herstelund klimafreundliche Produkte aus Deutschland können Exlung der Oberflächen, welcher ca. 20.000 t CO2 emittiert.

Zudem sind ZINQ Oberflächen, wie Bäume, effiziente CO2portschlager werden. Damit macht sich die Wirtschaft fit für die Speicher: Jedes Jahr binden die ZINQ Oberflächen über 6.000 t Märkte der Zukunft und zeigt, dass nachhaltiges Wirtschaften CO2 über die Bildung von carbonatisierten Deckschichten. und ökonomischer Erfolg zusammengehören. Die heute ausgezeichneten Klimaschutz-Unternehmen sind Ideengeber und „Wir sind überzeugt, dass unsere Kunden für die Entscheidung Vorbilder für viele andere Unternehmerinnen und Unternehpro ZINQ, also für langlebige, kreislauffähige Produkte, die mer.“ einen positiven CO2-Fußabdruck erzeugen, belohnt werden sollten. Wenn wir im Energiebezug über die CO2-Steuer belastet Lars Baumgürtel, geschäftsführender Gesellschafter von Voigt werden, wäre es nur richtig, unsere Kunden für den positiven & Schweitzer: „Die Aufnahme in den exklusiven Kreis der KliBeitrag in gleicher Höhe pro eingesparter Tonnen CO2 zu vermaschutz-Unternehmen ist für unser Unternehmen und unsere güten. So würde die richtigen Anreize gesetzt und eine SubstituMitarbeiter eine besondere Bestätigung unserer Aktivitäten im tion qualitativ hochwertiger, langlebiger Oberflächen vermieden Bereich des Umwelt- und Klimaschutzes. In der Oberflächenwerden, die am Ende auch eine Form des Carbon Leakage dartechnik versteht sich ZINQ als Pionier für nachhaltige Innova­ stellt“, so die erneute Botschaft von Sven Biebler nach der Enttionen und verbindet Effizienz mit Effektivität am Produkt und gegennahme der Urkunde. „Im besten Fall sollte es darum im Prozess. Als Cradle to Cradle-zertifiziertes Klimaschutzgehen, Klimaschutzgesetz und Kreislaufwirtschaftsgesetz mit­ Unternehmen wollen wir Strategien und Maßnahmen für mehr einander zu verbinden.“ Zirkularität auf dem Weg zu ‚Zero Carbon‘ und ‚Zero Waste‘ umsetzen – auch in energieintensiven Industrien.“ Seit 2009 zeichnen das Bundesumweltministerium (BMU), das Bundeswirtschaftsministerium (BMWi) und der Deutsche IndusAnlässlich der Auszeichnung konnten die Unternehmen der trie- und Handelskammertag (DIHK) Unternehmen für besonUmweltministerin ihre Aktivitäten im Bereich des Umwelt- und deres Klimaschutzengagement aus. Die vier Unternehmen, darKlimaschutzes darstellen. Sven Biebler, Geschäftsführer von unter Voigt & Schweitzer GmbH & Co. KG, haben in einem Voigt & Schweitzer, stellte die CSR-Initiative Planet ZINQ® anspruchsvollen Aufnahmeverfahren ihre Leistungen im betriebvor, mit der in der Verbindung von Effizienz und Effektivität die lichen Klimaschutz unter Beweis gestellt: Sie sind von einem Zielsetzung „Zero Waste“ und „Zero Carbon“ erreicht werden unabhängigen Fachgutachter begutachtet sowie von einer Exsoll. Bereits heute ist „Zero Waste“ für Prozess und Produkt bei pertenjury geprüft worden. Das Aufnahmeverfahren wird im ZINQ durch die Cradle to Cradle-Zertifizierung größtenteils Rahmen des Projekts „Klimaschutz gewinnt“ aus Mitteln der umgesetzt: Verzinkter Stahl ist immer wieder und in der gleiNationalen Klimaschutzinitiative (NKI) des Bundesumwelt­ chen Qualität recycelbar, nahezu alle Stoffe im Produktions­ ministeriums gefördert. prozess werden im Kreislauf geführt.

In seiner Präsentation wies Sven Biebler darauf hin, dass die Feuerverzinkung im Vergleich zu einer herkömmlichen Lack­ beschichtung über die lange Nutzungsdauer bis zu 114 kg CO2/t Stahl einspart – summiert über die Gesamttonnage beläuft sich der positive Fußabdruck bzw. die CO2-Einsparung für die Kunden durch ZINQ Oberflächen auf 40.000 t pro Jahr.

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Klimaschutz-Unternehmen e. V. ist ein branchenübergreifendes Unternehmensnetzwerk der deutschen Wirtschaft, das sich mit innovativen Lösungen für das Erreichen der klimapolitischen Ziele in Deutschland einsetzt. www.zinq.com

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Nachhaltigkeit im Stahlbau

Einsparung von Ressourcen: nachhaltig = wirtschaftlich Der ursprüngliche Begriff der Nachhaltigkeit geht auf die Forstwirtschaft zurück: Es soll nur so viel Holz geschlagen werden, wie auch nachwächst. Heute ist Nachhaltigkeit viel mehr. Sie steht für den sinnvollen und sparsamen Umgang mit Ressourcen jeder Art: Material, Wert- und Werkstoffe, Energie und Zeit. Dabei zieht die Einsparung einer Ressource häufig auch die Einsparung anderer Ressourcen nach sich. Wird weniger Material eingesetzt, muss weniger hergestellt und verarbeitet werden. Auch der Zeitaufwand reduziert sich. Eine nachhaltige Fertigung ist demnach auch immer eine wirtschaftliche Fertigung, die viele Kosten einspart. Für die EWM AG ist Nachhaltigkeit eine der wichtigsten Maximen – in der eigenen Produktion, bei der Entwicklung und beim Einsatz von Geräten und Prozessen in den Schweißbetrieben. Mit dem ganzheitlichen Ansatz des Schweißgeräteherstellers, der Beratung, Geräte und Schweißprozesse einschließt, können Kunden Ressourcen optimal nutzen und einsetzen – wirtschaftlich und nachhaltig.

Schweißprozessketten – egal in welcher Branche – bieten enormes Einsparpotenzial. Im Rahmen der Innovations- und Technologieberatung ewm maXsolution analysieren Spezialisten von EWM sämtliche Aspekte und Einflussfaktoren des Schweißprozesses von der Konstruktion bis zur Fertigung und optimieren den gesamten Prozessablauf. Dazu zählen die Schweißnahtvorbereitung und die Auswahl des Zusatzwerkstoffs ebenso wie der Einsatz des für den jeweiligen Anwendungsfall besten Schweißprozesses. Auch die Peripherie wie Gaszuführung, die Vor- und Nacharbeit sowie der Einsatz von Verschleißmaterialien werden unter die Lupe genommen. Ziel ist stets, die individuell beste Kundenlösung und den wirtschaftlichsten Prozessablauf zu erreichen. Die Summe der Maßnahmen liefert ein nachhaltiges, ressourcenschonendes Ergebnis bei gleichbleibend hoher Qualität. Der finanzielle Aufwand für die Veränderungen hat sich i. d.

R. schnell amortisiert. Was bleibt, ist das gute Gefühl, neben der Kostenersparnis auch etwas für die Umwelt zu tun.

Bild 3

Untersuchungen der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule (RWTH) Aachen bestätigen: Schweißrauchemissionen lassen sich mit dem innovativen EWM-Schweißprozess forceArc puls um bis zu 75 % reduzieren – die Gesundheit des Anwenders wird so nachhaltig geschont

Energie einsparen Um in der Schweißtechnik Energie, also Strom, einzusparen, ist die Technologie mitentscheidend. So wandelt die moderne Invertertechnologie im Vergleich zu analogen stufengeschalteten Transformator-Stromquellen die eingesetzte Energie mit einem deutlich geringeren Verlust in einen dem jeweiligen Prozess angepassten Strom um. Noch wesentlicher sind die innovativen Schweißprozesse. Jeder einzelne Schweißprozess ist optimal auf den jeweiligen Anwendungsfall ausgelegt und bringt die eingesetzte Energie in der optimalen Menge und Form in die Schweißnaht ein. So arbeitet ein coldArc-Lichtbogen z. B. mit weniger Wärmeeinbringung als ein Kurzlichtbogen. Als Folge dieser Energieersparnis reduzieren sich der Verzug und damit die Nacharbeit. forceArc puls dagegen ist ein wärmeminimierter, richtungsstabiler, druckvoller Lichtbogen mit tiefem Einbrand. Er schiebt selbst den Zunder von unbehandeltem Schwarzstahl vor sich her. Das Ergebnis sind qualitativ hochwertige, spritzerfreie Schweißnähte. Dadurch werden Arbeiten bei der Schweißnahtvorbereitung und der Nacharbeit eingespart und damit zweifach Energie: Strom und menschliche Kraft.

Zeit- und Materialeinsparungen kommen dazu.

Bild 1

Clean und clever: Bei den nachhaltigen Komplettlösungen rund ums Schweißen von EWM stellt das Unternehmen Anwender und Kunden in den Fokus

Bild 2

Mit dem EWM-Schweißprozess forceArc lässt sich deutlich Energie einsparen

Ernst & Sohn Special 2020 · Nachhaltigkeit im Stahlbau 21

Nachhaltigkeit im Stahlbau

Bild 4

Auch mit dem innovativen EWM-Schweißprozess coldArc lassen sich Schweißrauchemissionen signifikant verringern

Bild 5

Geringere Öffnungswinkel haben gleich mehrfache Auswirkungen auf die Nachhaltigkeit: Weniger Material wird abgetragen, die Vorarbeiten reduzieren sich und damit der Zeitaufwand; anschließend muss eine geringere Anzahl an Schweißraupen geschweißt werden, was wiederum wertvolle Metalle, Gas, Energie und Zeit spart

Bild 7

Mit Gelenkausleger (oben) fallen besonders an großen und sperrigen Werkstücken oft mühsame Standortwechsel des Drahtvorschubgeräts und der Zwischenschlauchpakete weg; das schont die Gesundheit der Schweißer und das Gerät, zudem wird Zeit gespart

Ist aber z. B. nur halb so viel Material für das Verschweißen notwendig, kann der Schweißer mit dem gleichen Materialaufwand doppelt so viel Schweißnaht erzeugen.

Daneben spielt das Schweißgas eine Rolle. Sehr schnell kann sich eine zentrale Gasversorgung gegenüber dem Einsatz von Gasflaschen amortisieren. Elektronisch geregelte Gasventile sparen weiteres Gas ein.

Zeit sparen

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Wie sehr sich der ganzheitliche Ansatz von EWM bereits an einem Arbeitsplatz nachhaltig auswirken kann, erlebte der deutsche Marktführer von Systemen für Transport- und Recyclingfahrzeuge: Hier reduzierten sich der Gasverbrauch um ein Drittel und die Arbeitszeit um 15 % – Bonus für den Hersteller: Gleichzeitig wurden 10 % mehr Anhänger produziert

Material einsparen Untersuchungen zufolge lässt sich bei mehrlagigen Schweiß­ nähten bis zur Hälfte der Energie durch einen verringerten Öffnungswinkel und einen druckvollen Lichtbogen einsparen.

Damit reduzieren sich die Menge des abgetragenen Metalls zur Schweißnahtvorbereitung und die Anzahl der Schweißraupen.

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Optimierte Schweißprozesse können das gleiche Ergebnis in weniger Schweißzeit erreichen. Grund sind die vielen verschiedenen Faktoren, die für gutes, schnelles und sicheres Arbeiten sorgen: Mit ergonomisch geformten Brennern lässt sich leichter arbeiten. Dank der optimierten Drahtzuführung wird der Zusatzwerkstoff gleichmäßig und kontinuierlich zugeführt. Eine weitere Zeitersparnis kann die Umstellung der Drahtelektrode von der Rolle auf Faßanbindung bringen. Der häufigere Wechsel der Drahtrolle enfällt genauso wie das Entsorgen der Reststücke – was wiederum Ressourcen spart.

Auch langlebige Verschleißteile wie Strom- und Gasdüsen sparen Zeit ein. Durch die längeren Standzeiten müssen die Düsen seltener ausgetauscht werden. In der Summe reduzieren sich die Zeiten fürs Wechseln merklich.

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Nachhaltigkeit im Stahlbau

und den Gesundheitsschutz des Schweißers deutlich.

(Fotos/Grafiken: EWM)

Nachhaltigkeit leben Komplette Kundenlösungen, effektive Ressourcennutzung und nachhaltiges Wirken standen von jeher und stehen auch in Zukunft im Fokus von EWM – sowohl in der Produkt- als auch in der Prozessentwicklung. EWM verfolgte als einer der ersten Schweißgerätehersteller konsequent die Invertertechnologie.

Schweißgeräte wurden immer leichter, kompakter und handlicher. So wurden bei der Herstellung wertvolle Rohstoffe wie z. B. Kupfer und Aluminium eingeBild 8 Nachhaltigkeit wird auch im eigenen Unternehmen gelebt: Das neue Verwaltungsgebäude in spart. Doch der Nachhaltigkeitsgedanke Mündersbach ist mit einer besonders energieeffizienten Heizung und ergonomischen Möbeln ausgestattet geht bei dem Westerwälder Unternehmen weit über den reinen Bau und Einsatz im Schweißgerät hinaus. So ist das VerwalGesundheit schonen tungsgebäude nach neuesten Erkenntnissen in der Gebäudetechnik konzipiert. Um den Verbrauch von Primärenergie in dem neuen Bürokomplex signifikant niedrig zu halten, wurde Können Anwender bei großen Bauteilen einen Gelenkausleger der umweltfreundliche Energiestandard KfW 55 umgesetzt. Im nutzen, fallen die oft mühsamen Standortwechsel des DrahtvorGebäude selbst befindet sich eine besonders energieeffiziente schubgeräts und der Zwischenschlauchpakete weg – das ZeitHeizung. Dass EWM-Geräte auch beim Bau von Windrädern konto und der Bewegungsapparat des Mitarbeiters werden eingesetzt werden, schließt den Kreis der Nachhaltigkeit. nachhaltig geschont. Dazu reduzieren innovative Schweißprozesse wie forceArc puls und coldArc Schweißrauchemissionen www.ewm-group.com um bis zu 75 %. Auch das verbessert die Arbeitsbedingungen

ist R30

#PERFORMANCE ZINQ steht für Leidenschaft für Leistung und Innovation. Deswegen ist das erste R30 Stahlbau-Projekt in Deutschland mit ZINQ-Oberflächen ausgestattet worden. Im Hamburger Hafen wird derzeit ein Gebäude in Stahlbauweise fertiggestellt, das gemeinsam mit unserem Kunden Holtkamp aus Nottuln umgesetzt und erstmalig mit einem ZINQ R30 Brandschutz ausgestattet wurde.

Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie der ZINQ R30 Brandschutz für Stahlkonstruktionen funktioniert, was Holtkamp zu ZINQ R30 sagt und welche weiteren Brandschutzinnovationen auf den Markt kommen werden, kontaktieren Sie Herrn Bernd Jung (E-Mail: bernd.jung@zinq.com / Tel: +49 178 3876 023).

zinq.com

Nachhaltigkeit im Stahlbau

Feuerverzinkter Stahl in der nachhaltigen Kreislaufwirtschaft (Grafik: Catherine Weetman)

Europa will als erster Kontinent bis 2050 klimaneutral sein. Der Erfolg des von der Europäischen Union definierten Ziels wird ganz wesentlich davon abhängen, ob und wie schnell es gelingt, die Transformation von der derzeit noch vorherrschenden Linearwirtschaft mit ihrer Wegwerf-Mentalität hin zu einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft, neudeutsch auch Circular Economy genannt, zu schaffen.

Feuerverzinkter Stahl: bereit und bewährt für die Circular Economy

Bild 2

Hierachie der Zirkularität

Der Bausektor muss in Bezug auf zirkuläres Wirtschaften eine hohe Priorität haben, weil er in Europa

Zirkuläres Wirtschaften verfolgt das Ziel, Ressourcen optimal und effizient einzusetzen und zu erhalten. Zirkuläres Wirtschaften stellt sicher, dass Ressourcen effizient auf Produkte und Dienstleistungen verteilt werden, um das wirtschaftliche Wohlergehen aller zu maximieren. Darüber hinaus müssen Produkte so konzipiert sein, dass sie langlebig sind, leicht repariert und letztendlich recycelt werden können. Die Kosten für die Wiederverwendung, Reparatur und Wiederaufarbeitung von Produkten müssen wettbewerbsfähig sein, um diese Praktiken zu fördern.

Zirkuläres Wirtschaften gewährleistet, dass der Wert eines Produktes am Ende seiner Nutzungsdauer erhalten bleibt, während gleichzeitig Abfall reduziert oder beseitigt wird. Diese Idee ist

– – – –

40 % des Materialverbrauchs, 50 % der CO2-Emissionen, 20 % des Wasserverbrauchs und 25 % aller Transporte

repräsentiert.

Zirkuläres Bauen als sektorale Umsetzung der Idee des zirkulären Wirtschaftens bedeutet, möglichst früh darüber nachzudenken, wie ein Gebäude so gestaltet werden kann, dass seine Komponenten am Ende der Lebensdauer des Gebäudes leicht rückgebaut werden können, um sie wiederzuverwenden oder der Natur zurückzugeben. Um dies zu erreichen, muss sich in weiten Bereichen des Bauens die konstruktive Denkweise ändern:

Ökobilanzieller Vergleich von neuen und neuverzinkten Schutzplanken (Quelle: Auszug aus „LCA-resultaten van geleiderails“, 3/2017, CE Delft, Delft)

Parameter

Globales Erwärmungspotenzial Primärenergie

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Lineare vs. zirkuläre Wirtschaft

grundlegend für das Drei-Säulen-Modell der Nachhaltigkeit, das sich auf das Zusammenspiel von ökologischen, sozialen und wirtschaftlichen Faktoren konzentriert. Ohne einen Lebens­ zyklusansatz ist eine echte Kreislaufwirtschaft nicht möglich.

Im Gegensatz zu linearen Ansätzen stellt die Circular Economy darauf ab, langlebige Produkte herzustellen, die aufgrund ihrer intelligenten Gestaltung ganz oder in Teilen repariert, wiederverwendet oder in anderer Weise genutzt werden können. Die Recyclingfähigkeit ist hierbei i. d. R. zwar das Mittel der letzten Wahl, aber für Werkstoffe und Produkte, die nicht recycelt werden können, ein K.O.-Kriterium, das dazu führt, dass diese nicht mehr in einer Kreislaufwirtschaft eingesetzt werden.

Tab. 1

Bild 1

(Grafik: Jacqueline Kramer, Utrecht Sustainability Institute)

Ebenso wie andere Branchen und Industrien sind auch die Bauwirtschaft und ihre Zulieferer, die in hohem Maße CO2 emittieren, gefordert, einen aktiven Beitrag auf dem Weg zur Klimaneutralität zu leisten. Hierbei gilt es, derzeitige Werkstoffe und Bauweisen in Bezug auf ihre Eignung für das zirkuläre Bauen kritisch zu hinterfragen und neu zu bewerten. Dauerhaftigkeit, Wiederverwendbarkeit und Recyclingfähigkeit sind die neuen Maßstäbe, die Bauentscheidungen mehr und mehr bestimmen werden. Hierdurch ist zu erwarten, dass einige Werkstoffe und Bauweisen an Bedeutung verlieren und andere wie­ derum in neuem Glanze erstrahlen und erstarken werden. Stahl bietet in diesem Zusammenhang, wenn er feuerverzinkt ist, ein großes, teilweise noch unerkanntes Potenzial, um zu einem dominierenden Werkstoff zu werden.

Einheit

Herstellung und Verwendung

Differenz zwischen den beiden ­ chutzplanken-Typen S

1 Meter neue Standard-­ Schutzplanke

1 Meter gebrauchte Schutzplanke ­(neuverzinkt)

1 Meter Schutzplanke

kg CO2-Äq.

131

19

112

MJ

1719

314

1405

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Nachhaltigkeit im Stahlbau Tab. 2

Recyclings- und Wiederverwertungspotenzial von feuerverzinktem Stahl (Quelle: Umweltproduktdeklaration „Feuerverzinkte Baustähle“)

Bezeichnung

Wert

Einheit

Recycling

88

%

Wiederverwertung

11

%

(Grafik: Institutn Feuerverzinken/Umweltbundesamt)

Prof. Jacqueline Cramer (Utrecht Sustainability Institute) hat bezogen auf die zirkuläre Verwendung von Produkten und Materialien eine Hierarchie entwickelt. Anhand dieser Hierarchie kann sehr gut die wichtige Rolle des Feuerverzinkens zur Verbesserung der Eigenschaften des Werkstoffs Stahl als zirkulär verwendetes Material verdeutlicht werden:

Bild 3

Schutzdauer von Zinküberzügen in Deutschland (gemäß Zinkkorrosionskarte des Umweltbundesamtes)

(Foto: Alexander Hoernigk via Wikimedia Commons)

– Zukünftige Gebäude sind flexibel und anpassungsfähig zu entwerfen: Sie sollten über lange Zeiträume Grundfunktionen bieten, aber gleichzeitig angepasst werden können.

– Umnutzungen sollten möglichst einfach möglich sein. Bereits in der Entwurfsphase müssen zukünftige neue Funktionen und neue Benutzer für ein Gebäude antizipiert werden.

– Alle Komponenten eines Gebäudes sollten wiederverwendbar sein. Das Gebäude muss so gestaltet werden, dass dies möglich ist.

– Die verwendeten Materialien sollten einen positiven Restwert besitzen.

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Der Pariser Eiffelturm muss alle sieben Jahre mit jeweils 60 t Farb­ beschichtung vor Korrosion geschützt werden

– Durch Feuerverzinken von Stahlkonstruktionen wird ein Maximum an Dauerhaftigkeit erreicht. Schutzzeiträume von weit über 50 Jahren sind die Regel. Hierdurch werden Ressourcen eingespart, da Wartungs- und lnstandhaltungsmaßnahmen nicht anfallen.

– Beim Feuerverzinken entsteht durch wechselseitige Diffusion eine Legierungsbildung zwischen dem Stahl und der Zinkschicht. Hierdurch sind durch Feuerverzinken aufgebrachte Zinküberzüge im Gegensatz zu anderen Korrosionsschutzsystemen robust und in hohem Maße mechanisch belastbar, was nicht nur bei der Montage, sondern auch bei der Demontage und Wiederverwendung des Stahls von großem Nutzen ist.

Im Hinblick auf die Wiederverwendbarkeit von Stahlkonstruktionen und -komponenten ist diese Eigenschaft essentiell.

– Am Ende der Lebensdauer können sowohl Stahl als auch Zink zusammen recycelt und zur Verwendung in einem nächsten Lebenszyklus zurückgewonnen werden.

Dauerhaftigkeit Die Feuerverzinkung ist ein extrem langlebiger Korrosionsschutz. Ein Wartungs- und Instandhaltungszwang, den man von anderen Korrosionsschutzsystemen kennt, ist i. d. R. nicht erforderlich. Eine Schutzdauer von 50 Jahren und mehr ist die Regel.

Dies kann einerseits Normen wie DIN EN ISO 14713-1 entnommen werden [1] oder auch der Tabelle „Nutzungsdauern von Bauteilen zur Lebenszyklusanalyse“ [2]. Die Tabelle ist Teil des „Bewertungssystems Nachhaltiges Bauen für Bundesgebäude“ (BNB), das vom Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) unter wissenschaftlicher Begleitung durch das Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) und in Kooperation mit der Deutschen Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen e. V. (DGNB) entwickelt wurde.

Betrachtet man die in Deutschland vorherrschende atmosphärische Korrosivität, zeigt sich, dass auf mehr als 95 % der Fläche Deutschlands nur geringe oder mittlere Korrosionsbelastungen gemäß der Korrosivitätskategorien bis C3 herrschen. Ein durchschnittlicher Zinküberzug mit 85 Mikrometern Schichtdicke erreicht hier eine Korrosionsschutzdauer von mindestens 50 Jahren.

Schützt man Stahl durch Beschichten vor Korrosion, sind regelmäßige Instandsetzungen und Erneuerungen erforderlich. Am Beispiel des Eifelturms zeigt sich, was das in der Praxis bedeuten kann. Das Pariser Wahrzeichen muss alle 7 Jahre mit jeweils 60 t Farbbeschichtung vor Korrosion geschützt werden. 25 Lackierer benötigen pro Instandhaltung ca. 18 Monate. Die Kosten pro Instandhaltung betragen 3 Millionen €. Wäre der Eiffel-

Ernst & Sohn Special 2020 · Nachhaltigkeit im Stahlbau 25

(Foto: Flummi)

(Foto: cepezed | Lucas van der Wee)

Nachhaltigkeit im Stahlbau

Bild 5

Bild 7

Dauerhaft: Mehr als 120 Jahre alte feuerverzinkte Wellblechhütte des Bahnhofs St. Ottilien aus dem Jahr 1898

turm feuerverzinkt worden, sähe die Rechnung anders aus.

Zwar sind moderne Erstbeschichtungssysteme leistungsfähiger geworden. Trotzdem ist hier i. d. R. spätestens nach 25 Jahren eine Erneuerung erforderlich [3].

Veränderung zum Ausdruck. Das Vergrauen, Verblassen oder Auskreiden von beispielsweise homogenen Oberflächen wird zumeist als unansehnlich empfunden und als Mangel wahrgenommen. Eine Überarbeitung oder gar Erneuerung ist hier aus optischen Gründen oft vorprogrammiert. Die Veränderung von feuerverzinkten Oberflächen, die als Folge der Bewitterung eine schützende Patina ausbilden und im Zeitverlauf matter werden, wird als positiv angenommen, sodass bei feuerverzinktem Stahl auch aus ästhetischer Sicht die Dauerhaftigkeit gewährleistet ist.

Zahlreiche Praxisbeispiele belegen die Dauerhaftigkeit des Korrosionsschutzes durch Feuerverzinken unter realen Einsatz­ bedingungen. Das derzeit älteste Gebäude in Deutschland, bei dem feuerverzinkter Stahl zum Einsatz kam, ist eine Wellblechhütte aus dem Jahr 1898. Die kleine Hütte diente dem Bahnhof St. Ottilien am Ammersee als Fahrkartenverkaufsstelle und Dienstraum. Bei einer Überprüfung der Hütte durch das Institut Feuerverzinken im April 2016, d. h. nach 118 Jahren Standzeit, waren die vertikalen feuerverzinkten Wellbleche überwiegend intakt und wiesen nur einen geringen Korrosionsanteil auf.

Teilweise war sogar noch das Zinkblumenmuster sichtbar. ­Lediglich die Wellbleche des Daches zeigten auf der Oberseite starke Korrosionserscheinungen [4].

Wiederverwendung von feuerverzinktem Stahl Bereits jetzt gibt es eine Vielzahl von Anwendungsbeispielen, die belegen, dass feuerverzinkter Stahl wiederverwendbar ist und aufgrund seiner Dauerhaftigkeit und Robustheit auch regelmäßiger Demontage und Montage schadensfrei standhält. Behelfsbrücken als temporäre Konstruktionen gehören ebenso dazu wie fliegende Bauten, beispielsweise Konzertbühnen und Großzelte oder Gerüstkonstruktionen.

Mit Blick auf die Dauerhaftigkeit werden nicht selten auch ästhetische Anforderungen gestellt. Optische Veränderungen von Werkstoffen oder Produkten im Zeitverlauf werden nur akzeptiert, wenn sie als natürlicher Alterungsprozess empfunden werden. Die Bezeichnung „Patina“ bringt diese akzeptierte

Das Green House Utrecht von Cepezed Architekten, Delft ist ein wegeweisendes Praxisbeispiel für zirkuläres Bauen. Für das Restaurant mit Tagungseinrichtungen und einem Gewächshaus wurden fast ausschließlich wiederverwendbare Materialien eingesetzt. Das Gebäude mit seinem feuerverzinkten Stahltragwerk kann nach 15 Jahren inklusive der Fundamente komplett demontiert und an einem anderen Ort wiederaufgebaut werden.

Aufgrund seines Nachhaltigkeitskonzeptes wurde das Projekt beim Global Galvanizing Award 2018 ausgezeichnet.

(Foto: Xocolatl)

Tab. 3

Bild 6

26

Behelfsbrücken und fliegende Bauten, die wiederholt aufgestellt und abgebaut werden, belegen die Wiederverwendbarkeit von feuerverzinktem Stahl

Das Green House Utrecht mit feuerverzinkten Stahltragwerk kann demontiert und an einem anderen Ort wiederaufgebaut werden.

Ökobilanzieller Vergleich von Korrosionsschutzsystemen am Beispiel eines Parkhauses: CO2-Verbrauch (Quelle: Ökobilanzieller Vergleich von ­Korrosionsschutzsystemen für Stahlbauten [7])

Schutzdauer in Jahren

Feuer­ verzinkte Stahlkonstruktion

Beschichtete Stahlkonstruktion

Reduzierung des Treibhauspotenzials durch Feuerverzinken

60

41,5 t CO2

98,6 t CO2

57,1 t CO2

40

41,5 t CO2

71,6 t CO2

30,1 t CO2

20

41,5 t CO2

60,5 t CO2

19,0 t CO2

Ernst & Sohn Special 2020 · Nachhaltigkeit im Stahlbau

(Foto: Public Domain)

(Foto: Institut Feuerverzinken)

Nachhaltigkeit im Stahlbau

Neuverzinkte Schutzplanken haben einen fünfmal geringeren CO2Fußabdruck als neue Schutzplanken

Lösbare Fügetechniken wie Schraub- und Steckverbindungen oder auch Fügesysteme wie beispielsweise Trägerklemmverbindungen oder Kupplungselemente, wie sie seit langem im Gerüstbau eingesetzt werden, ermöglichen bereits jetzt vielfach eine reststofffreie Demontage von feuerverzinkten Stahlkonstruktionen. Im Hinblick auf zukünftige Anwendungen wäre die Entwicklung standardisierter Füge-Module eine sinnvolle Ergänzung. Die bisherigen Erfahrungen aus den genannten Anwendungsbereichen machen deutlich, dass feuerverzinkter Stahl nicht nur für die Wiederverwendung geeignet ist, sondern ­bereits hier einen bewährten Werkstoff darstellt.

Reparatur, Refurbishment, Remanufacturing von feuerverzinkten Stahlbauteilen Eine Grundidee des zirkulären Wirtschaftens ist es, Bauteile oder Produkte möglichst lange in einem funktionsfähigen Zustand zu erhalten. Dies kann durch Reparatur bei Defekten, durch Refurbishing, d. h. Überholung und Instandsetzung oder Aufarbeitung (Remanufacturing) geschehen. Da die Funktions­ fähigkeit von Stahlbauteilen überwiegend nur durch Korrosion beeinträchtigt werden kann, kommt dem Erhalt des Korrosionsschutzes eine zentrale Bedeutung zu. Bezogen auf Stahlbauteile ist das Entzinken und Neuverzinken für feuerverzinkte Stahlbauteilen und nicht selten auch das Enlacken und Verzinken von beschichteten Stahlbauteilen eine praktikable und praktizierte Lösung.

Sollte aufgrund einer extrem langen Nutzungsdauer oder aufgrund anderer Einflüsse der durch Feuerverzinken hergestellte Zinküberzug keinen ausreichenden Korrosionsschutz mehr bieten, ist das Neuverzinken von feuerverzinkten Stahlbauteilen möglich. Die Stahlbauteile werden in der Verzinkerei entzinkt und danach neu verzinkt. Da das Entzinken von Stahlteilen zur täglichen Praxis in Verzinkereien gehört, ist die Reparatur durch Entzinken und Neuverzinken in jeder Verzinkerei möglich.

Durch das Neuverzinken wird dem Stahlbauteil erneut eine Korrosionsschutzdauer für 50 Jahre oder mehr ohne jeglichen Qualitätsverlust verliehen. Hierdurch werden in hohem Maße Ressourcen, Energie und CO2 eingespart. Eine Ökobilanzstudie (LCA) des niederländischen Forschungsinstituts CE Delft zeigt, dass die Verwendung von neuverzinkten Autobahn-Schutzplanken (inkl. Transport sowie De- und Neumontage) einen fünfmal geringeren CO2-Fußabdruck sowie einen fünfmal geringeren Primärenergieverbrauch aufweist als der Ersatz durch neue

Bild 9

Auch für farbbeschichtete Stahlbauteile ist oft das nachträgliche Feuerverzinken möglich – hier Bauteile einer Bailey-Brücke

Schutzplanken. Pro Meter neuverzinkter Schutzplanken werden so 112 kg CO2 und 1405 MJ Energie eingespart. Doch nicht nur beim CO2 und beim Energieverbrauch, sondern in allen im Rahmen der Studie untersuchten Wirkungskategorien zeigten die neuverzinkten Schutzplanken bessere Ergebnisse [5].

Reparatur von beschichteten Stahlbauteilen Auch für farbbeschichtete Stahlbauteile ist oft das nachträgliche Feuerverzinken möglich. Ein Beispiel hierfür sind alte Behelfsbrücken des Typs Bailey-Brücke, die heute noch vielfach seitens des Militärs und von Hilfsorganisationen verwendet werden. So hat sich die Stadt Bad Mergentheim vor Jahren entschlossen, ihre alten Bailey-Brücken sukzessive durch Feuerverzinken dauerhaft gegen Korrosion zu schützen. Hierzu wurden die Brückenteile gemäß den Regeln des feuerverzinkungsgerechten Konstruierens vorbereitet. Im nächsten Schritt wurden die Stahlteile thermisch entlackt sowie gesandstrahlt und danach durch Feuerverzinken dauerhaft gegen Korrosion konserviert.

Recycling von feuerverzinktem Stahl Feuerverzinkter Stahl kann ohne Qualitätsverlust (Downcycling) beliebig oft recycelt werden. Gegenwärtig werden laut European Commission Technical Steel Research und Bundes­

(Grafik: Umweltproduktdeklaration „Feuerverzinkte Baustähle“)

Bild 8

Bild 10 Die Gutschriften (grau), die durch die Wiederverwendung und das Recycling von feuerverzinktem Stahl entstehen, liegen zwischen 32 und 49 %

Ernst & Sohn Special 2020 · Nachhaltigkeit im Stahlbau 27

Nachhaltigkeit im Stahlbau

(Grafik: Nachhaltigkeitsberechnung von feuerverzinkten Stahlbrücken [8])

Recyclingpotenzial von feuerverzinktem Stahl auf. Im sogenannten Modul D sind Gutschriften und Lasten aufgeführt, die durch die Wiederverwendung und das Recycling von feuerverzinktem Stahl entstehen. Das Recyclingpotenzial (Modul D) macht einen beträchtlichen Teil aus und trägt damit direkt zur Minderung der Umweltbelastung bei. Die Gutschriften liegen zwischen 32 und 49 %. Beim Treibhauspotenzial (GWP) macht dieser Effekt beispielsweise 38 % aus.

Bild 11 Exemplarischer Vergleich des CO2-Verbrauchs, verursacht durch externe Effekte einer feuerverzinkten und einer beschichteten ­Brücke

Das Metall Zink Zum Feuerverzinken wird Zink verwendet. Zink ist ein natür­ liches Element und in vielen Mineralien und Gesteinen enthalten. Es kommt in fast unbegrenzter Menge in der Erdkruste vor.

Für Mensch, Tier und Pflanze ist Zink lebensnotwendig. So besitzt Zink beispielsweise im menschlichen Stoffwechsel eine essentielle Rolle und ist für das Funktionieren von mehr als 200 Enzymen erforderlich. Die ärztlich empfohlene Zinkauf­ nahme beträgt zwischen 12 und 15 mg für Erwachsene pro Tag. Zink wird nicht nur für den Korrosionsschutz von Stahl verwendet. Als Druckguss in Armaturen, als Dachrinne sowie wirksames Heilmittel für medizinische Zwecke oder in Kosmetika wird Zink ebenfalls eingesetzt. Zink ist leicht zu recyceln. Heute werden mehr als 30 % des Gesamtbedarfs an Zink für alle ­Anwendungen aus recyceltem Zink gewonnen.

ministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit ca. 88 % des feuerverzinkten Stahls recycelt. 11 % werden wiederverwendet [6].

Feuerverzinken im Vergleich mit anderen Korrosionsschutzsystemen

Verzinkter Stahl kann problemlos mit anderem Stahlschrott bei der Elektro-Stahlerzeugung recycelt werden. Zink verdampft schon frühzeitig während dieses Prozesses und wird im EAFStaub (Electric Arc Furnaces = Elektrostahlstäube) aufgefangen.

Das im EAF-Staub enthaltene Zink wird in speziellen Anlagen recycelt und zur Herstellung von Primärzink genutzt. Da feuerverzinkte Stahlprodukte i. d. R. eine lange Lebensdauer haben, gibt es einen Mangel an Schrott für die ständig wachsende Nachfrage nach Stahl. Aus diesem Grund ist man noch immer auf die Primärproduktion aus Eisenerz angewiesen.

Als Korrosionsschutz für Stahl werden neben dem Feuerverzinken zumeist Beschichtungen sowie Duplex-Systeme als Kombination aus Feuerverzinkung und Beschichtung eingesetzt. Werden Beschichtungen und Feuerverzinkung im Rahmen von wissenschaftlichen Studien unter Nachhaltigkeitsaspekten verglichen, zeigt sich, dass der Korrosionsschutz durch Feuerverzinken deutlich geringere Umweltauswirkungen verursacht als Beschichtungen. So hat die Technische Universität Berlin im Rahmen einer Nachhaltigkeitsstudie den Korrosionsschutz durch Feuerverzinken gemäß DIN EN ISO1461 mit einer Beschichtung gemäß DIN EN ISO 12944 Teil 5 am Beispiel eines Parkhauses in Stahlbauweise verglichen und kommt zu dem

Seit 2013 gibt es eine Umweltproduktdeklaration für feuerverzinkte Baustähle. Eine Umwelt-Produktdeklaration, englisch auch Environmental Product Declaration (EPD) genannt, liefert objektive Daten und Fakten über die Auswirkungen von Unternehmen und ihren Produkten auf Mensch und Umwelt. Die EPD „Feuerverzinkte Baustähle: Offene Walzprofile und Grobbleche“ [6] liefert diese Fakten und Daten für offene Walzprofile und Grobbleche, die von den Mitgliedsbetrieben und Offiziellen Partnern des Industrieverbandes Feuerverzinken nach DIN EN ISO 1461 feuerverzinkt wurden. Die Umweltproduktdeklaration für feuerverzinkte Baustähle ist eine sogenannte Typ III-Deklaration nach ISO 14025 und EN 15804, die unter Einbeziehung unabhängiger Dritter entwickelt und zusätzlich unabhängig geprüft wurde. Sie entspricht damit internationalen Normen zur Ökobilanzierung, die eine kritische Nachprüfung eines unabhängigen Gutachters vorschreiben. Die EPD für feuerverzinkte Baustähle belegt die Bedeutung der Feuerverzinkung als sogenanntes Longerlife-Produkt. Die Feuerverzinkung hat nur einen geringen Anteil an den Umweltauswirkungen, die durch feuerverzinkten Stahl entstehen, aber einen großen Einfluss auf die Langlebigkeit des Stahls. Des Weiteren zeigt die EPD das

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(Foto: Institut Feuerverzinken)

Umweltdaten zu feuerverzinktem Stahl

Bild 12 Eine feuerverzinkte Brücke ist im Vergleich zu einer beschichteten Brücke in allen ökobilanziellen Wirkungskategorien nachhaltiger

Ernst & Sohn Special 2020 · Nachhaltigkeit im Stahlbau

Nachhaltigkeit im Stahlbau

Ergebnis, dass der Korrosionsschutz durch Feuerverzinken in allen untersuchten Umweltwirkungskategorien niedrigere Werte aufweist als das Beschichtungssystem. So spart der Einsatz einer Feuerverzinkung über eine Nutzungsdauer von 60 Jahren bis zu 114 kg CO2 pro Tonne Stahl im Vergleich mit Beschichtungssystemen.

Eine Studie im Auftrag der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) hat am Beispiel einer real ausgeführten Stahlverbundbrücke als Referenzbauwerk im Rahmen einer Nachhaltigkeitsanalyse eine feuerverzinkte und beschichtete Brücke untersucht. Über den gesamten Lebenszyklus dieser integralen Autobahnüberführung wurden eine Ökobilanz erstellt, die Lebenszykluskosten sowie die externen Effekte ermittelt und verglichen. Die ökologische Analyse zeigt in allen betrachteten Wirkungskategorien Einsparungen durch die Feuerverzinkung über den gesamten Lebenszyklus im Vergleich zur organischen Beschichtung. Beispielsweise werden über den gesamten Lebenszyklus der feuerverzinkten Brücke aufgrund der Feuerverzinkung ca.

5 % CO2 gegenüber der beschichteten Brücke eingespart. Die Studie betrachtet zudem externe Umwelteffekte. Externe Umwelteffekte entstehen durch verlängerte Fahrzeiten, erhöhte Kraftstoffverbräuche und erhöhten Fahrzeugverschleiß durch Stop & Go-Fahrweise, die aufgrund von Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten entsteht. Da bei der feuerverzinkten Brücke über den gesamten Lebenszyklus keine Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten am Korrosionsschutz erforderlich sind, reduzieren sich hierdurch mögliche externe Effekte die durch Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten anfallen können. Im Vergleich zur beschichteten Brücke werden beispielsweise ca. 20 % CO2 eingespart. In absoluten Zahlen sind dies mehr als 200 t CO2. Auch in allen anderen Wirkungskategorien verursacht die feuerverzinkte Brücke geringere externe Umwelteffekte als die beschichtete Brücke [8].

Fazit Feuerverzinkter Stahl erfüllt mit Bravour alle Materialanforderungen, die für das zirkuläre Bauen wichtig sind und wird in

einer Circular Economy an Bedeutung gewinnen. Er ist extrem langlebig und robust und wird bereits heute in vielfältiger Form wiederverwendet. Durch Neuverzinken von feuerverzinkten Stahlbauteilen können diese nach einer langen Nutzungsdauer wieder mit geringem Ressourceneinsatz in einen „Neuzustand“ versetzt werden. Zudem ist auch oftmals das nachträgliche Verzinken von beschichteten Stahlbauteilen möglich. Feuerverzinkter Stahl kann beliebig oft ohne Qualitätsverlust recycelt werden. Im direkten Vergleich mit anderen Korrosionsschutzsystemen für Stahl ist feuerverzinkter Stahl deutlich nachhaltiger. Dies gilt für Primäreffekte als auch für externe Effekte. www.feuerverzinken.com

Literatur [1] DIN EN ISO 14713-1:2017-08 „Zinküberzüge – Leitfäden und Empfehlungen zum Schutz von Eisen- und Stahlkonstruktionen vor Korrosion – Teil 1: Allgemeine Konstruktionsgrundsätze und Korrosionsbeständigkeit“ (ISO 14713-1:2017); Deutsche Fassung EN ISO 14713-1:2017.

[2] Nutzungsdauern von Bauteilen für Lebenszyklusanalysen nach Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB) (Stand 24.02.2017), Herausgeber: Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) im Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR), Bonn.

[3] Painting the Eiffel Tower, Société d’Exploitation de la Tour Eiffel (SETE), https://www.toureiffel.paris/en/the-monument/paintingeiffel-tower, 13.3.2020.

[4] 118 Jahre alt, Feuerverzinken 2-2016, S. 8, 45. Jahrgang, Indus­ trieverband Feuerverzinken, Düsseldorf.

[5] LCA-resultaten van geleiderails, 3/2017, CE Delft, Delft.

[6] Umweltproduktdeklaration „Feuerverzinkte Baustähle: Offene Walzprofile und Grobbleche“, Deklarationsnummer EPD-BFS20180167-IBG1-DE, 21.12.2018, Programmhalter IBU Institut Bauen und Umwelt, Berlin.

[7] Ökobilanzieller Vergleich von Korrosionsschutzsystemen für Stahlbauten, 2006, Technische Universität Berlin, Berlin.

[8] Nachhaltigkeitsberechnung von feuerverzinkten Stahlbrücken, Kuhlmann et al., Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen Heft B 112, Bergisch Gladbach.

Erstes feuerverzinktes R30-Projekt in Deutschland vor der Fertigstellung Noch dominiert Baulärm das Treiben am Hamburger Cruise Center Baakenhöft. Noch, denn hier in der östlichen HafenCity am Kirchenpauerkai sollen schon bald Kreuzfahrtschiffe abgefertigt werden.

Die Besonderheit des im Bau befindlichen, eingeschossigen Terminals: Erstmals wird in Deutschland ein Gebäude mit R30-Brandschutz durch Feuerverzinken realisiert. Das Unternehmen Schienbein Industrielle Dach- und Fassadentechnik GmbH, Generalunternehmer des Projekts, wagte sich in bester Zusammenarbeit mit den Projektbeteiligten an ein Novum für Deutschland – ZINQ übernahm dabei die Ausführung der Feuerverzinkung gemäß DIN EN ISO 1461. „Zweifelsohne muss das Tragsystem von Gebäuden auch im Falle eines Brandes den statischen Anforderungen ausreichend lange genügen, nicht zuletzt, um notwendige Rettungs- und Einsatzmaßnahmen der Feuerwehr zu ermöglichen“, erklärt Frank Schienbein, Geschäftsführer Schienbein Industrielle Dach- und Fassadentechnik GmbH. „Nachdem mit einem 2019 abgeschlossenen Forschungsprojekt am Lehrstuhl für Metallbau der Technischen Universität München gezeigt werden konnte, dass durch Feuerverzinken die Feuerwiderstandsdauer von

30 Minuten, kurz R30, auch mit ungeschützten feuerverzinkten Stahlkonstruktionen möglich ist, war nicht zuletzt für die ­HafenCity Hamburg GmbH als Bauherrn klar, dass mit der Feuerverzinkung gleich drei Anforderungen bedient werden können: der Korrosionsschutz, die mechanische Beanspruchbarkeit und der Feuerwiderstand von statisch tragenden Stahlbauteilen.“ Das Terminalgebäude verfügt über eine erdgeschossige Ebene mit ca. 1.000 m2 Grundfläche bei einer Länge von 68,5 m sowie einer Breite von 15,5 m und ist als Stahlbauhalle konzipiert. Etwa 80 t Stahl wurden dafür bei ZINQ in Gelsenkirchen veredelt und nach Hamburg gebracht. „Die Zusammenarbeit mit ZINQ war wie gewohnt serviceorientiert und zuverlässig“, fasst Guido Holtkamp von Holtkamp Stahlkonstruktionen GmbH, dem ausführenden Stahlbauunternehmen, zusammen. „Die partnerschaftliche Zusammenarbeit und Abstimmung mit allen Projektpartnern läuft bisher reibungslos.“ Das Tragwerk, bestehend aus Rahmenelementen mit Stützen aus HEM 240 bzw. HEM 280-Profilen und HEM 280-Riegeln, die jeweils mittels 4 HEB 200-Profilen verbunden sind, ist schon vor Ort errichtet. Innen- und Außenschalen aus Aluminium mit

Ernst & Sohn Special 2020 · Nachhaltigkeit im Stahlbau 29

(Fotos: Schienbein Industrielle Dach- und Fassadentechnik GmbH)

Nachhaltigkeit im Stahlbau

Bild 1

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Cruise Center Baakenhöft in Hamburg mit Trapezblechverkleidung

Zum ersten Mal wird in Deutschland ein Gebäude mit R30-Brandschutz durch Feuerverzinken realisiert

dazwischenliegender, nichtbrennbarer Dämmung sind fast fertiggestellt. „Der Effekt, dass Feuerverzinken die Feuerwiderstandsdauer von Stahlbauteilen verbessert, sprich die Dauer während der die Bauteile im Brandfall ihre Tragfunktion behalten, lässt sich mit der geringeren Emissivität der so geschützten Bauteile erklären“, so Dr. Thomas Pinger, Leiter Forschung und Entwicklung bei ZINQ. „Soll heißen: die feuerverzinkte Oberfläche reflektiert die Wärmestrahlung stärker und reduziert hierdurch die vom Stahlbauteil absorbierte Wärmeenergie, was gleichbedeutend ist mit einer verzögerten Erwärmung der Bauteile im Brandfall.“ Doch die Feuerverzinkung bietet für diesen Standort direkt am Wasser noch mehr Vorteile, insbesondere einen hochwertigen Korrosionsschutz bei Überschwemmungen oder wenn infolgedessen zusätzliche mechanische Belastung auftritt, beispielsweise durch Treibgut, das an das Gebäude prallt. Im Fall einer herkömmlich auf die Stahlteile aufgebrach-

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Bild 3

ZINQ übernahm bei dem Projekt die Ausführung der Feuerverzinkung gemäß DIN EN ISO 1461

ten Beschichtung wäre ein entsprechend aufwendiges System aus Brand- und Korrosionsschutzschichten erforderlich, um die hohen Anforderungen zu erfüllen. Und auch unter ganz praktischen Gesichtspunkten kann die Feuerverzinkung punkten. Die Halle ist neben der Nutzung als Kreuzfahrtterminal in der Nebensaison als multifunktionale Versammlungsstätte für diverse Veranstaltungen mit maximal 700 Besuchern vorgesehen. Hier bietet die robuste Feuerverzinkung einen weiteren Vorteil. Bei Eventveranstaltungen ist es üblich, Installationen vorzunehmen und Lasten wie beispielsweise Licht- und Tonequipment von den Deckenträgern abzuhängen. Hierbei werden oftmals herkömmliche Brandschutzbeschichtungen (Dämmschichtbildner) durch mechanische Einwirkungen beschädigt. Die Folge sind hohe Erhaltungsaufwendungen. An den widerstandsfähigen feuerverzinkten Oberflächen können derartige mechanische Beschädigungen ausgeschlossen werden. Nicht zuletzt erfolgt das Feuerverzinken im Werk und erhöht somit den Grad der Vorfertigung. Auf der Baustelle entfallen die Arbeitsgänge Korrosionsschutz und Brandschutz, sodass sich die Bauzeit um diese ersparten Arbeitsgänge auf der Baustelle verkürzt. Geplant ist die Fertigstellung des Gebäudes spätestens zum Hafengeburtstag am 9. Mai 2020.

Bautafel Cruise Center Baakenhöft, Hamburg Bauherr: HafenCity Hamburg GmbH Generalunternehmen: Schienbein Industrielle Dach- und Fassadentechnik GmbH Ausführungsplanung: Büro Wagner Architekten, Hamburg Entwurfsverfasser: Sellhorn Ingenieurgesellschaft mbH Kaltbemessung: Kossin + Vismann Bauingenieure Heißbemessung: hhpberlin – Ingenieure für Brandschutz GmbH Korrosionsschutz R30: ZINQ Stahlbau: Holtkamp Stahlkonstruktionen GmbH, Salzgitter Mannesmann Stahlhandel GmbH

www.zinq.com

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Nachhaltigkeit im Stahlbau

Sieben erstaunliche Gründe, warum Stahl nachhaltig ist Die Baubranche ist für einen beträchtlichen Material- und Energieverbrauch sowie für große Mengen Abfall verantwortlich. Daher steigt der Druck auf die Bauindustrie, nachhaltiger zu werden.

Gleichzeitig wollen viele Akteure von sich aus Ressourcen einsparen, Abfälle verringern und insgesamt nachhaltiger werden. Bau­ materialien und ihre Einsatzmöglichkeiten spielen dabei eine große Rolle. Stahl hat zahlreiche Eigenschaften, die optimal dafür geeignet sind, diese ehrgeizigen Ziele zu erreichen.

– Zweites Leben: Stahl kann demontiert und für andere Einsatzzwecke einfach wiederaufbereitet werden.

Wenn Stahl nicht wiederverwendet oder neu aufbereitet werden kann, hat der vielseitige Baustoff noch ein echtes Ass im Ärmel: In 99 % aller Fälle kann er recycelt werden und wird so zu einem völlig neuen Produkt. Ziel der Kreislaufwirtschaft ist es, den Wert verschiedener Ressourcen so lange wie möglich zu erhalten. Der Stahlschrottmarkt ist ein gutes Beispiel dafür, dass Stahl, der recycelt werden kann, auch recycelt wird.

4. Die Stahlproduktion wird kontinuierlich weiterentwickelt 1. Stahl kann den Materialeinsatz im Bauwesen reduzieren Ein besseres Verständnis der Einsatzmöglichkeiten von Stahl sowie Verbesserungen in der Stahlverarbeitung (einschließlich der Herstellung kleiner Mengen von beispielsweise nur 20 kg) haben zur effizienten Entwicklung von höherfesten und leistungsstärkeren Stählen geführt. Höherfeste Stähle erlauben das Bauen mit weniger Stahl. Das Gewicht für den Transport, die Konstruktion und das Fundament reduziert sich demnach erheblich, gleichzeitig wird die Bauzeit minimiert. Gebäude mit Stahlskelett benötigen z. B. weniger Platz und weniger Fundamente als eine vergleichbare Betonkonstruktion. Die Entwicklung leistungsstärkerer Stähle, darunter beispielsweise verschleißfester Stahl, hat die Haltbarkeit dieses Baustoffs deutlich verbessert.

2. Stahl ist extrem haltbar und langlebig – und schont so maximal Ressourcen Wichtige, aber oft unterschätzte Eigenschaften: Stahl benötigt wenig bis gar keine Instandhaltungsmaßnahmen und kann mit einer hohen Lebensdauer überzeugen. Das spricht für einen stärkeren Einsatz dieses Baumaterials in verschiedenen Bereichen. Wetterfester Baustahl beispielsweise hat eine Haltbarkeit von mehr als 120 Jahren – ohne lästige Wartungsarbeiten. Kombiniert man diese Fähigkeit mit den flexiblen Einsatzmöglichkeiten von Stahl erhält man ein Produkt, das am Ende seiner langen Lebenszeit sogar noch für andere Zwecke weiterverwendet werden kann.

3. Stahl ist für die Kreislaufwirtschaft optimal geeignet Durch seine Flexibilität und Langlebigkeit eignet sich Stahl besonders für die Kreislaufwirtschaft. Wenn man dieses System so versteht, dass Ressourceneinsatz und Abfallproduktion minimiert werden sollen, konnten wir bereits zeigen, dass schon jetzt mit weniger Stahl mehr erreicht werden kann. Weitere Vorteile dieser Eigenschaften sind: – Bereits existierende Gebäude mit Stahlkonstruktion können durch die Flexibilität des Materials leicht modifiziert und adaptiert werden.

– Wiederverwendung nach Erstnutzung: Da sich Stahl einfach demontieren lässt, können Prozesse wie der Rückbau und die Wiederverwendung von Stahl im Bau äußerst effektiv gestaltet werden. Zum aktuellen Zeitpunkt ist die Bauindustrie allerdings noch nicht bereit, dies in großem Maße umzusetzen. Durch die Standardisierung von Produkten sowie vollständig übernommene Datenprotokolle und Bautechniken kann die Wiederverwendung jedoch künftig zum Schlüsselfaktor für nachhaltiges Bauen werden.

Seit der Jahrhundertwende konnten Energieverbrauch und CO2-Emissionen in der Stahlherstellung im Durchschnitt um 1 %/Jahr reduziert werden; die benötigte Energie, um eine Tonne Stahl in Großbritannien zu produzieren, beispielsweise um 40 % seit Mitte der 1970er-Jahre. Aktuell stoßen wir an die theoretischen Grenzen der Stahlerzeugung. Demnach sind in Zukunft revolutionäre Technologien unerlässlich, um diese Entwicklungen beizubehalten.

5. Stahl und zukunftsweisende Technologien ergänzen sich HIsarna, eine revolutionäre neue Technologie von Tata Steel, kann den CO2-Ausstoß in der Stahlherstellung um bis zu 50 % reduzieren. In Kombination mit abschließender CO2-Speicherung sollte eine weitere Reduzierung des Kohlendioxidausstoßes um bis zu 80 % möglich sein. HIsarna wird im Rahmen der ambitionierten Ziele des Unternehmens kontinuierlich weiterentwickelt, denn bis 2050 strebt Tata Steel eine klimaneutrale Stahlherstellung an.

6. Stahl im Bauwesen reduziert Abfallprodukte Die Herstellung von Stahl verläuft im Sinne der Kreislaufwirtschaft. Viele Nebenprodukte, die während der Produktion entstehen, finden in anderen Prozessen oder Industrien Verwendung. Darüber hinaus trägt Stahl als Baustoff auch zur Reduzierung von Abfallprodukten bei. Schon von Natur aus eignet sich Stahl hervorragend für die Vorfertigung und modulare Bauweisen. Durch seine Umformbarkeit und andere Verarbeitungseigenschaften kann der anfallende Abfall in weiteren Prozessen der Stahlerzeugung eingesetzt werden (Recycling). Diese Eigenschaften erlauben eine verkürzte Bauzeit bei besserer Effizienz.

7. Der Beitrag von Stahl für die Baukultur Dies ist wahrscheinlich der wichtigste der sieben Gründe. Stahl trägt nicht nur als Material zu einer nachhaltigen Bauwirtschaft bei, auch die aus Stahl hergestellten Produkte sollten Beachtung finden. Sie machen unser Angebot an Bauprodukten effizienter, effektiver (als ideale Wohn- und Arbeitsumgebung) und nachhaltiger.

Von isolierten und luftdichten Wandsystemen zur Reduzierung des Energieverbrauchs, die Tata Steel produziert, bis hin zur integrierten Erzeugung erneuerbarer Energien für Energiesparhäuser: Stahl spielt eine wichtige Rolle in unserem Streben nach einer nachhaltigeren Baukultur. www.tatasteelconstruction.com/de

Ernst & Sohn Special 2020 · Nachhaltigkeit im Stahlbau 31

Nachhaltigkeit im Stahlbau

Closed Cavity Fassaden im nachhaltigen Bauen Im nachhaltigen Bauen sind besonders energieeffiziente Glasfassaden gefragt. Eine zentrale Rolle spielen Closed Cavity Fassaden, die den sommerlichen und winterlichen Wärmeschutz sowie den Schallschutz verbessern und mehr Tageslicht ermöglichen. Dieser geschlossene zweischalige Fassadentyp wurde jetzt weiterentwickelt und wird am Beispiel mehrerer Hochhäuser und Bürobauten erläutert.

(Foto: © Simon Kennedy)

In der Klimadebatte wird auch die Energiebilanz von verglasten Hochhäusern kritisch hinterfragt. Bei bestimmten einschaligen oder einfach konstruierten Fassaden können sich die Gebäude im Sommer stark aufheizen und viel Strom durch Klimaanlagen verbrauchen. Städte wie London und New York wollen den Energieverbrauch von Neubauten nun deutlich senken.

Weiterentwicklung der klimafreundlichen Closed Cavity Fassade Vor dem Hintergrund dieser Debatte werden Closed Cavity Fassaden (CCF) zunehmend nachgefragt und eingesetzt. Ein geschlossener Zwischenraum zwischen der inneren und äußeren Verglasung ermöglicht bei der CCF den Einsatz von hochtransparentem Glas und eines windunabhängigen sowie hochsensiblen Sonnenschutzes, um Transparenz, Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit zu verbessern. „Bisher standen die Anforderungen an Transparenz im Widerspruch zum Wärmeschutz.

Um einen hohen sommerlichen Wärmeschutz zu erzielen, musste die Lichtdurchlässigkeit der Gläser durch Sonnenschutzbeschichtungen eingeschränkt werden, die auch die Farben verändern“, so Jürgen Wax, Geschäftsführer der Josef Gartner GmbH. Zusammen mit dem Fraunhofer Institut hat das Unternehmen vor zehn Jahren den Fassadentyp zur Serienreife entwickelt.

Bauphysikalisch hat die CCF in vielen Bereichen neue Maßstäbe gesetzt. So wird ein Ucw-Wert von 0,59, ein g-Wert von 0,08 mit Sonnenschutz und von 0,44 ohne Sonnenschutz, ein Schallschutz von bis zu Rw dB 50 sowie eine Lichttransmission von 0,63 ohne Sonnenschutz und von 0,10 mit Sonnenschutz er-

Bild 2

Die geschosshohen und hochtransparenten CCF-Elemente am 22 ­Bishopsgate, deren Gesamttiefe höchstens 250 mm beträgt, bieten eine Schalldämmung von Rw= 52 dB

reicht. Beim stufenförmigen, 180 m hohen Roche Hochhaus in Basel, dem höchsten Gebäude der Schweiz, wird durch die CCF im Zusammenspiel mit einer Heizung durch Abwärme und einer Kühlung durch Grundwasser ein Primärenergiebedarf von 80,2 kWh (m²-a) erzielt.

Gartner hat die CCF seit der Einführung kontinuierlich weiterentwickelt und am Hauptsitz im bayerischen Gundelfingen eine neue Fertigungslinie zum Zusammenbau von Glas und Rahmen mit einer speziellen Waschanlage und Sauberbereich eingerichtet. Denn erst höchste Sauberkeit und Präzision bei der Fertigung ermöglichen einwandfreie Funktionen dieses besonderen Fassadentyps, für den Gartner die verbauten Materialien nach Anforderungen aus der Automobilbranche testet.

Circle in Zürich mit einer gebogenen und geneigten CCF

(Foto: © Simon Kennedy)

(Foto: © moka-studio GbR)

Im Herbst 2020 soll der Dienstleistungskomplex The Circle am Flughafen Zürich eröffnet werden, der eine Nutzfläche von

Bild 1

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Das 278 m hohe 22 Bishopsgate ist der höchste Wolkenkratzer in der City von London

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Bis 2021 soll das Mizal am Medienhafen von Düsseldorf mit einer 17.630 m2 großen CCF-Fassade verkleidet werden

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(Foto: Stephan Liebl, Dillingen)

(Fotos 5–6: René Dürr, Architekturfotografie, Zürich)

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Im Hauptwerk Gundelfingen fertigte Gartner die CCF-Fassaden für The Circle am Flughafen Zürich

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Die kaltverformten CCF-Elemente in der Ringfassade von The Circle bilden eine homogen gebogene Außenhaut

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Die CCF-Fassade von The Circle neigt sich quasi über den Autobahnring – von der Attika bis zum Fußpunkt beträgt die Neigung bis zu 15 m

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In Paris-Saclay verkleidet Gartner das neue Pharmazeutische ­Forschungszentrum von Servier mit zweidimensional gewellten VSG-Scheiben, einer Zweiten-Haut-Fassade und einer CCF

(Visualisierung: Willmotte & Associés Architectes)

Bild 4

180.000 m² bietet. Bis zu 15 m neigt sich die hoch schalldämmende CCF – gerechnet von der Attika bis zum Fußpunkt – über den Autobahnring und bildet mit kaltverformten Prallscheiben in der Ringfassade eine homogen gebogene Außenhaut.

Dazu wurden ca. 1.600 loxogonale (schiefwinklige) Gläser an einer Ecke um bis zu 50 mm kaltverformt. Architekt Riken Yamamoto entwarf Häuser mit einer maximalen Gebäudehöhe von 38 m und 9 bis 11 Stockwerken, bei denen das Nachhaltigkeitslabel LEED Platin sowie eine Zertifizierung nach MINERGIE angestrebt werden. Plätze und Gassen werden mit einem . luftdurchlässigen Glasdach überspannt, das eine regengeschützte Freiluftatmosphäre schafft.

22 Bishopsgate in London mit hochtransparenter und schallgedämmter CCF Noch in diesem Jahr wird an einer der Hauptstraßen Londons, der A 10, der höchste Wolkenkratzer der City eröffnet. Das 278 m hohe 22 Bishopsgate ist mit einer schalldämmenden, ca.

67.000 m2 großen Closed Cavity Fassade verkleidet, die eine Schalldämmung von Rw = 52 (–2; –6) dB erreicht. Trotz hoher Lärmbelastung von der Straße und einer nahegelegenen Bau-

stelle ist es in den Räumen sehr ruhig. Die Gesamttiefe der geschosshohen und hochtransparent verglasten Elemente wurde auf ein Minimum beschränkt und beträgt höchstens 250 mm.

Im geschlossenen Innenraum befinden sich elektrisch betriebene zweifarbige Lamellen zum Sonnen- und Blendschutz. Der Bürobereich wird mit geschosshohen Elementen verkleidet mit 4.040 mm, 3.550 mm oder 3.890 mm hohen und unterschiedlich breiten Elementen. Innen sind die structural glazing versiegelten Elemente mit Low-E-Beschichtung ausgeführt, außen mit VSGScheibe mit selektiver Beschichtung, die ohne carrier frame direkt auf die thermisch getrennte Umrahmung verklebt w ­ erden.

CCF-Fassaden für Mizal in Düsseldorf und Servier in Paris Das Neubauprojekt Mizal in Düsseldorf, ein zukunftsweisender Office-Campus, bestehend aus einem 44 m hohen und mehreren bis zu 22 m hohen Bauten am Medienhafen, sollte zunächst mit einer einschaligen Fassade verkleidet werden. Gartner konnte die Bauherren dann bei einer Besichtigung von 22 Bishopsgate in London von der CCF überzeugen. Denn trotz hoher Lärmbelastung ist es in den tageshellen Räumen angenehm ruhig. Bis 2021 soll das Mizal jetzt mit einer 17.630 m2 großen CCF verkleidet werden, die größte bisher in Deutschland gebaute CCF. Die geschuppte Fassade folgt der komplexen Zick-Zack-förmi-

Ernst & Sohn Special 2020 · Nachhaltigkeit im Stahlbau 33

Nachhaltigkeit im Stahlbau

gen Geometrie des Gebäudes. Strukturiert wird es durch Bänder mit großflächigen und hochwertig lackierten Blechen zwischen den Geschossen. Die hochtransparente CCF soll einer Werbeagentur als Nutzerin zusammen mit einschaligen Pfosten-RiegelFassaden für zahlreiche Loggien ein transparentes und kommunikationsförderndes Arbeitsumfeld mit viel Tageslicht bieten.

Die Lobby erhält zweigeschossige CCF-Fassaden. In die 1,25 m × 3,30 m hohen Regelelemente der CCF soll ein Lamellenraffstore mit 60 mm perforierten Lamellen integriert werden, der durch den Einbau zwischen den Scheiben vor Beschädigungen und Verschmutzung geschützt ist.

Das neue Pharmazeutische Forschungszentrum von Servier in Paris-Saclay soll von Gartner und Permasteelisa France mit einer Design-Fassade aus zweidimensional gewellten VSG-

Scheiben verkleidet werden, davon 3.584 m2 als gebogene Glasfassade sowie 4.021 m2 als Zweite-Haut-Fassade und 3.750 m2 als CCF. Heißgebogene Verglasungen in einem kleinen Radius geben dem 21 m hohen ringförmigen Gebäude eine Wellenform.

In diese erste CCF in Frankreich werden Holz- oder Aluminiumelemente in den Fassadenzwischenraum integriert, die an Apothekerregale erinnern und dem Sonnen- und Blendschutz dienen. Die CCF-Elemente wechseln sich mit Elementen mit Dreh-Kipp-Flügeln und Rauchabzugsöffnungen ab. Ab 2022 sollen die ersten Mitarbeiter der Pharmagruppe Servier in diesen Campus einziehen, der sechs Gebäude mit einer Kapazität von 800 Personen umfasst. https://josef-gartner.permasteelisagroup.com

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