Page 1

1 Volume 21 February 2017 ISSN 1432-3427 A 43283

Mauerwerk European Journal of Masonry

– Resource efficiency of calcium silicate units Ressourceneffizienz des Kalksandsteins – Massive vs. lightweight building: Sustainability assessment Massivbau vs. Leichtbau: Ökologische Nachhaltigkeitsbewertung – Design according to Eurocode 6 in practice Bemessung nach Eurocode 6 in der Praxis – Massive vs. lightweight construction in residential building Massivbau vs. Leichtbau im Wohnungsbau – Cost-effectiveness of nearly zero energy detached houses Wirtschaftlichkeit von EFH in Niedrigstenergiebauweise – New national construction product regulations of the German states Neue nationale Bestimmungen zum Bauproduktenrecht der Länder


Sonderdrucke – Ihre Publikation als Werbemittel Sonderdrucke sind nicht nur für Sie, sondern auch für Ihr Unternehmen ein interessantes Werbemedium. Mit der Veröffentlichung und einer zusätzlichen Verbreitung in Form von Sonderdrucken partizipieren Sie vom hohen Ansehen des Verlages Ernst & Sohn in der Zielgruppe. Nutzen Sie diese Möglichkeit als Imagetransfer für Ihr Unternehmen um die erarbeiteten Ergebnisse „ „ „ „

dem Markt Ihren Geschäftspartnern Ihren Kunden Ihren Mitarbeitern

zugänglich zu machen.

Bsp.: Festschrift

Wir fertigen für Sie Sonderdrucke: „ „ „ „

„

von Aufsätzen oder Berichten, in Kombination mit passenden Produktseiten, ergänzt mit eigenen Texten und Bildern, aus unterschiedlichen Zeitschriften, zusammengefasst nach Thematik oder Projekt, auch in außschließlich digitaler Version als PDF...

Bsp .: So

nde

rdru

cke

...zu den verschiedensten Anlässen: „ „ „

zum Jubiläum, Firmenevent oder Kongress, als Festschrift im Buchformat und gern kombinieren wir für Sie auch Beiträge aus unseren Büchern mit Zeitschriften.

Die digitale Version für die Internetseite Ihrer Firma ist immer inklusive. Bsp.: Broschur

Weitere Informationen und Bestellvarianten:

Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG

Alles ist möglich - wir beraten Sie gern!

www.ernst-und-sohn.de/sonderdrucke

Rotherstraße 21 D-10245 Berlin Tel. +49 (0)30 470 31-292

1138106_pf


Inhalt

The DAM Prize in 2017 has been won by the Studio Andreas Heller Architects & Designers from Hamburg for the European Hansemuseum in Lübeck. The overall project consists not only of one exhibition building but demanded at the same time a repair of the city including the recreation of lost ways and the refurbishment of an ensemble with a building history reaching from the middle ages to the 19th century (s. p. 56 a. 57). Photo: Werner Huthmacher Den DAM Preis 2017 erhielt das Studio Andreas Heller Architects & Designers aus Hamburg für das Europäische Hansemuseum in Lübeck. Das Gesamtprojekt besteht nicht nur aus einem neuen Ausstellungsbau, sondern verlangte zugleich eine Stadtreparatur einschließlich der Wiederherstellung verloren gegangener Wegebeziehungen und die Sanierung eines Ensembles, das baugeschichtlich vom Mittelalter bis ins 19. Jahrhundert reicht (s. S. 56 u. 57). Foto: Werner Huthmacher

Mauerwerk 1

Editorial 1

Ronald Rast Start the year 2017 with strategic topics in masonry building Start ins Jahr 2017 mit strategischen Themen zum Mauerwerksbau Articles – Fachthemen

21. Jahrgang Februar 2017, Heft 1 ISSN 1432-3427 (print) ISSN 1437-1022 (online)

3

Peter Lieblang, Daniela Konrad, Frank Ulrich Vogdt, Martin Schäfers, Wolfgang Eden Resource efficiency of calcium silicate units Ressourceneffizienz des Kalksandsteins

9

Sebastian Pohl, Carl-Alexander Graubner Massive versus lightweight building: the latest investigations of (ecological) sustainability assessment Massivbau versus Leichtbau: Neueste Untersuchungen zur (ökologischen) Nachhaltigkeitsbewertung

20

Detleff Schermer Design according to Eurocode 6 in practice Bemessung nach Eurocode 6 in der Praxis

26

Dietmar Walberg Massive versus lightweight construction in residential building Massivbau versus Leichtbau im Wohnungsbau

34

Andreas Holm, Florian Kagerer, Christoph Sprengard, Dietmar Walberg, Timo Gniechwitz Cost-effectiveness of nearly zero energy detached houses Wirtschaftlichkeit von Einfamilienhäusern in Niedrigstenergiebauweise

47

Michael Halstenberg New national construction product regulations of the German states Neue nationale Bestimmungen zum Bauproduktenrecht der Länder Regular Features – Rubriken

http://wileyonlinelibrary.com/journal/dama

www.ernst-und-sohn.de/mauerwerk

25 55

Competitions – Wettbewerbe (s. a. S. 56) Announcements – Termine

A4

Products & Projects – Produkte und Objekte

A9

Anbieterverzeichnis


Products & Projects – Produkte & Objekte

Approved Multi-Plus cavity wall tie for spacings of up to 250 mm BEVER, the specialist for wire and cavity wall ties from Kirchhundem in the Sauerland region of Germany, now present a further development of their innovative Multi-Plus cavity tie of flat stainless steel. As is already the case with the wire tie types Well-L, PB-10, ZV-Welle and PU-Welle, the spacing of the two leafs in the national approval has been increased to 250 mm. The tie, designed for use in thin layer bed joints of cavity masonry, can now also comply with requirements for thicker insulation. The development of the cavity tie for greater leaf spacing is the logical consequence of the increasingly stringent requirements for thermal insulation and a reaction to enquiries from the market. With the issue of a national approval for the Multi-Plus cavity tie up to a leaf spacing of 250 mm, BEVER ensure design safety for building companies, specialist dealers, architects and structural engineers. Pleasant side-effects are the cost saving due to the omission of expensive new calculations and time-wasting special-case approval procedures. The Multi-Plus cavity tie is simple and safe to use. The tie is universally suitable for use with most combinations of blocks and mortar and sits securely and fixed in the mortar due to punched holes at the end, can be bent by hand without great effort and thus minimises the risk of injury. Further information under www.bever.de

Zugelassene Multi-Plus-Luftschichtanker bis 250 mm Schalenabstand BEVER, der Spezialist für Draht- und Luftschichtanker aus dem sauerländischen Kirchhundem, stellt eine Weiterentwicklung seiner innovativen Multi-Plus-Luftschichtanker aus Edelstahlblech vor. Wie bereits bei den Drahtankern der Typen Well-L, PB-10, ZV-Welle und PU-Welle wurde der bauaufsichtlich zugelassene Schalenabstand auf 250 mm erhöht. Die für den Einsatz in Dünnbettfugen bei zweischaligem Mauerwerk konzipierten Anker werden nun ebenfalls den Anforderungen an erhöhte Dämmstoffdicken gerecht.

Installation of the tie in the thin or normal mortar layer of the facing and backing masonry Einbau des Ankers in die Dünnbett- oder Normalmörtelfuge des Vor- und Hintermauerwerkes

A4

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

Die Weiterentwicklung der Luftschichtanker hin zu größeren Schalenabständen ist die logische Konsequenz aus den steigenden Anforderungen an die Wärmedämmung und Reaktion auf Anfragen aus dem Markt. Mit der bauaufsichtlichen Zulassung der Multi-Plus-Luftschichtanker bis 250 mm Schalenabstand sorgt BEVER für Planungssicherheit bei Bauunternehmern, Fachhändlern, Architekten und Statikern. Angenehmer Nebeneffekt sind die Kosteneinsparungen durch das Wegfallen aufwendiger Neuberechnungen und zeitraubender Sonderzulassungsverfahren. Die Multi-Plus-Luftschichtanker sind einfach und sicher zu verarbeiten. Die universell für die meisten Stein-/ Mörtelkombinationen einsetzbaren Anker sitzen aufgrund der Durchstanzungen am Ankerende sicher und fest im Mörtel und lassen sich ohne großen Kraftaufwand per Hand abwinkeln und minimieren so das Verletzungsrisiko. Weitere Informationen unter www.bever.de

ResiTHERM® distance mounting system for perforated/hollow bricks With the new ResiTHERM® Apolo MEA is setting new standards when it comes to distance installations of heavy loads in hollow bricks! By using ResiTHERM®, heavy and security-relevant objects such as awnings, canopies, French balconies, satellite dishes etc. can be fixed through thermal insulation composite systems (ETICS) in an easy and secure way (Fig. 1). The robust anchoring system ResiTHERM® is made out of glass fibre-reinforced polyamide. Together with the injection system ResiFIX VY by Apolo MEA, it has undergone extensive testing at the Institute for Facade and Fastening Technology (IFBT GmbH) in Leipzig; an expert opinion is available. It is possible to pass through insulation thicknesses of 80 up to 200 mm with almost no heat loss. ResiTHERM® is available in three lengths: 120, 160 and 200 mm (Fig. 2). That way, we can provide you with a ready-to-use product for the main insulation thicknesses. If needed, ResiTHERM® can be cut down by maximum of 40 mm. A M12 internal thread with a length of 80 mm extends into the massive anchor body (Fig. 3). Thus, it is possible to achieve both a thermic separation and a large screw-in depth of the A4 stainless steel threaded stud, which is included to the set, along with a nut and washer.

Fig. 1. By using ResiTHERM®, heavy and security-relevant objects such as awnings and canopies Bild 1. Befestigungen wie Markisen oder Vordächer mit ResiTHERM®


Products & Projects – Produkte & Objekte Der Verbundmörtel ResiFIX wird bequem von außen in eine Einspritzöffnung des ResiTHERM® eingespritzt. Die Spezialmembran sorgt dabei für eine gleichmäßige Verteilung des Verbundmörtels. Mit dem ResiTHERM® werden in Lochsteinen außerordentlich hohe Auszugswerte erreicht. Für ungedämmte Lochsteinwände wird die Hochleistungssiebhülse ResiTHERM® S angeboten. Weitere Informationen auf www.apolofixing.com ResiTHERM® is available in three lengths: 120, 160 and 200 mm

Fig. 2. Bild 2. ResiTHERM® in drei verschiedenen Längen – 120, 160 und 200 mm

WIT-Nordic: approved chemical wall fixings down to –20 °C

Fig. 3. Massive anchor body with internal thread Bild 3. Massiver Stützkörper mit Innengewinde

The perfectly coordinated system components ensure an easy, quick and secure installation – an incorrect installation is practically impossible. You can inject the injection resin ResiFIX VY easily and safely from the outside into the injection hole of ResiTHERM®. The special membrane ensures the even distribution of the injection resin. ResiTHERM® enables exceptionally high pull-out values in hollow bricks. For hollow brick walls without insulation, we can offer you our high-performance sleeve ResiTHERM® S.

The hardening times of chemical anchors are significantly dependent on the temperature in the anchorage substrate. Many approved injection mortars for the bonding of anchor shafts, threaded rods or rebars demand a building element temperature of more than 5 °C. Only this can ensure that the mortar hardens safely and the fixing can be used in compliance with the approval. The ambient environmental conditions in the installation period should therefore already be considered in the design phase. The structural engineer is however often not in a position to determine the time of installation and cannot predict the weather. An incorrectly selected injection mortar in winter can lead to building delays and time-wasting enquiries. An ideal injection mortar should not worry the engineer with such questions and be suitable for use at any time of year. With WIT-Nordic, Würth offer an injection mortar approved for the bonding of threaded rods according to Option 1 concrete

For more information, please visit: www.apolofixing.com.

ResiTHERM® Abstandsmontagesystem für Lochsteine Mit dem ResiTHERM® setzt Apolo MEA neue Leistungsmaßstäbe für Abstandsmontagen schwerer Lasten in Lochsteinen! Schwere und sicherheitsrelevante Befestigungen wie Markisen, Vordächer, französische Balkone, Satellitenschüsseln usw. durch Wärmedämm-Verbundsysteme (WDVS) sind mit dem ResiTHERM® einfach und sicher durchzuführen (Bild 1). Das robuste Dübelsystem ResiTHERM® besteht aus glasfaserverstärktem Polyamid. Es wurde zusammen mit dem Injektionssystem ResiFIX VY von Apolo MEA umfangreich vom Institut für Fassaden- und Befestigungstechnik IFBT GmbH, Leipzig, getestet; es liegt eine gutachterliche Stellungnahme vor. Es können Dämmstoffdicken von 80 bis 200 mm nahezu wärmebrückenfrei überbrückt werden. Der ResiTHERM® wird in drei verschiedenen Längen angeboten – 120, 160 und 200 mm –, so dass für die Hauptdämmstoffdicken ein gebrauchsfertiges Produkt vorliegt (Bild 2). Der ResiTHERM® kann bei Bedarf bis zu 40 mm abgelängt werden. In den massiven Stützkörper ragt ein 80 mm tiefes M12 Innengewinde hinein (Bild 3). Somit wird eine ideale thermische Trennung und zugleich eine große Einschraubtiefe des im Set enthaltenen Edelstahl A4-Gewindestifts inklusive Mutter und Unterlegscheibe erreicht. Eine einfache, schnelle und zuverlässige Montage wird durch aufeinander abgestimmte System-Komponenten erzielt – eine fehlerhafte Montage kann so gut wie ausgeschlossen werden.

TECHNIK FÜR DIE SCHLEIERINJEKTION

Hersteller von Injektionstechnik DESOI GmbH Tel.: +49 6655 9636-0 Gewerbestraße 16 Fax: +49 6655 9636-6666 D-36148 Kalbach/Rhön info @ desoi.de | www.desoi.de

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

A5


Products & Projects – Produkte & Objekte and in masonry, which can be used at down to –20 °C. This mortar delivers the same design results as the injection mortar WIT-VM 250, which is recommended by Würth for use in concrete and masonry in summer. This is documented in ETA12/0164 (concrete) and ETA-16/0757. Both mortars can thus be swapped by the installer without concerns. The selection of one of these two mortar systems at the design stage ensures that the designed anchor can be installed independent of outside temperature. Further information under www.wuerth.de/duebel

WIT-Nordic: Zugelassener chemischer Dübel bis –20 °C Die Aushärtezeiten von chemischen Ankern sind erheblich von den Temperaturen im Verankerungsgrund abhängig. Viele zugelassene Injektionsmörtel zum Einkleben von Ankerstangen, Gewindestangen oder Bewehrungseisen benötigen eine Bauteiltemperatur von mehr als 5 °C. Nur so kann sichergestellt werden, dass die Mörtelmasse sicher aushärtet und die Befestigungsmitel zulassungkonform gesetzt werden können. Schon in der Planungsphase sollten deshalb die Umweltbedingungen im Montagezeitraum Beachtung finden. Der planende Ingenieur ist oft jedoch nicht in der Lage, den Montagezeitpunkt zu bestimmen und schon gar nicht das Wetter vorherzusagen. Ein falsch gewählter Injektionsmörtel kann im Winter zu Bauzeitenverschiebungen und zeitraubenden Rückfragen führen. Ein idealer Injektionsmörtel sollte den Ingenieur mit solchen Fragen nicht belasten und zu jeder Jahreszeit verarbeitbar sein. Mit dem WIT-Nordic hat Würth einen zugelassenen Injektionsmörtel für das Einkleben von Gewindestangen nach Option 1 Beton und im Mauerwerk, der noch bis –20 °C verarbeitet werden kann. Dieser Mörtel liefert die gleichen Bemessungsergebnisse wie der für den Sommer von Würth empfohlene Injektionsmörtel WIT-VM 250 für Gewindestangen im Beton und Mauerwerk. Dokumentiert ist das in der ETA-12/0164 (Beton) bzw. ETA-16/0757. Beide Mörtel können somit bedenkenlos vom Verarbeiter gegeneinander getauscht werden. Durch Wahl einer der beiden Mörtelsysteme schon in der Planung ist sichergestellt, dass die bemessenen Anker unabhängig von den Außentemperaturen verbaut werden können. Weitere Informationen unter www.wuerth.de/duebel

“Unipor Silvacor” with natural insulation core (Photo: Carmen Nöth, Hammelburg) „Unipor Silvacor“ mit natürlichem Dämmstoff-Kern (Foto: Carmen Nöth, Hammelburg)

Photovoltaic system, thermal solar plant and pellets heating complete the ecological and economically well-thought out concept. The natural filling of the monolithic masonry unit consists of rapidly regrowing, single-species softwood fibres. This provides a resource-saving building envelope with the best building physics properties: thanks to a thermal conductivity of 0.07 W/(mK), the monolithic masonry with a thickness of 42.5 cm achieves a U-value of only 0.16 W/(m2K) – without additional external insulation (ETICS). Belonging to compressive strength class 6, the optimised coring pattern of the W07 Silvacor permits a compressive stress of 0.85 MN/m2. The environmentally friendly masonry unit is thus ideally suitable for the building of detached, terraced and semi-detached houses. The sound reduction value of RW,Bau,ref " 47 dB also makes the Silvacor suitable for these types of building. The good sound reduction value is a result of the compact masonry with covered mortar joints. As a precision block, the Unipor Silvacor is laid according to DIN 1053 with thin layer mortar. Mortar levelling of gable walls can thus be dealt with like conventional building materials: a 2 cm layer of thin layer mortar enables reveal mortaring and parapet copings. Also in the processing, there are no differences to unfilled units. The natural insulation filling of timber fibres is shaken fast into the chambers of the masonry unit during the firing process – independent of coring pattern. This provides a fixed bonding, and every cut achieves excellent results. Whether dry or wet cutting, horizontal, vertical or diagonal – the filling remains without any loss of quality and does not fall out. Chases, box-outs or levelling can thus be carried out as usual. Further information: www.unipor.de

Unipor Silvacor: simple working with technical advantages Healthy living to the core: “Unipor W07 Silvacor” is being used in Hammelburg, Bavaria, to build the external walls of a special detached house. The insulation core of the filled clay units consists 100 % of regenerative softwood fibres. This sustainable building material enables the building of energy-saving masonry to the passive house standard. In addition to its building physics advantages, such as thermal insulation, sound insulation and bearing capacity, the “green” walling unit is also easy to use. Despite the filling, the Silvacor clay masonry unit can be laid like any usual block – even for chasing and sawing. The two-storey house is one of the first in Germany to be built with the new “Unipor W07 Silvacor”. Thanks to the excellent thermal insulation of the masonry unit, the new building fulfils the requirements of the KfW efficient house standard 40 Plus.

A6

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

Technical data for Unipor W07 Silvacor: Thermal conductivity 0.07 W/(mK) U-value of external wall* f 0.16 W/(m2K) Wall thickness 42.5 cm Block strength class 6 Perm. compressive stress X0/fK 2.2 MN/m2 Building material class DIN 4102-4 AB Sound reduction RW,Bau,ref 47 dB Bulk density class 0.60 kg/dm3 * with lightweight plaster type II, 2.5 cm, QR,Putz " 0.31 W/(mK) In case of enquiries, please contact UNIPOR Ziegel Gruppe Dr. Thomas Fehlhaber Tel: 0049 89 – 74 98 67 0 Fax: 0049 89 – 74 98 67 11 Email: marketing@unipor.de


Products & Projects – Produkte & Objekte

Unipor Silvacor: Einfache Verarbeitung mit bau-technischen Vorteilen

Ziegelwerke Leipfinger Bader with modernised website

Wohngesund bis in den Kern: Mit dem neuen „Unipor W07 Silvacor“ entsteht in Hammelburg (Bayern) das Außenmauerwerk eines besonderen Einfamilienhauses. Das Dämmstoff-Herz des gefüllten Mauerziegels besteht zu 100 Prozent aus nachwachsenden Nadelholzfasern. Mit dieser nachhaltigen WandbaustoffLösung lässt sich energetisch hochwertiges Mauerwerk bis hin zum Passivhaus-Standard errichten. Neben bauphysikalischen Vorteilen – wie etwa Wärmeschutz, Schallschutz und Tragfähigkeit – überzeugt der „grüne“ Mauerziegel auch durch seine einfache Verarbeitung. Trotz Füllung lässt sich der Silvacor-Ziegel wie jeder gewöhnliche Mauerziegel verarbeiten – auch beim Schlitzen und Sägen. Der zweigeschossige Bau wird als einer der ersten in Deutschland mit dem neuen „Unipor W07 Silvacor“ realisiert. Dank der hervorragenden Wärmedämmung des Mauerziegels erfüllt der Neubau die Anforderungen an den KfW-Effizienzhausstandard 40 Plus. Photovoltaikanlage, thermische Solaranlage und Pelletheizung runden das ökologisch und ökonomisch durchdachte Konzept ab. Die natürliche Füllung des monolithischen Mauerziegels besteht aus schnell nachwachsenden, sortenreinen Nadelholzfasern. So entsteht eine ressourcenschonende Gebäudehülle mit besten bauphysikalischen Eigenschaften: Dank eines Wärmeleitwertes von 0,07 W/(mK) erreicht das monolithische Mauerwerk in einer Wanddicke von 42,5 cm einen U-Wert von nur 0,16 W/(m2K) – ohne zusätzliche Außendämmung (WDVS). Eingeordnet in die Druckfestigkeitsklasse 6, ermöglicht das optimierte Lochbild des W07 Silvacor eine Druckspannung von 0,85 MN/m2. Damit eignet sich der umweltschonende Mauerziegel speziell für die Errichtung von Einfamilien-, Reihen- sowie Doppelhäusern. Auch der Schallschutzwert RW,Bau,ref " 47 dB zeichnet den Silvacor für diese Gebäudetypen aus. Der gute Schallschutzwert resultiert auch aus dem kompakten Mauerwerk mit gedeckelter Mörtelfuge. Als Planziegel wird der Unipor Silvacor gemäß DIN 1053 mit Dünnbettmörtel vermauert. Demnach ist auch der Mörtelabgleich von Giebelwänden wie bei herkömmlichen Wandbaustoffen zu handhaben: Eine 2 cm dicke Schicht aus Dünnbettmörtel ermöglicht die Ausführung von Laibungsglattstrichen und Brüstungsabdeckungen. Auch in der Verarbeitung gibt es keine Unterschiede zu unverfüllten Mauerziegeln. Die natürliche Dämmstoff-Füllung aus Holzfasern wird nach dem Brennvorgang fest in die Kammern des Mauerziegels eingerüttelt – unabhängig vom Lochbild. So entsteht eine feste Verbindung, in der jeder Schnitt hervorragende Ergebnisse bringt. Ob Trocken- oder Nassschnitt, horizontal, vertikal oder diagonal – die Füllung verbleibt ohne Qualitätsverlust im Ziegel und rieselt nicht heraus. Schlitze, Aussparungen oder Höhenausgleiche lassen sich somit wie gewohnt umsetzen.

Modern design, intuitive navigation and a special section for building experts: these are all features of the new Internet presence of the Ziegelwerke Leipfinger Bader, Vatersdorf, ready in time for the world’s leading trade fair BAU 2017 in Munich. In addition to a modern picture language, it is also more userfriendly. Thanks to the responsive design, the page structure now adapts to suit mobile devices. In addition, building experts can obtain and save documents such as bill items and data sheets with one click. All information about the company and its high-quality clay masonry products can normally be found with at most two clicks under www.leipfinger-bader.de. In the centre of the product presentation is the highly insulating “Unipor Coriso” series of fired clay masonry units. With their purely mineral insulation filling, these are a successful example of energy-saving masonry building. The heading “Innovations” presents further developments that are fit for the future, including the new “Unipor Silvacor” masonry units, which have an insulating filling of single-species softwood fibres for particularly sustainable building. A special heading for building experts provides access to information for download and storage such as data sheets and bill tests with just a few clicks. For private house builders, everything worth knowing about the subject of massive building with clay masonry is clearly presented, including helpful checklists. Thanks to the new responsive design, visitors can also access all content on the move: the page structure now adapts individually to the format of mobile end devices such as tablets and smartphones. Already three years ago, Leipfinger Bader designed their website in connection with a thought-out marketing concept. The company brought the human component more into focus and introduced the concept “Responsibility Plus” to the market. This manifests a basic feeling of duty toward partners and employees as well as the environment and society. Each employee undertakes responsibility for their part of added value in order to be able to offer customers high-quality products and comprehensive service. Building on this, Leipfinger Bader presented an extended concept at the BAU 2017, which follows the needs of customers and partners still more strongly. Thanks to new innovations and improved range, these benefit from modern products with still more support and consulting services. This “plus” can be found again on the website.

Technische Daten des Unipor W07 Silvacor: Wärmeleitwert 0,07 W/(mK) U-Wert Außenwand * f 0,16 W/(m2K) Wanddicke 42,5 cm Steindruck-Festigkeitsklasse 6 Zul. Druckspannung X0/fK 2,2 MN/m2 Baustoffklasse DIN 4102-4 AB Schallschutz RW,Bau,ref 47 dB Rohdichteklasse 0,60 kg/dm3 *mit Leichtputz Typ II, 2,5 cm, QR,Putz " 0,31 W/(mK)

www.kunststoff packer. de

Weitere Informationen www.unipor.de

Problemlose Rißverpressung Injektionsprogramm für Bauabdichtung und Bausanierung für Hoch- und Niederdruck

Bitte fordern Sie unser aktuelles Injektionsprogramm an!

PPW-POLYPLAN-WERKZEUGE GMBH Riekbornweg 20 • D-22457 Hamburg Tel. 040 / 55 97 26-0 • Fax 040 / 55 97 26 65 www.polyplan.com • E-Mail: ppw@polyplan.com

InjektionsProgramm

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

A7


Products & Projects – Produkte & Objekte

Ziegelwerke Leipfinger Bader mit modernisierter Website Modernes Design, intuitive Navigation und eine eigene Rubrik für Bauexperten: Diese Merkmale zeichnen den neuen Internetauftritt der Ziegelwerke Leipfinger Bader (Vatersdorf) aus. Pünktlich zur Weltleitmesse BAU 2017 in München ging die neue Website an den Start. Neben einer zeitgemäßen Bildsprache besticht sie mit einer hohen Nutzerfreundlichkeit. Dank des „Responsive Designs“ passt sich die Seitenstruktur nun auch an mobile Endgeräte an. Zudem gelangen Bauexperten mit nur einem Klick an speicherbare Inhalte wie Ausschreibungstexte und Datenblätter. Alle Informationen zum Unternehmen und seinen hochwertigen Ziegelprodukten finden sich in der Regel mit höchstens zwei Klicks unter www.leipfinger-bader.de. Im Mittelpunkt der Produktpräsentation steht hier die Serie der hochwärmedämmenden „Unipor Coriso“-Mauerziegel. Mit ihrer rein mineralischen Dämmstoff-Füllung sind sie ein Erfolgsbeispiel für den energetischen Mauerwerksbau. Daneben stellt die Rubrik „Innovationen“ weitere zukunftsweisende Entwicklungen vor. Dazu gehört die neue Mauerziegel-Gattung „Unipor Silvacor“, die mit einer Dämmstoff-Füllung aus sortenreinen Nadelholzfasern eine besonders nachhaltige Bauweise unterstützt. Eine eigene Rubrik, die sich speziell an Bauexperten richtet, er-

A8

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

möglicht mit wenigen Klicks den Zugriff auf speicherbare Informationen wie Datenblätter und Ausschreibungstexte. Für private Bauherren ist alles Wissenswerte rund um das Thema „Massivbau mit Ziegel“ anschaulich aufbereitet – inklusive hilfreicher Checklisten. Dank des neuen „Responsive Designs“ können Besucher auch von unterwegs problemlos auf alle Inhalte zugreifen: Ab sofort passt sich die Seitenstruktur individuell an die Formate mobiler Endgeräte wie Tablets und Smartphones an. Bereits vor drei Jahren gestaltete Leipfinger Bader seine Webseite in Verbindung mit einem durchdachten Marketingkonzept neu. Dabei rückte das Unternehmen die menschliche Komponente stärker in den Fokus und führte das Konzept „Verantwortung Plus“ in den Markt ein. In diesem manifestiert sich ein grundlegendes Pflichtgefühl gegenüber Partnern und Mitarbeitern sowie Umwelt und Gesellschaft. So übernimmt jeder Mitarbeiter die Verantwortung für seinen Teil der Wertschöpfung, um den Kunden hochwertige Produkte und umfassenden Service zu bieten. Darauf aufbauend präsentierte Leipfinger Bader zur Messe BAU 2017 ein erweitertes Konzept, das noch stärker auf die Bedürfnisse von Kunden und Partnern eingeht. Dank neuer Innovationen und eines verbesserten Angebots profitieren diese von zukunftsfähigen Produkten, flankiert von noch mehr Service- und Beratungsleistungen. Dieses „Plus“ findet sich auch auf der Website wieder.


Index of suppliers / Anbieterverzeichnis Products & services / Produkte & Dienstleistungen

Intersections / Abfangungen

M-FIXINGS Mauerwerk + Beton Wilhelm Modersohn GmbH & Co. KG Industriestraße 23 32139 Spenge Tel. (0 52 25) 87 99-0 Fax (0 52 25) 87 99-97 E-Mail: info@modersohn.de Internet: www.modersohn.eu MOSO® Mauerwerksabfangungen Konsolanker bis 25 kN MOSO® Fertigteilbefestigungen Fassadenplattenanker bis 70 kN MOSO® Fertigteilsturzbefestigungen MOSO® Lochband Mauerwerksbewehrung Luftschichtanker Gerüstverankerungen MOSO® MBA-CE Ankerschienen mit eigener Berechnungssoftware MOSO® Constructor

Anchor rails/bars / Ankerschienen

HALFEN Vertriebsgesellschaft mbH Liebigstraße 14 D-40764 Langenfeld Tel. +49 (0) 21 73/9 70-2 01 Fax +49 (0) 21 73/9 70-2 25 E-Mail: info@halfen.de Internet: www.halfen.de BETON: Verankerungstechnik FASSADE: Befestigungssysteme MONTAGETECHNIK: Produkte und Systeme

Technical literature / Fachliteratur M-FIXINGS Beton

M-FIXINGS Mauerwerk + Beton

Wilhelm Modersohn GmbH & Co. KG Industriestraße 23 32139 Spenge Tel. (0 52 25) 87 99-0 Fax (0 52 25) 87 99-382 E-Mail: info@modersohn.de Internet: www.modersohn.eu

Wilhelm Modersohn GmbH & Co. KG Industriestraße 23 32139 Spenge Tel. (0 52 25) 87 99-0 Fax (0 52 25) 87 99-97 E-Mail: info@modersohn.de Internet: www.modersohn.eu

MOSO® MBA-CE Ankerschienen mit eigener Berechnungssoftware MOSO® Constructor MOSO® Fertigteilbefestigungen Fassadenplattenanker bis 70 kN

MOSO® Mauerwerksabfangungen Konsolanker bis 25 kN MOSO® Fertigteilbefestigungen Fassadenplattenanker bis 70 kN MOSO® Lochband Mauerwerksbewehrung Luftschichtanker Gerüstverankerungen MOSO® MBA-CE Ankerschienen mit eigener Berechnungssoftware MOSO® Constructor

Fastening/fixation / Befestigungstechnik

HALFEN Vertriebsgesellschaft mbH Liebigstraße 14 D-40764 Langenfeld Tel. +49 (0) 21 73/9 70-2 01 Fax +49 (0) 21 73/9 70-2 25 E-Mail: info@halfen.de Internet: www.halfen.de BETON: Verankerungstechnik FASSADE: Befestigungssysteme MONTAGETECHNIK: Produkte und Systeme

HAZ Metal Deutschland GmbH Leonhard-Karl-Straße 29 97877 Wertheim (09342) 93 59-0 info@hazmetal.eu www.hazmetal.eu

Reinforcing elements / Bewehrungselemente

M-FIXINGS Mauerwerk Wilhelm Modersohn GmbH & Co. KG Industriestraße 23 32139 Spenge Tel. (0 52 25) 87 99-0 Fax (0 52 25) 87 99-97 E-Mail: info@modersohn.de Internet: www.modersohn.eu

Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG Rotherstraße 21, D-10245 Berlin Tel. +49 (0)30 47031 200 Fax +49 (0)30 47031 270 E-Mail: info@ernst-und-sohn.de Internet: www.ernst-und-sohn.de

Wall connector / Mauerverbinder

M-FIXINGS Mauerwerk Wilhelm Modersohn GmbH & Co. KG Industriestraße 23 32139 Spenge Tel. (0 52 25) 87 99-0 Fax (0 52 25) 87 99-97 E-Mail: info@modersohn.de Internet: www.modersohn.eu MOSO® Maueranschlussanker Mauerverbinder MOSO® Windpost-Befestigungen MOSO® Fassadenbefestigungen MOSO® Lochband Mauerwerksbewehrung Luftschichtanker

MOSO® Lochband Mauerwerksbewehrung MOSO® Fassadenbefestigungen Nadelanker Rippentorstahlbewehrung Gewindestangen bis 3 m Verbundmörtel und Dübelsysteme Gerüstverankerungen

FIX und ISO-FIX Konsolanker HMPR CE Ankerschienen PA2 Fassadenplattenanker BA und AXO Natursteinanker Ihr Spezialist für Befestigungstechnik

With your entry in the index of suppliers, you have direct access to planners and product decision aids. Further topics can be extended at any time. Mit Ihrem Eintrag in das Anbieterverzeichnis erreichen Sie direkt Planer und Produktentscheider. Weitere Sachrubriken können jederzeit ergänzt werden. Contact / Kontakt: Sylvie Krüger, Tel. (0 30) 4 70 31-2 60, Fax (0 30) 4 70 31-2 30

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1


Wall intersections / Mauerwerksabfangungen

Wall connections / Mauerwerksanschlüsse

M-FIXINGS Mauerwerk

M-FIXINGS Mauerwerk

Wilhelm Modersohn GmbH & Co. KG Industriestraße 23 32139 Spenge Tel. (0 52 25) 87 99-0 Fax (0 52 25) 87 99-97 E-Mail: info@modersohn.de Internet: www.modersohn.eu

Wilhelm Modersohn GmbH & Co. KG Industriestraße 23 32139 Spenge Tel. (0 52 25) 87 99-0 Fax (0 52 25) 87 99-97 E-Mail: info@modersohn.de Internet: www.modersohn.eu

MOSO® Mauerwerksabfangungen Konsolanker bis 25 kN MOSO® Maueranschlussanker MOSO® Fertigteilsturzbefestigungen Mauerverbinder MOSO® Windpost-Befestigungen MOSO® Lochband Mauerwerksbewehrung Luftschichtanker Gerüstverankerungen

MOSO® Maueranschlussanker Mauerverbinder MOSO® Windpost-Befestigungen MOSO® Fassadenbefestigungen MOSO® Lochband Mauerwerksbewehrung Luftschichtanker Gerüstverankerungen

Masonry refurbishment / Mauerwerkssanierung Rubersteinwerk GmbH Michelner Straße 7–9 09350 Lichtenstein Tel.: +49 (0) 3 72 04 63 5-0 Fax: +49 (0) 3 72 04 63 5-21 www.ruberstein.de www.spiralankersystem.de Risssanierung mit dem Ruberstein® Spiralankersystem, Abdichtungen u. Beschichtungen für das Mauerwerk

Fixing systems / Verankerungen

HALFEN Vertriebsgesellschaft mbH Liebigstraße 14 D-40764 Langenfeld Tel. +49 (0) 21 73/9 70-2 01 Fax +49 (0) 21 73/9 70-2 25 E-Mail: info@halfen.de Internet: www.halfen.de BETON: Verankerungstechnik FASSADE: Befestigungssysteme MONTAGETECHNIK: Produkte und Systeme

M-FIXINGS Mauerwerk + Beton Wilhelm Modersohn GmbH & Co. KG Industriestraße 23 32139 Spenge Tel. (0 52 25) 87 99-0 Fax (0 52 25) 87 99-97 E-Mail: info@modersohn.de Internet: www.modersohn.eu MOSO® Mauerwerksabfangungen Konsolanker bis 25 kN MOSO® Fertigteilbefestigungen Fassadenplattenanker bis 70 kN MOSO® Lochband Mauerwerksbewehrung Luftschichtanker Gerüstverankerungen MOSO® MBA-CE Ankerschienen mit eigener Berechnungssoftware MOSO® Constructor

Supports for facing brickwork / Verblendmauerwerksabfangungen

M-FIXINGS Mauerwerk Wilhelm Modersohn GmbH & Co. KG Industriestraße 23 32139 Spenge Tel. (0 52 25) 87 99-0 Fax (0 52 25) 87 99-97 E-Mail: info@modersohn.de Internet: www.modersohn.eu MOSO® Maueranschlussanker MOSO® Mauerwerksabfangungen Konsolanker bis 25 kN MOSO® Fertigteilsturzbefestigungen Mauerverbinder MOSO® Windpost-Befestigungen MOSO® Fassadenbefestigungen MOSO® Lochband Mauerwerksbewehrung Luftschichtanker Gerüstverankerungen

Bricks / Ziegel

Ziegelwerk Freital EDER GmbH Wilsdruffer Straße 25 D-01705 Freital Tel.: (03 51) 6 48 81-0 Fax: (03 51) 6 48 81-11 E-Mail: service@ziegel-eder.de www.ziegel-eder.de

With your entry in the index of suppliers, you have direct access to planners and product decision aids. Further topics can be extended at any time. Mit Ihrem Eintrag in das Anbieterverzeichnis erreichen Sie direkt Planer und Produktentscheider. Weitere Sachrubriken können jederzeit ergänzt werden. Contact / Kontakt: Sylvie Krüger, Tel. (0 30) 4 70 31-2 60, Fax (0 30) 4 70 31-2 30

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1


Editorial Ronald Rast

Start the year 2017 with strategic topics in masonry building Start ins Jahr 2017 mit strategischen Themen zum Mauerwerksbau Dear readers,

Liebe Leserinnen und Leser,

with the publication of the 1st issue of Mauerwerk. European Journal of Masonry for 2017, we do not want to forget to wish you a good start into a healthy and successful year and to express our heartfelt thanks for your loyalty as readers. The current issue offers you right at the start of the year a widely varied insight into subjects that affect masonry in Germany and Europe. A trend has been observable in Germany since 2015 that the timber industry, with wide political support, is demanding greatly increased use of timber in building, and especially intends to further this end through the use of timber frame construction for multi-storey residential buildings. The fact that the timber industry has stated this as the aim of their lobby work is one matter, but that they are increasingly attacking traditional wall construction of masonry and other building materials, and at a sawmill congress on 12 and 13 January 2017 in Berlin even announced the “end of the stone age” is quite another matter. This raises a whole range of questions: what building methods are actually used in Germany? What are the current trends for the use of building construction types? Can and must masonry with market shares of between 70 and 78% for the individual types of residential building still continue to make a contribution to sustainable and affordable housing in Germany? Is masonry fit for the future considering the developing trends to even more stringent energy efficiency requirements for buildings? You can find answers to all these questions in the current issue. Dr. Eden et al. present, through the example of calcium silicate blocks, the resource efficiency with which natural masonry blocks can be produced. Prof. Graubner and Dr. Pohl carry out a direct comparison between buildings built massively of masonry and of lightweight construction based on certified systems of sustainability assessment. In an extensive assessment of sustainability, it becomes clear that over a 50-year lifecycle, no significant differences can be demonstrated in the sustainability assessments for buildings constructed of various materials,

mit dem Erscheinen des 1. Heftes unserer Zeitschrift Mauerwerk zum Jahrgang 2017 möchten wir es nicht versäumen, Ihnen einen guten Start in ein gesundes, erfolgreiches Jahr zu wünschen und uns recht herzlich für Ihre Treue als Leser bedanken. Das vorliegende Heft gibt Ihnen gleich zu Jahresbeginn einen sehr breit gefächerten Einblick zu Themen, die den Mauerwerksbau national und europäisch betreffen. Bereits seit 2015 ist in Deutschland zu beobachten, dass die Holzwirtschaft mit breiter politischer Unterstützung einen deutlich verstärkten Einsatz von Holz für Baukonstruktionen fordert und dies insbesondere für die Verwendung von Holzrahmenkonstruktionen im mehrgeschossigen Wohnungsbau vorantreiben will. Dass sich die Holzwirtschaft das als Zielsetzung für die eigene Lobbyarbeit vorgibt, ist die eine Sache. Dass sie dabei zunehmend traditionelle Wandkonstruktionen aus Mauerwerk und anderen Baustoffen angreift und auf einem Sägewerkskongress am 12. und 13. Januar 2017 in Berlin gar das „Ende der Steinzeit“ verkündet, ist eine andere Sache. Das wirft unter anderem eine Reihe von Fragen auf: Wie wird in Deutschland wirklich gebaut? Welche aktuellen Trends zur Verwendung von Baukonstruktionen gibt es? Kann und muss der Mauerwerksbau mit Marktanteilen zwischen 70 und 78 % für die einzelnen Wohngebäudearten auch weiterhin einen Beitrag zum nachhaltigen und bezahlbaren Wohnungsbau in Deutschland leisten? Ist der Mauerwerksbau bei Entwicklungstrends zur weiteren Verschärfung der Energieeffizienz von Gebäuden noch zukunftsfähig? Auf all diese Fragen finden Sie im vorliegenden Heft Antworten. Herr Dr. Eden et al. stellen am Beispiel des Kalksandsteins vor, mit welcher Ressourceneffizienz natürliche Mauersteinprodukte hergestellt werden. Herr Prof. Graubner und Herr Dr. Pohl führen auf der Basis zertifizierter Systeme zur Nachhaltigkeitsbewertung einen direkten Vergleich zwischen Gebäuden durch, die sowohl in Massivals auch Leichtbauweise erstellt wurden. Bei einer umfassenden Nachhaltigkeitsbewertung wird deutlich, dass bei

© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin · Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

1


Editorial

and considered over 80 years, there are even slight advantages for masonry construction. Prof. Schermer shows with examples from practice how the design of masonry based on Eurocode 6 has proved successful. Mr. Walberg from the working group for modern building in Kiel makes a comprehensive comparison of massive and lightweight residential building from the points of view of building cost development and technical assessment of the construction. This makes it clear that masonry is still one of the cheapest and most flexible methods of construction for residential building. Prof. Holm and Mr. Kagerer et al. then show in their article that detached houses of masonry construction can still be built in the future as “nearly zero energy houses” with all types of block. Another very current subject is dealt with in the contribution from the attorney Halstenberg, dealing with the implementation of the European building products regulation in national building law in view of the current ruling of the European Court of Justice. One particular theme of this discussion is whether and in what form voluntary manufacturer’s declarations are helpful in the selecting of the correct construction products for a planned building project and can be used for appropriate structural verifications. I am convinced that the issue will make a considerable contribution to current discussions in the fields mentioned above, thank the authors for their collaboration and hope you learn a lot by reading the articles.

einer 50jährigen Lebenszyklusanalyse keine signifikanten Unterschiede in der Nachhaltigkeitsbewertung der mit unterschiedlichen Baustoffen erstellten Gebäude nachweisbar sind. Bei einer 80jährigen Betrachtung sind sogar leichte Vorteile für den Mauerwerksbau nachweisbar. Herr Prof. Schermer zeigt an Beispielen aus der Praxis auf, wie sich die Bemessung von Mauerwerkskonstruktionen auch auf der Grundlage des Eurocode 6 bewährt hat. Herr Walberg von der Arbeitsgemeinschaft für zeitgemäßes Bauen e. V. in Kiel führt einen umfassenden Vergleich der Massivund Leichtbauweise im Wohnungsbau aus der Sicht der Baukostenentwicklung und bautechnischen Bewertung der Konstruktionen durch. Dabei wird deutlich, dass der Mauerwerksbau nach wie vor eine der günstigsten und flexibelsten Bauweisen für den Wohnungsbau ist. Herr Prof. Holm und Herr Kagerer et al. belegen dann in ihrem Beitrag, dass man Einfamilienhäuser in Mauerwerksbauweise auch zukünftig als sogenannte „Niedrigstenergiehäuser“ mit allen Mauersteinarten bauen kann. Ein weiteres sehr aktuelles Thema wird im Beitrag von Herrn Rechtsanwalt Halstenberg behandelt. Dabei geht es um die Umsetzung der europäischen Bauproduktenordnung unter Beachtung der aktuellen Rechtsprechung des europäischen Gerichtshofes in nationales Baurecht. Eine besondere Thematik stellt dabei die Diskussion dar, ob und in welcher Form freiwillige Herstellerangaben bei der Auswahl der richtigen Bauprodukte für die geplanten Bauvorhaben helfen und für eine entsprechende Nachweisführung verwendet werden dürfen. Ich bin überzeugt, dass das Heft einen wesentlichen Beitrag zu aktuellen Diskussionen in den aufgezeigten Themenfeldern leisten wird, danke den Autoren für ihre Mitwirkung und wünsche Ihnen viele neue Erkenntnisse beim Lesen der Beiträge.

With best wishes – Mit freundlichen Grüßen

Dr. Ronald Rast Managing Director /Geschäftsführer Deutsche Gesellschaft für Mauerwerks- und Wohnungsbau e. V. (DGfM)

2

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1


Articles – Fachthemen Peter Lieblang Daniela Konrad Frank Ulrich Vogdt Martin Schäfers Wolfgang Eden

DOI: 10.1002/dama.201700716

Resource efficiency of calcium silicate units Ressourceneffizienz des Kalksandsteins Due to the current importance of sustainability, the federal association of the calcium silicate masonry unit industry has taken intensive interest in the question of the resource efficiency of calcium silicate masonry units and construction and has carried out an extensive investigation to this end. The study subjected all stages of calcium silicate, from raw materials reserves and their extraction, production and use in building to recycling, including all transport routes and energy demands, to detailed analysis and critically examined the sustainability of calcium silicate blocks. The present article explains and evaluates the entire life cycle of calcium silicate masonry units.

Der Bundesverband Kalksandsteinindustrie e. V. hat sich aufgrund der Aktualität des Themas Nachhaltigkeit intensiv mit Fragen der Ressourceneffizienz von Kalksandsteinen und Kalksandsteinkonstruktionen befasst und hierzu eine umfangreiche Untersuchung durchgeführt. Mit dieser Studie wurden sämtliche Stadien des Kalksandsteins – vom Rohstoffaufkommen über die Gewinnung, die Herstellung, die Nutzung bis hin zum Recycling nebst aller Transportwege und Energieaufwendungen – einer eingehenden Analyse unterzogen und die Nachhaltigkeit des Kalksandsteins und seiner Anwendung kritisch hinterfragt. Der vorliegende Beitrag beleuchtet und bewertet den gesamten Lebenszyklus des Kalksandsteins.

Keywords: sustainability; resource efficiency; calcium silicate masonry unit; purity requirement; recycling; environmental product declaration

Stichworte: Nachhaltigkeit; Ressourceneffizienz; Kalksandstein; Reinheitsgebot; Recycling; Umweltproduktdeklaration

1 Introduction

1 Einführung

“Sustainable building” describes the design, building, use and operation of buildings in a way that conforms with the intention of sustainable development. This is defined as development, which satisfies the needs of the present without taking a risk that future generations can no longer satisfy their own needs, placing great importance on closed material cycles and careful handling of natural resources. Calcium silicate masonry units, as a material for masonry constructions, make an important contribution to sustainable building in two areas. Consideration of ecological and economic criteria in production ensures the efficient use of scarce resources. Careful use of the material for the building of durable structures not only satisfies the needs of current generations but also those of future generations. Industrially produced calcium silicate masonry units and calcium silicate masonry construction possess all the basic preconditions for sustainable building due to their quality features – dimensional precision, compressive strength, sound and thermal insulation.

Als „Nachhaltiges Bauen“ bezeichnet man die Planung, den Bau, die Nutzung und den Betrieb von Bauwerken in einer Weise, die den Zielsetzungen einer nachhaltigen Entwicklung gerecht wird. Diese ist definiert als eine Entwicklung, die die Bedürfnisse der Gegenwart befriedigt, ohne zu riskieren, dass künftige Generationen ihre eigenen Bedürfnisse nicht mehr befriedigen können. Dabei kommt geschlossenen Stoffkreisläufen und dem schonenden Umgang mit natürlichen Ressourcen eine sehr große Bedeutung zu. Kalksandstein leistet in zwei Bereichen einen wichtigen Beitrag zum Nachhaltigen Bauen. Durch die Berücksichtigung ökologischer und ökonomischer Kriterien bei der Herstellung wird die effiziente Nutzung knapper Ressourcen gewährleistet. Die materialgerechte Verwendung bei der Herstellung dauerhafter Bauwerke befriedigt nicht nur Bedürfnisse der gegenwärtigen Generation, sondern auch diejenigen zukünftiger Generationen. Industriell hergestellte Kalksandsteine und Kalksandstein-Mauerwerkskonstruktionen verfügen aufgrund ihrer Qualitätsmerkmale – Maßgenauigkeit, Druckfestigkeit, Schall- und Wärmeschutz – über alle Basisvoraussetzungen für das Nachhaltige Bauen.

2 The building material calcium silicate Calcium silicate is a relatively young building material, with its production first being invented in about 1880. The natural raw materials lime, sand and water were already used by the Romans for the production of masonry. The decisive difference to these former air lime mortars, the increased strength of the blocks through hardening in

2 Der Baustoff Kalksandstein Kalksandstein ist ein vergleichsweise junger Baustoff. Die ersten Kenntnisse über seine Herstellung sind um 1880 entdeckt worden. Die natürlichen Rohstoffe Kalk, Sand und Wasser sind schon von den Römern als Mörtel bei der Herstellung

© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin · Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

3


P. Lieblang/D. Konrad/F. U. Vogdt/M. Schäfers/W. Eden · Resource efficiency of calcium silicate units

autoclaves (closed pressure chambers containing pressurised steam at temperatures of about 200 °C ), was only discovered and patented in 1880 by Michaëlis. Since then, there has been continuous further development of production process and application techniques. As long ago as 1927, the first DIN 106 “Calcium silicate masonry units “ laid down properties and tolerances for the product as well as its material behaviour. Today there is a European standard for calcium silicate blocks (DIN EN 771-2: 2015-11) [1]. The cost-effectiveness of calcium silicate construction was improved by the introduction of new medium and large blocks (KS XL) and precision blocks for rational laying in thin layer mortar, which made the blocks an economical building material not only for residential building but for public and industrial building. Ecological questions due to increased environmental awareness and the resulting requirements for energy efficiency and resource saving have determined the direction of development of the calcium silicate industry in recent decades [2]. Shallow extraction of the raw materials lime and sand from local quarries has always made calcium silicate masonry units an attractive regional product. Further developments in production and processing of the building material have optimised the thermal and sound insulation and fire resistance properties of the construction method. But new findings from the assessment of the sustainability of completed buildings have also shown that calcium silicate is a modern building material and fit for the future, meeting requirements for sustainable building. The quantification and assessment of sustainable development and sustainable building demands instruments incorporating ecological, economical and social dimensions, and various committees have produced regulations for this purpose. For the ecological dimension, life cycle assessments have become established as the particular assessment method. Carried out in accordance with DIN EN ISO 14040, they offer a standardised tool for the assessment of the environmental impact and effects of an investigated object over its entire life cycle. Calcium silicate masonry units have a Type III environmental declaration according to DIN EN ISO 14025 [3]. This is based on a life cycle assessment according to DIN ISO 14040/44 from 2008, which also complies with the requirements of the guideline for Type III declarations of the Institut Bauen und Umwelt e. V. This Type III declaration, also termed an environmental product declaration (EPD), provides an essential basis for the assessment of the resource efficiency and thus the sustainability of a building.

3 Production of calcium silicate blocks 3.1 Raw material extraction German calcium silicate masonry units have a purity rule: calcium silicate masonry units consist only of lime, natural sands and water. No industrial waste, secondary raw materials or chemical additives are used and are not necessary. Depending on the properties of the available raw materials, the proportions of these three materials by weight can vary. They are generally about 5 to 84 % lime, 87 to 90 % sand and about 5 % water by mass.

4

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

von Mauerwerk verwendet worden. Der entscheidende Unterschied zu diesen Luftkalkmörteln, nämlich die Festigkeitssteigerung durch das Härten der Steine in sogenannten Autoklaven (geschlossenen Druckkammern, in denen gespannter Dampf mit Temperaturen von ca. 200 °C vorhanden ist) wurde jedoch erst 1880 von Michaëlis entdeckt und patentiert. Seither ist die Weiterentwicklung von Produktionsverfahren und Anwendungstechniken kontinuierlich vorangeschritten. Bereits 1927 konnten mit der ersten DIN 106 „Kalksandsteine – Mauersteine“ Produkteigenschaften und ihre Toleranzen sowie das Materialverhalten festgeschrieben werden. Heute gilt eine europaweit anerkannte Norm für Kalksandstein (DIN EN 771-2: 2015-11) [1]. Die Wirtschaftlichkeit der Kalksandsteinbauweise wurde durch die Entwicklung neuer mittel- und großformatiger Steine (KS XL) sowie durch Plansteine für die rationelle Verlegung im Dünnbettmörtel gesteigert. Damit wurde der Mauerstein außer für den Wohnungsneubau auch für den Kommunal- und Industriebau zu einem kostengünstigen Baumaterial. Ökologische Fragestellungen, aufgrund eines gesteigerten Umweltbewusstseins und daraus resultierenden Anforderungen an Energieeffizienz und Ressourcenschonung, bestimmen die Zielrichtung der Entwicklungen der Kalksandsteinindustrie in den letzten Jahrzehnten [2]. Der Bezug der oberflächennahen Rohstoffe Kalk und Sand aus nahegelegenen Abbaustätten macht den Kalksandstein seit jeher zu einem attraktiven regionalen Produkt. Durch Weiterentwicklungen bei der Herstellung und Verarbeitung des Baustoffes konnten Wärme-, Schall- und Brandschutzeigenschaften der Konstruktionen optimiert werden. Aber auch durch neue Erkenntnisse, die sich aus der Bewertung der Nachhaltigkeit von fertigen Gebäuden ergeben haben, kann nachvollzogen werden, dass Kalksandstein als zeitgemäßes und zukunftsfähiges Baumaterial den Anforderungen des Nachhaltigen Bauens gerecht wird. Für die Quantifizierung und Bewertung nachhaltiger Entwicklung bzw. Nachhaltigen Bauens bedarf es eines Instrumentariums, das die drei Dimensionen Ökologie, Ökonomie und Soziales einbezieht. Hierzu sind von verschiedenen Gremien Regelwerke erarbeitet worden. Für die ökologische Dimension haben sich insbesondere Ökobilanzen (engl. Life Cycle Assessment, LCA) als maßgebliche Bewertungsmethode herausgestellt. Sie stellen nach DIN EN ISO 14040 ein standardisiertes Werkzeug dar, mit dem Umweltbelastungen und Umweltwirkungen eines Untersuchungsgegenstandes über seinen gesamten Lebensweg bilanziert werden können. Für Kalksandsteine liegt eine Typ-III-Umweltkennzeichnung nach DIN EN ISO 14025 vor [3]. Sie basiert auf einer Ökobilanz nach DIN ISO 14040/44 aus dem Jahre 2008, die auch den Anforderungen des Leitfadens zu Typ-IIIDeklarationen des Instituts Bauen und Umwelt e. V. entspricht. Diese Typ-III-Deklaration, auch „environmentalproduct-declaration“ (EPD) genannt, stellt eine wesentliche Grundlage für die Bewertung der Ressourceneffizienz sowie der Nachhaltigkeit eines Gebäudes dar.

3 Herstellung von Kalksandsteinen 3.1 Rohstoffgewinnung Für deutsche Kalksandsteine gilt das Reinheitsgebot: Kalksandsteine bestehen ausschließlich aus Kalk, natürlichen


P. Lieblang/D. Konrad/F. U. Vogdt/M. Schäfers/W. Eden · Ressourceneffizienz des Kalksandsteins

These raw materials are available in great quantity in almost all regions of Germany. Since they are natural mineral raw materials, which have been created by geological processes, there are differences in the technical properties of the starting materials, for example the chemical and mineralogical composition, grading distribution and purity. Even if the raw materials for the production of calcium silicate masonry units may seem to be little differentiated mass goods, there are many interactions between the raw material properties, production process and the technical properties of the final products. Due to its high proportion by mass, the local availability of high-quality sand is of great importance for the calcium silicate masonry units industry. Not least in order to reduce transport costs, calcium silicate masonry unit factories are mostly operated in the immediate vicinity of sand pits. Further sands and quicklime are delivered. All the mineral raw materials used for the production of calcium silicate masonry units are from German domestic production. There is no dependence on imports or scarcity of these mineral raw materials. Due to technological developments, which enable the use of previously unsuitable sources, the German reserves of mineral raw materials for calcium silicate blocks are actually increasing in many places. In contrast to energy raw materials, scarcity of mineral raw materials is primarily due to the conventions of society. The extraction of sands and earth, i. e. also limestone and sand, is normally undertaken by open-cast mining in quarries and open pits. This only demands about 0.0027 % of the total area of Germany. This proportion is almost negligibly small; even water areas contribute about a thousand times more with about 2.3 % of the area of Germany. Although the areas used for extraction are normally restricted to durations of not more than 30 years, and the areas are recultivated or renaturised after use, competing land uses such as housing, transport, agriculture and forestry are often chosen before the need for the use of domestic raw materials. Many examples can however demonstrate that extraction of mineral raw materials in particular does not pose any great contradiction to nature conservation. Several types of animals and plants, which have become rare in the surrounding cultural landscape, can find a habitat in the quarries of the stone and aggregates industries.

3.2 General information about the production process The individual steps of production are shown in the diagram in Fig. 1. The production process for calcium silicate masonry units consists of several individual steps one after another, which each have different significance for the product quality. The three raw material components are homogeneously mixed, pressed to the intended dimensions with hydraulic presses and then hardened under pressurised water vapour at positive pressure and a temperature of about 200 °C for 6 to 12 hours in autoclaves. After cooling, the calcium silicate blocks are ready for use [2], [4]. The binder for calcium silicate block production is burned lime according to DIN EN 459 [5], which generally has a CaO content of 81 to 95 % by mass. The raw material for lime burning is naturally occurring limestone, a sedimentary rock which was mainly created in geological peri-

Sanden und Wasser. Industrieabfälle oder Sekundärrohstoffe sowie chemische Zusätze werden nicht verwendet und sind auch nicht erforderlich. Abhängig von den Eigenschaften der zur Verfügung stehenden Rohstoffe können die Massenanteile dieser drei Komponenten variieren. Sie liegen im Durchschnitt bei etwa 5 bis 8 M.-% Kalk, 87 bis 90 M.-% Sand und etwa 5 M.-% Wasser. Diese Rohstoffe sind in fast allen Regionen Deutschlands in großer Menge vorhanden. Da es sich um natürliche mineralische Rohstoffe handelt, die durch geologische Prozesse entstanden sind, bestehen Unterschiede in den technischen Eigenschaften dieser Ausgangsmaterialien, z. B. bei der chemisch-mineralogischen Zusammensetzung, der Korngrößenverteilung und der Kornform sowie bei der Reinheit. Auch wenn Rohstoffe für die Kalksandsteinherstellung wenig differenzierte Massengüter zu sein scheinen, bestehen vielfältige Wechselwirkungen zwischen Rohstoffeigenschaften, Produktionsverfahren und technischen Eigenschaften der Endprodukte. Aufgrund des besonders hohen Massenanteils ist die lokale Verfügbarkeit hochwertiger Sande von besonderer Bedeutung für die Kalksandsteinindustrie. Nicht zuletzt um den Transportaufwand zu minimieren, werden Kalksandsteinwerke überwiegend in unmittelbarer Nähe der Sandgruben betrieben. Weitere Sande und Branntkalk werden zugeliefert. Alle bei der Kalksandsteinherstellung verwendeten mineralischen Ausgangsstoffe sind heimische Rohstoffe. Es besteht weder Importabhängigkeit noch Knappheit an diesen mineralischen Rohstoffen. Aufgrund technologischer Entwicklungen, die eine Nutzung bisher ungeeigneter Vorkommen ermöglichen, nehmen die inländischen Reserven an mineralischen Rohstoffen für die Kalksandsteinherstellung vielerorts sogar zu. Im Gegensatz zu Energierohstoffen entsteht Knappheit an mineralischen Stoffen in erster Linie durch gesellschaftliche Konventionen. Die Gewinnung von Steinen und Erden, also auch Kalkstein und Sand, findet hauptsächlich im Tagebau – Steinbrüchen und offenen Gruben – statt. Dafür werden lediglich etwa 0,0027 % der Gesamtfläche Deutschlands beansprucht. Dieser Anteil ist verschwindend gering – selbst der Wasserflächenanteil beträgt mit etwa 2,3 % der Landesfläche etwa das Eintausendfache. Obwohl die Flächennutzung für Abbauzwecke auf Zeiträume von in der Regel nicht mehr als 30 Jahren begrenzt ist und die Flächen nach Abschluss der Nutzung rekultiviert oder renaturiert werden, setzen sich in Gebietsplanungs- bzw. Raumordnungsverfahren vielfach konkurrierende Nutzungen – z. B. Wohnen, Verkehr, Land- und Forstwirtschaft oder auch Naturschutz – gegen die Belange der Nutzung heimischer Rohstoffe durch. Viele Beispiele belegen jedoch, dass insbesondere der Abbau mineralischer Rohstoffe und Naturschutz keinen Gegensatz darstellen. Einige seltene Tier- und Pflanzenarten finden in Abbaustätten der Steine-und-Erden-Industrie Lebensräume vor, die in der umgebenden Kulturlandschaft selten geworden sind.

3.2 Allgemeines zum Herstellprozess Die einzelnen Produktionsschritte sind im Bild 1 schematisch dargestellt. Der Herstellprozess der Kalksandsteinfer-

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

5


P. Lieblang/D. Konrad/F. U. Vogdt/M. Schäfers/W. Eden · Resource efficiency of calcium silicate units

Fig. 1. Process steps of calcium silicate masonry unit production (from [2]) Bild 1. Prozessschritte bei der Kalksandsteinherstellung (aus [2])

ods through the deposition of the calcareous skeletons of marine animals, and which consists mainly of calcium carbonate (CaCO3). The second essential ingredient is normal sand, which through two different effects essentially determines the properties of calcium silicate blocks, in particular the bulk density that is important for sound insulation and the strength. Silicate minerals and rocks are mainly used as aggregates for calcium silicate production. The water for calcium silicate production mainly comes from wells, mains water and lakes.

4 Use phase – general notes about approaches for the assessment of buildings For the period of use of buildings, Vogdt and Schäfers in [6] have already described the essential aspects of the resource efficiency of calcium silicate masonry. The key statements are repeated here: The article [6] shows through examples of detached and semi-detached houses of masonry construction that planned future German and international energy-saving standards can be achieved without problems using calcium silicate masonry units. In this regard, the constructional principle of function splitting developed by the calcium silicate industry is particularly promising, since further improvement of the constructional thermal insulation can be provided by increasing the thickness of the insulation layer without wasting resources. In the course of a life cycle assessment, any more stringent energy-saving requirements will still show a positive ecological balance with low shares for inputs (e. g. primary energy consumption) and outputs (e. g. emissions of greenhouse gases like CO2) due to the good resource efficiency of calcium silicate. Economically, a standard like the “nearly zero-energy house standard” exceeding the moderate passive house standard is not yet cost-effective at the current state of the technology or the current price arrangements for building products. This is, however, not due to the calcium silicate wall construction but much more due to the more laborious building services, especially for the use of regenerative energy.

5 Recycling of calcium silicate blocks Although the term recycling is omnipresent, it is used inconsistently and is not actually used in the Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz (closed cycle and waste man-

6

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

tigung besteht aus mehreren aufeinander folgenden Einzelschritten, die eine jeweils unterschiedliche Bedeutung für die Produktqualität haben. Die drei Rohstoffkomponenten werden homogen vermischt, mittels hydraulischer Pressen auf das gewünschte Sollmaß verdichtet und anschließend unter gespanntem Wasserdampf bei Überdruck und einer Temperatur von rd. 200 °C für einen Zeitraum von 6 bis 12 Stunden in Autoklaven gehärtet. Nach der Abkühlung sind die Kalksandsteine gebrauchsfertig [2], [4]. Als Bindemittel für die Kalksandsteinproduktion werden Branntkalke nach DIN EN 459 [5] benötigt, die im Allgemeinen CaO-Gehalte zwischen 81 M.-% und 95 M.-% aufweisen. Als Rohstoff für die Kalkherstellung dient natürlich vorkommender Kalkstein – ein Sedimentgestein, das in geologischen Zeiträumen hauptsächlich durch Ablagerung kalkhaltiger Skelette von Meerestieren entstanden ist und vorwiegend aus Calciumcarbonat (CaCO3) besteht. Als zweiten wesentlichen Bestandteil verwendet man herkömmlichen Sand, der durch zwei unterschiedliche Effekte die Eigenschaften von Kalksandsteinen – insbesondere die für den baulichen Schallschutz wichtige Rohdichte und auch die Festigkeit – wesentlich bestimmt. Als Gesteinskörnungen kommen für die Kalksandsteinherstellung vorwiegend silikatische Minerale und Gesteine in Frage. Als Frischwasserquellen für die Kalksandstein-Produktion werden hauptsächlich Brunnenwasser, Wasser aus dem öffentlichen Wasserversorgungsnetz und Oberflächenwasser herangezogen.

4 Nutzungsphase - Allgemeines zu Bewertungsansätzen von Gebäuden Zur Nutzungsphase wurden bereits von Vogdt und Schäfers in [6] wesentliche Aspekte zur Ressourceneffizienz von Kalksandsteinmauerwerk veröffentlicht. An dieser Stelle werden dazu die wichtigsten Kernaussagen zusammengefasst wiedergegeben: Der Beitrag [6] zeigt anhand von exemplarischen Einund Mehrfamilienhäusern in Mauerwerksbauweise, dass auch zukünftig national und europäisch angestrebte energetische Standards technisch problemlos mit Kalksandstein realisiert werden können. Hier erweist sich das von der KS-Industrie entwickelte Konstruktionsprinzip der Funktionstrennung als besonders zukunftsweisend, da eine weitere Verbesserung des baulichen Wärmeschutzes Ressourcen schonend durch eine einfache Erhöhung der Wärmedämmstoffdicke möglich wird.


P. Lieblang/D. Konrad/F. U. Vogdt/M. Schäfers/W. Eden · Ressourceneffizienz des Kalksandsteins

agement law). In the literal sense, recycling means bringing raw materials back into a material cycle. For the recycling of calcium silicate masonry units, this means that the use of primary mineral raw materials for various building or other applications (e. g. walling blocks, concrete, road building, landfill operation, vegetation substrate for trees or green roofs) is replaced by the substitution of mineral building waste with a resulting saving of raw material resources. Two different types of raw materials have to be differentiated here. Raw materials for energy generation are principally not capable of recycling and are no longer usable after their use for the satisfaction of needs. In principle, they become part of the resources again. Mineral and metallic raw materials, on the other hand, become part of the reserves again after preparation at the end of their period of use as so-called secondary raw materials. In this case it is immaterial whether the reuse takes place in similar products or they are used for other material purposes, as long as the use of secondary raw materials avoids the use of primary raw materials to the same extent. Recycling of calcium silicate masonry thus does not mean that the demolition rubble has to be reprocessed into calcium silicate masonry units. Instead, recycled building materials from demolished calcium silicate masonry can also be used as broken stone and thus save reserves of natural stone. The contribution made by the recycling of building materials to the sustainable use of mineral raw materials is significant. For the most efficient use of secondary raw materials, numerous aspects are important in each specific case. This affects for example the question to what extent technological progress can increase the efficiency of the processing of mineral building waste and extend the possible applications for secondary raw materials. The calcium silicate masonry unit industry contributes with numerous research and development projects to the provision of new applications for secondary raw materials and to the increase of the efficiency of recycling. Two basic objectives are important: – the development of technologies for the reuse of sorted aggregates recycled from calcium silicate masonry units in the production of blocks and – the development of processes for the production of recycled aggregates from calcium silicate demolition material, which is intended to substitute natural broken stone without any loss of quality. Practical solution approaches for these objectives have been produced in many AiF research projects of the Forschungsvereinigung Kalk-Sand e. V. [7] to [14]. In order to implement these in practical operation, not only the technical preconditions have to be fulfilled: the political, environmental law and economic constraints also have to be arranged appropriately. References – Literatur [1] DIN EN 771-2:2015-11 Festlegungen für Mauersteine, Teil 2: Kalksandsteine. [2] Kalksandstein – Planung Konstruktion Anwendung, 6. Aufl. Hannover 2014.

Im Rahmen einer Lebenszyklusanalyse ergibt sich bei einer Verschärfung der energetischen Standards darüber hinausgehend eine positive ökologische Bilanz mit geringen Anteilen für Aufwendungen (z. B. Primärenergieaufwand) und Wirkungen (z. B. Emissionen von Treibhausgasen, wie CO2) aufgrund der hohen Ressourceneffizienz von KS. Ökonomisch ist nach derzeitigem Stand der Technik bzw. nach derzeitigem Preisgefüge für Bauprodukte und Energie ein über den moderaten Passivhausstandard hinausgehender Standard wie der „Nahezu-Null-EnergieHaus-Standard“ noch nicht wirtschaftlich. Dies ist jedoch nicht auf die KS-Wandkonstruktionen, sondern vielmehr auf die aufwendigere technische Gebäudeausstattung TGA, insbesondere zur Nutzung regenerativer Energien, zurückzuführen.

5 Recycling von Kalksandsteinen Obwohl der Begriff Recycling allgegenwärtig ist, wird er uneinheitlich verwendet und ist selbst im Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz nicht enthalten. Im eigentlichen Wortsinn beschreibt Recycling das erneute Einbringen von Rohstoffen in einen Kreislauf. Für das Recycling von Kalksandsteinmauerwerk bedeutet es, den Verbrauch primärer mineralischer Rohstoffe für unterschiedlichste Bauwerke oder andere Einsatzgebiete (z. B. Mauersteine, Beton, Straßenbau, Deponiebau, Vegetationssubstrat für Bäume oder Dachbegrünungen) durch Nutzung mineralischer Baurestmassen zu substituieren und so die Rohstoffreserven zu schonen. Dabei muss zwischen zwei Rohstoffarten unterschieden werden. Rohstoffe zur Energieerzeugung sind prinzipiell nicht recyclingfähig und sind im Anschluss an ihre Nutzung für die Befriedigung von Bedürfnissen nicht mehr nutzbar. Sie werden im Prinzip wieder ein Bestandteil der Ressourcen. Dagegen bilden mineralische und metallische Rohstoffe nach einer Aufbereitung am Ende der Nutzungsphase in Form sogenannter Sekundärrohstoffe wieder einen Teil der Reserven. Dabei ist es unerheblich, ob die Wiederverwendung in gleichartigen Produkten stattfindet, oder ob sie einer anderen stofflichen Verwertung zugeführt werden, solange durch den Einsatz von Sekundärrohstoffen der Verbrauch von primären Rohstoffen in gleichem Umfang vermieden wird. Recycling von Kalksandsteinmauerwerk bedeutet also nicht, dass die Abbruchmassen wieder zu Kalksandsteinen aufbereitet werden müssen. Stattdessen können Recyclingbaustoffe aus abgebrochenem Kalksandsteinmauerwerk auch Schotter bzw. Splitt ersetzen und so die Natursteinreserven schonen. Der Beitrag, den das Baustoffrecycling zur nachhaltigen Nutzung mineralischer Primärrohstoffe leistet, ist erheblich. Für eine möglichst effiziente Nutzung sekundärer Rohstoffe sind im konkreten Einzelfall jedoch zahlreiche Aspekte von Bedeutung. Dies betrifft beispielsweise die Frage, in welchem Maß der technologische Fortschritt die Effizienz der Aufbereitung mineralischer Baurestmassen erhöht und die möglichen Verwendungsarten sekundärer Rohstoffe erweitert. Die Kalksandsteinindustrie trägt durch zahlreiche Forschungs- und Entwicklungsvorhaben dazu bei, neue Verwertungsmöglichkeiten für Sekundärrohstoffe zu erschließen und die Recyclingeffizienz zu er-

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

7


P. Lieblang/D. Konrad/F. U. Vogdt/M. Schäfers/W. Eden · Resource efficiency of calcium silicate units

[3] Institut Bauen und Umwelt e.V. (IBU): Umweltproduktdeklaration für Kalksandstein: nach ISO 14025 und EN 15804, 03.03.2016, www.bau-umwelt.com / https://epd-online. com [4] Eden, W.: Handbuch zur Herstellung von Kalksandsteinen, 3. Aufl. Forschungsvereinigung Kalk-Sand e.V., Hannover 2003. [5] DIN EN 459-1:2015-07 Baukalk – Teil 1: Begriffe, Anforderungen und Konformitätskriterien; Deutsche Fassung EN 459-1:2015. [6] Vogdt, F. U., Schäfers, M.: Energie- und Ressourceneffizienz von Gebäuden aus Kalksandstein. Mauerwerk 16 (2012), H. 5, S. 223–230. DOI: 10.1002/dama.201200546 [7] Eden, W.: Wiederverwertung von Kalksandsteinen aus Abbruch von Bauwerken bzw. aus fehlerhaften Steinen aus dem Produktionsprozess, KS-Recycling Teil I. Forschungsvereinigung Kalk-Sand e.V., Forschungsbericht Nr. 80, Hannover, 1994. [8] Eden, W.: Herstellung von Kalksandsteinen aus Bruchmaterial von Kalksandsteinen mit anhaftenden Dämmstoffen sowie weiterer Baureststoffe. Forschungsbericht Nr. 86, Forschungsvereinigung Kalk-Sand, Hannover 1997. [9] Eden, W., Friedl, L., Krass, K., Kurkowski, H., Mesters, K., Schießl, P.: Eignung von Kalksandstein-Bruchmaterial zum Recycling in der Baustoffindustrie. Forschungsbericht Nr. 97, Forschungsvereinigung Kalk-Sand e.V., Hannover, 2003. [10] Eden, W., Middendorf, B.: Entwicklung eines Recycling-Mauersteins unter Verwendung von Abbruchmaterial und Baurestmassen und Anwendung der Kalksandstein-Technologie. Forschungsbericht Nr. 106, Forschungsvereinigung Kalk-Sand, Hannover 2010. [11] Eden, W., Flottmann, N., Kohler, G., Kollar, J., Kurkowski, H., Radenberg, M., Schlütter, F.: Eignung von rezykliertem Kalksandstein-Mauerwerk für Tragschichten ohne Bindemittel. Forschungsbericht Nr. 111, Forschungsvereinigung KalkSand, Hannover 2010. [12] Eden, W., Kurkowski, H., Middendorf, B.: Verwertungsoptionen für rezyklierte Gesteinskörnungen aus Mauerwerk in der Steine- und Erden-Industrie. Forschungsbericht Nr. 115, Forschungsvereinigung Kalk-Sand, Hannover 2014. [13] Bischoff, G., Eden, W., Gräfenstein, R., Kurkowski, H., Middendorf, B.: Vegetationssubstrate aus rezyklierten Gesteinskörnungen aus Mauerwerk. Forschungsbericht Nr. 116, Forschungsvereinigung Kalk-Sand, Hannover 2014. [14] Eden, W., Kurkowski, H., Lau, J. J., Middendorf, B.: Bioaktivierung von Porenbeton- und Kalksandstein-Recyclinggranulaten mit Methan oxidierenden Bakterien zur Reduktion von Methanausgasungen aus Hausmülldeponien – ein Beitrag zum Klimaund Ressourcenschutz –Methanox II. Forschungsbericht Nr. 117, Forschungsvereinigung Kalk-Sand, Hannover 2015.

8

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

höhen. Dabei sind zwei grundsätzliche Aufgabenstellungen von Bedeutung: – die Entwicklung von Technologien zur Verwertung von sortenreinen Recycling-Gesteinskörnungen aus Kalksandstein in der Mauersteinproduktion und – die Entwicklung von Verfahren zur Herstellung von Recycling-Gesteinskörnungen aus Kalksandstein-Abbruchmaterial, die Splitt und Schotter aus Naturstein ohne Qualitätseinbußen substituieren können. In mehreren AiF-Forschungsprojekten der Forschungsvereinigung Kalk-Sand e. V. sind praxistaugliche Lösungsansätze für diese Problemstellungen erarbeitet worden [7] bis [14]. Für eine Umsetzung in die betriebliche Praxis müssen nicht nur technologische Voraussetzungen erfüllt sein; auch die politischen, umweltrechtlichen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen müssen entsprechend ausgerichtet werden. Authors - Autoren: Prof. Dr.-Ing. Peter Lieblang Technische Hochschule Köln, Institut für energieeffiziente Architektur (vormals Institut für Technik und Ökologie) Betzdorfer Straße 2 D-50679 Köln peter.lieblang@th-koeln.de Dr.-Ing. Daniela Konrad Büro KL, Konrad & Lieblang, Architektur, Bauphysik und Baustoffe Neuhöfferstraße 13–15 D-50679 Köln info@bueroKL.de Univ.-Prof. Dr.-Ing. Frank Ulrich Vogdt TU Berlin, Fachgebiet Bauphysik und Baukonstruktionen Gustav-Meyer-Allee 25 D-13355 Berlin bauphysik@tu-berlin.de Dr.-Ing. Martin Schäfers Bundesverband Kalksandsteinindustrie e.V. martin.schaefers@kalksandstein.de Dr.-Ing. Wolfgang Eden (Korrespondenzautor) Forschungsvereinigung Kalk-Sand e.V. Entenfangweg 15 D-30419 Hannover wolfgang.eden@kalksandstein.de


Articles – Fachthemen Sebastian Pohl Carl-Alexander Graubner

DOI: 10.1002/dama.201700717

Massive versus lightweight building: the latest investigations of (ecological) sustainability assessment Massivbau versus Leichtbau: Neueste Untersuchungen zur (ökologischen) Nachhaltigkeitsbewertung Over recent years, the authors have released various research findings concerning the sustainability of masonry construction for detached houses [1] and apartment buildings [2] in comparison with alternative construction methods (timber, reinforced concrete). Meanwhile, in cooperation between the Institute for Concrete and Masonry Structures, TU Darmstadt, and its spinoff LCEE Life Cycle Engineering Experts, these analyses have been merged to a further study with increased consideration of all relevant construction methods for multi-floor residential buildings; preliminary results have already been presented in this journal [3]. The following paper now shows the final findings including data updates, added construction variants (imported timber scenario) and extended life cycles (50 and 80 years).

In den vergangenen Jahren haben die Autoren in verschiedenen Publikationen Studienergebnisse zur Nachhaltigkeitsqualität der Mauerwerksbauweise im Ein-/Zweifamilienhaus- (EZFH) [1] und Mehrfamilienhaus-Bereich (MFH) [2] im Vergleich zu marktrelevanten Alternativbauweisen (Holz, Stahlbeton) präsentiert. In Kooperation zwischen dem Institut für Massivbau der TU Darmstadt und seinem Spin-off LCEE Life Cycle Engineering Experts wurden diese Untersuchungen zwischenzeitlich im Zuge einer Fortsetzungsstudie miteinander verschmolzen und die Betrachtung auf alle (auch potentiell) marktrelevanten Bauweisen im MFH-Bereich/Geschosswohnungsbau (Mauerwerk, Stahlbeton, Holz) ausgeweitet; vorläufige Ergebnisse hierzu wurden u. a. bereits in dieser Zeitschrift veröffentlicht [3]. Mit dem folgenden Beitrag werden nunmehr die finalen Studienergebnisse inkl. Datenaktualisierungen, ergänzter Vergleichsvarianten (Holzimport-Szenario) und erweiterter Betrachtungszeiträume (50 und 80 Jahre) präsentiert.

Keywords: sustainability; life cycle; sustainable building council

Stichworte: Nachhaltigkeit; Lebenszyklus; Gütesiegel Nachhaltiges Bauen

1 Introduction: sustainability as a quality feature in building

1 Einleitung: Nachhaltigkeit als bauliches Qualitätsmerkmal

Considering their undoubted significance in society, economy and politics, it is to be welcomed that sustainability principles have also noticeably found their way into the building and property industry in recent years. One sign of this is a widespread definition of building quality, which in addition to the classic attributes (technical quality, price) has also come to include the new dimension of sustainability, documented and communicated for example through sustainability certificates for building products or buildings. As is only to be expected, the industry has thus also become a central field of action for sustainability lobbying with its associated targeted representation of interests. Particularly in residential building, questions about the sustainability of building materials and construction methods used have led to very dogmatic discussions for some years. For example, timber frame building has been propagated, even for example for apartment blocks, with the corresponding marketing activities, currently not least by official state agents. But it has to be said that the necessary differentiation concerning sustainability from massive masonry and reinforced concrete building methods, which dominate the market, is argued from an ecological consid-

Angesichts ihrer unbestreitbaren gesellschafts-, wirtschaftsund umweltpolitischen Bedeutung ist es begrüßenswert, dass auch in der Bau- und Immobilienwirtschaft Grundsätze der Nachhaltigkeit in den letzten Jahren erkennbar Einzug gehalten haben. Ausdruck dessen ist auch eine verbreiterte bauliche Qualitätsdefinition, in der zu den klassischen Attributen (technische Qualität, Preis) ergänzend die neue Dimension der Nachhaltigkeitsqualität hinzu tritt – und beispielsweise mittels Nachhaltigkeitszertifikaten von Bauprodukten oder Bauwerken dokumentiert und kommuniziert wird. Erwartungsgemäß avanciert der Wirtschaftszweig dadurch aber gleichsam zu einem zentralen Aktionsfeld des Nachhaltigkeitslobbyismus und einer zugehörigen zielgerichteten Interessenvertretung. Insbesondere im Bereich des Wohnungsbaus werden hinsichtlich der Nachhaltigkeit der eingesetzten Baustoffe und Konstruktionsweisen seit Jahren stark dogmatisch geprägte Diskussionen geführt. Hierbei wird die Holzbauweise – z. B. auch für den Mehrfamilienhaus-Bereich – durch entsprechende Marketingaktivitäten propagiert, aktuell nicht zuletzt auch durch staatlich-hoheitliche Akteure. Dabei ist festzustellen, dass die erforderliche Abgrenzung von den marktdominanten mas-

© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin · Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

9


S. Pohl/C.-A. Graubner · Massive versus lightweight building: the latest investigations of (ecological) sustainability assessment

eration with a selective view of the life cycle phases of a building, and therefore not a holistic consideration of all points of sustainability [3]. But sustainability is not exclusively equivalent to ecology, but rather a simultaneous and comparable balance of both ecological and economic and above socio-cultural aspects, which also has to be manifested over the entire lifetime of a building and not just of one individual building material.

2 Sustainable materials = sustainable building? Whether and how individual building products and thus correlated construction methods also combine to an entirely sustainable (residential) building as an agglomeration of numerous material and construction components can be demonstrated, for example, with the aid of assessment and certification systems such as the Deutsches Gütesiegel Nachhaltiges Bauen (German quality mark for sustainable building). On the basis of this holistic assessment approach, especially specified for the residential typology, the actual life cycle-related sustainability of usual types of residential building can be assessed objectively and holistically. On the one hand, qualitative and quantitative aspects of the three classic dimensions of sustainability (ecological, economic, socio-cultural) as well as specific building qualities (functionality, technology) have to be considered, and on the other hand these sustainability aspects have to be classified for assessment into a precise German certification system for (residential) buildings; for example the Bewertungssystem für Nachhaltige Kleinwohnhausbauten (Assessment system for sustainable house building BNK) or the System Nachhaltigkeit im Wohnungsbau (Sustainability system for residential building NaWoh) as representatives of the public sector strand of the German quality mark for sustainable building. Two examples of private sector equivalents of the German quality mark for sustainable building are the system of the German society for sustainable building Neubau Wohngebäude (new residential buildings NWO) and Neubau Kleine Wohngebäude (Newbuild houses NKW). Using this life cycle-based methodology (see Fig. 1), the Institute for Concrete and Masonry Structures has recently been able to demonstrate the sustainable qualities of masonry compared to timber frame in the course of a study for detached and semi-detached housing [4]. Corresponding results of a second study for apartment blocks were compared to the alternative of reinforced concrete construction, which is market-relevant in this sector [5]. Meanwhile, the above-mentioned studies were combined as part of an updated study in cooperation with the spin-off LCEE Life Cycle Engineering Experts to cover all (and also potential) market-relevant construction methods for the building of apartment blocks (masonry, reinforced concrete, timber, all based on the model building shown in Fig. 2); and provisional results from this study have already been published in this journal [3]. The present article presents the final results of the study including updated data, more comparative variants and an extended period of consideration, and still shows that with a holistic consideration of sustainability, masonry construction of apartment buildings has no significant disadvantages compared to timber frame. Rather more, masonry construction is char-

10

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

siven Bau- und Konstruktionsweisen Mauerwerk und Stahlbeton in punkto Nachhaltigkeit über eine ökologisch fokussierte und mit Blick auf die Lebenszyklusphasen eines Gebäudes zeitlich selektive, mithin eben nicht ganzheitliche, Betrachtung aller Nachhaltigkeitsgesichtspunkte erfolgt [3]. Dabei ist Nachhaltigkeit mitnichten exklusiv mit Ökologie gleichzusetzen, sondern eine gleichzeitige und gleichwertige Balance sowohl ökologischer als auch ökonomischer und vor allem soziokulturell-funktionaler Aspekte, die sich darüber hinaus über den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes (und nicht eines einzelnen Konstruktionsmaterials) manifestieren muss.

2 Nachhaltige Materialien = Nachhaltige Gebäude? Ob und wie sich einzelne Bauprodukte und damit korrelierte Konstruktionsweisen auch zu einem gesamthaft nachhaltigen (Wohn-)Gebäude als Agglomerat aus einer Unzahl von Material- und Konstruktionskomponenten zusammenfügen, lässt sich beispielsweise mit den Bewertungs- und Zertifizierungssystemen des Deutschen Gütesiegels Nachhaltiges Bauen nachweisen. Auf Basis deren holistischer – insbesondere auch für die Typologie Wohnen spezifizierter – Bewertungsansätze lässt sich die tatsächliche lebenszyklusbezogene Nachhaltigkeitsqualität von gängigen Wohngebäudetypen objektiviert und ganzheitlich bewerten. Dazu sind einerseits qualitative und quantitative Aspekte der drei klassischen Nachhaltigkeitsdimensionen (Ökologie, Ökonomie, Soziokultur) sowie bauspezifische Querschnittsqualitäten (Funktionalität, Technik) zu berücksichtigen und diese Nachhaltigkeitsaspekte andererseits bewertungstechnisch in eine passgenaue deutsche Zertifizierungssystemvariante für (Wohn-) Gebäude einzuordnen; z. B. das Bewertungssystem für Nachhaltige Kleinwohnhausbauten (BNK) oder das System Nachhaltigkeit im Wohnungsbau (NaWoh) als Repräsentanten des öffentlichen Systemstrangs des Deutschen Gütesiegels Nachhaltiges Bauen. Als Pendants im privatwirtschaftlichen Strang des Deutschen Gütesiegels Nachhaltiges Bauen lassen sich die Systeme der Deutschen Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen Neubau Wohngebäude (NWO) und Neubau Kleine Wohngebäude (NKW) anführen. Unter Anwendung dieser lebenszyklusbasierten Methodik (vgl. Bild 1) konnte das Institut für Massivbau (IfM) der Technischen Universität Darmstadt in den letzten Jahren im Rahmen einer Studie für den Ein- (EFH) und Zweifamilienhaus-Bereich (ZFH) [4] die Nachhaltigkeitsqualitäten von Mauerwerk auch im Vergleich zur Holzbauweise nachweisen. Entsprechende Ergebnisse einer zweiten Studie für den Mehrfamilienhaus-Bereich (MFH) unter Einbeziehung der dort marktrelevanten Alternativbauweise Stahlbeton folgten [5]. Zwischenzeitlich wurden in Kooperation mit dem Spin-off LCEE Life Cycle Engineering Experts die genannten Vorgängeruntersuchungen im Zuge einer Fortsetzungsstudie miteinander verschmolzen und die Betrachtung auf alle (auch potentiell) marktrelevanten Bauweisen im MFHBereich/Geschosswohnungsbau (Mauerwerk, Stahlbeton, Holz; zugrunde gelegtes Muster-MFH gemäß Bild 2) ausgeweitet; vorläufige Ergebnisse hierzu wurden u. a. bereits in dieser Zeitschrift [3] veröffentlicht. Mit dem aktuellen Bei-


S. Pohl/C.-A. Graubner · Massivbau versus Leichtbau: Neueste Untersuchungen zur (ökologischen) Nachhaltigkeitsbewertung

Fig. 1. Schematic research approach in [4] and [5] (pictures: Bien-Zenker | LBBW) Bild 1. Schematischer Analyseansatz der Studien [4] und [5] (Bilder: Bien-Zenker | LBBW)

Fig. 2. Views of model apartment block from [4] (picture: ARGE//eV) Bild 2. Ansichten des Muster-MFH aus [4] (Bild: ARGE//eV)

acterised by (at least) comparable ecological sustainability and particularly by economic and socio-cultural qualities in comparison with timber [6].

3 Overview of results: overall sustainability of massive residential buildings According to the title of this article and the introductory discussion of the problems, the article is to be understood

trag werden nunmehr die finalen Studienergebnisse inkl. Datenaktualisierungen, ergänzter Vergleichsvarianten und erweiterter Betrachtungszeiträume präsentiert und nach wie vor aufgezeigt, dass Mauerwerkskonstruktionen im Geschosswohnungsbau bei einer ganzheitlichen Nachhaltigkeitsbetrachtung keine signifikanten Nachteile gegenüber der Vergleichsbauweise Holz zu attestieren sind. Vielmehr zeichnet sich die Mauerwerksbauweise bei gegenüber Holz (mindestens) vergleichbarer ökologischer Nachhaltigkeits-

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

11


S. Pohl/C.-A. Graubner · Massive versus lightweight building: the latest investigations of (ecological) sustainability assessment

as a scientifically neutral reply to the ecological exclusivity of timber building propagated by various interest groups, drawing on the ecobalance (life cycle assessment LCA) results of the stated study [6]. Nevertheless, it is first sensible to at least sketch the other findings about the holistic sustainability of massive residential buildings and thus generate an overall concept. The sustainable attributes of masonry building identified both in the previous and in the latest studies [3], [4] along the building life cycle range from the upstream chains and processes of (1) building product manufacture: – the use of natural raw materials – secure long-term and local raw material supply, thus in particular minimisation of energy- and emissions-intensive transport of raw materials and avoidance of the associated damaging environmental impact (in contrast to alternative building materials such as (soft)wood, which largely has to be imported today – no permanent, but only temporary and comparatively small need for land area to extract the raw materials, with subsequent return of such areas to society and nature through legally required recultivation and renaturation measures (other than with renewable raw materials such as timber, which represent a permanent use of production areas and can only actually permanently show the advantages of renewability if the management of the production areas is also sustainable. The area required for the extraction of mineral building materials is only about 1,500 ha or 0.004 % of the total area of Germany, whereas the production of timber as a raw material has a considerably larger extent with about 9.9 million ha of economically exploited woodland.) – no production wastage of closed materials cycles in the production process through the appropriate recycling of residue materials or dry hardened waste through the (2) construction and usage phases: – limitation of delivery distances to sites through a dense regional network of production works for masonry materials – economic sustainability through low production costs [7] (Fig. 3) and low life cycle costs (long lifetime, low maintenance) – ecological sustainability or life cycle assessment quality due to low assessed environmental impact (see Section 4) – high interior hygiene/air quality through lack of pollutants from the building materials – thermal (insulation properties/U-value and thermal storage capacity for summer thermal protection) and sound insulation (high mass per unit area or building airborne sound reduction) comfort – high safety level: non-flammable building material together with high fire resistance, no increase of smoke gas potential – flexibility of use: load-bearing reserves, floor plan alterations and to the

12

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

qualität insbesondere durch ökonomische und soziokulturelle Nachhaltigkeitsqualitäten aus [6].

3 Ergebnisüberblick: Gesamthafte Nachhaltigkeitsqualität massiver Wohngebäude Laut Beitragstitel und einführendem Problemaufriss ist der Beitrag als wissenschaftlich neutrale Replik auf die von diversen Interessengruppen vorgetragene ökologische Exklusivität der Holzbauweise zu verstehen, wobei die ökobilanziellen Resultate der genannten Studie [6] herangezogen werden. Zuvor ist es gleichwohl flankierend sinnvoll, die übrigen Erkenntnisse zur ganzheitlichen Nachhaltigkeitsqualität von massiven Wohngebäuden zumindest zu skizzieren und so einen Gesamtkontext zu generieren. Die sowohl in der aktuellsten als auch den Vorgängerstudien [3], [4] entlang des Gebäudelebenszyklus identifizierten Nachhaltigkeitsattribute der Mauerwerksbauweise erstrecken sich von den (1) Vorketten und Prozessen der Bauproduktherstellung: – Einsatz natürlicher Rohstoffe – langfristig gesicherte und ortsnahe Rohstoffversorgung, dadurch insbesondere Minimierung energieund emissionsintensiver Rohstofftransporte und Vermeidung entsprechender schädlicher Umweltwirkungen (im Gegensatz zu alternativen Bau- und Konstruktionsmaterialien wie etwa (Nadel-)Holz, das zu nennenswerten Teilen bereits heute aus dem Ausland importiert werden muss) – keine permanente, sondern nur temporäre und vergleichsweise kleinflächige Inanspruchnahme von Rohstoffgewinnungsflächen mit anschließender Rückgabe an Gesellschaft und Natur durch gesetzlich vorgeschriebene Rekultivierungs- und Renaturierungsmaßnahmen Anders bei nachwachsenden Rohstoffen wie beispielsweise Holz, die eine permanente Nutzung von Rohstoffgewinnungsflächen darstellen und die Vorteile ihrer Regenerierbarkeit grds. nur dann tatsächlich und dauerhaft realisieren können, wenn die Bewirtschaftung der Gewinnungsflächen auch nachhaltig erfolgt. Der Flächenbedarf für den Abbau von mineralischen Baustoffen beträgt nur ca. 1 500 ha bzw. 0,004 % der deutschen Gesamtfläche, während etwa die Gewinnung des Rohstoffs Holz mit ca. 9,9 Mio. ha wirtschaftlich genutzter Waldfläche eine erheblich größere Flächenausdehnung hat. – keine Produktionsabfälle bzw. geschlossene Stoffkreisläufe im Produktionsprozess durch entsprechende Rückführung von Rest-Rohstoffmassen oder erhärtetem Trockenbruch über die (2) Bauwerkserrichtung und Nutzungsphase: – Begrenzung nötiger Transportwege zur Baustelle durch dichtes regionales Netz an Produktionsstätten für Mauerwerksbaustoffe – ökonomische Nachhaltigkeit durch niedrige Herstellungskosten [7] (Bild 3) und niedrige Lebenszykluskosten (hohe Lebensdauern, Instandhaltungsfreiheit) – ökologische Nachhaltigkeit bzw. ökobilanzielle Qualität aufgrund niedriger ökobilanzieller Umweltwirkungen (s. Abschnitt 4)


S. Pohl/C.-A. Graubner · Massivbau versus Leichtbau: Neueste Untersuchungen zur (ökologischen) Nachhaltigkeitsbewertung

Production costs [€/m² external wall area] / Herstellungskosten [€/m² Außenwandfläche]

from | average | to von | Median | bis

321

Masonry external walls / Außenwände Mauerwerk

292 | 321 | 362 280

Reinforced concrete external walls / Außenwände Stahlbeton

300

320

340

360

380

400

420

440

[€/m² Außenwandfläche]

321 | 355 | 376 355

Timber frame external walls / Außenwände Holz

343 | 370 | 435 370

Fig. 3. Production costs of exterior wall variants according to ARGE//eV [7] Bild 3. Herstellungskosten von Außenwandtypen gemäß ARGE//eV [7]

(3) – –

end of the building life cycle: high recycling quota for the essential building materials fraction rubble (~ 96 %) [8] high recycling quota (~ 78 %) [8], i. e. operation of a high-quality waste hierarchy stage (compared to thermal recycling as the usual practice for timber materials)

– –

– Accordingly masonry building can, in the criteria of the German quality mark for sustainable building, which is influenced by the method of construction and/or the building material, either directly contribute to good assessment results or at least indirectly provide the necessary preconditions and document its high (holistic!) sustainability.

4 Result focus: life cycle assessment analysis and results for massive residential buildings In addition to the many sustainability attributes in economic, socio-cultural-functional and technical fields, the good ecobalance (life cycle assessment LCA) sustainability of masonry building was already part of the review of the results in Section 3. Now the analyses and results of the stated study [6], which confirm this life cycle assessment of masonry building in a scientifically neutral and independent manner, will be explained in more detail. It should be mentioned at this point that the methodology related to the entire building of the certification system of the German quality mark for sustainable building does not permit any final life cycle assessment for individual, separate building elements such as walls, because there are simply no independent comparative values (benchmarks) for wall components. These benchmarks rather exist only for the aggregated environmental impact of production, maintenance and demolition as well as the supply of the building with heat and electricity (energy supply). Therefore in order to generate a life cycle assessment, this has to be based on model comparative buildings. Specifically in [6], the model apartment block shown in Fig. 2 is investigated in masonry, reinforced concrete and timber construction in functionally equivalent construction variants. This means that the construction variants are characterised by identical balancing parameters regarding energy consumption (EnEV 2016), fittings (such as floor and wall coverings etc.) and construction (foundation, floor slabs, roof) and only differ in the wall materials and construction.

hohe Innenraumhygiene/Raumluftqualität durch Schadstofffreiheit der Konstruktionsmaterialien thermischer (Dämmeigenschaften/U-Werte U Wärmespeicherfähigkeit für sommerlichen Wärmeschutz) und schallschutztechnischer (hohe flächenbezogene Masse bzw. Bauschalldämmmaß) Komfort hohes Sicherheitsniveau: nicht brennbarer Baustoff, i. V. m. mit Tragreserven hoher Feuerwiderstand, keine Erhöhung des Rauchgaspotentials Nutzungsflexibilität: Tragreserven, Grundrissänderungen

bis hin zum (3) Ende des Gebäudelebenszyklus: – hohe Verwertungsquote für maßgebliche Wertstofffraktion Bauschutt (c 96 %) [8] – hohe Recyclingquote (c 78 %) [8], d. h. Bedienung einer hochwertigen Abfallhierarchiestufe (i. Vgl. zur thermischen Verwertung als gängige Praxis für Holzwerkstoffe) Entsprechend kann die Mauerwerksbauweise in Kriterien des Deutschen Gütesiegels Nachhaltiges Bauen, die von der Konstruktionsweise und/oder dem Baumaterial tangiert werden, entweder unmittelbar zu hohen Bewertungsergebnissen beitragen oder zumindest mittelbar die nötigen Voraussetzungen schaffen und ihre hohe (ganzheitliche!) Nachhaltigkeitsqualität dokumentieren.

4 Ergebnisfokus: Ökobilanzielle Analyse und Resultate für massive Wohngebäude Neben vielen Nachhaltigkeitsattributen in ökonomischen, soziokulturell-funktionalen und technischen Themenfeldern war auch die spezifisch ökobilanzielle Qualität der Mauerwerksbauweise bereits Teil des Ergebnisüberblicks aus Abschnitt 3. Nachfolgend sollen nunmehr en détail diejenigen Analysen und Resultate der genannten Studie [6] dargelegt werden, die diese ökobilanzielle Beurteilung der Mauerwerksbauweise wissenschaftlich neutral und unabhängig geprüft bestätigen. An dieser Stelle sei erwähnt, dass die gesamtgebäudebezogene Methodik der Zertifizierungssystemvarianten des Deutschen Gütesiegels Nachhaltiges Bauen keine abschließende ökobilanzielle Bewertung für einzelne, abge-

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

13


S. Pohl/C.-A. Graubner · Massive versus lightweight building: the latest investigations of (ecological) sustainability assessment 10,00

× Factor / Faktor 5,4

9,00

GWP [in 10-7 kg CO2-Äq.]

8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 Transport of domestic timber per m³ (175 km) / Transport Holz Inland pro m³ (175 km)

Transport of imported timber per m³ (950 km) / Transport Holz Import pro m³ (950 km)

Fig. 4. Effects of timber imports on the life cycle assessment of transport Bild 4. Auswirkungen des Holzimports auf ökobilanzielle Wirkungen des Transports

As another characteristic of the model building, the timber frame construction is additionally differentiated into two variants, one with domestically produced and one with imported timber, in order to identify the life cycle assessment influence of import transport. For this purpose, an import mix of timber/timber materials from the largest origin countries for German imports was assumed, with an average transport distance weighted according to import volumes. On the other hand, explicitly no foreign life cycle assessment base data was used for this variant in order to avoid creating any result effect from differences in the life cycle assessment base data between Germany and the import countries (in this respect, fictitious calculation with domestic life cycle assessment base data). Fig. 4 shows the life cycle assessment effects of average transport distances for the import per m³ of timber in direct comparison with the life cycle assessment effect of transport, which is included in the base data sets for domestically produced timber. However, the enormously increased life cycle assessment effects of transport only represent a small part of the overall life cycle assessment results, accordingly with only a slight effect on the overall life cycle assessment results. In order to represent and assess the results between the comparative buildings of masonry (median representation with min-max values) and the other construction variants in reinforced concrete and timber frame, the central effective indicators global warming potential (GWP), acidification potential (AP) and the overall primary energy demand (PEges) are used. The absolute results of the variants are further standardised with reinforced concrete representing the reference point 1. Finally, an assessment according to the NaWoh certification system is derived. A corresponding consideration of the overall life cycle assessment results, i.e. the balancing of all building elements of the model apartment block over the entire life cycle as well as its heat and electricity consumption during the period of use (Table 1), shows on one hand that the results of all model block variants lie at a similar level. The probable explanation for this is that the overall life cycle assessment results are very heavily influenced by the rele-

14

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

grenzte Bauteile wie etwa Wände gestattet, weil schlicht keine eigenständigen Vergleichswerte (Benchmarks) für Wandbauteile vorliegen. Vielmehr existieren diese Benchmarks nur für die aggregierten Umweltwirkungen aus Herstellung, Instandhaltung und Rückbau sowie Versorgung des Bauwerks mit Wärme und Strom (Energieversorgung). Mithin ist es zur Generierung einer ökobilanziellen Bewertung erforderlich, dies auf Basis von Musterobjekten als Vergleichsgebäude zu tun. Konkret wird in [6] das Muster-MFH nach Bild 2 in Mauerwerk-, Stahlbeton- und Holzbauweise in funktional äquivalenten Ausführungsvarianten untersucht. Das heißt, die Ausführungsvarianten zeichnen sich durch jeweils identische Bilanzparameter hinsichtlich energetischer Qualität (EnEV 2016), Gestaltung (etwa Boden-/Wandbeläge, etc.) und Konstruktion (Gründung, Decken, Dach) aus und unterscheiden sich lediglich in den Wandkonstruktionen und -aufbauten. Als weitere Ausprägung des Vergleichsgebäudes wurde zudem für die Holzständerbauweise zwischen zwei Detailvariationen – einer mit einheimischen und einer mit importierten Holzwerkstoffen – differenziert, um flankierend den öko-bilanziellen Einfluss der Import-Transporte zu identifizieren. Hierfür wurde einerseits ein Importmix von Holz/Holzwerkstoffen aus den größten deutschen Import-Bezugsländern i. V. m. einer mittleren (gemäß Importvolumen gewichteten) Transportentfernung angesetzt. Andererseits wurden für diese Variante explizit keine ausländischen ökobilanziellen Basisdaten verwendet, um keine Ergebniseffekte aus Unterschieden in den ökobilanziellen Basisdaten zwischen Deutschland und den ImportBezugsländern zu erzeugen (insofern: fiktive Berechnung mit einheimischen ökobilanziellen Basisdaten). Bild 4 zeigt die ökobilanziellen Auswirkungen durchschnittlicher Transportentfernungen für den Import pro m³ Holz im direkten Vergleich zu den ökobilanziellen Wirkungen des Transports, die in den Basisdatensätzen für einheimische Hölzer inkludiert sind. Allerdings stellen auch die enorm gesteigerten ökobilanziellen Wirkungen des Transports nur einen geringen Teil der ökobilanziellen Gesamtergebnisse – mit demgemäß geringem Effekt auf Gesamtergebnisebene der Ökobilanzen. Für Ergebnisdarstellung bzw. -auswertung zwischen den Vergleichsobjekten aus Mauerwerk (Mediandarstellung mit Min-Max-Werten) und den anderen Ausführungsvarianten in Stahlbeton-/Holzbauweise wurden die zentralen Wirkungsindikatoren Treibhauspotential (GWP), Versauerungspotential (AP) und der Primärenergiebedarf gesamt (PEges) herangezogen. Die absoluten Ergebnisse der Varianten wurden ferner normiert, wobei Stahlbeton den auf 1 genormten Bezugspunkt darstellt. Final wurde die Ableitung einer Bewertung im Zertifizierungssystem NaWoh durchgeführt. Bei einer entsprechenden Betrachtung der ökobilanziellen Gesamtergebnisse – d. h. einer Bilanzierung aller Bauteile des Muster-MFH über den gesamten Lebenszyklus sowie seines Wärme- und Stromverbrauchs während der Nutzungsphase (Tabelle 1) – zeigt sich einerseits, dass die Ergebnisse aller Muster-MFH-Varianten auf einem ähnlichen Niveau liegen. Maßgeblicher Hintergrund dessen ist, dass die ökobilanziellen Gesamtergebnisse sehr stark von den entsprechenden Um-


S. Pohl/C.-A. Graubner · Massivbau versus Leichtbau: Neueste Untersuchungen zur (ökologischen) Nachhaltigkeitsbewertung

Table 1. Life cycle assessment: overall results for the model apartment block – 50 years (normalised) Tabelle 1. Ökobilanzielle Gesamtergebnisse des Muster-MFH – 50 Jahre (normiert) System limits and calculations parameters/ Systemgrenzen und Berechnungsparameter Spatial system limits/ Räumliche Systemgrenze

Balancing of all constructional building elements as well as the heating/electricity consumption in the usage phase / Bilanzierung aller konstruktiven Bauteile sowie des Wärme-/ Strombedarfs der Nutzungsphase

Temporal system limits / Zeitliche Systemgrenze

Period of consideration according to the NaWoh assessment system: 50 years / Betrachtungszeitraum gemäß Bewertungssystem NaWoh: 50 Jahre

Functional system limits / Funktionelle Systemgrenze

Balancing of the entire lifecycle (production | use | disposal) / Bilanzierung des gesamten Lebenszyklus (Herstellung | Nutzung | Entsorgung)

Impact indicators / Wirkungsindikatoren

– Global warming potential (GWP), Acidification potential (AP), Primary energy consumption overall (PEges) / Treibhauspotential (GWP), Versauerungspotential (AP), Primärenergiebedarf gesamt (PEges) – Results per m² net ground area and year / Ergebnisse pro m2 Nettogrundfläche und Jahr – Normalisation to construction variant reinforced concrete / Normierung auf Ausführungsvariante Stahlbeton

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

15


S. Pohl/C.-A. Graubner · Massive versus lightweight building: the latest investigations of (ecological) sustainability assessment

Table 2. Certification results for the model apartment block variants in the NaWoh system Tabelle 2. Bewertungsergebnisse der Muster-MFH-Varianten im System NaWoh Impact category / Wirkungskategorie

GWP

PEne

PEe

AP

Apartment block clay masonry / MFH Ziegel

Over-fulfilled / überfüllt

Considerably over-fulfilled / deutlich überfüllt

Considerably over-fulfilled / deutlich überfüllt

very good / sehr gut

Apartment block calcium silicate blocks / MFH KS

Over-fulfilled / überfüllt

Considerably over-fulfilled / deutlich überfüllt

Considerably over-fulfilled / deutlich überfüllt

very good / sehr gut

Apartment block aerated concrete / MFH Porenbeton

Over-fulfilled / überfüllt

Considerably over-fulfilled / deutlich überfüllt

Considerably over-fulfilled / deutlich überfüllt

very good / sehr gut

Apartment block lightweight concrete / MFH Stahlbeton

Over-fulfilled / überfüllt

Considerably over-fulfilled / deutlich überfüllt

Considerably over-fulfilled / deutlich überfüllt

very good / sehr gut

Apartment block timber frame / MFH Holz

Over-fulfilled / überfüllt

Considerably over-fulfilled / deutlich überfüllt

Considerably over-fulfilled / deutlich überfüllt

very good / sehr gut

Apartment block imported timber / MFH Holz Import

Over-fulfilled / überfüllt

Considerably over-fulfilled / deutlich überfüllt

Considerably over-fulfilled / deutlich überfüllt

very good / sehr gut

vant environmental impact from the heating and electricity consumption during the period of use. On the other hand, the comparative reinforced concrete variant generally shows more environmental impact than the masonry variant, while the timber frame variant can only claim the slightly lowest values of all comparative variants in the field of greenhouse gas potential, but shows less favourable values than the masonry variant for the effect indicator AP (related to forest dieback). Altogether it remains to say that the model apartment block variants of masonry, according to impact category, can be attested comparable or slightly better life cycle assessments compared to the variants of reinforced concrete or timber frame. This does indeed show in the assessment of the underlying NaWoh criteria 3.1.1 – Part 1 (greenhouse gas potential) and 3.1.2 Primary energy demand. Other than the equivalent NWO of the DGNB system family, the NaWoh does not award any assessment points but controls the maintenance or fulfilment of the minimum requirements, for example for the reduction of emissions of greenhouse gases, and in addition rewards over-fulfilment. In addition to the assessment criteria, the describing criterion 3.2.1 Ecobalance – Part 2 provides additional information for the life cycle assessment results, for example for the effect indicator acidification potential for information without undertaking a definite assessment. Table 2 shows an overview of the assessment results for the model apartment block variants in the NaWoh system. This shows that all model apartment block variants in all the life cycle assessment criteria to be assessed receive exactly the same NaWoh assessment. Regarding this maximum uniformity of the NaWoh assessment results, the question naturally arises of the meaningfulness of the calibration of the benchmark of the NaWoh system. It can also be mentioned that the uniformity of the NaWoh assessment results does not primarily result from a (too) wide grid of benchmarks but from the closeness of the result corridor of the

16

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

weltwirkungen geprägt werden, die aus dem Wärmeund Stromverbrauch während der Nutzungsphase resultieren. Andererseits zeigt die Vergleichsvariante aus Stahlbeton gegenüber den Mauerwerksvarianten generell höhere Umweltwirkungen, während die Holz-Varianten allein im Bereich des Treibhauspotentials die geringfügig niedrigsten Werte aller Vergleichsvarianten für sich beanspruchen können, für den Wirkungsindikator AP (Stichwort Waldsterben) aber ungünstigere Ergebnisse als die Mauerwerksvarianten aufweisen. Insgesamt bleibt festzuhalten, dass den Muster-MFHVarianten aus Mauerwerk eine – je nach Wirkungskategorie – mit den Varianten aus Stahlbeton und Holz absolut vergleichbare bzw. teilweise bessere ökobilanzielle Qualität attestiert werden kann. Dies schlägt sich freilich auch in der Bewertung der zugrundeliegenden NaWoh-Kriterien 3.1.1 Ökobilanz – Teil 1 (Treibhauspotential) und 3.1.2 Primärenergiebedarf nieder. Anders als das Pendant NWO der DGNB-Systemfamilie vergibt NaWoh keine Bewertungspunkte, sondern kontrolliert die Einhaltung bzw. Erfüllung von Mindestanforderungen – z. B. an die Emissionsreduzierung von Treibhausgasen – und honoriert darüber hinaus eine Überfüllung. Über die bewertenden Kriterien hinaus weist das beschreibende Kriterium 3.2.1 Ökobilanz – Teil 2 zusätzliche Ökobilanz-Ergebnisse u. a. für den Wirkungsindikator Versauerungspotenzial nachrichtlich aus, ohne konkret eine Bewertung vorzunehmen. Tabelle 2 zeigt eine Gesamtübersicht zu den Bewertungsergebnissen der MusterMFH-Varianten im System NaWoh. Dabei zeigt sich, dass alle Muster-MFH-Varianten in allen zu bewertenden ökobilanziellen Kriterien die exakt gleiche NaWoh-Bewertung erhalten würden. Angesichts dieser maximalen Einheitlichkeit der NaWoh-Bewertungsergebnisse stellt sich natürlich die Frage nach der Sinnhaftigkeit der Kalibrierung der Benchmarks des NaWoh-Systems. Hierzu lässt sich anmerken, dass die


S. Pohl/C.-A. Graubner · Massivbau versus Leichtbau: Neueste Untersuchungen zur (ökologischen) Nachhaltigkeitsbewertung

model apartment house variants. The fact that the model apartment house has a high standard of energy saving, compulsorily the same for all variants, also contributes to the (uniformly) very good or optimal NaWoh assessment results, which due to the high result share of heating/electricity consumption in the period of use, leads to the maintenance or over-fulfilment of the NaWoh comparative values. For the development of the German quality mark for sustainable building and its certification system variants, the period of consideration (building life cycle) was generally, or for the life cycle assessment in particular, fixed at 50 years. The life cycle assessment calculations described so far are also based on this period of consideration. In reality, buildings can show considerably longer life cycles and periods of use, which applies particularly to residential buildings. For this reason, the life cycle assessment calculations were performed again with a modified procedure, i.e. for a period of consideration of 80 years, enabling the long periods of use of massive construction to be represented realistically. The results of this modified calculation are shown in Table 3. The essential effects of the elongation of the period of consideration are the following: (1) Slightly reduced absolute overall life cycle assessment results for all indicators (this reduction of the absolute results is naturally not visible in the normal display; the statement is based on an assessment of the background calculations) combined with a reduction of the effect of the production phase. The background is that the environmental impact of the construction method/the building elements on the life cycle phase are distributed over a considerably longer period of time. However, the extended period of consideration also leads to maintenance costs for building element coatings with short periods of use, e. g. finishing materials such as paints or textile floor coverings, and thus to environmental impact. However, this increased environmental impact is normally compensated in the results, at least partially, by being spread over a longer period of consideration. Anyway, the use duration of the constructive building element layers of the massive model apartment block exceed the period of consideration of 80 years, due to which the influence of the production phase for this model apartment block declines. (2) Shift of the overall life cycle assessment results between the model apartment block variants: In general, the statements above about the assumption of the influence of the production phase on the results due to the period of consideration being extended to 80 years also apply to the model apartment block in timber frame construction. Another effect is however decisive in this case: the period of use of the constructional elements of the timber variant are shorter than the period of consideration and thus constructional elements will have to be replaced in the course of the 80 years (for the ecobalance) with corresponding effects on the overall life cycle assessment results. These are that – the results of the impact category of GWP between the masonry and the timber frame variants in effect approach and – in contrast the result spacings in the effect categories of the AP and PEges increase to the extent that the results for the timber variant now lie somewhat more clearly

Einheitlichkeit der NaWoh-Bewertungsergebnisse primär nicht aus einem (zu) weitmaschigen Raster an Benchmarks resultiert, sondern auf der Enge des Ergebniskorridors der Muster-MFH-Varianten. Des Weiteren trägt zu den (einheitlichen) sehr guten respektive optimalen NaWoh-Bewertungsergebnissen auch bei, dass das Muster-MFH einen hohen – über alle Varianten zwingend identischen – energetischen Standard aufweist, was wegen des hohen Ergebnisanteils des Wärme-/Strombedarfs der Nutzungsphase zu einer Einhaltung bzw. Übererfüllung der NaWoh-Vergleichswerte führt. Bei der Entwicklung des Deutschen Gütesiegels Nachhaltiges Bauen und seiner Zertifizierungssystemvarianten wurde der Betrachtungszeitraum der Bewertung (Gebäudelebenszyklus) allgemein bzw. auch der ökobilanziellen Bewertung im Speziellen auf 50 Jahre fixiert. Auf diesen Betrachtungszeitraum bezogen sich auch die bisher dargestellten ökobilanziellen Berechnungen. In der Realität können Gebäude allerdings erheblich längere Lebenszyklen und Nutzungsdauern aufweisen. Insbesondere gilt dies für Wohngebäude. Aus diesem Grund wurden die ökobilanziellen Berechnungen nochmals in modifizierter Vorgehensweise, d. h. für einen Betrachtungszeitraum von 80 Jahren, durchgeführt, wodurch vor allem auch die langen Nutzungsdauern massiver Konstruktionen bzw. Bauteile realitätsgetreuer abgebildet werden können. Die Ergebnisse dieser modifizierten Berechnungen sind in Tabelle 3 dargestellt. Wesentliche Auswirkungen der Ausweitung des Betrachtungszeitraums sind folgende: (1) Leicht reduzierte absolute Gesamtökobilanzergebnisse für alle Indikatoren (diese Reduzierung der absoluten Ergebnisse wird naturgemäß in der normierten Darstellung nicht ersichtlich; die Feststellung basiert auf einer Auswertung der Hintergrundberechnungen) i.V.m. einer Abnahme des Ergebniseinflusses der Herstellungsphase: Hintergrund ist, dass die Umweltwirkungen der Konstruktion/der Bauteile aus der Lebenszyklusphase der Herstellung auf einen deutlichen längeren Zeitraum verteilt werden. Jedoch führt der ausgedehnte Betrachtungszeitraum zu Instandhaltungsaufwendungen für Bauteilschichten mit geringen Nutzungsdauern, z. B. Ausbaumaterialien wie Anstriche oder textile Bodenbeläge und damit zu Umweltwirkungen. Allerdings werden diese erhöhten Umweltwirkungen im Ergebnis zumindest teilweise durch die Umlage auf einen längeren Betrachtungszeitraum kompensiert. Ohnehin überschreiten die Nutzungsdauern der konstruktiven Bauteilschichten der massiven MusterMFH-Varianten den Betrachtungszeitraum von 80 Jahren, wodurch der Einfluss der Herstellungsphase für diese Muster-MFH-Varianten abnimmt. (2) Verschiebung der ökobilanziellen Gesamtergebnisse zwischen Muster-MFH-Varianten: Grundsätzlich gilt die obige Feststellung der Annahme des Ergebniseinflusses der Herstellungsphase wegen des auf 80 Jahre ausgeweiteten Betrachtungszeitraums auch für die Muster-MFH-Varianten in Holzbauweise. Als weiterer – hier entscheidender – Effekt tritt hinzu, dass die Nutzungsdauern der Konstruktionsbauteile der Holz-Varianten kürzer sind als der Betrachtungszeitraum und deshalb diese Konstruktionsbauteile im Verlauf der 80 Jahre (ökobilanziell) einmal zu ersetzen sind, mit entsprechen-

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

17


S. Pohl/C.-A. Graubner · Massive versus lightweight building: the latest investigations of (ecological) sustainability assessment

Table 3. Life cycle assessment: overall results for the model apartment block – 80 years (normalised) Tabelle 3. Ökobilanzielle Gesamtergebnisse des Muster-MFH – 80 Jahre (normiert) System limits and calculations parameters/ Systemgrenzen und Berechnungsparameter Spatial system limits/ Räumliche Systemgrenze

Balancing of all constructional building elements as well as the heating/electricity consumption in the usage phase / Bilanzierung aller konstruktiven Bauteile sowie des Wärme-/ Strombedarfs der Nutzungsphase

Temporal system limits / Zeitliche Systemgrenze

Period of consideration: 80 years / Betrachtungszeitraum: 80 Jahre

Functional system limits / Funktionelle Systemgrenze

Balancing of the entire lifecycle (production | use | disposal) / Bilanzierung des gesamten Lebenszyklus (Herstellung | Nutzung | Entsorgung)

Impact indicators / Wirkungsindikatoren

– Global warming potential (GWP), Acidification potential (AP), Primary energy consumption overall (PEges) / Treibhauspotential (GWP), Versauerungspotential (AP), Primärenergiebedarf gesamt (PEges) – Results per m² net ground area and year / Ergebnisse pro m2 Nettogrundfläche und Jahr – Normalisation to construction variant reinforced concrete / Normierung auf Ausführungsvariante Stahlbeton

18

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1


S. Pohl/C.-A. Graubner · Massivbau versus Leichtbau: Neueste Untersuchungen zur (ökologischen) Nachhaltigkeitsbewertung

above those of the masonry variants. (No assessment similar to Table 2 can be derived for the modified period of consideration since the NaWoh system only provides benchmarks calibrated for the original period of consideration of 50 years for the life cycle assessment criteria.)

5 Summary: sustainability as a quality feature of masonry building Bypassing the dogmatically argued discussions about the optimal building and construction methods for sustainability, which were described in the introduction, the current research results described in this article, if neutrally considered, are more than suitable to contribute to cooling down the discussion. In addition, the attention of those responsible for handling and deciding should be paid to those features of buildings, which are actually essential and compulsory as a whole (!) for ecologically, economically and socio-culturally sustainable buildings, including the energy saving characteristics. The research results that are briefly described above [6] show in this regard that masonry construction is without doubt available for futuristic, holistic solutions for ecologically, socio-culturally and functionally sustainable requirements. References – Literatur [1] Graubner, C.-A., Pohl, S.: Deutschland baut darauf – Nachhaltigkeit von Ein- und Zweifamilienhäusern aus Mauerwerk. Mauerwerk 17 (2013), H. 6, S. 344–356. DOI: 10.1002/ dama.201300597 [2] Graubner, C.-A., Pohl, S.: Masonry – a sustainable building material / Mauerwerk – ein nachhaltiges Baumaterial. Mauerwerk 18 (2014), H. 3/4, S. 139–150. DOI: 10.1002/ dama.201400617 [3] Graubner, C.-A., Pohl, S., Förster, V., Schmitt, M., Koob, B.: Sustainable building with masonry / Nachhaltiges Bauen mit Mauerwerk. Mauerwerk 20 (2016), H. 1, S. 32–48. DOI: 10.1002/dama.201600690 [4] Graubner, C.-A., Pohl, S.: Nachhaltigkeit von Ein- und Zweifamilienhäusern aus Mauerwerk. Institut für Massivbau, Technische Universität Darmstadt, 2013. [5] Graubner, C.-A., Pohl, S.: Nachhaltigkeit von mehrgeschossigen Wohngebäuden aus Mauerwerk. Institut für Massivbau, Technische Universität Darmstadt, 2014. [6] Pohl, S.: Nachhaltigkeit von Mauerwerk im Geschosswohnungsbau. LCEE Life Cycle Engineering Experts GmbH, Darmstadt 2016. [7] ARGE/eV: Kostenvergleiche – Studie zum Vergleich verschiedener Bauweisen im Wohnungsbau – Vorteile massiver Bauweisen. Statusbericht 07/2014, Berlin. [8] Bundesverband Baustoffe – Steine und Erden [Hrsg.]: Mineralische Bauabfälle, Monitoring 2012, Berlin 2015.

den Auswirkungen auf die ökobilanziellen Gesamtergebnisse. Diese sind, dass – sich die Ergebnisse der Wirkungskategorie des GWP zwischen den Mauerwerks- und den Holz-Varianten faktisch gänzlich annähern und – sich demgegenüber die Ergebnisabstände in den Wirkungskategorien des AP und PEges insofern vergrößern, als die Ergebnisse der Holz-Varianten nunmehr etwas deutlicher oberhalb der Ergebnisse der Mauerwerksvarianten liegen. (Eine Bewertung analog zu Tabelle 2 lässt sich für den modifizierten Betrachtungszeitraum nicht ableiten, weil das System NaWoh für die Ökobilanz-Kriterien nur Benchmarks vorhält, die für den originären Betrachtungszeitraum von 50 Jahren kalibriert sind.)

5 Resümee: Nachhaltigkeit als Qualitätsmerkmal der Mauerwerksbauweise Einen Bogen schlagend zur einleitend skizzierten dogmatisch geführten Diskussion um die aus Nachhaltigkeitssicht optimale Bau- und Konstruktionsweise sind die in diesem Beitrag beschriebenen aktuellen Forschungsergebnisse neutral betrachtet mehr als geeignet, um zu einer Diskussionsentspannung beizutragen. Zudem sollte sich die Aufmerksamkeit der handelnden und entscheidenden Akteure auf jene Gebäudemerkmale richten, die in ihrer Gesamtheit (!) für sowohl ökologisch als auch ökonomisch und soziokulturell-funktional nachhaltige Gebäude unter Einbeziehung der energetischen Bauqualität tatsächlich wesentlich und zwingend sind. Die vorstehend komprimiert dargestellten Forschungsergebnisse aus [6] zeigen diesbezüglich, dass die Mauerwerksbauweise ohne Frage entsprechende zukunftsfähige, ganzheitliche Lösungen für ökologische wie ökonomische und soziokulturell-funktionale Nachhaltigkeitsanforderungen zur Verfügung stellt.

Authors – Autoren: Dr.-Ing. Sebastian Pohl LCEE Life Cycle Engineering Experts GmbH Berliner Allee 58 D-64295 Darmstadt www.LCEE.de Prof. Dr.-Ing. Carl-Alexander Graubner TU Darmstadt Institut für Massivbau Franziska-Braun-Straße 3 D-64287 Darmstadt www.massivbau.tu-darmstadt.de

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

19


Articles – Fachthemen Detleff Schermer

DOI: 10.1002/dama.201700719

Design according to Eurocode 6 in practice Bemessung nach Eurocode 6 in der Praxis For the structural design of masonry according to Eurocode 6 with the associated German national annex, the simplified method and the further simplified calculation method in Annex A are available. These procedures provide tools that can be used in practice to design standard cases quickly and easily. One feature of the verification of masonry walls under compressive loading is that no bending moments in the walls have to be determined as part of the determination of section forces and moments since the verification of the load-bearing capacity of the wall is based solely on the acting vertical force. The effects of floor end restraint and buckling are dealt with by simple equations. One new feature of verification according to Eurocode 6 is that the effect of partially supported floors on the load-bearing capacity of the wall can be included directly. The code is compact and simple to use and the further simplified calculation method is predestined for verification by manual calculation.

Für die Bemessung von Mauerwerk nach der europäischen Vorschrift Eurocode 6 mit dem zugehörigen deutschen nationalen Anhang bieten sich das vereinfachte Verfahren und das stark vereinfachte Verfahren in Anhang B an. Mit diesen Verfahren werden der Praxis Werkzeuge an die Hand gegeben, die eine rasche und sichere Bemessung für die Standardfälle erlauben. Kennzeichen für die Nachweisführung von druckbeanspruchten Mauerwerkswänden ist, dass bei der Schnittgrößenermittlung keine Biegemomente in den Wänden bestimmt werden müssen, da die Nachweise der Wandtragfähigkeit ausschließlich über die einwirkende Normalkraft erfolgen. Die Effekte einer Deckeneinspannung und die Knicksicherheit werden mit vereinfachten Gleichungen erfasst. Neu ist bei der Nachweisführung nach Eurocode 6, dass der Effekt teilaufgelagerter Decken auf die Wandtragfähigkeit direkt erfasst werden kann. Die Norm ist in der Kompaktheit und einfachen Anwendung zusammen mit dem stark vereinfachten Verfahren prädestiniert für die Nachweisführung per Hand.

Keywords: calculation method, simplified; calculation method, further simplified; structural design; construction detailing; Eurocode 6; masonry; buckling, floor bearing depth

Stichworte: Verfahren, vereinfachtes; Verfahren, stark vereinfachtes; Bemessung; Konstruktion; Eurocode 6; Mauerwerk; Knicken; Deckenauflagertiefe

1 Introduction

1 Einleitung

Masonry construction has now also changed over to the European design codes. One special feature in comparison with other methods of construction – for example reinforced concrete or timber construction – is the provision in Part 3 of Eurocode 6 of an alternative simplified calculation method. This reduces the calculated verifications of standard cases in usual building types to a minimum, meaning in practice that these verifications can be performed by hand. As before, no additional verification of serviceability is required as long as the structural stability has been successfully verified and the constructional requirements are complied with.

Zwischenzeitlich ist auch im Mauerwerksbau die Umstellung auf die europäischen Bemessungsvorschriften erfolgt. Als Besonderheit im Vergleich zu den anderen Bauweisen – beispielsweise dem Stahlbeton- oder Holzbau – wird mit dem Teil 3 von Eurocode 6 auch ein vereinfachtes Verfahren angeboten. Dabei wird der rechnerische Nachweis für Standardfälle bei üblichen Hochbauten auf ein Minimum reduziert, was der Praxis erlaubt, diese Nachweise per Hand durchzuführen. Auch weiterhin sind mit erfolgreicher Nachweisführung der Tagfähigkeit und bei Einhaltung der konstruktiven Vorgaben keine zusätzlichen Gebrauchstauglichkeitsnachweise notwendig.

2 Application of the simplified calculation method 2.1 Scope of application

2 Anwendung des vereinfachten Verfahrens 2.1 Anwendungsbereich

The verification of unreinforced masonry may be performed according to the simplified calculation method in Part 3 of Eurocode 6 [2] under the following conditions:

Unter folgenden Bedingungen ist der Nachweis von unbewehrtem Mauerwerk nach dem vereinfachten Verfahren in Teil 3 von Eurocode 6 [2] möglich:

20

© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin · Mauerwerk 21 (2017), Heft 1


D. Schermer · Bemessung nach Eurocode 6 in der Praxis

– building height maximum 20 m – wall thickness or maximum permissible clear storey height depending on the type of wall and the imposed loads on the floors in accordance with the values in tables – floor span max. 6 m (for floors spanning in two directions, the shorter span is always the reference independent of the wall support under consideration) – no large eccentricities are transferred into the building elements – partially supported floors within the limits stated below are allowed – floor supporting length of partially supported floors a at least 50 % of the wall thickness t (exception for wall thickness t " 36.5 cm: minimum supporting length 40 % of the wall thickness t) or 10 cm – bonding overlap ü/h v 0.4 or ü v 4.5 cm, or for element masonry ü/h v 0.2 or ü v 12.5 cm

– Gebäudehöhe maximal 20 m – Wanddicke bzw. maximal zulässige lichte Geschosshöhe in Abhängigkeit der Wandart und der Nutzlast auf den Decken entsprechend Tabellenvorgaben – Deckenstützweite maximal 6 m (bei 2-achsig gespannten Decken ist unabhängig von dem betrachteten Wandauflager immer die kürzere Stützweite der Referenzwert) – Es werden keine größeren Ausmitten in die Bauteile eingeleitet – teilaufgelagerte Decken mit den unten angegebenen Grenzen fallen nicht darunter. – Deckenauflagertiefe von teilaufgelagerten Decken a mindestens 50 % der Wanddicke t (Ausnahme bei Wanddicke t " 36,5 cm: Mindestauflagetiefe 40 % der Wanddicke t) bzw. 10 cm – Überbindemaß ü/h v 0,4 bzw. ü v 4,5 cm bzw. bei Elementmauerwerk ü/h v 0,2 bzw. ü v 12,5 cm

If an application condition for a building element has been exceeded, e. g. clear storey height, then the verification for this building element can be performed according to Eurocode 6, Part 1-1 [1]. The same applies for the following verifications and requirements, which are only regulated by the precise method: – shear verification (shear loading parallel or perpendicular to a panel) – verification under bending and tension loading – loading of partial areas – chase table

Ist für ein Bauteil die Anwendungsgrenze, z. B. lichte Geschosshöhe, überschritten, kann für dieses Einzelbauteil der Nachweis nach dem genaueren Verfahren in Eurocode 6, Teil 1-1 [1] erfolgen. Gleiches gilt für folgende Nachweise und Anforderungen, die allein im genaueren Verfahren geregelt sind: – Schubnachweis (Scheiben- und Plattenschub) – Nachweis unter Biege- und Zugbeanspruchung – Teilflächenbelastung – Schlitztabelle

2.2 Nachweisumfang im vereinfachten Verfahren 2.2 Extent of verification in the simplified procedure The following verifications are covered in Part 3 of Eurocode 6 [2]: – walls with predominantly compressive loading (the standard verification in practice) – non-bearing infilling walls – minimum vertical load on load-bearing external walls under wind loading (only seldom decisive) – basement walls subjected to lateral earth pressure – internal walls not subject to vertical loads and with limited lateral load (Installation area 1) In this article, the following discussion is only concerned with the standard verification of walls with predominantly compressive loading.

Folgende Nachweise werden im Teil 3 von Eurocode 6 [2] behandelt: – Wände unter überwiegender Druckbeanspruchung (Standardnachweis in der Praxis) – nicht-tragende Ausfachungswände – Mindestauflast von windbeanspruchten, tragenden Außenwänden (nur selten maßgebend) – erddruckbeanspruchte Kelleraußenwände – vertikal nicht beanspruchte Innenwände mit begrenzter horizontaler Belastung (Einbaubereich 1) In diesem Beitrag wird im Folgenden allein auf den Standardnachweis überwiegend auf Druck beanspruchter Wände eingegangen.

2.3 Nachweis überwiegend auf Druck beanspruchter Wände 2.3 Verification of walls with predominantly compressive loading Walls with predominantly compressive loading at the limit state of load-bearing are verified at the design safety level with the equation:

(

NEd,max ≤ NRd = t ⋅ b ⋅ fd ⋅ min Φ1; Φ 2

)

(1)

Capacity reduction factor +1 – describes the case that when floors are supported by the wall as end support, the resulting restraining moment reduces the load-bearing capacity at the wall head or foot (" criterion “floor restraint”):

Der Nachweis überwiegend auf Druck beanspruchter Wände im Grenzzustand der Tragfähigkeit auf Bemessungsniveau erfolgt in der Form:

(

NEd,max ≤ NRd = t ⋅ b ⋅ fd ⋅ min Φ1; Φ 2

)

(1)

Abminderungsfaktor +1 – beschreibt den Fall, dass bei der Auflagerung von Decken das resultierende Einspannmoment die Tragfähigkeit am Wandkopf bzw. -fuß reduziert (" Kriterium „Deckeneinspannung“):

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

21


D. Schermer · Design according to Eurocode 6 in practice

for walls as end supports of floors: Φ1 = 1.6 − 1/5 m ≤ 0.9 ⋅ a/t for fk < 1.8 N/mm 2 Φ1 = 1.6 − 1/6 m ≤ 0.9 ⋅ a/t for fk ≥ 1.8 N/mm 2 (2) Φ1 = 0.33 for roof slabs for walls as intermediate supports to floors: Φ1 = 0.9

Capacity reduction factor +2 – describes the case that the wall can fail by buckling at half storey height (" criterion “buckling”): ⎛h ⎞ ⎛ a⎞ Φ2 = 0, 85 ⎜ ⎟ − 0, 0011 ⋅ ⎜ ef ⎟ ⎝ t⎠ ⎝ t ⎠

2

(3)

für Wände als Endauflager von Decken: Φ1 = 1, 6 − 1/5 m ≤ 0, 9 ⋅ a/t für fk < 1, 8 N/mm 2 Φ1 = 1, 6 − 1/6 m ≤ 0, 9 ⋅ a/t für fk ≥ 1, 8 N/mm 2 (2) Φ1 = 0, 33 bei Dachdecken für Wände als Zwischenauflager von Decken: Φ1 = 0, 9

Abminderungsfaktor +2 – beschreibt den Fall, dass die Wand durch Knicken in halber Geschosshöhe versagen kann (" Kriterium „Knicken“): ⎛h ⎞ ⎛ a⎞ Φ2 = 0, 85 ⎜ ⎟ − 0, 0011 ⋅ ⎜ ef ⎟ ⎝ t⎠ ⎝ t ⎠

2

(3)

with: l floor span hef effective hight of the wall (see Section 3.2) t wall thickness (see Fig. 1) a floor supporting length (see Fig. 1) fk characteristic compressive strength of masonry fd design compressive strength of masonry

mit: l Deckenstützweite hef Knicklänge (s. Abschnitt 3.2) t Wanddicke (s. Bild 1) a Deckenauflagertiefe (s. Bild 1) fk charakteristische Mauerwerksdruckfestigkeit fd Bemessungswert der Mauerwerksdruckfestigkeit

With monolithic external walls, insulation is provided at the face side of floor junctions in order to avoid thermal bridges. This leads to the structurally effective supporting length a being less than the wall thickness t. In contrast to this, when walls have external insulation, the floor supporting length is equal to the wall thickness a " t. In Eqs. (2) and (3), it can be seen that the floor supporting length is a decisive criterion for the determination of the capacity reduction factors +1 and +2. For this reason, it is recommended to select the floor supporting length as 2/3 of the wall thickness for monolithic external walls in standard areas (Fig. 2). Areas with higher compressive loading can demand greater floor supporting lengths. For the verification of the maximum acting vertical force NEd,max at the design level, and under the precondition that the floors are of reinforced concrete, the imposed live loads do not exceed 4 kN/m2 and both types of action act as compressive forces, the standard equation NEd "1.35 š NGk  1.5 š NQk can be further simplified to:

Bei monolithischen Außenwänden wird im Bereich der Geschossdecken stirnseitig Dämmung angeordnet, um Wärmebrücken zu vermeiden. Dieses führt dazu, dass die statisch wirksame Auflagertiefe a kleiner als die Wanddicke t ist. Im Gegensatz dazu ergibt sich bei Wänden mit zusätzlicher Wärmedämmung die Deckenauflagertiefe zu der Wanddicke a " t. In den Gln. (2) und (3) ist erkennbar, dass die Deckenauflagertiefe ein entscheidendes Kriterium für die Bestimmung der Traglastfaktoren +1 und +2 ist. Aus diesem Grund wird empfohlen, bei monolithischen Außenwänden in Standardbereichen die Deckenauflagertiefe zu 2/3 der Wanddicke zu wählen (Bild 2). Bereiche mit höherer Druckbeanspruchung können auch größere Deckenauflagertiefen erfordern. Für den Nachweis der maximal einwirkenden Normalkraft NEd,max auf Bemessungsniveau kann unter der Voraussetzung, dass die Decken aus Stahlbeton sind, die Nutzlasten 4 kN/m2 nicht überschreiten und beide Einwirkungsarten Druckkräfte erzeugen, der standardmäßige Ansatz NEd "1,35 · NGk  1,5 · NQk weiter vereinfacht werden zu:

(

NEd = 1.4 ⋅ NGk + NQk

)

(4)

3 Input parameters The following input parameters and initial considerations are to be noted.

3.1 Building materials In Germany, the following products are permissible for use in load-bearing structures: – products covered by the so-called national residual standards or the European standards with consideration of the associated application standards – products according to national technical approvals from the Deutsches Institut für Bautechnik, e. g. precision clay unit masonry (Fig. 3) The characteristic masonry compressive strength fk can be read from a table according to the type of block, the perfo-

22

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

Fig. 1. Definition of the floor supporting length a and wall thickness t, left: fully supported floor, right: partially supported floor Bild 1. Definition von Deckenauflagertiefe a und Wanddicke t, links: voll aufgelagerte Decke, rechts: teilaufgelagerte Decke


D. Schermer · Bemessung nach Eurocode 6 in der Praxis

Fig. 2. Example detail of the junction of external wall and floor slab with monolithic precision clay unit masonry and Poroton DRS slab edge element Bild 2. Beispielhafte Ausbildung des Außenwand-Decken-Knotens bei monolithischem Planziegelmauerwerk mit Poroton DRS-Deckenrandschale

(

)

ration pattern and the mortar used and depending on the compressive strength of the blocks. For products regulated under approvals, this information can be found in the relevant approval. The conversion of the design value fd is performed in the permanent and temporary loading situations similarly to reinforced concrete design by considering the material safety factor 1.5 and the long-term factor 0.85 to give:

NEd = 1, 4 ⋅ NGk + NQk

fd = fk ⋅ ξ/γ M = fk ⋅ 0.85/1.5

In Deutschland sind folgende Produkte für die Anwendung in tragenden Konstruktionen zulässig: – genormte Produkte nach den sog. nationalen Restnormen oder den europäischen Normen mit Berücksichtigung der zugehörigen Anwendungsnormen – Produkte nach allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen vom Deutschen Institut für Bautechnik, z. B. Planziegelmauerwerk (Bild 3)

(5)

For pillars with a cross-sectional area of less than 0.1 m2, an additional reduction by the factor 0.8 is required in order to compensate the lack of redistribution capacity of such building elements.

3.2 Buckling and effective height The determination of the effective height hef of masonry walls restrained on 2 sides at the wall head and foot by concrete floors is performed depending on the wall thickness t and the clear storey height h according to the following equation:

(4)

3 Eingangsparameter Folgende Eingangsparameter und Vorbetrachtungen sind zu beachten.

3.1 Baustoffe

Entsprechend der Steinart, der Lochgeometrie und dem verwendeten Mörtel kann in Abhängigkeit der Steindruckfestigkeitsklasse für genormte Produkte die charakteristische Mauerwerksdruckfestigkeit fk tabellarisch abgelesen werden. Für zulassungsgeregelte Produkte sind die Angaben in der entsprechenden Zulassung zu finden. Die Umrechnung auf den Bemessungswert fd erfolgt in der ständigen und vorübergehenden Bemessungssituation analog zum Stahlbetonbau unter Berücksichtigung des Materialsicherheitsfaktors 1,5 und des Dauerstandsfaktors 0,85 zu: fd = fk ⋅ ξ/γ M = fk ⋅ 0, 85/1, 5

(5)

Für Pfeiler mit einer Querschnittsfläche kleiner als 0,1 m2 ist eine zusätzliche Abminderung mit dem Faktor 0,8 erforderlich, um das fehlende Umlagerungsvermögen bei solchen Bauteilen auszugleichen.

3.2 Knicken und Knicklänge Fig. 3. Example for masonry according to approval: Poroton S8-36,5-P for precision clay unit masonry Bild 3. Beispiel für zulassungsgeregeltes Mauerwerk: Poroton S8-36,5-P für Planziegelmauerwerk

Die Ermittlung der Knicklänge hef von 2-seitig am Wandkopf und -fuß durch Betondecken gehaltenen Mauerwerkswänden erfolgt in Abhängigkeit der Wanddicke t

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

23


D. Schermer · Design according to Eurocode 6 in practice

hef = δ 2 ⋅ h

(6)

with I2 " 0.75 with a wall thickness t f 17.5 cm (minimum supporting length a " t) I2 " 0.9 with a wall thickness 17.5 cm ! t f 25 cm (minimum supporting length a " t with t ! 24 cm or a v 17.5 cm with t v 24 cm) I2 " 1.0 for a wall thickness t # 25 cm (minimum supporting length a v 17.5 cm) The effective height of walls supported on three or four edges are determined with their own equations. This is explained in more detail in [3].

For structures, which in addition to the requirements for the simplified calculation method mentioned above also fulfil further limitations (maximum wall slenderness 21, clear storey height maximum 3 m, maximum 3 storeys, building height maximum 3 times the shorter building width, floor supporting length at least 2/3 of the wall thickness with partially supported floors, wall thickness with floors with supporting length at least 36.5 cm), it is possible to use a further simplified calculation method (Annex A of Eurocode 6, Part 3 [2]). In this case the design of walls loaded in compression uses, instead of Eq. (1), the further simplified Eq. (7): (7)

cA " 0.5 in the normal case cA " 0.33 for – end support of roof slabs – wall slenderness # 18 – floor spans l # 5.5 m with fk ! 1.8 MN/m2 Despite the additional limitations of the scope of application, this method is unique in its rapidity and safe application. Comparative considerations for usual constructions show that deviations are of an acceptable magnitude for areas that are relevant in building practice [3]. The further simplified calculation method is also very well suitable for rough sizing at the preliminary design stage.

5 Conclusion The simplified calculation method and the further simplified calculation method in Annex A of Eurocode 6, Part 3 [2] provide tools for practical application, which permit rapid and safe structural design for standard cases. The distinguishing feature of the verification of masonry walls under compressive loading is that no bending moments have to be determined for the determination of section forces and moments since the verification of the load-bearing capacity of the wall is performed solely through the acting vertical force. The effects of floor restraint and buckling are dealt with by simplified equations. One new feature of verification according to Eurocode 6 is that the effect of partially supported floors on the load-bearing capacity of the walls can be directly included. The code is compact and simple to use and

24

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

hef = δ 2 ⋅ h

(6)

mit I2 " 0,75 bei einer Wanddicke t f 17,5 cm (Mindestauflagertiefe a " t) I2 " 0,9 bei einer Wanddicke 17,5 cm ! t f 25 cm (Mindestauflagertiefe a " t bei t ! 24 cm bzw. a v 17,5 cm bei t v 24 cm) I2 " 1,0 bei einer Wanddicke t # 25 cm (Mindestauflagertiefe a v 17,5 cm) Die Bestimmung der Knicklänge von 3- und 4-seitig gehaltenen Wänden erfolgt nach eigenen Gleichungen. Hintergründe sind in [3] dargestellt.

4 Further simplified calculation method

NEd,max ≤ NRd = t ⋅ b ⋅ fd ⋅ c A

und der lichten Geschosshöhe h nach folgender Gleichung:

4 Stark vereinfachtes Verfahren Bei Konstruktionen, die zusätzlich zu den oben genannten Anforderungen des vereinfachten Verfahrens noch weitere Einschränkungen erfüllen (maximale Wandschlankheit 21, lichte Geschosshöhe maximal 3 m, maximal 3 Geschosse, Gebäudehöhe maximal das 3-fache der kürzeren Gebäudebreite, Deckenauflagertiefe mindestens 2/3 der Wanddicke bei teilaufgelagerten Decken, Wanddicke bei teilaufgelagerten Decken mindestens 36,5 cm) besteht die Möglichkeit, ein stark vereinfachtes Verfahren zu verwenden (Anhang B von Eurocode 6, Teil 3 [2]). Hierbei erfolgt die Bemessung auf Druck beanspruchter Wände mit einer gegenüber Gl. (1) noch stärker vereinfachten Gl. (7): NEd,max ≤ NRd = t ⋅ b ⋅ fd ⋅ c A

(7)

cA " 0,5 im Regelfall cA " 0,33 bei – Endauflagern von Dachdecken – Wandschlankheiten # 18 – Deckenstützweiten l # 5,5 m bei fk ! 1,8 MN/m2 Trotz der zusätzlichen Einschränkungen des Anwendungsbereiches ist das Verfahren von der Schnelligkeit und sicheren Anwendung einzigartig. Vergleichsbetrachtungen für übliche Konstruktionen zeigen, dass in den baupraktisch relevanten Bereichen die Abweichungen in einem vertretbaren Maß liegen [3]. Auch eignet sich das stark vereinfachte Verfahren sehr gut für die überschlägige Dimensionierung im Zuge von Vorplanungen.

5 Fazit Mit dem vereinfachten Verfahren und dem stark vereinfachten Verfahren in Anhang B von Eurocode 6, Teil 3 [2] sind der Praxis Werkzeuge an die Hand gegeben, die eine rasche und sichere Bemessung für die Standardfälle erlauben. Kennzeichen für die Nachweisführung von druckbeanspruchten Mauerwerkswänden ist, dass bei der Schnittgrößenermittlung keine Biegemomente in den Wänden bestimmt werden müssen, da die Nachweise der Wandtragfähigkeit alleine über die einwirkende Normalkraft erfol-


D. Schermer · Bemessung nach Eurocode 6 in der Praxis

together with the further simplified calculation method, is predestined for verification by manual calculation. References – Literatur [1] DIN EN 1996-1-1: 2005  AC:2012  DIN EN 1996-1-1/ NA: 2012-05  DIN EN 1996-1-1/NA/A1: 2014-03  DIN EN 1996-1-1/NA/A2: 2014-08: Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten – Teil 1-1: Allgemeine Regeln für bewehrtes und unbewehrtes Mauerwerk; Deutsche Fassung EN 1996-1-1:2005A1:2012  Nationaler Anhang NA: 2012-05 mit Korrekturen A1:2014-03 und A2: 2014-08. [2] DIN EN 1996-3  AC:2009  DIN EN 1996-2/NA: 2012-01 DIN EN 1996-3/NA/A1: 2014-03  DIN EN 1996-3/NA/A2: 2014-08: Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten – Teil 3: Vereinfachte Berechnungsmethoden für unbewehrte Mauerwerksbauten; Deutsche Fassung EN 1996-3:2006  AC:2009  Nationaler Anhang NA: 2012-01 mit Korrekturen A1:2014-03 und A2: 2014-08. [3] Schermer, D.: Das vereinfachte Verfahren in Eurocode 6 für die Praxis. In: Mauerwerk-Kalender 41 (2016), S. 333–347. Hrsg. W. Jäger. Berlin: Ernst & Sohn, 2016.

gen. Die Effekte einer Deckeneinspannung und die Knicksicherheit werden mit vereinfachten Gleichungen erfasst. Neu ist bei der Nachweisführung nach Eurocode 6, dass der Effekt teilaufgelagerter Decken auf die Wandtragfähigkeit direkt erfasst werden kann. Die Norm ist in der Kompaktheit und einfachen Anwendung zusammen mit dem stark vereinfachten Verfahren prädestiniert für die Nachweisführung per Hand.

Author – Autor Prof. Dr.-Ing. Detleff Schermer, Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg Prüfeninger Straße 58 D-93049 Regensburg detleff.schermer@oth-regensburg.de

Competitions – Wettbewerbe International competition – the Wienerberger Brick Award 2018

Internationaler Wettbewerb Wienerberger Brick Award 2018

The Wienerberger Brick Award will be awarded for the eighth time in 2018 for creative examples of modern and innovative clay masonry architecture. Wienerberger calls on architects, architectural critics and journalists to hand in projects with fired clay masonry. The deadline for entries is 20 April 2017. Interested parties can register through an online tool on the website of the Brick Award www.brickaward.com. Ceramic products must play a prominent part in the entered projects, from backing walls, facing brickwork and clay tiles to paving bricks. The use of Wienerberger products is not a precondition for entry. In the assessment of the projects, particular attention will be paid to the interaction of functionality, sustainability and energy efficiency. The projects must have been completed in 2014 at the earliest in order to ensure they are recent. The award has five categories: 1. Feeling at home 2. Living together 3. Working together 4. Using public spaces communally 5. Unconventional building The fifth category is aimed at innovative concepts and uses of clay masonry, such as the use of new building technologies or units specially made for the customer. After the expiry of the deadline for entries on 20 April 2017, an expert jury of architectural journalists and critics will make a preliminary selection of 50 projects. Then an international jury of architects will choose the winners in the five categories and the winner of the main prize. The award ceremony for the Brick Award will take place in early 2018 in Vienna. At the same time, the photo book Brick18 will be published with all 50 nominated projects.

Mit dem Wienerberger Brick Award werden 2018 zum achten Mal die kreativsten Beispiele moderner und innovativer Ziegelarchitektur ausgezeichnet. Wienerberger ruft Architekten, Architekturkritiker und Journalisten zur Einreichung von Projekten in Ziegelbauweise auf. Die Frist endet am 20. April 2017. Interessierte können sich über ein Online-Tool auf der Website des Brick Awards www.brickaward.com anmelden. Keramische Produkte müssen in den eingereichten Projekten eine herausragende Rolle spielen, von Hintermauerziegel, über Vormauer- und Tondachziegel bis hin zu Pflasterklinker. Die Verwendung von Wienerberger Produkten ist keine Voraussetzung für eine Teilnahme. Besonderes Augenmerk wird bei der Bewertung der Projekte auf das Zusammenwirken von Funktionalität, Nachhaltigkeit und Energieeffizienz gelegt. Die Projekte müssen frühestens im Jahr 2014 abgeschlossen sein, um eine Aktualität zu gewährleisten. Der Award umfasst fünf Kategorien: 1. Sich zuhause fühlen 2. Zusammen leben 3. Zusammen arbeiten 4. Öffentliche Räume gemeinsam nutzen 5. Unkonventionell bauen Die fünfte Kategorie zielt auf innovative Konzepte und Einsatzarten von Ziegeln ab, wie zum Beispiel der Anwendung neuer Bautechnologien oder der Nutzung spezieller kundenspezifisch hergestellter Ziegel. Nach Ablauf der Einreichungsphase am 20. April 2017 wird eine Expertenjury aus Architekturjournalisten und Kritikern eine Vorauswahl von 50 Projekten treffen. Anschließend wählt eine internationale Jury von Architekten die fünf Kategoriensieger sowie die Gewinner des Hauptpreises. Die Feier zur Verleihung des Brick Awards findet im Frühjahr 2018 in Wien statt. Gleichzeitig erfolgt die Veröffentlichung des Bildbandes Brick18 mit allen 50 nominierten Projekten.

Registration and information about the Brick Award: www.brickaward.com

Anmeldung und Informationen zum Brick Award: www.brickaward.com

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

25


Articles – Fachthemen Dietmar Walberg

DOI: 10.1002/dama.201700720

Massive versus lightweight construction in residential building Massivbau versus Leichtbau im Wohnungsbau Masonry as the primary form of construction is currently the most economic option for the building of multi-storey apartment blocks in Germany in order to provide affordable housing. It can however also be stated that there is definitely further rationalisation potential in masonry construction, in contrast to lightweight construction. In comparison to masonry construction, lightweight building methods show no apparent economic advantages, the ecological balance is objectively equivalent and the fire protection and sound insulation properties have to be provided technically and constructively at high cost in order to comply with the same requirements. Under consideration of a realistic and objective assessment, there is therefore no reason to promote the use of lightweight building methods, such as timber-frame, from their current status as niche products, especially for residential building.

Der Mauerwerksbau als Primärkonstruktion im mehrgeschossigen Wohnungsbau stellt die derzeitig wirtschaftlichste Art in Deutschland dar, bezahlbaren Wohnraum zu errichten. Darüber hinaus ist festzustellen, dass im Mauerwerksbau ein Rationalisierungspotential – im Gegensatz zu Leichtbauweisen – durchaus noch vorhanden ist. Im Vergleich zum Mauerwerksbau sind bei Leichtbauweisen keine wirtschaftlichen Vorteile erkennbar, die Nachhaltigkeitsbilanz ist objektiv gleichwertig, Eigenschaften hinsichtlich Brandund Schallschutz müssen mit hohem Aufwand technisch wie konstruktiv erst geschaffen werden, um gleichwertigen Anforderungen zu genügen. Vor dem Hintergrund einer realistischen und sachlich objektiven Bewertung gibt es daher keinen Grund, Leichtbauweisen – wie z. B. den Holzbau – aus seinem Status als Nischenprodukt, insbesondere im Geschosswohnungsbau, hinaus zu befördern.

Keywords: sustainability; comparison of building costs; comparison of building methods; apartment block building

Stichworte: Nachhaltigkeit; Baukostenvergleich; Bauweisenvergleich; Geschosswohnungsbau

1 Starting situation

1 Ausgangslage

Residential building has once again become of political interest as a task for society. This has succeeded not least due to the massive influence of the housing and building industry associations –here in particular under the leadership of the Deutsche Gesellschaft für Mauerwerks- und Wohnungsbau e.V. (German association for masonry and residential building) – on political decision-makers in the federal government and in the states. The creation of affordable housing has also been recognised as an urgent need to ensure social stability in Germany. Considering this background, the question arises, what is the most economical and at the same time sustainable construction method to build the required residential buildings. Masonry construction had a market share of about 75 % of all residential building in Germany in 2011/2012 [1]. If we consider just the building of apartment blocks, then masonry provides more than 90 % of the primary construction in this segment.

Der Wohnungsbau ist als gesellschaftliche Aufgabe wieder in den Fokus der Politik gerückt. Dies gelang nicht zuletzt durch die massive Einwirkung der Wohnungs- und Bauwirtschaftlichen Verbände – und hier insbesondere unter der Federführung der Deutschen Gesellschaft für Mauerwerks- und Wohnungsbau e.V. – auf die politischen Entscheidungsträger im Bund und in den Ländern. Hierbei ist besonders die Schaffung von bezahlbarem Wohnraum als dringende Notwendigkeit für die Sicherung der sozialen Stabilität in Deutschland erkannt worden. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage nach der wirtschaftlichsten und gleichzeitig nachhaltigen, technischen und konstruktiven Art, die erforderlichen Wohngebäude zu errichten. Der Mauerwerksbau hatte im Jahr 2011/2012 einen Marktanteil von ca. 75 % am gesamten Wohnungsbau in Deutschland [1]. Betrachtet man nur den Geschosswohnungsbau – der für die Schaffung bezahlbaren Wohnraums von zentraler Bedeutung ist – so liegt der Anteil des Mauerwerksbaus bei über 90 % der Primärkonstruktionen in diesem Segment.

2 Building cost situation In order to be able to determine and describe building costs comparably, a uniform basis of consideration is important. For this purpose, the Arbeitsgemeinschaft für zeitgemäßes Bauen e.V. (working group for modern building,

26

2 Baukostensituation Um Baukosten vergleichbar ermitteln und darstellen zu können, ist eine einheitliche Betrachtungsbasis wichtig.

© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin · Mauerwerk 21 (2017), Heft 1


D. Walberg · Massivbau versus Leichtbau im Wohnungsbau

Fig. 1. Elevation of standard building type Bild 1. Ansicht Typengebäude

Fig. 2. Distribution of building costs 2000 to 2016 in comparison Bild 2. Verteilung der Bauwerkskosten 2000 bis 2016 im Vergleich

ARGE e.V.) has defined a model building in a fundamental study [2], which is typical for multi-storey apartment blocks. In contrast to theoretical investigations based on the assessment of individual building models, this example building is based on statistical findings and general market observations as well as extensive and differentiated building and cost controlling for residential building in Germany. This shows that the typical, and the mostly built, type of apartment block is a building with 12 apartments with an average area of 73 m2, which can be assigned to building class 4. This precise definition of a typical representative building (Fig. 1) has provided for the first time a uniform assessment basis, which can be used in the future for investigations of building costs by the entire building and housing industries. In addition to consideration of the development of building costs, the displacement of cost shares within building costs is of particular relevance. Using this typical building, the effects of these cost displacements on the primary construction and the usual cost shares of building can be clearly demonstrated. The share for the building shell trades of building costs in 2000 was 53.7 %, but in 2014 was only 45.9 % and in 2016 just 45.4 %. The entire finishing works including building services have grown massively from 46.3 % in 2000 to more than 54.1 % in 2014 and have now in 2016 reached 54.6 % (Fig. 2). It is clear that the building shell, i.e. the masonry and the associated trades such as reinforced concrete etc., are not driving building costs, so the saving potential here is moderate [3]. Nonetheless, an assessment of these important trades, which form the basic construction of a building, is central for the overall assessment of buildings and the building materials to build them.

Zu diesem Zweck hat die Arbeitsgemeinschaft für zeitgemäßes Bauen e.V. in einer Grundlagenstudie [2] ein modellhaftes Gebäude definiert, das für Mehrfamilienhäuser im Geschosswohnungsbau typisch ist. Anders als in theoretischen Untersuchungen, die auf der Auswertung einzelner Gebäude beruhen, oder sich auf theoretische Gebäudemodelle berufen, basiert dieses Beispielgebäude auf statistischen Erkenntnissen und allgemeinen Marktbeobachtungen sowie einem umfangreichen und differenzierten Bau- und Kostencontrolling zum Wohnungsbau in Deutschland. Demnach ist typisch – und mehrheitlich als Bauweise realisiert – für den Mietwohnungsbau ein Gebäude mit 12, durchschnittlich 73 m2 großen Wohnungen, das der Gebäudeklasse 4 zuzuordnen ist. Durch diese genaue Definition eines repräsentativen Typengebäudes (Bild 1) wurde erstmals eine einheitliche Bewertungsbasis geschaffen, auf die in Zukunft die gesamte Bau- und Wohnungswirtschaft für ihre Untersuchungen zu Baukosten zurückgreifen wird. Neben der Betrachtung der Baukostenentwicklung ist insbesondere die Verschiebung der Kostenanteile innerhalb der Bauwerkskosten von besonderer Relevanz. Anhand dieses Typengebäudes können die Auswirkungen dieser Kostenverschiebungen auf die Primärkonstruktionen und die üblichen Kostenanteile des Bauens eindeutig nachgewiesen werden. Betrug der Anteil der Rohbaugewerke an den Baukosten im Jahr 2000 noch 53,7 %, so sind dies im Jahr 2014 nur noch 45,9 % gewesen; im Jahr 2016 sogar nur noch 45,4 %. Der gesamte Ausbaubereich einschließlich der technischen Gewerke hat sich von 46,3 % im Jahr 2000 über 54,1 % im Jahr 2014 massiv ausgeweitet und liegt jetzt im Jahr 2016 bei 54,6 % (Bild 2). Deutlich wird, dass der Rohbau, also die Maurerarbeiten und die begleitenden Gewerke wie die Stahlbeton-

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

27


D. Walberg · Massive versus lightweight construction in residential building

Fig. 3. Cost ranges of building costs of the basic and supplementary variants masonry/concrete/timber construction (with basement) Bild 3. Kostenspannen von Baukosten der Grund- und Zusatzvarianten (unterkellert) Mauerwerk-/Beton-/ Holzbau

3 Building costs in comparison For the masonry of the typical multi-storey apartment block building, the use of the building materials with the highest market shares was investigated. These are fired clay masonry units and aerated concrete, lightweight concrete and calcium silicate units. For lightweight construction, in this case timber frame, the most commonly used timber panel construction was considered as the most economical building method for multi-storey apartment blocks in timber construction (Fig. 3). If we consider the relevant building costs, then it can be stated that on average, timber construction costs about 4.7 – 6.0 % more than masonry and timber construction costs about 2.0 – 3.8 % more than concrete. This investigation is a partial finding from an extensive study [4]. As an overall result, it could be stated that masonry construction is currently the most economic primary construction method for the building of affordable residential buildings in Germany.

4 Sustainability of the construction methods Two essential studies were performed at the department of massive building in the Technical University of Darmstadt in 2013 und 2014, concerned with the sustainability of de-

28

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

arbeiten etc., nicht zu den Kostentreibern beim Bauen gehören, somit auch das Einsparpotential hier überschaubar ist [3]. Dennoch bleibt die Bewertung dieser wichtigen, die Grundkonstruktionen des Gebäudes erstellenden Gewerke ein zentraler Gesichtspunkt für die Gesamtbewertung von Gebäuden und der dafür verwendeten Baustoffe.

3 Baukosten im Vergleich Für das Mehrfamilienhaus-Typengebäude wurde für den Bereich des Mauerwerks die Verwendung der Baustoffe untersucht, die die meisten Marktanteile aufweisen. Dies sind der Ziegel, der Porenbeton, der Leichtbeton und der Kalksandstein. Für die Leichtbauweisen, hier die Holzbauweisen, wurde die üblicherweise angewandte Holztafelbauweise als die wirtschaftlichste Herrichtungsart von Holzgebäuden im Geschosswohnungsbau angesetzt (Bild 3). Betrachtet man die jeweiligen Baukosten, so ist feststellbar, dass im Median die Baukosten bei Holzbau zu Mauerwerk um ca. 4,7 – 6,0 % und bei Holzbau zu Beton um ca. 2,0 – 3,8 % höher ausfallen. Diese Untersuchung ist Teilergebnis einer umfassenden Studie [4]. Im Gesamtergebnis konnte festgestellt werden, dass der Mauerwerksbau als Primärkonstruktion im mehrgeschossigen Wohnungsbau die derzeitig wirtschaft-


D. Walberg · Massivbau versus Leichtbau im Wohnungsbau

tached and semi-detached houses and also multi-storey apartment blocks of masonry [1], [5]. In a work that took these studies into consideration, the latest investigation by the Dr. Sebastian Pohl from the consultant LCEE Live Cycle Engineering Experts GmbH was solely concerned with the sustainability of masonry for multi-storey apartment block building [6]. In this study, the typical ARGE e.V. multi-storey building for rented apartments was used as the basis of an extensive consideration of sustainability. Concerning the sustainability of multi-apartment buildings, the study comes to clear results. If – sometimes quite undifferentiated – political discussions often assume that timber construction has an advantage for residential building, often very subjectively, then this objective study shows a different result. In particular with the analysis of the climate effect (CO2) over a significant period of consideration of an assumed building cycle of 50 to 80 years, the study comes to the conclusion that there is practically no difference in the ecological balance between multi-storey buildings of masonry and timber construction. The previous studies had already concluded that the extensive raw material potential in Germany enables a durably secure and local supply of raw materials to ensure the long-term availability of masonry. Seen overall, it can therefore be stated that masonry construction is competitive with other construction methods, both with regard to its ecological balance, resource security and sustainable recycling.

5 Rationalisation potential Considering the building costs in the market analysis from the Arbeitsgemeinschaft für zeitgemäßes Bauen e.V., it can be stated that the assessed projects with the analysed actual building costs are based on realistic conditions as occur in current building practice. For the timber building projects, the potential for rationalisation is largely exhausted. There is already a high degree of prefabrication, particularly in timber panel construction, and it can be assumed that there is scarcely any saving potential under the market conditions prevailing at the moment. In masonry building, this is all rather more different. The current practice of designing the ground floor plan largely independently of the selection of the building materials to be used later to build the walls permits the identification of a considerable saving potential, for example by application of the extensive practical experience of the ARGE in the support of building projects and their activity as the rationalisation institute of the state of Schleswig-Holstein since 1972. In the pilot project for the so-called “Kieler Model” [7], the corresponding saving potential could be demonstrated in practice. On the first completed Kieler Model in Bad Segeberg, where the primary construction of the external walls consists of monolithic aerated concrete blocks, comprehensive experience was gained of the rationalisation potential resulting from a ground floor plan adapted to suit the actually used building materials (Figs. 4 to 7). For the construction drawings for the project in Bad Segeberg, direct cooperation between the manufacturer of the blocks (HH Deutschland) and the designers achieved a rationalisation of the ground floor plan to suit the masonry dimensions (Fig. 8). Shifting of the openings and the

lichste Art in Deutschland darstellt, bezahlbaren Wohnraum zu errichten.

4 Nachhaltigkeit der Konstruktionen An der Technischen Universität Darmstadt sind im Fachgebiet Massivbau zwei wesentliche Studien in den Jahren 2013 und 2014 entstanden, die sich mit der Nachhaltigkeit von Ein- und Zweifamilienhäusern als auch von mehrgeschossigen Wohngebäuden aus Mauerwerk beschäftigen [1], [5]. In einer diese Studien berücksichtigenden Arbeit hat sich in einer jüngsten Untersuchung das Ingenieurbüro LCEE Live Cycle Engineering Experts GmbH, Dr. Sebastian Pohl, abschließend mit der Nachhaltigkeit von Mauerwerk im Geschosswohnungsbau beschäftigt [6]. In dieser Studie wurde das Typengebäude ARGE//eV für den Mehrfamiliengeschosswohnungsbau als Grundlage einer umfassenden Nachhaltigkeitsbetrachtung angesetzt. Bezüglich der Nachhaltigkeit von Mehrfamilienhäusern kommt die Studie zu eindeutigen Ergebnissen. Wird – bisweilen recht undifferenziert – in politischen Diskussionen ein vermeintlicher Vorteil von Holzkonstruktionen für den Wohnungsbau – oft sehr subjektiv – unterstellt, so zeigt diese objektive Untersuchung ein anderes Ergebnis. Insbesondere bei der ökobilanziellen Analyse zum Treibhauseffekt (CO2) über einen maßgeblichen Betrachtungszeitraum als ein angenommener Gebäudelebenszyklus von 50 bis 80 Jahren kommt die Studie zu dem Schluss, dass zwischen den ökobilanziellen Ergebnissen von Mehrfamilienhäusern aus Mauerwerk und der Vergleichsvariante in Holzbauweise faktisch kein Unterschied besteht. Schon die Vorgängerstudien kamen zu der Erkenntnis, dass die umfangreichen Rohstoffpotentiale in Deutschland in Bezug auf die Sicherstellung der langfristigen Verfügbarkeit von Mauerwerk eine dauerhaft sichere und ortsnahe Rohstoffversorgung ermöglichen. In der Gesamtbetrachtung ist somit festzustellen, dass der Mauerwerksbau sowohl in ökobilanzieller Hinsicht als auch in Bezug auf die Ressourcensicherheit und die nachhaltige Bewertung konkurrenzfähig gegenüber anderen Konstruktionen ist.

5 Rationalisierungspotential Bei der Betrachtung der Bauwerkskosten in der Marktanalyse durch die Arbeitsgemeinschaft für zeitgemäßes Bauen e.V. ist festzustellen, dass die ausgewerteten Projekte mit den analysierten tatsächlichen Baukosten auf den realistischen, also in der Praxis vorkommenden Bedingungen der derzeitigen Baupraxis beruhen. Im Bereich der Projekte des Holzbaus sind die Rationalisierungspotentiale weitgehend ausgeschöpft worden. Hier besteht ein hoher Anteil an Vorfertigungen, insbesondere bei der Holztafelbauweise. Es ist davon auszugehen, dass unter den momentanen Marktbedingungen kaum noch Einsparpotential vorhanden ist. Im Mauerwerksbau stellt sich das ganze etwas differenzierter dar. Bei der heute gängigen Praxis der Grundrissentwicklung, weitgehend unabhängig von der Wahl des später tatsächlich zur Ausführung kommenden Baustoffs, ist noch ein deutliches Einsparpotential festzustellen. Hier konnten insbesondere die umfangreichen Praxiserfahrungen der ARGE bei der Betreuung von Bauvorhaben und

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

29


D. Walberg · Massive versus lightweight construction in residential building

Figs. 4 to 7. Implementation of the “Kieler Model” in Bad Segeberg (photo: ARGE e.V.) Bilder 4 bis 7. Realisierung „Kieler Modell“ in Bad Segeberg (Foto: ARGE e.V.)

wall grid by a few centimetres using HH Multielements (PPE) achieved a saving of working time guideline figures of about 23 % per m2 of completed masonry, and a saving of about 12 % in working time using precision blocks (PP2). In conclusion, it can be stated that there is still rationalisation potential in masonry building. The effect on the overall building costs is, however, moderate since as already explained in the section about the development of building costs, the building shell is the least troubling factor affecting building costs. Nonetheless it can be stated that there is no economic argument for the replacement of masonry by alternative construction methods for mediumscale residential building in Germany.

6 Serial building Despite these findings regarding cost-effectiveness and sustainability, voices are often raised, particularly in political circles, looking for further savings potential in building. “Serial Building” is a buzzword, which attempts to argue for further rationalisation potential. The facts that the term serial building is rather imprecise and that the proportion of serial, that is industrially produced and prefabricated, building elements is already

30

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

der Tätigkeit als Rationalisierungsinstitut des Landes Schleswig-Holstein seit dem Jahr 1972 Anwendung finden. Bei den Pilotvorhaben zum sog. „Kieler Modell“ [7] konnten entsprechende Einspareffekte in der Praxis nachgewiesen werden. Beim ersten realisierten Kieler Modell in Bad Segeberg, dessen Primärkonstruktion, also die Außenwandkonstruktion, aus einer monolithischen Porenbetonkonstruktion besteht, konnten umfassende Erfahrungen zum Rationalisierungspotential einer auf die tatsächlich verwendeten Baustoffe angepassten Grundrisssituation ermittelt werden (Bilder 4 bis 7). Bei der Erstellung der Ausführungspläne für das Bauvorhaben in Bad Segeberg konnte durch direkte Kooperation mit dem Steinhersteller (HH Deutschland) und den Planern noch eine Rationalisierung der Grundrisse und Anpassung an die Mauerwerksmaße erreicht werden (Bild 8). Ein Verschieben der Öffnungen und Wandraster um wenige Zentimeter erreichte bei den HH Multielementen (PPE) einen Einspareffekt bei den Arbeitszeitrichtwerten um ca. 23 % pro m2 erstelltes Mauerwerk und bei den Plansteinen (PP2) um ca. 12 % des Arbeitszeitaufwandes. Im Fazit ist festzustellen, dass ein Rationalisierungspotential beim Mauerwerksbau noch vorhanden ist. Die Auswirkung auf die gesamten Baukosten ist jedoch über-


D. Walberg · Massivbau versus Leichtbau im Wohnungsbau

schaubar, da, wie bereits anhand der Baukostenentwicklung festgestellt werden muss, der Bereich des Rohbaus derzeit bei der Baukostenentwicklung die geringsten Sorgen bereitet. Nichtsdestotrotz ist festzustellen, dass es kein wirtschaftliches Argument gibt, den Mauerwerksbau im mittleren Geschosswohnungsbau in Deutschland durch alternative Bauweisen zu ersetzen.

6 Serielles Bauen

Fig. 8. Design according to material – masonry without sawing (graphic: H+H Deutschland) Bild 8. Materialgerechte Planung – verschnittfreies Mauerwerk (Grafik: H+H Deutschland)

considerably more than 60 % in “conventional”, i.e. masonry buildings, are often neglected in such arguments. In scarcely any other German state has so much experience been gathered with serial building and the standardisation of building types and ground floor plans as in Schleswig-Holstein. Starting from 1946, that is immediately after the war and continuing into the 1980s, serial building with standardised building elements and differentiated building details was furthered in residential building under the leadership of the Arbeitsgemeinschaft für zeitgemäßes Bauen e.V. These building details were published by Arbeitsgemeinschaft für zeitgemäßes Bauen e.V as “state building forms”. There were 960 construction details including precast slab elements, window reveals, verge and eaves cornice, dormer windows and other building elements needed for a complete building. All parts of buildings were considered including requirements for buildings with facing brickwork with the appropriate brick bonds. The building decree No. 55 from 16/11/1948 “Plan dimensions in residential building” declared these state building forms to be compulsory for subsidised house building. Subsidised residential building had a share of more than 90 % of the entire building activity in the state until the end of the 1950s. The state building forms were publicised in 1952 as working drawings in a ring book for direct use on transparent paper and published in all the BRD. All the building elements were naturally also produced by precast works and the building materials industry in the state (and over a wider area) outside their compulsory use in subsidised house building and were also used in privately financed house building. With this wide use, standardised element types, and also buildings and ground floor plans, reached a market penetration of more than 90 % in Schleswig-Holstein into the 1970s. With the standardisation of elements and serial production, considerable scale effects could be achieved. From the long-term evaluation of building costs in Schleswig-Holstein and all Germany that was carried out from 1947 and published annually, the corresponding savings could be determined exactly. For example, the cost advantage of building in Schleswig-Holstein was regularly about 15 % compared to the actual cost index and was

Trotz dieser Erkenntnis hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit werden regelmäßig – insbesondere im politischen Raum – Stimmen laut, die nach weiteren Einsparpotentialen beim Bauen suchen. So ist das „Serielle Bauen“ derzeit ein Schlagwort, das die Möglichkeiten zu weiteren Rationalisierungspotentialen aufzurufen versucht. Dass der Begriff des Seriellen Bauens dabei sehr schwammig ist und häufig nicht berücksichtigt wird, dass auch bei einem „konventionell“ also z. B. im Mauerwerksbau errichteten Gebäude der Anteil serieller, d. h. industriell hergestellter und vorgefertigter Bauelemente deutlich über 60 % beträgt, wird dabei häufig außer Acht gelassen. In kaum einem anderen Bundesland wurde so viel Erfahrung mit dem Seriellen Bauen und der Typisierung von Gebäuden und Grundrissen gesammelt, wie in SchleswigHolstein. Seit 1946 in Federführung durch die Arbeitsgemeinschaft für zeitgemäßes Bauen e.V. wurde also schon in unmittelbarer Nachkriegszeit bis weit in die 80er Jahre hinein das Serielle Bauen mit typisierten Elementen bis zu differenzierten Baudetails im Wohnungsbau vorangetrieben. Diese Baudetails wurden als „Landesbauformen“ durch die Arbeitsgemeinschaft für zeitgemäßes Bauen e.V. veröffentlicht. Es handelte sich dabei um 960 Konstruktionsdetails über Fertigteildecken, Fensterlaibung, Ortgang und Traufgesimsausbildungen, Gauben und sonstige für eine komplette Fertigung eines Gebäudes notwendigen Bauteile. Einschließlich von Vorgaben für das Herstellen von Gebäuden in Sichtmauerwerk und der entsprechenden Ziegelverbände wurden alle Bauteile des Gebäudes berücksichtigt. Im bautechnischen Erlass Nr. 55 vom 16.11.1948 „Grundmaße im Wohnungsbau“ wurden diese Landesbauformen für verbindlich im geförderten Wohnungsbau erklärt. Der geförderte Wohnungsbau hatte damals bis Ende der 1950er Jahre einen Anteil von über 90 % der gesamten Bautätigkeit im Land. Die Landesbauformen wurden 1952 als Werkzeichnungen in einem Ringbuch zur direkten Verwendung auf transparentem Papier publiziert und bundesweit veröffentlich. Auch außerhalb der verbindlichen Verwendung im geförderten Wohnungsbau wurden alle Bauteile selbstverständlich durch die Fertigteilwerke und die Baustoffindustrie im Lande (und darüber hinaus) produziert und auch im freifinanzierten Wohnungsbau verwendet. Über diese breite Verwendung fanden die typisierten Elemente, aber auch die Gebäude und Grundrisse, eine Marktdurchdringung bis in die 1970er Jahr von über 90 % in Schleswig-Holstein. Durch diese starke Elementierung und Serienfertigung konnten erhebliche Skaleneffekte erzeugt werden. Aufgrund der langjährigen, seit 1947 durchgeführten und jährlich veröffentlichten Evaluation der Baukosten in Schleswig-Holstein und auch bundesweit durch die Arbeitsgemeinschaft für zeitgemäßes Bauen e.V. konn-

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

31


D. Walberg · Massive versus lightweight construction in residential building

thus less than the average guideline figures for building in Germany. This experience shows that a saving effect can be demonstrated with a consistent and extremely unified market orientation in residential building, even if this does not amount to 30 % and more, as is sometimes claimed, but is around max. 15 % of the building costs. Considering the obviously different procedures in the design of residential buildings today, the small scale of the building and housing industries (medium-sized building companies and trade, small-scale consultants and mostly medium-sized property companies), we are now far removed from such a market. Considering the challenges for residential building in the future – energy efficiency, suitability for elderly people, suitability for many generations, user-specific, adapted to suit town planning requirements – standardisation on such a scale is definitely no longer desirable.

7 Time advantage One argument for the use of timber construction and prefabricated construction is the considerable time saving advantage. If the time required for current average residential building projects is compared for various types of construction, then the result is that simple net building time, i.e. from the building start to completion, is of lesser significance in the entire time required for a building project. A considerable part of this “gross building time”, i.e. the time taken to design the building and above all to obtain building permission, is the significant part of the time taken to implement a building project today, particularly in residential building (Fig. 9). It also has to be considered that a different design phase is needed for the erection of buildings with a high proportion of prefabricated elements, e.g. wall panels or other large-format building elements. According to experience from numerous evaluated building projects from the practice of the Arbeitsgemeinschaft für zeitgemäßes Bauen (401 projects to build apartment blocks with about 15,00 residential units just in the years 2014 to 2016), it can be seen clearly that no possible time saving can be demonstrated for building methods with a high proportion of prefabricated building elements.

8 Conclusion Masonry construction has dominated the building of apartment blocks in Germany in the past and still does. Considering with a sense of proportion all aspects of the modern requirements for living space, energy efficiency, sound insulation, fire protection and structural design and detailing, masonry building is always up-to-date in every regard. Lightweight construction and timber frame are construction methods, which have their justification. Timber is a haptically and constructionally exciting material and also offers interesting potential with its constructive possibilities. Compared to masonry, however, no economic advantages are evident, and the sustainability balance is objectively equivalent. Some properties of fire protection and sound insulation have to be provided technically and con-

32

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

ten die entsprechenden Einspareffekte genau ermittelt werden. So betrug der Kostenvorteil des Bauens in SchleswigHolstein regelmäßig ca. 15 % gegenüber dem eigentlichen Kostenindex und lag damit unterhalb des durchschnittlichen Richtwertes für das Bauen in Deutschland. Diese Erfahrung zeigt, dass bei einer konsequenten und extrem auf Vereinheitlichung ausgelegten Marktorientierung im Wohnungsbau ein Einspareffekt nachweisbar ist, der allerdings nicht Größenordnungen – wie teilweise kommuniziert – von 30 % oder mehr erfährt, sondern sich bei max. 15 % der Bauwerkskosten einpendelt. Angesichts der heutzutage deutlich differenzierten Herangehensweise an die Planung von Wohngebäuden, der Kleinteiligkeit des Bau- und Wohnungswesens (mittelständische Bauwirtschaft und Baugewerbe, kleinteilige Planungs- und Ingenieurschaft sowie weitgehend mittelständische Wohnungswirtschaft) sind wir von einem derartigen Markt weit entfernt. In Anbetracht der Herausforderungen an den Wohnungsbau der Zukunft – energieeffizient, altengerecht, generationengerecht, nutzerspezifisch, städtebaulich angepasst – ist eine derartige Ausrichtung auf Vereinheitlichung auch definitiv nicht mehr wünschenswert.

7 Zeitlicher Vorteil Ein Argument für die Verwendung von Holzbauweisen und vorgefertigten Konstruktionen ist der angebliche zeitliche Vorteil. Vergleicht man den Zeitaufwand heutiger durchschnittlicher Bauvorhaben im Wohnungsbau unterschiedlicher Ausführungsart untereinander, so ist eins festzustellen: Die reine Nettobauzeit, d. h von Baubeginn bis zur Fertigstellung des Gebäudes, spielt im zeitlichen Gesamtablauf eines Bauvorhabens eine eher untergeordnete Rolle. Ein erheblicher Teil der „Bruttobauzeit“, d. h also die Zeit, die aufgewendet wird, um das Gebäude zu planen und vor allem genehmigen zu lassen, spielt heute die eigentliche zeitliche Rolle bei der Realisierung von Bauvorhaben, insbesondere des Wohnungsbaus (Bild 9). Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass für die Errichtung von Gebäuden mit einem höheren Anteil von vorgefertigten Elementen, z. B. Wandpaneelen oder sonstigen großformatigen Bauteilen, eine differenziertere Planungsphase notwendig ist. Nach den Erfahrungen zahlreicher ausgewerteter Bauvorhaben aus der Praxis der Arbeitsgemeinschaft für zeitgemäßes Bauen (401 Bauvorhaben des Geschosswohnungsbaus mit ca. 15 000 Wohnungen allein in den Jahren 2014 bis 2016) ist eindeutig festzustellen, dass ein möglicher zeitlicher Vorteil von Bauweisen mit einem hohen Anteil von vorgefertigten Bauelementen nicht nachweisbar ist.

8 Fazit Der Mauerwerksbau hat in der Vergangenheit und in der Gegenwart den Geschosswohnungsbau in Deutschland dominiert. Unter Berücksichtigung aller Aspekte der zeitgemäßen Anforderung an Wohnraum, Energieeffizienz, Schallschutz, Brandschutz und konstruktiver Tragwerksplanung mit Augenmaß ist der Mauerwerksbau in jeder Hinsicht immer am Puls der jeweiligen Zeit.


D. Walberg · Massivbau versus Leichtbau im Wohnungsbau

Fig. 9. Time comparison for masonry and element building methods (graphic: Arbeitsgemeinschaft für zeitgemäßes Bauen e.V.) Bild 9. Zeitlicher Vergleich Mauerwerks- und Elementbauweisen (Grafik: Arbeitsgemeinschaft für zeitgemäßes Bauen e.V.)

structionally at high cost, in contrast to masonry, in order to comply with the same requirements. With realistic and objective consideration, there is therefore no reason to further the use of timber construction beyond its status as a niche product for primary construction, particularly in apartment block building. References – Literatur [1] Nachhaltigkeit von Ein- und Zweifamilienhäusern aus Mauerwerk. Technische Universität Darmstadt, Fachgebiet Massivbau, Studie im Auftrag der Deutschen Gesellschaft für Mauerwerks- und Wohnungsbau e.V., Darmstadt 2013. [2] Walberg, D., Gniechwitz, T., Schulze, T., Cramer, A.: Optimierter Wohnungsbau – Untersuchung und Umsetzungsbetrachtung zum bautechnisch und kostenoptimierten Mietwohnungsbau in Deutschland. Arbeitsgemeinschaft für zeitgemäßes Bauen e.V. (Hrsg.), Bauforschungsbericht Nr. 66, Kiel 2014. [3] Walberg, D., Gniechwitz, T., Halstenberg, M.: Kostentreiber für den Wohnungsbau – Untersuchung und Betrachtung der wichtigsten Einflussfaktoren auf die Gestehungskosten und die aktuelle Kostenentwicklung von Wohnraum in Deutschland. Arbeitsgemeinschaft für zeitgemäßes Bauen e.V. (Hrsg.), Bauforschungsbericht Nr. 67, Kiel 2015. [4] Walberg, D., Brosius, O., Schulze, T., Cramer, A.: Massivund Holzbau bei Wohngebäuden. Arbeitsgemeinschaft für zeitgemäßes Bauen e.V. (Hrsg.), Bauforschungsbericht Nr. 68, Kiel 01/2015. [5] Nachhaltigkeit von mehrgeschossigen Wohngebäuden aus Mauerwerk. Technische Universität Darmstadt, Fachgebiet Massivbau, Studie im Auftrag der Deutschen Gesellschaft für Mauerwerks- und Wohnungsbau e.V., Darmstadt 2014. [6] Pohl, S.: Nachhaltigkeit von Mauerwerk im Geschosswohnungsbau. Deutsche Gesellschaft für Mauerwerks- und

Leichtbauweisen, Holzbauweisen sind Konstruktionen, die ihre Berechtigung haben. Holz ist ein haptisch und konstruktiv spannender Baustoff und bietet auch hinsichtlich der konstruktiven Möglichkeiten interessante Potentiale. Im Vergleich zum Mauerwerksbau sind allerdings keine wirtschaftlichen Vorteile erkennbar, die Nachhaltigkeitsbilanz ist objektiv gleichwertig. Einige Eigenschaften hinsichtlich Brand- und Schallschutz müssen, anders als bei Mauerwerksbauweisen, mit hohem Aufwand technisch wie konstruktiv erst geschaffen werden, um gleichwertigen Anforderungen zu genügen. Vor dem Hintergrund einer realistischen und sachlich objektiven Bewertung gibt es daher keinen Grund, den Holzbau aus seinem Status als Nischenprodukt für die Primärkonstruktion, insbesondere im Geschosswohnungsbau, hinaus zu befördern.

Wohnungsbau e.V. (Hrsg.); LCEE Live Cycling Engineering Experts GmbH, Darmstadt Juli 2016. [7] Holz, A., Zastrow, M., Zastrow, P.: Das Kieler Modell - Arbeits- und Planungshilfe für Kommunen und Wohnungswirtschaft. Arbeitsgemeinschaft für zeitgemäßes Bauen e.V. (Hrsg.), im Auftrag des Ministeriums für Inneres und Bundesangelegenheiten des Landes Schleswig-Holstein, Kiel 05/2016 (www.erleichtertes-bauen.de).

Author – Autor: Dipl.-Ing. Architekt Dietmar Walberg Arbeitsgemeinschaft für zeitgemäßes Bauen e.V. Walkerdamm 17 D-24103 Kiel mail@arge-sh.de

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

33


Articles – Fachthemen Andreas Holm Florian Kagerer Christoph Sprengard

Dietmar Walberg Timo Gniechwitz

DOI: 10.1002/dama.201700721

Cost-effectiveness of nearly zero energy detached houses Wirtschaftlichkeit von Einfamilienhäusern in Niedrigstenergiebauweise While new buildings or appropriately carried out refurbishment can already show considerable potential for the reduction of greenhouse gas emissions with the available technology and definite measures, a certain “last mile” problem would arise if the requirements were made increasingly stringent toward zero-energy building: the more saved in the overall balance, the more laborious are the measures that have to be introduced. Using the example of a typical detached house, this article evaluates variants for the building envelope and building supply systems from the viewpoints of energy-saving and economy, and derives the possible consequences for future requirements and the arrangement of the framework conditions.

Während sich mit verfügbarer Technik und konkreten Maßnahmen bei Neubauten oder bei entsprechend umfassend durchgeführten Sanierungen bereits deutliche Einsparpotenziale für Reduktion von Treibhausgasemissionen ergeben, taucht bei einer fortschreitenden Verschärfung der Anforderungen hin zu „Nullenergie“ ein gewisses „Last-Mile-Problem“ auf: Je mehr in der Gesamtbilanz eingespart werden soll, desto kostenintensiver und aufwändiger erweisen sich die einzuleitenden Maßnahmen. Anhand eines typisierten Einfamilienhauses werden in diesem Beitrag unterschiedliche Varianten für Gebäudehülle und Anlagentechnik energetisch und ökonomisch bewertet und mögliche Konsequenzen für zukünftige Anforderungen und die Gestaltung der Rahmenbedingungen abgeleitet.

Keywords: lowest energy construction; zero energy buildings; energy performance of buildings; buildings directive

Stichworte Niedrigstenergiebauweise; Nullenergiehäuser; Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden; Gebäuderichtlinie

1 Introduction and description of the problem

1 Einführung und Problemstellung

The European directive on the energy performance of buildings (2002/91/EC) is the main instrument of the EU for the improvement of the energy efficiency of existing buildings. In preparation for the Copenhagen Climate conference (COP 15), the EU states also agreed bindingly to make the EU directive on the energy performance of buildings in Europe more stringent. The European directive (2010/31/EU) on the energy performance of buildings became effective in 2010. Article 9 of the new revision of the EU buildings directive requires that “the member states ensure that by 31 December 2020, all new buildings will be nearly zero energy buildings– (NZEB). For new buildings, which are used by authorities as the owner, this will already apply from 31 December 2018. A nearly zero energy building is defined according to Article 2 of the new revision of the EU buildings directive as “a building that has a very high energy performance. The nearly zero or very low amount of energy required should be covered to a very significant extent by energy from renewable sources, including energy from renewable sources produced on-site or nearby”. How much energy such a building can consume, what regenerative energy sources are allowed and how near to the building the energy has to be generated, still have to be discussed among the member states and the EU institu-

Die europäische Richtlinie über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden (2002/91/EG) ist das Hauptinstrument der EU zur Verbesserung der Energieeffizienz im Gebäudebestand. In Vorbereitung der Kopenhagener Klimaschutzkonferenz (COP 15) vereinbarten die EU-Mitgliedsstaaten verbindlich, die EU-Richtlinie zur Energieeffizienz von Gebäuden in Europa zu verschärfen. Die europäische Gebäuderichtlinie (2010/31/EU) trat 2010 in Kraft. Artikel 9 der Neuauflage der EU-Gebäuderichtlinie fordert, dass „die Mitgliedsstaaten gewährleisten, dass bis 31. Dezember 2020 alle neuen Gebäude Niedrigstenergiegebäude, sog. Fast-Null-Energie-Gebäude (Nearly Zero Energy Buildings – NZEB), sind. Für neue Gebäude, die von Behörden als Eigentümer genutzt werden, muss dieses schon nach dem 31. Dezember 2018 gelten. Ein Niedrigstenergiegebäude ist laut Artikel 2 der Neuauflage der EUGebäuderichtlinie definiert als „ein Gebäude, das eine sehr hohe Gesamtenergieeffizienz aufweist. Der fast bei null liegende oder sehr geringe Energiebedarf sollte zu einem ganz wesentlichen Teil durch Energie aus erneuerbaren Quellen − einschließlich Energie aus erneuerbaren Quellen, die am Standort oder in der Nähe erzeugt wird − gedeckt werden“. Wie viel Energie so ein Gebäude verbrauchen kann, welche erneuerbaren Energiequellen erlaubt sind und in

34

© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin · Mauerwerk 21 (2017), Heft 1


A. Holm/F. Kagerer/C. Sprengard/D. Walberg/T. Gniechwitz · Wirtschaftlichkeit von Einfamilienhäusern in Niedrigstenergiebauweise

tions. There will be national definitions of nearly zero energy buildings in each country. The German implementation of the building energy efficiency directive intends that the energy saving law (EnEG), the energy saving regulations (EnEV) and the renewable energy heating law (EEWärmeG) will be structurally rearranged and combined into a new regulation. The purpose is a system of regulations matched to each other for the energy requirements for new buildings, for existing buildings and for the use of renewable energies for heating. In the future “energy saving law for buildings”, the requirements for the thermal quality of the building envelope and the efficiency of the supply system will probably be made even more stringent. It is however still unclear at the moment what the national definition of a nearly zero energy building will look like. The intention is that future buildings will be 45 % more efficient than buildings built until the end of 2015, which would correspond to the current KfW grant standard “Effizienzhaus 55” (EH 55). This demands a reduction of 30 % for the building envelope and about 21% for the primary energy demand compared to the requirements of the EnEV 2016 (55 % against the EnEV 2014).

2 Objective and methods 2.1 Investigation approach The energy quality of a building is predominantly determined by the thermal properties of the building envelope (U-value or H‘T) and the efficiency of the supply system. With increasingly stringent requirements of the EnEV, building investment costs rise while the energy consumption and thus energy costs fall. Simple consideration of the investment costs does not permit any statements about the benefit of an investment. When the energy efficiency of a building is improved, the benefit can be calculated in the form of a cost saving and evaluated in money. If the further operating costs (e.g. for maintenance, servicing and repairs) are then considered, the overall costs of an investment can be calculated and, with the definition of a uniform period of consideration, represented as total annual costs. If this is carried out for different variants, then the most cost-effective measure is that with the lowest total annual costs. The calculations include prices (for example energy prices) and interest changes (e.g. effective interest on capital) within the period of consideration and are shown according to cost type by calculating the present value with and without discounting as annuities. A minimum cost, which marks the intended nearly zero energy building (NZEB) standard, can be determined for each case, as is shown for example in Fig. 1. Both for the building envelope and for the building services, there are numerous construction types and supply systems respectively in order to implement various energy standards. This investigation is based on a selection of widely available systems and properties for building elements and heating systems, based on which costs and energy demand are calculated under defined conditions, and should enable an evaluation of the energy and cost efficiency. The starting point is a parameter study of the building envelope, in which the energy-dependent extra costs are determined. In addition, all possible combinations of ener-

welcher Nähe zum Gebäude die Energie erzeugt werden soll, muss noch in den Mitgliedsstaaten und in den EUInstitutionen diskutiert werden. Es wird nationale Definitionen von Niedrigstenergiegebäuden in jedem Land geben. Die nationale Umsetzung der Gebäudeenergieeffizienzrichtlinie sieht vor, dass das Energieeinsparungsgesetz (EnEG), die Energieeinsparverordnung (EnEV) und das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) strukturell neu konzipiert und in einem Regelungswerk zusammengeführt werden. Ziel ist ein aufeinander abgestimmtes Regelungssystem für die energetischen Anforderungen an Neubauten, an Bestandsgebäude und an den Einsatz erneuerbarer Energien zur Wärmeversorgung. Im künftigen „Gebäudeenergiegesetz“ werden voraussichtlich die Anforderungen an die thermische Qualität der Gebäudehülle und die Effizienz der Versorgungssysteme weiter erhöht. Unklar ist derzeit noch, wie die nationale Definition des Niedrigstenergiegebäudes aussehen wird. Angedacht ist, dass zukünftige Gebäude um 45 % effizienter sind als Gebäude, die bis Ende 2015 errichtet wurden. Das würde dem jetzigen KfW-Förderstandard „Effizienzhaus 55“ entsprechen. Dieser verlangt für die Gebäudehülle eine Verbesserung um 30 % und für den Primärenergiebedarf eine Reduktion um ca. 21 % gegenüber den Anforderungen der EnEV 2016 (55 % gegenüber der EnEV 2014).

2 Zielsetzungen und Methode 2.1 Untersuchungsansatz Die energetische Qualität eines Gebäudes wird überwiegend von den thermischen Eigenschaften der Gebäudehülle (U-Wert bzw. H‘T) und der Effizienz des Versorgungssystems bestimmt. Mit steigenden Anforderungen der EnEV erhöhen sich die baulichen Investitionskosten, während der Energiebedarf und damit die Energiekosten sinken. Die einfache Betrachtung der Investitionskosten ermöglicht zunächst keine Aussagen über den Nutzen einer Investition. Bei der Verbesserung der Energieeffizienz von Gebäuden kann der Nutzen in Form der Energieeinsparung berechnet und monetär bewertet werden. Werden zusätzlich die weiteren Betriebskosten (z. B. für Wartung, Inspektion und Instandhaltung) berücksichtigt, können die Gesamtkosten einer Investition berechnet und – bei Definition eines einheitlichen Betrachtungszeitraums – als Jahresgesamtkosten abgebildet werden. Wird dies für verschiedene Varianten durchgeführt, ergibt sich die wirtschaftlichste Maßnahme aus dem Vergleich durch die geringsten Jahresgesamtkosten. In die Berechnungen gehen Preis- (z. B. für Energiepreise) und Zinsänderungen (z. B. eff. Kapitalzins) innerhalb des Betrachtungszeitraums mit ein und werden, je nach Kostenart, durch Barwertbildung mit und ohne Diskontierung als Annuitäten ausgewiesen. Ein Kostenminimum, welches den anzustrebenden Gebäudestandard Niedrigstenergiegebäude (NZEB) markiert, lässt sich, wie in Bild 1 beispielhaft dargestellt, für jeden Fall ermitteln. Sowohl für die Gebäudehülle als auch für die Haustechnik sind eine Vielzahl an Konstruktionen bzw. Versorgungssystemen gegeben, um unterschiedlichste energetische Standards umzusetzen. Dieser Untersuchung liegt

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

35


A. Holm/F. Kagerer/C. Sprengard/D. Walberg/T. Gniechwitz · Cost-effectiveness of nearly zero energy detached houses

Fig. 1. Diagram of the total annual costs of a building depending on primary energy demand with the aim of determining the economic optimum under the terms of the EU directive 2010/31/EU Bild 1. Schematische Darstellung der Abhängigkeit der Jahresgesamtkosten eines Gebäudes in Abhängigkeit vom Primärenergiebedarf mit dem Ziel der Bestimmung des ökonomischen Optimums im Sinne der EU-Richtlinie 2010/31/EU

Fig. 2. Diagram of the parameter study for the building envelope Bild 2. Schematische Darstellung der Parameterstudie Gebäudehülle

gy-relevant building elements (external wall, roof, cellar ceiling, windows, external doors and thermal bridges) are represented (Fig. 2), which differ in their thermal quality (U-value) and in their investment costs. For the economic assessment, only the energy-relevant costs for the building envelope and the building services (cost groups 300 and 400) are considered in detail. The determination of the cost values (German average incl. VAT, cost in the 1st quarter of 2016) for each building element construction is determined essentially based on the continuously updated cost and price database of the Arbeitsgemeinschaft für zeitgemäßes Bauen e.V. (working group for contemporary building). These primary data are supplemented by the recording of conventional building practice from completed and invoiced new building projects. All other costs are set at the same level for all vari-

36

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

dazu eine Auswahl an marktüblichen Systemen und Eigenschaften für Bauteile und Wärmeerzeuger zugrunde, auf deren Basis Kosten und Energiebedarfe unter definierten Randbedingungen berechnet und eine Bewertung der Energie-und Kosteneffizienz ermöglicht werden. Ausgangspunkt bildet eine Parameterstudie zur Gebäudehülle, in der die energiebedingten Mehrkosten ermittelt werden. Dazu werden alle möglichen Kombinationen der energetisch relevanten Bauteile (Außenwand, Dach, Kellerdecke, Fenster, Außentür und Wärmebrücken) gebildet (Bild 2), die sich in ihrer thermischen Qualität (U-Wert) und in ihren Investitionskosten unterscheiden. Zur ökonomischen Bewertung werden im Detail nur die energetisch relevanten Kosten für die Gebäudehülle und Anlagentechnik (Kostengruppen 300 und 400) betrachtet. Die Feststellung der Kostenwerte (Bundesdurch-


A. Holm/F. Kagerer/C. Sprengard/D. Walberg/T. Gniechwitz · Wirtschaftlichkeit von Einfamilienhäusern in Niedrigstenergiebauweise

Fig. 3. Gross cost of building elements related to area (median) depending on the heat transmission for the decisive elements of the building envelope Bild 3. Flächenbezogene Brutto-Bauteilkosten (Median) in Abhängigkeit des Wärmedurchgangs für die bestimmenden Bauteile der Gebäudehülle

ants and collected in the parameter building cost difference: for the typical detached house, 135 000 € is set here. In Fig. 3, the set building element costs of the constructions are collected. These correspond to the median values of the cost ranges determined in each case per building element and construction. In order to financially evaluate the energy savings, the total annual costs have to be determined in the next step. Depending on the energy standard, the heat production costs of the various supply systems are determined and combined with the solution variants of the building envelope. Various building services variants are defined for the investigation to represent a relevant selection of the possibilities available today. The varied parameters are the type of ventilation (window ventilation, exhaust ventilation unit,

schnitt, inkl. Mehrwertsteuer, Kostenstand: 1. Quartal 2016) für die jeweiligen Bauteilkonstruktionen erfolgt im Wesentlichen auf Grundlage der kontinuierlich aktualisierten Kosten- und Preisdatenbanken der Arbeitsgemeinschaft für zeitgemäßes Bauen e.V. Diese Primärdaten werden zusätzlich noch durch die Erfassung der gängigen Baupraxis von fertiggestellten und abgerechneten Neubauvorhaben ergänzt. Alle anderen Kosten werden für alle Varianten in der gleichen Höhe angesetzt und in der Kenngröße Bauwerkkostendifferenz zusammengefasst. Für das betrachtete Gebäude werden hier 135 000 € angesetzt. In Bild 3 sind die angesetzten Bauteilkosten der Konstruktionen zusammengefasst. Diese entsprechen den Medianwerten der jeweils ermittelten Kostenspanne pro Bauteil und Konstruktion. Zur monetären Abbildung der Energieeinsparungen müssen im nächsten Schritt die Jahresgesamtkosten berechnet werden. In Abhängigkeit des energetischen Standards werden die Wärmegestehungskosten der unterschiedlichen Versorgungssysteme ermittelt und mit den Lösungsvarianten der Gebäudehülle kombiniert. Für die Untersuchungen werden verschiedene Anlagenvarianten definiert, die eine relevante Auswahl der heute zur Verfügung stehenden Möglichkeiten darstellen. Dabei werden die Art der Lüftung (Fensterlüftung, zentrale Abluftanlage, Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung), unterschiedliche Typen der Energieversorgung (Gasbrennwertkessel, solare Trinkwarmwasserbereitung, Wärmepumpen, Holzpelletkessel und Fernwärme), die Art der Wärmeübergabe (Fußbodenheizung, Heizkörper) und davon abhängig die Systemtemperaturen variiert. Die untersuchten Varianten inkl. durchschnittlichen Bruttokosten sind in Tabelle 1 dargestellt.

2.2 Typengebäude EFH Um in der vorliegenden Untersuchung zu repräsentativen und übertragbaren Ergebnissen zu kommen, werden alle Berechnungen und Auswertungen auf die Rahmendaten eines Typengebäudes Einfamilienhaus EFH bezogen. Die-

Table 1. Gross costs (median) of supply systems Tabelle 1. Bruttokosten (Median) der Anlagentechnik Supply system / Versorgungsvariante

Gross costs / Bruttokosten [€]

BW Ref

condensing oil boiler, solar water heating, exhaust ventilation unit / Öl-Brennwert, Solaranlage für WW, Abluftanlage

25.610

BW1

condensing gas boiler, solar water heating / Gas-Brennwert, Solaranlage für WW

21.280

BW2

condensing gas boiler, solar water heating, ventilation unit with heat recovery / 31.070 Gas-Brennwert, Solaranlage für WW, Lüftungsanlage mit WRG

WP1

Air to water heat pump with surface heating system, exhaust ventilation unit / Luft-Wasser Wärmepumpe mit Flächenheizung, Abluftanlage

24.430

WP2

Water to water heat pump with surface heating system, ventilation unit with heat recovery / Wasser-Wasser Wärmepumpe mit Flächenheizung, Lüftungsanlage mit WRG

35.190

Hz

Biomass boiler – wood pellets / Biomasse Wärmeerzeuger – Holzpellets

29.190

FW

district heating with primary energy factor fp ! 0.7 / Nah-/Fernwärme mit Primärenergiefaktor fp ! 0,7

10.810

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

37


A. Holm/F. Kagerer/C. Sprengard/D. Walberg/T. Gniechwitz · Cost-effectiveness of nearly zero energy detached houses

ventilation unit with heat recovery), different types of energy supply (condensing gas boiler, solar water heating, heat pumps, wood pellet boiler and district heating), the type of heat transfer (underfloor heating, radiators) and depending on these the system temperatures. The investigated variants incl. average gross costs are shown in Table 1.

2.2 Typical detached house In order to obtain representative and transferrable results from the present investigation, all calculations and evaluations are related to the framework data of a typical detached house. This typical detached house does not represent an example building based on individual evaluations but rather reflects a certain average (e.g. average size, construction and fitting out) for German detached house building according to current practice, determined from differentiated recording of building activity. Table 2 shows the most important parameters and building element areas of the selected typical detached house. Fig. 4 follows with the elevations and plans of the building.

3 Ecological and economic evaluation The energy demand was calculated with the software “ZUB-Helena” based on DIN V 18599 and evaluated according to final and primary energy (Fig. 5). The additional provision of CO2 emission figures is not required under the EnEV or DIN V 18599 but provides information about the climate effect of the investigated variants and is of relevance for the political aims and debates, which are focussed on a reduction of CO2 emissions. In addition, the degree of fulfilment of the renewable energy heating law (EEWärmeG) are also provided, as these represent a binding additional condition of the EnEV and may rule out certain plant variants.

3.1 Final energy demand The final energy result covers the consumption of energy plus all losses for conversion, storage, distribution and delivery and thus provides information about the overall efficiency of the various supply systems. The lower the final energy demand, the more efficiently the energy is being used. The effect of heat recovery is noticeable. The low demand of variants BW2 to BW1 (condensing boiler with solar water heating, ventilation with heat recovery against window ventilation) and variants WP2 to WP1 (air-water heat pump against water-water heat pump, ventilation with heat recovery against exhaust ventilation) are essentially due to the effects of heat recovery. The use of ventilation with heat recovery reduces the energy demand considerably, even though the higher electricity demand for the fans results in a higher demand for auxiliary energy. In addition to a further optimisation of the building envelope and technical efficiency improvements, which are only possible to a limited extent for mature systems (e.g. condensing boilers), the complete integration of environmental energy (solar, ground source, air, extract air) into the supply of the building offers the potential to further reduce the final energy demand in the future. This however depends on increasingly multivalent and thus more elaborate systems, which would then be more expensive.

38

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

Table 2. Excerpt of the most important parameters and areas of the typical building Tabelle 2. Auszug der wichtigsten Kennwerte sowie Flächen des Typengebäudes Heated volume Ve / beheiztes Volumen Ve

565 m3

Usable floor area AN / Gebäudenutzfläche AN

181 m2

Net floor area / Nettogrundfläche NGF

148 m2

Building envelope area / Gebäudehüllfläche

427 m2

A/Ve

0.76 m–1

Specific transmission heat loss H‘T REF / Spezifischer Transmissionswärmeverlust H‘T REF

0.43 W/ (m2 · K)

ses Typengebäude EFH stellt kein auf Einzelauswertungen beruhendes Beispielgebäude dar, sondern spiegelt vielmehr das auf Grundlage von aktuellen Statistiken, Marktbeobachtungen und einer differenzierten Bautätigkeitserfassung bestimmte Mittel (z. B. durchschnittliche Größe, Ausführung und Ausstattung) für den deutschen Einfamilienhausbau in der derzeitigen Baupraxis wider. In Tabelle 2 sind die wichtigsten Kennwerte und Bauteilflächen des gewählten Typengebäudes EFH zusammengefasst. In Bild 4 folgen die Ansichten und Grundrisse des Gebäudes.

3 Ökologische und ökonomische Bewertung Die Energiebedarfe werden mit der Software „ZUB-Helena“ auf Basis der DIN V 18599 berechnet und nach Endund Primärenergie ausgewertet (Bild 5). Die zusätzliche Ausweisung der CO2-Emissionen ist im Rahmen der EnEV oder DIN V 18599 nicht gefordert, gibt jedoch Auskunft über die Klimawirkung der untersuchten Varianten und ist für die politischen Zielsetzungen und Debatten, die eine Reduktion des CO2-Ausstoßes fokussieren, von Relevanz. Zudem wird der Erfüllungsgrad des Erneuerbare-EnergienWärmegesetzes (EEWärmeG) ausgewiesen, der eine verbindliche Nebenbedingung der EnEV darstellt und gegebenenfalls bestimmte Anlagenvarianten nicht erlaubt.

3.1 Endenergiebedarf Die Endenergie umfasst im Ergebnis den Nutzenergiebedarf sowie zusätzlich alle Verluste für Umwandlung, Speicherung, Verteilung und Übergabe und gibt damit Aufschluss über die Gesamteffizienz der verschiedenen Versorgungssysteme. Je niedriger der Endenergiebedarf, desto effizienter wird die eingesetzte Energie genutzt. Zu erkennen ist auch der Einfluss der Lüftungswärmerückgewinnung. Die niedrigeren Bedarfe von Variante BW2 zu BW1 (Brennwert mit solarer Trinkwarmwasserbereitung, Lüftungs-WRG vs. Fensterlüftung) und Variante WP2 zu WP1 (Luft-Wasser-WP vs. Wasser-Wasser-WP, Lüftungs-WRG vs. Abluft) sind im Wesentlichen auf die Einflüsse der Wärmerückgewinnung zurück zu führen. Der Einsatz der Lüftungs-WRG reduziert den Endenergiebedarf deutlich, auch wenn sich der höhere Strombedarf der Ventilatoren mit einem höheren Betrag für Hilfsenergie niederschlägt. Neben einer weiteren Optimierung der Gebäudehülle und technischen Effizienzsteigerungen, die bei ausgereiften Systemen (z. B. Brennwertkessel) nur noch einge-


A. Holm/F. Kagerer/C. Sprengard/D. Walberg/T. Gniechwitz · Wirtschaftlichkeit von Einfamilienhäusern in Niedrigstenergiebauweise

Fig. 4. Elevations and plans of the typical detached house. Alignment of the entrance to the east Bild 4. Ansichten und Grundrisse des Typengebäudes EFH. Orientierung des Eingangs nach Osten

3.2 Primary energy The threshold for the primary energy demand QP represents, in addition to the thermal quality of the building envelope, the main requirement of the EnEV. The values that have to be maintained for the typical house investigated here are 72 kWh/(m2a) according to the EnEV 2016 and 53 kWh/(m2a) according to current discussions for the more stringent EnEV 2021. This corresponds to 70 % and 55 % respectively of that of the reference building with a primary energy demand of 96.5 kWh/(m2a). It can be seen that both the reference variants and the variant BW1 and BW2 comply with neither the thresholds of the EH 55 standard nor the currently valid EnEV 2016 and are thus not permissible supply variants. The same applies for district heating supply with the thresholds of the EH 55. In

schränkt möglich sind, bietet nur die umfassende Integration von Umweltenergie (Solar, Erdreich, Luft, Abwärme) in die Versorgung von Gebäuden das Potential, künftig die Endenergiebedarfe weiter zu reduzieren. Dies bedingt damit aber zunehmend multivalente und damit aufwändigere Systeme, die dann auch teurer ausfallen werden.

3.2 Primärenergie Der Grenzwert für den Primärenergiebedarf QP stellt zusammen mit der thermischen Qualität der Gebäudehülle die Hauptanforderung der EnEV dar. Die einzuhaltenden Werte ergeben sich für das hier untersuchte Typenhaus für die EnEV 2016 zu 72 kWh/(m2a) und auf der Basis der derzeit diskutierten Verschärfungen für die EnEV 2021 zu 53 kWh/(m2a). Das entspricht 70 % bzw. 55 % in Bezug

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

39


A. Holm/F. Kagerer/C. Sprengard/D. Walberg/T. Gniechwitz · Cost-effectiveness of nearly zero energy detached houses

Fig. 5. Calculated specific final energy demand, primary energy demand according to DIN V 18599 and resulting CO2 emissions of the supply variants. The hatched columns denote the supply variants according to the requirement level EH 55. The values shown in red for the specific primary energy demand do not comply with the required value. Bild 5. Rechnersicher spezifischer Endenergiebedarf, Primärenergiebedarf nach DIN V 18599 sowie resultierende CO2-Emission der Versorgungsvarianten. Die schraffierten Säulen kennzeichnen die Versorgungsvarianten entsprechend dem Anforderungsniveau EH 55. Die rot dargestellten Werte für den spezifischen Primärenergiebedarf erfüllen den Anforderungswert nicht.

these cases, therefore, either the building envelope or the proportion of regenerative energy will have to be increased.

3.3 CO2 emissions The calculations of CO2 emissions show similarities with the results for primary energy demand. Differences result since the conversion factors for CO2 and primary energy do not behave proportionately. With a clear advantage, the wood pellets boiler, a biomass-based supply system, delivers the least CO2, followed by the two heat pump systems. These are favoured by the increasing proportion of renewably generated electricity and now show a high degree of environmental energy. The supply systems based on fossil energy sources have as would be expected the highest CO2 emissions. It can also be seen that the systems with a high evaluation factor (condensing boiler, district heating) profit more from a better building envelope than the systems with a high proportion of environmental energy or biomass. The substitution of conventional supply systems with biomass does not however represent a general solution scenario for the reduction of CO2 emissions. Both wood and bio-oil/biogas are only available in limited quantities, and particularly for bio-oil/biogas, competing applications (heating supply against mobility) as well as the problematic use of land (foodstuffs, biodiversity) have to be discussed.

3.4 Energy-related investment costs for the building envelope In addition to the requirement for the maintenance of a maximum value for the specific transmission heat loss (H’T REF), the maximum permissible specific transmission

40

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

zum Referenzgebäude mit einem Primärenergiebedarf von 96,5 kWh/(m2a). Zu erkennen ist, dass sowohl die Referenzvarianten als auch die Varianten BW1 und BW2 weder die Grenzwerte des EFH 55-Standards noch der gültigen EnEV 2016 einhalten und somit keine zulässigen Versorgungsvarianten darstellen. Gleiches gilt für die Fernwärmeversorgung mit den Grenzwerten des EFH 55. In diesen Fällen müsste daher entweder die Gebäudehülle verbessert oder der Anteil an regenerativen Energien erhöht werden.

3.3 CO2-Emissionen Die Berechnungen der CO2-Emissionen zeigen Ähnlichkeiten zu den Ergebnissen des Primärenergiebedarfs. Unterschiede ergeben sich, da die Konversions-Faktoren für CO2 und Primärenergie sich nicht proportional verhalten. Mit deutlichem Abstand emittiert der Holzpelletkessel als biomassebasiertes Versorgungssystem am wenigsten CO2, gefolgt von den beiden Wärmepumpensystemen. Diese werden durch den wachsenden Anteil erneuerbar erzeugten Stroms begünstigt und weisen mittlerweile einen hohen Umweltenergieanteil auf. Die Versorgungssysteme auf Basis fossiler Energien haben erwartungsgemäß die höchsten CO2-Emissionen. Zu erkennen ist auch, dass die Systeme mit hohem Bewertungsfaktor (Brennwert, Fernwärme) stärker von einer besseren Gebäudehülle profitieren als die Systeme mit hohem Umweltenergieanteil oder Biomasse. Die Substitution herkömmlicher Versorgungssysteme durch Biomasse stellt dennoch kein allgemeines Lösungsszenario zur Reduktion der CO2-Emissionen dar. Sowohl Holz als auch Bioöl/Biogas stehen nur in begrenztem Umfang zur Verfügung. Insbesondere bei Bioöl/Biogas stehen


A. Holm/F. Kagerer/C. Sprengard/D. Walberg/T. Gniechwitz · Wirtschaftlichkeit von Einfamilienhäusern in Niedrigstenergiebauweise

konkurrierende Verwendungsmöglichkeiten (Wärmeversorgung vs. Mobilität) sowie die problematische Landnutzung (Lebensmittel, Biodiversität) zur Diskussion.

3.4 Energetisch bedingte Investitionskosten für die Gebäudehülle

Fig. 6. Distribution of the resultant specific transmission heat loss H‘T and the investment costs for the building envelope through the combination of all building elements (altogether 11 014). The threshold according to the EnEV 2016 is H’T " 0.40 W/(m2 K). The 70 % of H’T REF requirement of the EF 55 standard is H’T " 0.30 W/(m2 K), which is only fulfilled by the combinations marked green. The building envelope with the reference technology is marked with a star. Bild 6. Verteilung der resultierenden spezifischen Transmissionswärmeverluste H‘T sowie der Investitionskosten für die Gebäudehülle durch Kombination sämtlicher Bauteile (insgesamt 11 014). Der Grenzwert entsprechend der EnEV 2016 liegt bei H‘T " 0,40 W/(m2 K). Die 70 % von H’T REF-Anforderung des EF 55-Standards liegt bei H‘T " 0,30 W/(m2 K). Diese erfüllen nur die grün hervorgehobenen Kombinationsmöglichkeiten. Die Gebäudehülle mit der Referenztechnologie ist mit dem Stern gekennzeichnet.

Neben der Anforderung an die Einhaltung des Maximalwertes für den spezifischen Transmissionswärmeverlust (H’T REF) ist der maximal zulässige spezifischen Transwärmeverlust H’T,zulässig für dieses Gebäude gemäß Tabelle 2 der Anlage 1 in der EnEV 2016 anstatt 0,43 auf 0,4 W/(m2K) begrenzt. Aus der Variation der verschiedenen, zuvor definierten Bauteile ergeben sich insgesamt bis zu 11 014 Kombinationsmöglichkeiten alleine für die Gebäudehülle. Diese werden entsprechend ihren thermischen Eigenschaften (H‘T) sortiert und stufenweise gruppiert. Die Verteilung aller möglichen Varianten ist in Bild 6 dargestellt. Die Anforderungen der EnEV 2016 werden von allen Varianten erfüllt, die entweder gelb oder grün dargestellt sind. Die Anforderungen des EH 55-Standards werden von allen grünen Varianten eingehalten. Die Steigerung der Anforderungen an den baulichen Wärmeschutz führen natürlich auch zu höheren Investitionskosten. Für das betrachte Typengebäude betragen die Kosten der Gebäudehülle für die EnEV 2016 im Median etwa € 100 000. Mit steigenden Anforderungen erhöht sich dieser Wert bis auf € 115 000 für den EH 55-Standard.

3.5 Jahresgesamtkosten heat loss H’T,zulässig for this building has been limited to 0.4 W/(m2K) instead of 0.43 in accordance with Table 2 of Appendix 1 of the EnEV 2016. The variation of the different building elements defined above can result in altogether up to 11 014 possible combinations just for the building envelope. These have been sorted according to their thermal properties (H‘T) and grouped in stages. The distribution of all possible variants is shown in Fig. 6. The requirements of the EnEV 2016 are fulfilled by all variants, which are coloured either yellow or green. The requirements of the EH 55 standards are complied with by all green variants. The increased requirements for constructional thermal insulation naturally also lead to higher investment costs. For the typical building considered here, the median costs of the building envelope for the EnEV 2016 are about € 100 000. With increasingly stringent requirements, this figure increases to € 120 000 for the EH 55 standard.

3.5 Total annual costs The calculation of the annual costs is based on a use period of 20 years considering an interest rate on capital (2 %), an energy price rise (3 %) and a price increase of other costs (1.5 %). Replacement investment and residual value are not considered since it can be assumed that technical development and political requirements will continue and assumptions about the costs and configuration of future systems are only possible to a limited extent. Longer periods of consideration, such as are formulated for

Den Berechnungen der annuitären Kosten liegt eine Nutzungszeit von 20 Jahren mit Berücksichtigung des Kapitalzinses (2 %), einer Energiepreissteigerung (3 %) und eines Preisanstiegs sonstiger Kosten (1,5 %) zugrunde. Re- oder Ersatzinvestitionen sowie Restwerte werden nicht berücksichtigt, da davon auszugehen ist, dass die technischen Entwicklungen und ordnungspolitischen Anforderungen weiter fortschreiten und Annahmen hinsichtlich Kosten und Konfiguration künftiger Anlagen nur eingeschränkt möglich sind. Längere Betrachtungszeiträume, wie beispielsweise in der EU-Direktive formuliert, bewirken in der Regel eine günstigere Bewertung der jährlichen Gesamtkosten, da die erzielten Einsparungen über einen längeren Zeitraum berücksichtigt werden. Energiekosten Zur Berechnung der Energiekosten werden die Endenergiebedarfe für alle verwendeten Energieträger ermittelt und mit den jeweiligen Energiepreisen multipliziert. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Endenergiebedarfe für Öl, Gas und Holz auf ihren Brennwert bezogen und auf den Heizwert umzurechnen sind. Als Energiepreise werden statistische Auswertungen des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie BMWi für die Energieträger Öl (0,056 €/kWh), Gas (0,071 €/kWh), Strom (0,292 €/kWh) und Fernwärme (0,089 €/kWh) verwendet. Die Preise für Holzpellets wurden Preisübersichten von CARMEN e.V. entnommen (0,050 €/kWh). Zu den Versorgungsvarianten ergibt sich aufgrund der unterschiedlichen Energieträger und der jeweiligen Anla-

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

41


A. Holm/F. Kagerer/C. Sprengard/D. Walberg/T. Gniechwitz · Cost-effectiveness of nearly zero energy detached houses

Fig. 7. Calculated total annual costs of the supply variants according to VDI 2067, showing the relevant costs for capital, differentiated according to envelope, differential building costs and services as well as running costs for operation and maintenance of the plant and the annual energy costs. The capital costs for the envelope can vary depending on the selected combination of building elements according to the shown error bar. The hatched variants do not fulfil the requirements for primary energy demand. Bild 7. Errechnete Jahresgesamtkosten der Versorgungsvarianten nach VDI 2067. Dargestellt sind die jeweiligen Kosten für Kapital, differenziert nach Hülle, Baudifferenzkosten und Anlage sowie die laufenden Kosten für Betrieb und Instandhaltung der Anlage und die jährlichen Energiekosten. Die Kapitalkosten für die Hülle können je nach gewählter Bauteilkombination entsprechend den dargestellten Fehlerbalken schwanken. Die schraffierten Varianten erfüllen die Anforderungen hinsichtlich des Primärenergiebedarfs nicht.

example in the EU directive, will normally have the effect of more favourably evaluating the total annual costs since the savings achieved are considered over a longer period. Energy costs For the calculation of energy costs, the final energy demand is determined for all the forms of energy used and multiplied with the relevant energy prices. It has to be considered here that the final energy demands for oil, gas and wood are based on their calorific value and have to be converted into the heating value. For the energy prices, statistical evaluations by the German ministry of trade and industry BMWi are used for the fuels oil (0.056 €/kWh), gas (0.071 €/kWh), electricity (0.292 €/kWh) and for district heating (0.089 €/ kWh). The prices for wood pellets were taken from price reviews of CARMEN e.V. (0.050 €/kWh). For the supply variants, there is a very differentiated picture of the energy costs due to the different fuels and the corresponding plant efficiency. Independent of the energy standard, the reference supply, the gas condenser variant 2 (with solar water heating), the wood pellets boiler and the water-water heat pump with heat recovery are the most favourable. The second gas condenser variant (with ventilation unit and heat recovery) is slightly higher. The district heating variant and the air-water heat pump are the most expensive in comparison. Operating and maintenance costs (servicing) The operating costs include the annual expense for maintenance, repair and inspection of the supply system. These are determined proportionately through the investment

42

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

geneffizienz ein sehr differenziertes Bild der Energiekosten. Unabhängig vom energetischen Standard sind die Referenzversorgung, die Gas-Brennwert-Variante 2 (mit solarer Trinkwassererwärmung), der Holzpelletkessel und die Wasser-Wasser-Wärmepumpe mit Lüftungswärmerückgewinnung am günstigsten. Die zweite Gas-BrennwertVariante (mit Lüftungsanlage und WRG) liegt etwas darüber. Die Fernwärme-Variante und die Luft-Wasser-Wärmepumpe sind im Vergleich am teuersten. Betriebs- und Instandhaltungskosten (Wartung) Die Betriebskosten umfassen den jährlichen Aufwand für Wartung, Instandhaltung und Inspektion der Versorgungstechnik. Diese werden anteilig über die Investitionskostensumme für Teilkomponenten des Versorgungsystems anhand von Tabellenwerten (VDI 2067-1) ermittelt. Soweit möglich, werden die Werte der VDI-Richtlinie angesetzt und bei Bedarf durch Annahmen in Anlehnung an die VDI ergänzt. Jahresgesamtkosten Bild 7 zeigt die Jahresgesamtkosten der untersuchten Varianten und die Zusammensetzung der Kosten, getrennt nach Kapital- und laufenden Kosten. Für den EH 55-Standard (die jeweils rechte Säule) ergeben sich aus den Berechnungen der Jahresgesamtkosten gegenüber der derzeit gültigen EnEV 2016 für fast alle Varianten Mehrkosten. Zu erkennen ist, dass der Anteil der Kapitalkosten zunimmt, während die laufenden Kosten nicht im gleichen Maße zurückgehen, d. h. eine Deckung der Kosten ist nicht gegeben (Deckungsfehlbetrag). Über den gewählten Betrachtungszeitraum reichen die Energieeinsparungen nicht aus, um ein vergleichbares Kos-


A. Holm/F. Kagerer/C. Sprengard/D. Walberg/T. Gniechwitz · Wirtschaftlichkeit von Einfamilienhäusern in Niedrigstenergiebauweise

costs for parts of the supply system using table figures (VDI 2067-1). As far as possible, the figures from the VDI guideline are set and if required, supplemented by assumptions based on the VDI. Total annual costs Fig. 7 shows the total annual costs of the investigated variants and a summary of the costs, split into capital and running costs. For the EH 55 standard (the right-hand column in each case), extra costs arise for almost all variants from the calculation of the total annual costs compared to the currently valid EnEV 2016. It can be seen that the share of capital costs increases while running costs do not decrease to the same degree, i.e. the costs are not covered (coverage shortfall). Over the selected period of consideration, the energy savings are not sufficient in order to reach a comparable cost level. This applies both in relation to the reference variant and also for the variant with the same supply systems but a better building envelope. The most favourable is the variant with district heating supply, where the coverage shortfall is smallest. Nevertheless, this option is of little relevance for detached houses since high energy standards with low energy densities do not normally permit the economic operation of district heating. For new building zones without the corresponding building development (for example neighbouring multifamily houses), district heating supply cannot be expected from an economic viewpoint. The next most favourable variant is the combination of condensing boiler and solar water heating as well as with and without exhaust ventilation unit (reference and BW1). However, neither of these variants fulfils the maximum permissible primary energy demand. For this purpose, the heat pump combinations or wood pellets boiler are necessary, which show the highest total annual costs in comparison.

4 Evaluation of the results In the course of the study, the energy demands were calculated for different thermal qualities of the building envelope and supply variants, and their investment and running costs were determined. Already the EnEV 2016 with its more stringent QP requirement by 25 % resulted in some of the investigated variants with conventional systems not being able to meet the thresholds without further measures to the building envelope or the supply system being necessary. In the past, increased and currently still increasing requirements on the energy standard of buildings have been associated with higher building costs. The statements in the literature vary here between 3 and 11 % related to the cumulated costs of cost groups 300 and 400, that is the building construction and the technical installations. A further reduction of QP and H‘T by 55 % (QP) and 75 % (H’T) of the starting level towards the EH 55 standard supported by the KfW restricts the possible supply systems to heat pumps or wood pellets. Condensing boilers, solar systems and district heating will only be possible in the future with further improvements to the building envelope (Table 3). Due to the high proportion of environmental energy heat pumps and the low primary energy factor of wood pellets, scarcely any significant improvement of the primary energy demand is recognisable for

tenniveau zu erreichen. Dies gilt sowohl für den Bezug auf die Referenzvariante als auch für die Variante mit gleicher Anlage, aber besserer Gebäudehülle. Am günstigsten schneidet im Vergleich die Variante mit Fernwärmeversorgung ab, hier ist der Deckungsfehlbetrag am niedrigsten. Dennoch ist diese Variante als Option für Einfamilienhäuser von geringer Relevanz, da hohe energetische Standards mit geringen Energiedichten i. d. R. keinen wirtschaftlichen Betrieb von Fernwärmenetzen erlauben. Für Neubaugebiete ohne entsprechende bauliche Struktur (z. B. angrenzende MFH) ist daher aus wirtschaftlicher Sicht nicht von einer Fernwärmversorgung auszugehen. Die nächstgünstigsten Varianten stellen die Kombinationen mit Brennwertkessel und Solarthermie zur Trinkwarmwasserbereitung sowie mit und ohne Abluftanlage dar (Referenz und BW1). Allerdings erfüllen beide Varianten nicht den maximal zulässigen Primärenergiebedarf. Dazu sind die Wärmepumpen-Kombinationen oder der Holzpelletkessel notwendig, die im Vergleich die höchsten Jahresgesamtkosten aufweisen.

4 Bewertung der Ergebnisse Im Rahmen der Studie wurden für unterschiedliche thermische Qualitäten der Gebäudehülle und Versorgungsvarianten die Energiebedarfe berechnet sowie deren Investitions- und laufende Kosten ermittelt. Bereits durch die EnEV 2016 mit einer Verschärfung der QP-Anforderung um 25 % kann ein Teil der untersuchten Varianten mit üblichen Systemen nicht mehr die Grenzwerte einhalten, ohne dass weitere Maßnahmen an der Gebäudehülle oder Anlagentechnik nötig wären. In der Vergangenheit gestiegene und aktuell noch steigende Anforderungen hinsichtlich der energetischen Ausbildung von Gebäuden sind mit höheren Kosten für das Bauen verbunden. Die Angaben in der Literatur schwanken hier zwischen 3 und 11 % bezogen auf die kumulierten Kosten der Kostengruppen 300 und 400, also auf Rohbau und Ausbau. Eine weitere Verschärfung von QP und H‘T in Richtung des von der KfW geförderten EH 55-Standards von 55 % (QP) bzw. 75 % (H’T) des Ausgangniveaus begrenzt die mögliche Anlagentechnik auf Wärmepumpen oder Holzpellets. Nur mit weiteren Verbesserungen an der Gebäudehülle sind zukünftig auch Brennwert- und Solaranlage oder Fernwärme möglich (Tabelle 3). Aufgrund des hohen Umweltenergieanteils der Wärmepumpen und des niedrigen Primärenergiefaktors für Holzpellets ist für diese Varianten durch die günstigeren Dämmeigenschaften der Hülle aber kaum noch eine signifikante Verbesserung des Primärenergiebedarfs erkennbar. Entsprechend hoch fällt dann aber der relative Aufwand aus, um dies umzusetzen, was letztlich bedeutet, dass man sich aus wirtschaftlicher Sicht einem Grenznutzen nähert. In Bild 8 sind die errechneten Jahresgesamtkosten in Abhängigkeit des End- bzw. Primärenergiebedarfs für die unterschiedlichen Qualitäten der Gebäudehülle und Versorgungssysteme dargestellt. Die Effizienz des Gesamtgebäudes lässt sich am besten anhand des Endenergiebedarfs bewerten. Eine Reduktion des Endenergiebedarfs hat unmittelbaren Einfluss auf die Energiekosten. Der Vergleich der Jahresgesamtkosten in Abhängigkeit vom End- und Primärenergiebe-

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

43


A. Holm/F. Kagerer/C. Sprengard/D. Walberg/T. Gniechwitz · Cost-effectiveness of nearly zero energy detached houses

Table 3. Primary energy demand in relation to the reference building in %. The green fields comply with the EnEV 2016 (75 % Qp REF), the orange fields the EH 55 standard (55% Qp REF). The variant with the reference technology is marked blue. Tabelle 3. Primärenergiebedarf im Verhältnis zum Referenzgebäude in %. Die grau schattierten Felder erfüllen die EnEV 2016 (75 % Qp REF), die orangefarbenen den EH 55-Standard (55% Qp REF). Blau markiert ist die Bezugsvariante mit Referenztechnologie. Qp / Qp REF [%]

H’T / H’T REF [%]

H’T REF Ref.Geb.

100

BW-Ref

BW1

H’T zulässig

90

80

70

60

55

94

91

86

81

73

69

96

93

89

84

76

72

BW2

78

76

71

66

59

55

WP1

52

51

49

47

43

41

WP2

36

35

34

32

30

29

Hz

25

24

24

23

21

21

FW

69

68

65

62

56

54

these variants through the more favourable insulation properties of the building envelope. The relative expense of implementing this is then however correspondingly high, which finally means that a limit is being approached from the economic viewpoint. Fig. 8 shows the calculated total annual costs depending on the final and the primary energy demand for the different qualities of the building envelope and supply systems. The efficiency of the entire building is best evaluated from the final energy demand. A reduction of the final energy demand has an immediate effect on the energy costs. The comparison of the total annual costs depending on the final and primary energy demands shows clearly that more final or primary energy can be saved through selection of a suitable supply system than through improvement of the building envelope. The light blue vertical lines show the thresholds of QP, which have to be complied with. For each system variant, the cost jump from one quality stage of the building envelope to the next is identical, but the possible primary energy savings vary widely since these are dependent on the selected supply sys-

Fig. 8. Calculated total annual costs (median) in €/(m2a) depending on the final and primary energy demand for different thermal qualities of the building envelope (H‘T) and supply systems Bild 8. Berechnete Jahresgesamtkosten (Median) in €/(m2a) in Abhängigkeit des End- und Primärenergiebedarfs für unterschiedliche thermische Qualitäten der Gebäudehülle (H‘T) und Versorgungssysteme

44

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

darf zeigt deutlich, dass durch die Wahl eines geeigneten Versorgungssystems mehr End- oder Primärenergie eingespart werden kann als durch die Verbesserung der Gebäudehülle. Die hellblauen vertikalen Linien geben die Grenzwerte von QP an, die eingehalten werden müssen. Für jede Systemvariante ist der Kostensprung von einer Qualitätsstufe der Gebäudehülle zur nächsten identisch, die möglichen Primärenergieeinsparungen variieren dagegen stark, da diese von der gewählten Versorgungstechnik abhängig sind. So sind die Einsparungen bei Systemen mit ohnehin hoher Effizienz (z. B. Wärmepumpen, Fernwärme) oder sehr niedrigen Primärenergiefaktoren (Holzpellets) nur noch sehr gering.

5 Fazit Hohe energetische Gebäudestandards sind ein wesentlicher Bestandteil der klima- und energiepolitischen Zielsetzungen der Bundesregierung, um eine signifikante Reduktion der Treibhausgasemissionen zu erreichen. Dazu stellen eine hochgedämmte Gebäudehülle, effiziente Versorgungstechnik und eine Optimierung der Systemeffizienz der Gesamtenergieversorgung wesentliche Beiträge dar. Die berechneten Ergebnisse und Zusammenhänge sind aus volkswirtschaftlicher und privatwirtschaftlicher Sicht getrennt zu betrachten. So liegen z. B., bezogen auf den Endenergiebedarf, Holzpellet-Anlagen und Fernwärme am ungünstigen Ende der Ergebnisspanne; aus primärenergetischer Sicht sind diese Anlagen jedoch günstiger als alle fossil betriebenen Anlagen. Die Betrachtung auf Basis der CO2-Äquivalente ließe hingegen sogar weiterhin den Einsatz fossil betriebener Anlagen zu, wenn ein vernünftiger solarer Deckungsanteil berücksichtigt würde. Die vorhandenen und geplanten Anforderungen an die Gebäudehülle können mit den am Markt seit langem verfügbaren Mauerwerkssystemen eingehalten werden. Jede Verschärfung in Richtung deutlicher Verringerung der Transmissionswärmeverluste führt aber zu einem Anstieg der Kosten für die Gebäudehülle. Den steigenden Kosten gegenüber steht jedoch auch eine bessere Effizienz der Gebäudehülle, verbunden mit einem niedrigeren Endenergieund Primärenergiebedarf. Leider können die Einsparungen bei der Energie die höheren Kosten beim Gebäude nur teilweise kompensieren. Die vorhandene Unterdeckung


A. Holm/F. Kagerer/C. Sprengard/D. Walberg/T. Gniechwitz · Wirtschaftlichkeit von Einfamilienhäusern in Niedrigstenergiebauweise

tem. So the savings with systems that already have a high efficiency (e.g. heat pumps, district heating) or very low primary energy factors (wood pellets) are still very small.

5 Conclusion High building energy standards are an essential part of the climate and energy policy aims of the German government in order to achieve a significant reduction of greenhouse gas emissions. Highly insulated building envelopes, efficient supply technology and optimisation of the energy system efficiency can make significant contributions to this. The calculated results and relationships should be considered separately from the macro economic and private sector viewpoints. For example, related to the final energy demand, wood pellets and district heating are at the unfavourable end of the range of results; from the viewpoint of primary energy, these systems are however more favourable than all fossil based systems. Consideration based on the CO2 equivalent, however, actually still permits the use of fossil based systems as long as a reasonable part is covered by solar. The existing and planned requirements for the building envelope can be maintained with the masonry systems that have long been on the market. Any more stringent requirements in the direction of a considerable reduction of transmission energy losses will however lead to an increase of costs for the building envelope. The increased costs are however balanced by the better efficiency of the building envelope, associated with lower final and primary energy demand. Unfortunately, the savings of energy can only partially compensate the higher cost of the building. The existing shortfall here will also lead to cost increases in the long term for investors and building owners and thus to an increase of the cost of building. From the viewpoint of macro economics, attention has to be paid to which measures can achieve the energy policy aims at the most favourable price. The results show that with highly efficient supply technology (e.g. heat pumps), only a relatively small effect on the primary energy demand can be achieved by improving the building envelope, but the costs increase considerably compared to the savings. This makes clear that measures to the energy system and the supply technology of buildings deliver a higher contribution at lower cost to climate protection than a further reduction of the transmission losses. Increased primary energy requirements alone would be conceivable, while measures to the building envelope could continue to be encouraged by funding. Alternatively, moderately increased H’T requirements would be conceivable, while simultaneously maintaining the grant situation. A moderate increase of the energy-related requirements for the building envelope – to about 90 % of the currently permissible values – can however still be implemented without serious extra costs for the building envelope. An economic “optimum” without significant extra costs is achieved with a slight improvement of the thermal properties of the building envelope with a H’T ist/H’T REF " 90 %. Yet more stringent requirements here would be associated with a considerable increase of costs. In contrast, more stringent requirements for the aim of primary energy

Fig. 9. ENEV 2016 and KfW grant standards depending on the requirements for the building envelope (H‘T) and the primary energy demand (QP). A nearly cost-neutral increase of the statutory requirements produces an “optimum” at H‘T ist/H‘T REF " 90 % and at Qp,ist/Qp,Ref " 65 %. Bild 9. ENEV 2016 und KfW-Förderstandards in Abhängigkeit der Anforderungen an die Gebäudehülle (H‘T) und des Primärenergiebedarfs (QP). Eine nahezu kostenneutrale Erhöhung der gesetzlichen Anforderungen ergibt sich im „Optimum“ bei H‘T ist/H‘T REF " 90 % und bei Qp,ist/Qp,Ref " 65 %.

führt hier auch langfristig zu Kostensteigerungen für Investoren und Bauherren und damit zu einer Verteuerung des Bauens. Aus volkswirtschaftlicher Sicht ist dabei zu beachten, mit welchen Maßnahmen die energiepolitischen Ziele am günstigsten zu realisieren sind. Die Ergebnisse zeigen, dass bei hocheffizienter Versorgungstechnik (z. B. Wärmepumpen) durch die Verbesserung der Gebäudehülle nur noch ein verhältnismäßig geringer Effekt auf den Primärenergiebedarf erreicht wird, die Kosten gegenüber den Einsparungen aber deutlich zunehmen. Daraus wird deutlich, dass Maßnahmen am Energiesystem und bei der Versorgungstechnik von Gebäuden einen höheren Beitrag bei geringeren Kosten zum Klimaschutz liefern, als eine weitere Reduktion der Transmissionsverluste. Denkbar wäre dann eine alleinige Verschärfung der Primärenergieanforderungen, während Maßnahmen an der Gebäudehülle weiter gefördert werden könnten. Alternativ wäre auch eine moderate weitere Verschärfung der H’T-Anforderungen denkbar, bei gleichzeitigem Erhalt des Fördertatbestands. Eine moderate Verschärfung der energetischen Anforderungen an die Gebäudehülle – etwa auf 90 % der derzeit zulässigen Werte – kann jedoch noch ohne gravierende Mehrkosten für die Hülle realisiert werden. Ein wirtschaftliches „Optimum“ ohne bedeutende Zusatzkosten wird

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

45


A. Holm/F. Kagerer/C. Sprengard/D. Walberg/T. Gniechwitz · Cost-effectiveness of nearly zero energy detached houses

demand are also conceivable, which would noticeably exceed the economic optimum with about QP ist/QP REF " 65 % (Fig. 9). The calculations show that a considerable reduction of primary energy demand is possible with technologies that are readily available and with almost unchanged costs. Sponsorship The research project has been assisted with funds from the Deutsche Gesellschaft für Mauerwerks- und Wohnungsbau (DGfM) (German association of masonry and residential building).

References – Literatur [1] Albert, R. et al.: Klimaschutzplan 2050 der Bundesregierung – Diskussionsbeitrag des Umweltbundesamtes. UBA [Hrsg.]. Dessau-Roßlau: Online Publikation, 2016. [2] Amtsblatt der Europäischen Union, [Hrsg.]: Delegierte Verordnung Nr. 244/2012 ... zur Ergänzung der Richtlinie 2010/31/EU ... durch die Schaffung eines Rahmens für eine Vergleichsmethode zur Berechnung kostenoptimaler Niveaus von Mindestanforderungen an die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden ... Brüssel: Online Publikation, 2012. [3] Amtsblatt der Europäischen Union, [Hrsg.]: Richtlinie 2010/31/EU des europäischen Parlaments und Rates über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden. Brüssel: Online Publikation, 2010. [4] Bundesumweltamt, [Hrsg.]: Übersicht zur Entwicklung der energiebedingten Emissionen und Brennstoffeinsätze in Deutschland 1990-2014 unter Verwendung von Berechnungsergebnissen der Nationalen Koordinierungsstelle Emissionsberichterstattung. Dessau-Roßlau: Online Publikation, 2016. [5] Bürger, V. et al.: Klimaneutraler Gebäudebestand 2050. Umweltbundesamt [Hrsg.]. Dessau-Roßlau: Online Publikation, 2016. Bd. Climate Change, 06/2016. [6] Holm, A., Mayer, C., Sprengard, C.: Wirtschaftlichkeit von wärmedämmenden Maßnahmen. FIW München [Hrsg.]. Gräfelfing: Online Publikation, 2015. [7] Icha, P., Kuhs, G.: Entwicklung der spezifischen Kohlendioxid-Emissionen des deutschen Strommix in den Jahren 1990 bis 2015. Dessau-Roßlau: Online Publikation, 2016. Bd. Climate Change, 26/2016. [8] Maas, A. et al.: Ergänzungsuntersuchungen zum Wirtschaftlichkeitsgutachten für die Fortschreibung der Energieeinsparverordnung. BMVBS [Hrsg.]. Berlin: Online Publikation, 2012. 30/2012. [9] Maas, A. et al.: Untersuchung zur weiteren Verschärfung der energetischen Anforderungen an Gebäude mit der EnEV 2012 – Anforderungsmethodik, Regelwerk und Wirtschaftlichkeit. BMVBS [Hrsg.]. Berlin: Online Publikation, 2012. 05/2012.

46

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

mit einer nur geringen Erhöhung an die thermischen Eigenschaften der Gebäudehülle mit einem H’T ist/H’T REF " 90 % erreicht. Darüber hinausgehende Verschärfungen wären hier mit einer deutlichen Kostensteigerung verbunden. Demgegenüber sind bei den Zielsetzungen zum Primärenergiebedarf auch strengere Vorgaben denkbar, die nennenswert über das wirtschaftliche Optimum bei ca. QP ist/QP REF " 65 % hinausgehen (Bild 9). Die Berechnungen zeigen, dass mit marktgängigen Technologien eine deutliche Unterschreitung der Primärenergieanforderungen bei annähernd gleichbleibenden Kosten möglich ist. Förderung Das Forschungsprojekt wurde mit Mitteln der Deutschen Gesellschaft für Mauerwerks- und Wohnungsbau (DGfM) gefördert.

[10] Neddermann, R., Weber, C.: Energetische Optimierung im Wohnungsbau. Wirtschaftlichkeit – Nutzen – Effizienz. Stuttgart: Fraunhofer IRB, 2016. [11] Thiel, D., Ehrlich, M.: Ermittlung von spezifischen Kosten energiesparender Bauteil-, Beleuchtungs-, Heizungs- und Klimatechnikausführungen bei Nichtwohngebäuden für die Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen zur EnEV 2012. BMVBS [Hrsg.]. Berlin: Online Publikation, 2012. [12] VDI 2067 Blatt 1. Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen. Grundlagen und Kostenberechnung. Berlin: Beuth, 2012. [13] Walberg, D., Gniechwitz, T., Halstenberg, M.: Kostentreiber für den Wohnungsbau. Untersuchung und Betrachtung der wichtigsten Einflussfaktoren auf die Gestehungskosten und auf die aktuelle Kostenentwicklung von Wohnraum in Deutschland. Arbeitsgemeinschaft für zeitgemäßes Bauen, e.V. [Hrsg.]. Kiel: Online Publikation, 2015. Bd. Bauforschungsbericht, 67.

Authors – Autoren: Prof. Dr.-Ing. Andreas Holm Dipl.-Ing. Florian Kagerer Dipl.-Ing. Christoph Sprengard Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.V. München Lochhamer Schlag 4 D-82166 Gräfelfing Dipl.-Ing. Dietmar Walberg Dipl.-Ing. Timo Gniechwitz Arbeitsgemeinschaft für zeitgemäßes Bauen e.V. Walkerdamm 17 D-24103 Kiel


Articles – Fachthemen Michael Halstenberg

DOI: 10.1002/dama.201700722

New national construction product regulations of the German states Neue nationale Bestimmungen zum Bauproduktenrecht der Länder The European Court of Justice ruled in October 2014 that Germany had infringed the EU Construction Products Regulation because additional national requirements for harmonised products had been imposed in three cases. This means that the German practice until now, that additional national technical requirements are also imposed on harmonised construction products, will have to be abandoned. Germany has assured the EU Commission that the building regulation law will be appropriately changed by 16/10/2016. This could however not been implemented on time for various reasons, so the German states have issued enforcement decrees in order to adapt the legal situation to the ECJ judgment. The legal situation at the moment is fairly complex and confusing. This article provides a brief overview.

Der Europäische Gerichtshof hat im Oktober 2014 festgestellt, dass Deutschland gegen die EU-Bauproduktenrichtlinie verstoßen hat, weil es in drei Fällen zusätzliche nationale Anforderungen an harmonisierte Bauprodukte gestellt hatte. Daher muss die bisherige deutsche Praxis, wonach auch an harmonisierte Bauprodukte national zusätzliche technische Anforderungen gestellt werden können, aufgegeben werden. Deutschland hatte der EUKommission zugesagt, das Bauordnungsrecht bis zum 16.10.2016 entsprechend zu ändern. Die Umsetzung konnte jedoch aus verschiedenen Gründen nicht mehr rechtzeitig erfolgen, weshalb die Länder Vollzugserlasse herausgegeben haben, um die Rechtslage auf diesem Wege an die EuGH-Rechtsprechung anzupassen. Die rechtliche Situation ist zurzeit ziemlich komplex und unübersichtlich. Der vorliegende Beitrag gibt einen kurzen Überblick.

Keywords: construction product directive; construction products regulation; construction products list; Court of Justice of the European Union; model list of Technical Building Rules; CJEU Judgment C-100/13; model building regulation; harmonised construction products

Stichworte: Bauproduktenrichtlinie; Bauproduktenverordnung; Bauregelliste; Europäischer Gerichtshof; Musterliste der Technischen Baubestimmungen; EuGH-Urteil C-100/13; Musterbauordnung; Bauprodukte, harmonisierte

1 Introduction

1 Einführung

The European Court of Justice1) decided in October 2014 that Germany had infringed the EU Construction Products Regulation2) because additional national requirements for harmonised products had been imposed in three cases3). This means that the German administration practice until now, that additional national technical requirements are also imposed on harmonised construction products, can no longer be maintained. Such requirements are contained above all in the Construction Products List, CPL (Bauregelliste, BRL) B Part 1. This judgement also affects masonry bricks, blocks and mortar (cf. No. 1.2.1.1 CPL B Part 1), for which there are harmonised product standards (DIN EN 771-1/DIN EN 998-2). Germany had assured the EU Commission that the building regulation law will be appropriately changed by

Der EuGH1) hat im Oktober 2014 festgestellt, dass Deutschland gegen die EU-Bauproduktenrichtlinie2) verstoßen hat, weil es in drei Fällen3) zusätzliche nationale Anforderungen an harmonisierte Bauprodukte gestellt hatte. Daher lässt sich die bisherige deutsche Verwaltungspraxis, wonach auch an harmonisierte Bauprodukte national zusätzliche technische Anforderungen gestellt werden können, nicht mehr aufrechterhalten. Solche Anforderungen sind vor allem in der Bauregelliste (BRL) B Teil 1 enthalten. Von dieser Rechtsprechung sind auch Mauersteine und Mauermörtel betroffen (vgl. Nr. 1.2.1.1 BRL B Teil 1), für die es harmonisierte Produktnormen gibt (DIN EN 771-1/DIN EN 998-2). Deutschland hatte der EU-Kommission zugesagt, das Bauordnungsrecht bis zum 16.10.2016 entsprechend zu

1)

1)

2) 3)

ECJ (tenth chamber), ruling 16/10/2014 – C-100/13 (Commission/ Germany), DS 2014, 312 Directive 89/106/EEC The decision applies to requirements for elastomeric seals for drain pipes (EN 681-2:2000), insulation of mineral wool (EN 13162:2008) and gates (EN 13241-1).

2) 3)

EuGH (Zehnte Kammer), Urt. v. 16.10.2014 – C-100/13 (Kommission/Deutschland), DS 2014, 312 Richtlinie 89/106/EWG Die Entscheidung betrifft Anforderungen an Elastomerdichtungen für Rohrleitungen (EN 681-2:2000), Dämmstoffe aus Mineralwolle (EN 13162:2008) und Tore (EN 13241-1).

© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin · Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

47


M. Halstenberg · New national construction product regulations of the German states

16/10/2016. In May 2016, the conference of state building ministers also decided a revision of the Model Building Code MBO. Nonetheless, an implementation of this reform has not succeeded in time because the states also intended to revise the entire technical regulations and all changes had to be agreed with the EU Commission. The states therefore issued decrees on the 16/10/2016 in order in this way to adapt the legal situation in accordance with the ECJ ruling. Due to the ruling, the new MBO, which should be successively introduced in the states, and the new Technical Building Rules that are currently issued in draft form and the transitional regulations, the applicable legal situation in practice is currently scarcely comprehensible. This article is intended to give a brief overview of the current legal situation.

ändern. Im Mai 2016 hat die Bauministerkonferenz auch eine Änderung der Musterbauordnung MBO beschlossen. Gleichwohl ist eine Umsetzung der Reform zeitlich nicht mehr geglückt, weil die Länder auch das gesamte technische Regelwerk neu fassen wollten und alle Änderungen mit der EU-Kommission abgestimmt werden müssen. Die Länder haben daher zum 16.10.2016 Vollzugserlasse herausgegeben, um die Rechtslage auf diesem Wege an die EuGH-Rechtsprechung anzupassen. Aufgrund der Rechtsprechung, der neuen MBO, die sukzessive in den Ländern eingeführt werden soll, und den neuen im Entwurf vorliegenden technischen Baubestimmungen und den Übergangsregelungen ist die geltende Rechtslage für die Praxis derzeit kaum noch nachvollziehbar. Dieser Beitrag soll einen kurzen Überblick über die derzeitige rechtliche Situation geben.

2 The ruling of the ECJ

2 Die Entscheidung des EuGH

The reliable use of safety-relevant construction products presumes that these products have been produced according to proven technical rules and that performance statements are available for all their essential properties. Many of the technical requirements that have to be observed in Germany are contained in the Construction Products List A, which is administered by the German Institute for Building Technology (DIBt). If manufacturers fulfil these requirements then they can, unless a certificate of conformity is required, declare the conformity of their products with the regulations and apply the Ü-mark (Übereinstimmung – conformity) to the product. If a manufacturer does not keep these rules or if it is a product, for which there are no generally recognised rules, then the building regulation laws of the states provide additional verifications of applicability, often in the form of national technical approvals (abZ) or national technical test certificates under building regulations (abP). If manufacturers fulfil these requirements, then they can also declare the conformity of their products with these regulations and apply the Ü-mark. These regulations apply as before without limitation to all (still) not harmonised construction products. For some time, national standards have been replaced by harmonised EU standards produced by the European standards organisation CEN. The harmonised standards contained in the Official Journal of the European Union published by the EU Commission do not however contain testing procedures for all properties, which are required in Germany and other member states to be able to evaluate the requirements of building regulations. Therefore Germany decided to fill this gap for so-called harmonised construction products with additional national requirements. These requirements, contained above all in the Construction Products List B, also had to be fulfilled with verifications of applicability, conformity certificates and Ü-marking. The ECJ is however of the opinion that this procedure impermissibly impairs competition in the single European market, as construction products legally marked with the CE-mark could not be generally used in Germany without fulfilling additional national requirements. Member states are however not entitled to remedy defects they detect in

Der zuverlässige Einsatz sicherheitsrelevanter Bauprodukte setzt voraus, dass diese Bauprodukte nach bewährten technischen Regeln hergestellt werden und damit auch Leistungsangaben zu allen wesentlichen Eigenschaften vorliegen. Viele der in Deutschland zu beachtenden technischen Anforderungen sind in der BRL A enthalten, die beim Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) geführt wird. Erfüllt ein Hersteller diese Anforderungen erklärt er, soweit kein Übereinstimmungszertifikat erforderlich ist, eine Übereinstimmung seines Produkts mit diesen Anforderungen und bringt das Ü-Kennzeichen auf dem Produkt auf. Weicht der Hersteller von diesen Regeln ab oder handelt es sich um ein Bauprodukt, für das es keine anerkannten Regeln gibt, sieht das Bauordnungsrecht der Länder zusätzliche Verwendbarkeitsnachweise vor, oftmals in Form allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassungen oder allgemein anerkannter Prüfzeugnisse. Erfüllt ein Hersteller diese Anforderungen, erklärt er ebenfalls die Übereinstimmung seines Produkts mit diesen Regeln und bringt ein Ü-Kennzeichen auf. Diese Bestimmungen gelten nach wie vor uneingeschränkt für alle (noch) nicht harmonisierten Bauprodukte. Die nationalen Normen werden seit geraumer Zeit von EU-weit harmonisierten Normen, die von der europäischen Normungsorganisation CEN erarbeitet werden, abgelöst. Die von der EU-Kommission im Europäischen Amtsblatt veröffentlichten harmonisierten Normen enthalten aber nicht zu allen Eigenschaften Prüfverfahren, die in Deutschland und auch anderen Mitgliedstaaten erforderlich sind, um die bauaufsichtlichen Anforderungen beurteilen zu können. Daher beschloss Deutschland, diese Lücken bei sog. harmonisierten Bauprodukten durch zusätzliche nationale Anforderungen zu schließen. Die vor allem in der BRL B enthaltenen Anforderungen waren ebenfalls durch Verwendbarkeitsnachweise, Übereinstimmungsnachweis und Ü-Kennzeichnung zu erfüllen. Der EuGH ist jedoch der Ansicht, dass diese Verfahrensweise den Wettbewerb auf dem Binnenmarkt unzulässig beeinträchtig. Denn rechtmäßig mit dem CE-Kennzeichen versehene Bauprodukte könnten ohne die Erfüllung weiterer nationaler Anforderungen in Deutschland nicht generell verwendet werden. Es sei den Mitgliedstaaten aber nicht gestattet, von ihnen erkannte inhaltliche Män-

48

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1


M. Halstenberg · Neue nationale Bestimmungen zum Bauproduktenrecht der Länder

harmonised technical specifications at national level, even if the relevant standard does not ensure adequate safety. Rather in this case, the procedure regulated in the construction products regulation has to be introduced, which leads to the deletion of the standard (in the Official Journal of the European Union). There is general agreement that the basic features of the ruling are also applicable to the Construction Products Regulation4) (No. 305/2011). This raises the question how to comply with the ECJ ruling without endangering the safety of structures in Germany, since the revision and supplementing of the harmonised standards will take years. It is meanwhile undisputed that member states can issue national requirements for the safety of structures (structural stability, fire protection, sound insulation, thermal insulation) since the member states are still responsible for the safety level of structures. Therefore the parties involved in a building project, especially the building owner, must provide the appropriate technical verifications that the structure and its elements fulfil these (structural) requirements. In order that building owners can produce technical verifications for structures, they need information about the performance of the construction products. Since the harmonised standards do not however currently include all the necessary measurement and testing procedures that would give the performance of the construction product needed for the technical verifications, the problem now actually lies with the building owner or the user of the construction product, who will then turn to the manufacturer.

3 Reform of the national regulations in construction product law

gel einer harmonisierten technischen Spezifikation auf nationaler Ebene zu schließen, und zwar selbst dann nicht, wenn die betreffende Norm keine ausreichende Sicherheit gewährleiste. Vielmehr seien in diesen Fällen die in der Bauproduktenrichtlinie geregelten Verfahren einzuleiten, die auf eine Streichung der Norm (im EU-Amtsblatt) abzielen. Es besteht weitgehend Einigkeit, dass das Urteil in seinen Grundzügen auch auf die Bauproduktenverordnung4) (EU-BauPVO) Anwendung findet. Es stellt sich daher die Frage, wie man der Rechtsprechung des EuGH Rechnung tragen kann, ohne die Bauwerkssicherheit in Deutschland zu gefährden. Denn eine Überarbeitung und Ergänzung der harmonisierten Produktnormen wird Jahre in Anspruch nehmen. Es ist indes unstreitig, dass die Mitgliedstaaten nationale Anforderungen an die Sicherheit von baulichen Anlagen (Standsicherheit, Brandschutz, Schallschutz, Wärmeschutz) stellen können, denn für das Sicherheitsniveau von Bauwerken sind weiterhin die Mitgliedstaaten verantwortlich. Daher müssen die am Bau Beteiligten, vor allem aber der Bauherr, entsprechende bautechnische Nachweise dafür erbringen, dass das Bauwerk und seine Teile diese (Bauwerks-) Anforderungen erfüllen. Damit der Bauherr die bautechnischen Nachweise für Bauwerke führen kann, benötigt er auch Angaben zu den Leistungen der Bauprodukte. Da die harmonisierten Normen aber aktuell nicht alle Mess- und Prüfverfahren enthalten, die erforderlich sind, um die für die bautechnischen Nachweise erforderlichen Leistungen des Bauprodukts anzugeben, liegt das Problem nunmehr faktisch beim Bauherrn bzw. dem Verwender des Bauprodukts, der sich damit wiederum an den Hersteller wenden wird.

3 Reform der nationalen Regelungen zum Bauproduktenrecht The conference of building ministers of the German states has decided a revision of the model building code (MBO), with the intended result of cancelling all product requirements for harmonised construction products without replacement. § 16c MBO therefore states that a construction product, which bears the CE-mark, may be used when the declared performance complies with the requirements in this law or due to this law for this application. In addition, the entire Construction Products List (that is, above all the parts, which do not apply to not harmonised but nationally regulated products) and the list of technical building rules will be replaced by a new administrative regulation Technical Building Rules5) (VV-TB), which should lay down the legal requirements. Thus the national requirements for construction products should in the future be regulated in the VV-TB. The VV-TB will however not be applicable to harmonised construction products. Instead, the requirements for building products formerly contained in the Construction Products List B will

Die Bauministerkonferenz hat eine Änderung der Musterbauordnung (MBO) beschlossen, die im Ergebnis vorsieht, alle Produktanforderungen an harmonisierte Bauprodukte ersatzlos zu streichen. § 16c MBO bestimmt daher, dass ein Bauprodukt, das die CE-Kennzeichnung trägt, verwendet werden darf, wenn die erklärten Leistungen den in diesem Gesetz oder aufgrund dieses Gesetzes festgelegten Anforderungen für diese Verwendung entsprechen. Darüber hinaus sollen die gesamte Bauregelliste (also vor allem auch die Teile, die nicht harmonisierte sondern national geregelte Bauprodukte betreffen) und die Liste der technischen Baubestimmungen durch eine neue Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen5) (VVTB) ersetzt werden, die die gesetzlichen Anforderungen konkretisieren soll. Daher werden die nationalen Anforderungen an Bauprodukte künftig in der VV-TB geregelt. Die VV-TB findet aber keine Anwendung auf harmonisierte Bauprodukte. Stattdessen sollen die früher in der BRL B

4)

4)

5)

Regulation (EU) No. 305/2011 of the European Parliament and of the European Council, a regulation of 9 March 2011 to lay down harmonised conditions for the marketing of construction products and replace the Directive 89/106/EEC of the Council, ABl. L 88 from 4/4/2011, S. 5 (Construction Products Directive) Administrative regulation Technical Building Rules (VV TB), draft version 09/06/2016

5)

Verordnung (EU) Nr. 305/2011 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 9. März 2011 zur Festlegung harmonisierter Bedingungen für die Vermarktung von Bauprodukten und zur Aufhebung der Richtlinie 89/106/EWG des Rates, ABl. L 88 vom 4.4.2011, S. 5 (Bauproduktenverordnung – BauPVO) Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen (VV TB), Entwurf Stand 09.06.2016

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

49


M. Halstenberg · New national construction product regulations of the German states

be transferred to the level of structures. Construction product requirements will become structure requirements. Otherwise, the MBO bans the use of the Ü-mark for CEmarked construction products (§ 87 par. 4 p. 1 MBO). If an Ü-mark is still affixed to a product, this will lose its validity with the introduction of the law (§ 87 par. 4 p. 2 MBO). The MBO has already been successfully notified to the EU Commission and can thus be legally implemented through the state building regulations since 19 August 2016. This has only actually occurred so far in SachsenAnhalt. In the states, the provisions of the MBO in the 2012 version still apply de facto. The transformation process of the Technical Building Rules and the Construction Products List BRL is technically challenging and requires time. Therefore the states have not managed to appropriately replace all the requirements for harmonised construction products. The draft of the VV-TB is available and has also been notified. The EU Commission has however only replied with a founded statement, which cannot be publicised. It is however generally known that the VV-TB still contains numerous requirements for harmonised construction products, even when these are often already described as “structure requirements”. The EU Commission may not accept that. For this case, however, a new dispute with the EU Commission is looming. Therefore the VV-TB shall be revised once more by summer 2017. Since the new MBO could not be introduced in the states by the deadline of 16/10/2016 and the VV-TB can still not be introduced, the states have decided to issue enforcement decrees based on the legal situation until now, which should regulate the procedure until the new rules become effective in the state building regulations and the VV-TB, and indeed with regard to harmonised, i.e. CEmarked construction products.

4 Requirements at the level of the structure

enthaltenen Anforderungen an Bauprodukte auf die Ebene der Bauwerke verlagert werden. Aus Bauproduktanforderungen werden gleichsam Bauwerksanforderungen. Im Übrigen sieht die MBO ein Verbot der Ü-Kennzeichnung bei CE-gekennzeichneten Bauprodukten vor (§ 87 Abs. 4 S. 1 MBO). Soweit eine Ü-Kennzeichnung noch auf Produkten aufgebracht ist, verliert diese mit Inkrafttreten des Gesetzes seine Gültigkeit (§ 87 Abs. 4 S. 2 MBO). Die MBO wurde bei der EU-Kommission bereits erfolgreich notifiziert und kann daher seit dem 19. August 2016 durch die Landesbauordnungen rechtswirksam umgesetzt werden. Tatsächlich ist das bislang aber nur in Sachsen-Anhalt geschehen. In den Ländern gelten de facto derzeit noch die Bestimmungen der MBO in der Fassung von 2012. Der Transformationsprozess der technischen Baubestimmungen und der BRL ist technisch anspruchsvoll und erfordert Zeit. Daher ist es den Ländern nicht gelungen, alle Anforderungen an harmonisierte Bauprodukte entsprechend zu ersetzen. Der Entwurf der VV-TB liegt zwar vor und ist ebenfalls notifiziert worden. Die EU-Kommission hat hierzu jedoch eine begründete Stellungnahme abgegeben. Diese darf zwar nicht öffentlich gemacht werden. Es ist jedoch allgemein bekannt, dass die VV-TB weiterhin noch eine Vielzahl von Anforderungen an harmonisierte Bauprodukte enthält, auch wenn diese vielfach bereits als „Bauwerksanforderungen“ bezeichnet werden. Die EUKommission dürfte das nicht akzeptieren. Für diesen Fall zeichnet sich jedoch ein neuer Streit mit der EU-Kommission ab. Die VV-TB soll daher bis Sommer 2017 noch ein weiteres Mal überarbeitet werden. Da weder die neue MBO rechtzeitig zum 16.10.2016 in den Ländern eingeführt werden konnte und zudem auch die VV-TB noch nicht eingeführt werden kann, haben die Länder beschlossen, Vollzugserlasse auf der Grundlage der bisherigen Rechtslage herauszugeben, die die Verfahren bis zum Inkrafttreten der neuen Bestimmungen in den LBO und der VV-TB regeln sollen, und zwar nur in Bezug auf harmonisierte, d. h. CE-gekennzeichnete Bauprodukte.

The starting point of the transition regulations6) is the fact that the building owners have to provide the required technical construction verifications, particularly the verification of structural stability, for their structures. The structural requirements however do not apply directly to the construction product, but rather to the holding or an essential element, e.g. a load-bearing wall. The building owner has to demonstrate to the lower building control authority that these fulfil the structure-related requirements. This is done through the appropriate technical verifications (e.g. structural calculations). These verifications can only be performed on the basis of the construction products used (e.g. regarding frost safety). Technical constructional solutions would however also be conceivable (e.g. rendering of facing layer to ensure the frost safety of the wall). If the structural verification is based on assumptions about the frost safety of the masonry units, then the specialist designer must finally be able to rely on figures from declarations, which come from the manufacturer. These figures are ideally included in the performance declaration.

Ausgangspunkt der Übergangsregelungen6) ist die Tatsache, dass der Bauherr die erforderlichen bautechnischen Nachweise, insbesondere einen Standsicherheitsnachweis, für sein Bauwerk zu erbringen hat. Die statischen Anforderungen beziehen sich aber nicht unmittelbar auf das Bauprodukt, sondern auf das Gebäude oder auch ein wesentliches Bauteil, z. B. eine lastabtragende Wand. Der Bauherr hat gegenüber der unteren Bauaufsichtsbehörde nachzuweisen, dass diese die bauwerksbezogenen Anforderungen erfüllen. Das geht nur über entsprechende bautechnische Nachweise (z. B. statische Berechnung). Diese Nachweise lassen sich nur unter Rückgriff auf die Werte der verwendeten Bauprodukte führen (z. B. zur Frostsicherheit). Denkbar sind aber auch technisch-konstruktive Lösungen (z. B. Putzauftrag oder Vorsatzschale zur Absicherung der Frostsicherheit der Wand).

6)

6)

50

see: https://www.dibt.de/de/DIBt/DIBt-EuGH-Urteil.html

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

4 Anforderungen auf der Bauwerksebene

siehe: https://www.dibt.de/de/DIBt/DIBt-EuGH-Urteil.html


M. Halstenberg · Neue nationale Bestimmungen zum Bauproduktenrecht der Länder

If this is not the case, then the manufacturer must provide this information “voluntarily”. Otherwise, the structural verification cannot be performed by the user. These performance figures are however not directly required by the building control. Therefore a conformity declaration of the manufacturer and Ü-marking of the construction product are also no longer required in the view of the states. These regulations should therefore no longer be implemented for harmonised construction products. The problem of the transition rules and the current version of the Construction Products List is however that the states have not yet managed to convert the construction product requirements into structure requirements. Therefore the material requirements for construction products should still apply without restriction and at the same time “fix the level of building regulation requirements for structures”, because the decrees state “the material requirements for structures remain anyway. In particular, the CPL B Part 1 still fixes the building regulation requirements of the state building regulations as well as the rules for their use based on them”. If the performance of a technical verification is based on the relevant performance of the construction product, the performance requirements for the construction products that have been valid until now will still practically be used as a decisive measure. Since however the duty of manufacturers to confirm that their products comply with the requirements, with the corresponding duty of marking, have practically disappeared with the Ü-mark, the user and the building control are faced with the problem how this verification should be performed. The case can be simply solved if the manufacturer voluntarily provides a conformity declaration and continues to affix the Ü-mark. In this case he can refer to the national technical approval (abZ) and national technical test certificate under building regulations (abP) issued to him by 15/10/2016, which intend this procedure. In this case, the parties involved in the technical verifications can still refer to the declaration and marking. Everything remains almost as it was and thus represents a simple and practical procedure for the building parties, which can scarcely be questioned by the building control in case of doubt. This applies as long as the valid duration of the relevant national technical approval and national technical test certificate under building regulations have not expired, at the longest until 15/10/2021. If a declaration of conformity and Ü-mark are no longer available, then another regulation has to be found. In this case, the states intend regulations concerning so-called “voluntary manufacturer’s statements” or “manufacturer’s declarations”. The starting point here is the consideration that manufacturers cannot be forbidden to provide, in addition to a performance declaration, information about the properties of their product, which are not covered by the harmonised standard and cannot therefore be represented in a performance declaration according to the EU CPR. The states have therefore laid down that such voluntary manufacturer’s statements can be used by the user or building owner in order to perform technical verifications. The lower building control authorities must or can then however check and assess the reliability of this manufacturer’s statement.

Beruht der statische Nachweis indes auf Annahmen zur Frostsicherheit des Mauersteins, muss der Fachplaner letztlich auf Werte und Erklärungen zurückgreifen können, die vom Hersteller stammen. Diese Werte sind idealerweise in der Leistungserklärung enthalten. Ist das nicht der Fall, muss der Hersteller diese Angaben „freiwillig“ beifügen. Ansonsten kann der statische Nachweis durch den Verwender nicht geführt werden. Diese Leistungswerte werden von der Bauaufsicht aber nicht mehr unmittelbar verlangt. Daher sind auch eine Übereinstimmungserklärung des Herstellers sowie eine Ü-Kennzeichnung des Bauprodukts aus Sicht der Länder nicht mehr erforderlich. Diese Vorschriften sollen daher bei harmonisierten Bauprodukten nicht mehr vollzogen werden. Das Problem der Übergangsregelungen und der aktuellen Fassungen der BRL liegt aber darin, dass die Länder es noch nicht geschafft haben, die Bauproduktanforderungen in Bauwerksanforderungen gleichsam umzuwandeln. Daher sollen die materiellen Anforderungen an Bauprodukte weiterhin uneingeschränkt gelten und gleichsam das „bauordnungsrechtliche Anforderungsniveau an Bauwerke konkretisieren“. Denn in den Erlassen heißt es, „die materiellen Anforderungen an Bauwerke bleiben gleichwohl bestehen. Insbesondere konkretisiert die BRL B Teil 1 weiterhin die bauordnungsrechtlichen Anforderungen der Landesbauordnungen sowie die darauf beruhenden Regelwerke für ihre Verwendung“. Kommt es im Rahmen der Erbringung eines bautechnischen Nachweises also auf die betreffende Leistung eines Bauprodukts an, werden die bisherigen Leistungsanforderungen an die Bauprodukte durch die Bauaufsicht faktisch weiterhin als entscheidender Maßstab herangezogen. Da aber die Verpflichtung zur Bestätigung des Herstellers, dass sein Produkt diesen Anforderungen entspricht, und eine entsprechende Kennzeichnungspflicht mit dem Ü-Zeichen praktisch entfallen sind, stehen die Verwender und die Bauaufsicht vor dem Problem, wie dieser Nachweis geführt werden soll. Der Fall ist einfach zu lösen, wenn der Hersteller die Übereinstimmungserklärung freiwillig abgibt und die ÜKennzeichnung weiterhin aufbringt. Dabei kann er sich auch auf die ihm bis zum 15.10.2016 erteilten abZ (allgemeine bauaufsichtliche Zulassung) und abP (allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis) beziehen, die dieses Verfahren vorsehen. In diesem Fall können sich die Beteiligten in den bautechnischen Nachweisen weiterhin auf diese Erklärung und Kennzeichnung beziehen. Alles bleibt quasi beim Alten und stellt daher für die am Bau Beteiligten ein einfaches und praktikables Vorgehen dar, das von der Bauaufsicht in der Praxis kaum in Zweifel gezogen werden kann. Das gilt solange die Geltungsdauer der betreffenden abZ und abP noch nicht abgelaufen sind, längstens also bis zum 15.10.2021. Stehen Übereinstimmungserklärung und Ü-Kennzeichnung nicht mehr zur Verfügung, muss eine andere Regelung gefunden werden. Hierzu sehen die Länder Regelungen zu sog. „freiwilligen Herstellerangaben bzw. Herstellererklärungen“ vor. Ausgangspunkt ist dabei die Überlegung, dass es Herstellern nicht verwehrt sein kann, zusätzlich zu einer Leistungserklärung Angaben zu Eigenschaften ihrer Produkte zu machen, die von der harmonisierten Norm nicht erfasst sind und daher auch nicht in einer Leistungserklärung nach der EU-BauPVO abgebildet werden können.

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

51


M. Halstenberg · New national construction product regulations of the German states

For this purpose, the states have introduced the following regulations: If the manufacturer’s declaration is based on an abZ and abP, whose valid duration has not yet expired, and the manufacturer still fulfils the supplementary conditions of this verification of applicability, the building supervision authorities, even if the construction product does not have an Ü-mark, regularly assume that the statements are reliable and the verification related to the structure has been performed. The building control or the checking engineer or checking consultant should therefore be presented with an appropriate abZ or abP of the manufacturer even if the construction product no longer has an Ü-mark. Problems arise when such an abZ or abP is no longer available, for example because it has expired. In this case the decrees of some states, for example Baden-Württemberg, intend that the building owner can also refer to such “invalid” certificates. This is at least an indication that the product, if it is still being produced according to the appropriate requirements, also still fulfils the requirements. In the states, in which there is no corresponding regulation, the building control authorities are not forbidden from making such an assumption in the exercise of their discretion, even if this is not expressly regulated. It would however be beneficial in practice if the states could at least agree on the same formulations for such regulations, especially considering that construction products are marketed and used in all states. If no abZ and/or abP are available at all, then other rules apply for manufacturer’s statements, which however are extremely complicated and thus have to be described as unsuitable in practice. To start with, the basic rule applies that the building control authorities always have to come to a decision in the end whether they regard the manufacturer’s statements as reliable in the individual case. A basic principle can be derived here from the decrees of the states, which state that building owners should present a technical documentation suitable for checking about the properties of the construction products referred to. Suitability for checking will normally only be the case if the technical rules and the body which undertook any quality assurance are stated. Then there are two variants, with which the building control authorities should assume the reliability of the manufacturer’s statements and the technical documentation referred to in the technical verifications. In the first variant, the statements about the construction product are based on a generally acknowledged technical rule, which however must have been notified. The testing must also be performed according to a system, which is laid down in the harmonised European standard for the assessment and checking of the performance stability of the construction product and according to which the other (harmonised) performance features were checked. Finally the technical assessment must have been carried out by an accredited testing body, which fulfils the requirements of Art. 43 EU CPR. Helpfully, it is also sufficient if the testing body is appropriately qualified. The requirements for independent so-called notified bodies are meanwhile quite stringent.

52

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

Die Länder haben daher festgelegt, dass vom Verwender bzw. Bauherrn auch solche freiwilligen Herstellerangaben herangezogen werden können, um bautechnische Nachweise führen zu können. Die unteren Bauaufsichtsbehörden müssen bzw. können dann aber die Zuverlässigkeit dieser Herstellerangaben prüfen und bewerten. Hierzu haben die Länder folgende Regelungen getroffen: Beruht die Herstellererklärung auf einer abZ und abP, deren Geltungsdauer noch nicht abgelaufen ist, und erfüllt der Hersteller die Nebenbestimmungen dieser Verwendbarkeitsnachweise weiterhin, sollen die Bauaufsichtsbehörden – auch bei fehlender Ü-Kennzeichnung des Bauprodukts – regelmäßig davon ausgehen, dass die Angaben zuverlässig sind und der bauwerksbezogene Nachweis insoweit erbracht ist. Der Bauaufsicht bzw. dem Prüfingenieur oder Prüfsachverständigen sollte daher möglichst eine entsprechende abZ oder abP des Herstellers auch dann vorgelegt werden, wenn das Bauprodukt nicht mehr mit einer ÜKennzeichnung versehen wird. Probleme entstehen, wenn eine solche abZ oder abP nicht mehr zur Verfügung stehen, etwa weil die Geltungsdauer abgelaufen ist. Hierzu sehen die Erlasse einiger Länder, z. B. Baden-Württemberg, vor, dass die Bauherren auch solche „ungültigen“ Nachweise in Bezug nehmen können. Denn dies ist zumindest ein Indiz dafür, dass das Produkt, wenn es weiterhin nach den entsprechenden Anforderungen produziert wird, die Anforderungen auch weiterhin erfüllt. In den Ländern, in denen es an einer entsprechenden Regelung fehlt, ist es den Bauaufsichtsbehörden indes nicht verwehrt, eine solche Vermutung bei der Ausübung ihres Ermessens ebenfalls anzustellen, auch wenn dies nicht ausdrücklich geregelt ist. Es wäre aus Sicht der Praxis indes zu begrüßen, wenn sich die Länder wenigstens bei solchen Regelungen auf gleiche Formulierungen einigen könnten, zumal Bauprodukte länderübergreifend vertrieben und verwendet werden. Stehen überhaupt keine abZ und/oder abP zur Verfügung, gelten für Herstellerangaben andere Regelungen, die aber extrem kompliziert und daher nahezu als praxisuntauglich zu bezeichnen sind. Zunächst gilt der Grundsatz, dass die Bauordnungsbehörden sich letztlich immer dazu durchringen müssen, ob sie die Herstellerangaben im Einzelfall für verlässlich ansehen. Den Erlassen der Länder lässt sich hierzu eine Grundregel entnehmen. Diese lautet, dass die Bauherren in jedem Fall eine (sonstige) prüffähige technische Dokumentation zu den in Bezug genommenen Eigenschaften der Bauprodukte vorlegen sollen. Dabei dürfte eine Prüffähigkeit regelmäßig nur gegeben sein, wenn die technischen Regeln angegeben werden und die Stelle, die ggf. die Qualitätssicherung vorgenommen hat. Sodann gibt es zwei Varianten, bei denen die Bauordnungsbehörden von einer Verlässlichkeit der Herstellerangaben und der technischen Dokumentation, die in den bautechnischen Nachweisen in Bezug genommen werden, ausgehen sollen. Bei der ersten Variante beruhen die Angaben zu dem Bauprodukt auf einer anerkannten Regel der Technik, die aber bekannt gemacht worden sein muss. Eine technische Baubestimmung ist als gleichwertig anzusehen. Des Weite-


M. Halstenberg · Neue nationale Bestimmungen zum Bauproduktenrecht der Länder

The second variant is used when there is no notified generally acknowledged technical rule and also no technical building rules. In this case an independent assessment by a testing body according to Art. 30 EU CPR can be sufficient for technical documentation. Helpfully, assessment by a comparable qualified body is also sufficient in this case. It also applies in this case that the legal requirements for so-called technical assessment bodies are very stringent. The assessment of these bodies must also include a confirmation suitable for checking of the maintenance of the structural requirements regarding the relevant performance statement. The presence of these preconditions can only be evaluated by the lower building control authority with great difficulty. Therefore the building control authorities will also be able to evaluate individual points of the stated points as an indication that the manufacturer’s statements are reliable. Conversely, the lack of corresponding statements represents a problem if the building owner cannot produce other statements and tests as a replacement. The question whether and what reservations there are against these transition rules will not be examined in more detail here since it can be convenient neither for the building owner nor the manufacturer to discuss the respective problems with the building control, but rather the best possible legally secure and practical way should be chosen. This is, at the moment, always reference to and use of existing abZ and abP.

5 Legal situation in Sachsen-Anhalt The decree of the state of Sachsen-Anhalt is different from the decrees of the other states, since in Sachsen-Anhalt the new provisions of the current MBO already apply. The state building regulations of Sachsen-Anhalt7) no longer provide the decree of a Construction Products List, but § 85a of the building regulations of Sachsen-Anhalt already refers to the new VV-TB, which however cannot yet be introduced due to the continuing checking by the EU Commission. There are thus actually no firm technical regulations for construction products on a legal basis in Sachsen-Anhalt. Since several states have announced that they will implement the new MBO in 2017 (NRW, Thüringen etc.), the legal situation in these states will be similar unless the VV-TB can be introduced by then. The decree in Sachsen-Anhalt8) intends particularly that – until the introduction of the VV-TB, the notified Technical Building Rules and the Construction Products List A and B – issued 2015/2 with the revision of the CPL issued 2016/1 and the List C are also decisive for the assessment of necessary properties for the use of construction products, which bear the CE-mark and – there are no reservations about the use of the draft of the VV-TB for the supplementing of undetermined legal

7)

8)

Building regulations of Sachsen-Anhalt, last revised by the second law for the revision of the building regulations of Sachsen-Anhalt from 28/09/2016 (GVBl. LSA S. 254) The regulations for “building types” are ignored since “building types” are not construction products.

ren muss die Prüfung nach dem System erfolgen, das in der hEn (harmonisierte europäische Norm) für die Bewertung und Überprüfung der Leistungsbeständigkeit des Bauprodukts festgelegt ist und nach dem auch die anderen (harmonisierten) Leistungsmerkmale überprüft wurden. Schließlich muss die technische Bewertung durch eine anerkannte Prüfstelle, die den Anforderungen des Art. 43 EU-BauPVO genügt, durchgeführt worden sein. Hilfsweise genügt es auch, wenn die Prüfstelle entsprechend qualifiziert ist. Die Anforderungen an unabhängige sog. notifizierte Stellen sind indes recht ansprechend. Die zweite Variante kommt zur Anwendung, wenn es keine bekannt gemachten allgemein anerkannten Regeln und auch keine technischen Baubestimmungen gibt. Dann kann für eine technische Dokumentation auch eine unabhängige Bewertung durch eine Prüfstelle gem. Art. 30 EU-BauPVO ausreichen. Hilfsweise genügt auch hier die Bewertung durch eine vergleichbar qualifizierte Stelle. Auch insoweit gilt, dass die gesetzlichen Anforderungen an sog. technische Bewertungsstellen sehr anspruchsvoll sind. Die Bewertung dieser Stellen muss zudem auch eine prüffähige Bescheinigung über die Einhaltung der Bauwerksanforderungen in Bezug auf die jeweilige Leistungsangabe enthalten. Das Vorliegen dieser Voraussetzungen ist für die unteren Bauaufsichtsbehörden nur sehr schwer zu beurteilen. Daher werden die Bauaufsichtsbehörden auch einzelne der genannten Punkte als Indiz dafür werten können, dass die Herstellerangaben zuverlässig sind. Umgekehrt stellt das Fehlen entsprechender Angaben ein Problem dar, wenn der Bauherr nicht ersatzweise auf andere Angaben und Prüfungen zurückgreifen kann. Die Frage, ob und welche Bedenken gegen diese Übergangsregelungen bestehen, soll an dieser Stelle nicht vertieft werden, da weder Bauherren noch Hersteller daran gelegen sein kann, entsprechende Probleme mit der Bauaufsicht zu diskutieren, sondern ein möglichst rechtssicherer und praktikabler Weg gewählt werden sollte. Das ist momentan immer noch eine Inbezugnahme und Nutzung vorhandener abZ und abP.

5 Rechtslage in Sachsen-Anhalt Der Erlass des Landes Sachsen-Anhalt ist von den Erlassen der anderen Länder zu unterscheiden. Denn in Sachsen-Anhalt gelten schon die neuen Bestimmungen der aktuellen MBO. Die LBO SA7) sieht daher den Erlass einer BRL nicht mehr vor, sondern bezieht sich in § 85a BauO LSA bereits auf die neue VV-TB, die aber – wegen der anhaltenden Prüfung durch die EU-Kommission – noch nicht eingeführt werden kann. Damit gibt es in Sachsen-Anhalt zurzeit auf gesetzlicher Grundlage eigentlich keine konkreten technischen Regelungen für Bauprodukte. Da eine Reihe von Ländern angekündigt hat, die neue MBO in 2017 umzusetzen (NRW, Thüringen etc.), wird sich die Rechtslage in diesen Ländern ebenso darstellen, wenn die VV-TB bis dahin nicht eingeführt werden kann.

7)

BauO LSA, zuletzt geändert durch das zweite Gesetz zur Änderung der Bauordnung des Landes Sachsen-Anhalt vom 28.09.2016 (GVBl. LSA S. 254)

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

53


M. Halstenberg · New national construction product regulations of the German states

terms by the building control authorities observing the legal situation of the state building regulations of Sachsen-Anhalt as well as for further information to structure-related requirements. For construction products, which are not harmonised, the requirements regarding the verification of applicability still apply. National technical approvals (abZ), national technical test certificates under building regulations (abP) and single-case approvals (ZiE) remain in their existing form. For construction products, which bear a CE-mark, the following should apply: – The parties involved in a building project continue to be responsible for the legally compliant use of suitable construction products. – The material requirements for building facilities are maintained. – The CPL B Part 1 still lays down the requirements of the building regulations of Sachsen-Anhalt until the publication of the VV-TB. – The changed enforcement practice does not relieve the people involved with a building project of the duty to maintain the requirements, which are imposed on facilities. – According to § 87 Section 1 of the building regulations of Sachsen-Anhalt, the verification of applicability for product performance and the marking duties regarding the Ü-mark are no longer to be implemented. These duties have also been abolished by the revision of the CPL 2016/1. In this way, the state of Sachsen-Anhalt is attempting to adapt to the “transition methods” legal situation in the other states. The validity of former regulations can however actually not be regulated by decree, because there is no longer any legal basis for the CPL. As a result, there are at the moment no longer any material requirements for CE-marked construction products in Sachsen-Anhalt. This is legally clearly regulated (§ 16c building regulations of Sachsen-Anhalt). To this extent, the decree concerning the significance of the CPL B Part 1 is in contradiction to this legal provision. One workaround is to regard these standards listed in the CPL as “generally acknowledged rules of the technology”, which can be used to fix the general requirements for structures. Finally, the ban on Ü-marking in Sachsen-Anhalt cannot be practically implemented since manufacturers also produce for other states and for other markets. The building owner is in turn not responsible for the marking of construction products.

6 Results Considering the complex and confusing legal situation, parties involved in building projects are recommended for the moment to keep using proven procedures and verifications unless there are other reasons in an individual case or for certain products to deviate from this. In this situation, parties involved in building projects are certainly not badly advised to continue to rely on any existing national technical approvals (abZ) or national

54

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

Der Erlass in Sachsen-Anhalt8) sieht insbesondere vor, dass – bis zur Einführung der VV-TB die bekannt gemachten Technischen Baubestimmungen und die BRL A und B – Ausgabe 2015/2 mit der Änderung der BRL Ausgabe 2016/1 sowie die Liste C auch für die Beurteilung notwendiger Eigenschaften bei der Verwendung von Bauprodukten, die die CE-Kennzeichnung tragen, maßgebend sind und – das Heranziehen des Entwurfs der VV-TB zur Ausfüllung unbestimmter Rechtsbegriffe durch die Bauaufsichtsbehörden unter Beachtung der Rechtslage der BauO LSA sowie zu weitergehenden Informationen bei bauwerksbezogenen Anforderungen keine Bedenken bestehen. Für Bauprodukte, die nicht harmonisiert sind, gelten weiterhin die Anforderungen bzgl. der Verwendbarkeitsnachweise. Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen (abZ), allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnisse (abP) und Zustimmungen im Einzelfall (ZiE) bleiben in der bisherigen Form bestehen. Für Bauprodukte, die eine CE-Kennzeichnung tragen, soll folgendes gelten: – Die am Bau Beteiligten sind wie bisher für die rechtskonforme Verwendung von geeigneten Bauprodukten verantwortlich. – Die materiellen Anforderungen an bauliche Anlagen bleiben bestehen. – Die BRL B Teil 1 konkretisiert bis zur Bekanntmachung der VV-TB weiterhin auch die bauordnungsrechtlichen Anforderungen der BauO LSA. – Die geänderte Vollzugspraxis entbindet die am Bau Beteiligten nicht von der Verpflichtung zur Einhaltung der Anforderungen, die an Anlagen gestellt werden. – Entsprechend § 87 Abs. 1 BauO LSA seien die Verwendbarkeitsnachweise für Produktleistungen sowie die Kennzeichnungspflichten das Ü-Kennzeichen betreffend nicht mehr zu vollziehen. Im Übrigen seien diese Pflichten durch die Änderung der BRL 2016/1 entfallen. Damit versucht das Land Sachsen-Anhalt sich der „übergangsweisen“ Rechtslage in den anderen Ländern anzugleichen. Die Geltung der bisherigen Vorschriften kann aber eigentlich nicht durch Erlass geregelt werden, weil es für die BRL gar keine gesetzliche Grundlage mehr gibt. Im Ergebnis gibt es in Sachsen-Anhalt daher momentan keine materiellen Anforderungen an CE-gekennzeichnete Bauprodukte mehr. Das ist gesetzlich klar geregelt (§ 16c BauO LSA). Insoweit steht der Erlass zur Bedeutung der BRL B Teil 1 in Widerspruch zu dieser gesetzlichen Bestimmung. Man kann sich allenfalls damit behelfen, dass man diese in der BRL aufgeführten Normen als „anerkannte Regeln der Technik“ ansieht, die man zur Konkretisierung der allgemeinen Anforderungen an Bauwerke heranzieht. Schließlich lassen sich die Verbote der Ü-Kennzeichnung in Sachsen-Anhalt praktisch nicht umsetzen, weil Hersteller auch in anderen Ländern oder auch für andere Märkte produzieren. Der Bauherr wiederum ist für die Kennzeichnung der Bauprodukte nicht verantwortlich.

8)

Die Regelungen für „Bauarten“ bleiben im Weiteren außen vor, da Bauarten keine Bauprodukte sind.


M. Halstenberg · Neue nationale Bestimmungen zum Bauproduktenrecht der Länder

technical test certificates under building regulations (abP), whose duration period has not expired and whose supplementary conditions they still maintain.

Author – Autor: Michael Halstenberg Rechtsanwalt HFK Rechtsanwälte LLP Königsallee 6-8 D-40212 Düsseldorf halstenberg@hfk.de

6 Ergebnis Den Beteiligten ist angesichts der komplexen und unübersichtlichen Rechtslage zu empfehlen, zunächst an den bewährten Verfahren und Nachweisen festzuhalten, soweit es im Einzelfall oder bei bestimmten Produkten keine sonstigen Gründe gibt, hiervon abzuweichen. Vor diesem Hintergrund sind die Beteiligten sicher nicht schlecht beraten, soweit vorhanden, weiterhin auf allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen oder allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnisse zurückzugreifen, deren Gültigkeitsdauer noch nicht abgelaufen ist und deren Nebenbestimmungen sie weiterhin einhalten sollten.

Announcements – Termine Masonry Yearbook Day 2017

Mauerwerk-Kalender-Tag 2017

28 March 2017 Location: TU Dresden, Andreas-Schubert-Bau, Hörsaal 120, Zellescher Weg 19, 01069 Dresden

28. März 2017 Ort: TU Dresden, Andreas-Schubert-Bau, Hörsaal 120, Zellescher Weg 19, 01069 Dresden

The Masonry Yearbook for 2017 concentrates on the topics of fixings and unfired clay masonry, although other subjects are also given space and will be presented by their authors at the Masonry Yearbook Day. We invite you to a diversified professional development event for architects, engineers and employees of building supervision authorities and universities. Inform yourself about new products and application opportunities and then take part in discussions about current developments in the specialist fields with the authors and other participants after the talks. Further information about registration and programme (in German): www.ernstund-sohn.de/veranstaltungen/mauer werk-kalender-tag-2017

Der Mauerwerk-Kalender 2017 beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit den Themen Befestigungen und Lehmmauerwerk, aber auch andere Themen kommen nicht zu kurz und werden beim Mauerwerk-Kalender-Tag von den Autoren vorgestellt. Wir laden Sie ein zu einer abwechslungsreichen Weiterbildung für Architekten, Ingenieure, Mitarbeiter von Bauämtern und Hochschulen. Informieren Sie sich über neue Produkte und Anwendungsmöglichkeiten und diskutieren Sie im Anschluss an den jeweiligen Vortrag mit den Autoren sowie anderen Teilnehmern Fragen zu aktuellen Entwicklungen des Fachgebietes. Weitere Informationen zu Anmeldung und Programm: www.ernst-und-sohn.de/ veranstaltungen/mauerwerk-kalender-tag2017

The book to the event: Jäger, Wolfram: Mauerwerk-Kalender 2017. Befestigungen, Lehmmauerwerk. April 2017, Hardcover, German, ISBN: 978-3-433-03161-2 (already available to order, can also be obtained as an e-book) – cover prelim. The 42nd annual issue of the Yearbook as ever provides an overview of the currently valid technical rules for masonry building as well as access to all new developments in the field, which require official approval. Plenty of space is given to the problem of fixings. There are a few points to be noted in order to be able to perform safe design for the various masonry materials. The structural analysis of existing masonry bridges often poses challenges for engineers – how should this be dealt with when documents and characteristics are not available? The Masonry Yearbook 2017 also set out to rescue unfired clay (adobe) masonry from its alternative niche as a powerful and modern building material. Many further interesting subjects will reward the readers of the current issue of the Yearbook.

Das Buch zur Veranstaltung: Jäger, Wolfram: Mauerwerk-Kalender 2017. Befestigungen, Lehmmauerwerk. April 2017, Hardcover, Deutsch, ISBN: 978-3-433-03161-2 (bereits vorbestellbar, auch als E-Book erhältlich) – cover vorl. Auch der 42. Jahrgang bietet wie gewohnt einen Überblick über die aktuell geltenden Technischen Regeln für den Mauerwerksbau sowie Zugriff auf sämtliche zulassungsbedürftige Neuentwicklungen des Fachgebietes. Breiter Raum wurde der Problematik Befestigungen eingeräumt. Es gilt einiges zu beachten, um die Bemessung für die verschiedenen Mauerwerksbaustoffe sicher führen zu können. Der Nachweis von gemauerten Brücken im Bestand stellt Planer immer wieder vor Herausforderungen – wie damit umgehen, wenn Unterlagen und Kennwerte fehlen? Lehm als leistungs- und zukunftsfähigen umweltschonenden Baustoff aus der alternativen Nische herauszuholen, dazu wird der Mauerwerk-Kalender 2017 einen Beitrag leisten. Viele weitere interessante Themen lohnen das Lesen der aktuellen Ausgabe des Jahrbuchs.

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

55


Competitions – Wettbewerbe

Competitions – Wettbewerbe DAM Prize 2017

DAM Preis 2017

The DAM Prize in 2017 has been won by the Studio Andreas Der DAM Preis geht 2017 an Studio Andreas Heller ArHeller Architects & Designers from Hamburg for the Eurochitects & Designers aus Hamburg für das Europäische Hanpean Hansemuseum in Lübeck. The enormous range of difsemuseum in Lübeck. Die enorme Breite an differenzierten ferentiated and durably effective city planning solutions was und langfristig wirksamen städtebaulichen Lösungen gab den decisive for the jury decision in favour Ausschlag für die Juryentscheidung zuof the European Hansemuseum. The gunsten des Europäischen Hansemuseums. overall project consists not only of one Das Gesamtprojekt besteht nicht nur aus exhibition building but demanded at the einem neuen Ausstellungsbau, sondern same time a repair of the city including verlangte zugleich eine Stadtreparatur einthe recreation of lost ways and the refurschließlich der Wiederherstellung verloren bishment of an ensemble with a building gegangener Wegebeziehungen und die Sahistory reaching from the middle ages to nierung eines Ensembles, das baugethe 19th century. schichtlich vom Mittelalter bis ins 19. JahrThis year, the DAM Prize for archihundert reicht. tecture in Germany has undergone a Mit diesem Jahrgang hat der DAM-Preis conception redefinition. In the past nine für Architektur in Deutschland eine konyears, a newly assembled jury each year zeptionelle Neubestimmung erfahren. In selected about twenty buildings in Gerden vergangenen neun Jahren wählte eine many, and one of these buildings rejeweils neu zusammengesetzte Jury rund ceived particular acclaim with the DAM zwanzig Bauten in Deutschland aus. Eines Prize. This principle has now been exdieser Gebäude erhielt mit dem DAM tended. The basis for the jury selection Preis eine besondere Würdigung. Dieses has been researched by DAM in collaboPrinzip wurde nun erweitert. Die Grundration with the architectural chambers lage der Juryauswahl wurde vom DAM in of the German states, leading to a Zusammenarbeit mit den Architektenkamlonglist of 200 buildings in the DAM. In mern der Länder recherchiert. Auf dieser the course of intensive discussions at the Basis entstand im DAM eine Longlist von first meeting in May 2016, the jury then 100 Gebäuden. In intensiven DiskussioFig. 1. European Hansemuseum Lübeck chose 21 buildings in Germany from this Bild 1. Europäisches Hansemuseum nen während der ersten Sitzung im Mai spectrum for the shortlist. There were 2016 wählte die Jury aus diesem Spektrum Lübeck also, non-competitively, three buildings 21 Bauten in Deutschland für die Shortlist from German offices abroad. aus. Dazu kommen – außer Konkurrenz – The prize winner was for the first time not directly deterdrei Bauten deutscher Büros im Ausland. mined at the jury session. Instead the jury first chose four fiDer Preisträger wurde erstmals nicht direkt auf der Jurysitnalists from the shortlist and visited them in September. At a zung ermittelt. Stattdessen hat die Jury aus der Gruppe der subsequent jury session, the decision was then made to award Bauten auf der Shortlist zunächst vier Finalisten ausgewählt the DAM Prize for 2017 to the European Hansemuseum in und auf einer Juryfahrt im September besucht. In einer abLübeck (Figs. 1 and 2) from the Studio Andreas Heller Archischließenden Jurysitzung fiel die Entscheidung für den DAMtects & Designers. Preis 2017 auf das Europäische Hansemuseum in Lübeck (Bilder 1 und 2) von Studio Andreas Heller Architects & DesigAbout the prize winner ners. Studio Andreas Heller Architects & Designers European Hansemuseum, Lübeck Zum Preisträger Studio Andreas Heller Architects & Designers “The design is a city repair. With the Hansemuseum, the Europäisches Hansemuseum, Lübeck northern old town island regains its conclusion. The new museum building nuzzles into the castle mound, on which the „Der Entwurf ist Stadtreparatur: Mit dem Hansemuseum becastle monastery stands. Central public steps pass through the kommt die nördliche Altstadtinsel ihren Abschluss zurück. new building and connect the historic harbour to the higher Der Museumsneubau schmiegt sich an den Burghügel, auf old town, providing access to the new museum building and dem das Burgkloster steht. Eine zentrale, öffentliche Treppe, the castle monastery as well as the open areas, which are also die den Neubau durchsticht, verbindet den historischen Hafen part of the museum. Numerous tracks in the outdoor area mit der höher gelegenen Altstadt. Sie erschließt den Museumspoint to the long and changing history of the site. Additional neubau und ist gleichzeitig Durchgang zum Burgkloster sowie buildings make the various layers of this history visible.” – zu den museal aufbereiteten Freianlagen. Zahlreiche Spuren Andreas Heller im Außenraum verweisen auf die lange und wechselvolle GeWith this city repair in the centre of the old city of Lübeck, schichte des Orts. Ergänzungsbauten machen die verschiedea UNESCO world heritage site, the self-trained architect nen Schichten der Geschichte wieder sichtbar.“ – Andreas Andreas Heller has achieved his masterpiece (until now). ToHeller gether with the Possehl-Stiftung Lübeck as the largest provider Mit dieser Stadtreparatur inmitten des UNESCO-Weltkulof finance for the Europäisches Hansemuseum Lübeck geturerbes Lübecker Altstadt ist dem selbst ausgebildeten Archimeinnützige GmbH, Hellers multidisciplinary team of architekten Andreas Heller sein (bisheriges) Meisterwerk gelungen. tects and graphic, communication and industrial designers as Zusammen mit der Possehl-Stiftung in Lübeck als größtem

56

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1


Competitions – Wettbewerbe Geldgeber der Europäisches Hansemuseum well as humanists proLübeck gemeinnützige GmbH erarbeitete Helduced the basics for the lers multidisziplinäres Team aus Architekten, Hansemuseum. This also Grafik-, Kommunikations- und Industriedesigapplies for the archaeonern sowie Geisteswissenschaftlern die logical excavations, Grundlagen für das Hansemuseum. Das gilt which influenced the auch für die archäologischen Grabungen, die later allocation of rooms das spätere Raumprogramm und die endgüland the final design. For tige Gestaltung prägten. Mehrere Jahre arbeiseveral years, the large tete das vielköpfige Team schließlich am Entteam then worked on wurf und der 1:1-Detaillierung, Beauftragung the design and the 1:1 und teilweise sogar Erstellung der Aussteldetailing, commissioning lungsexponate. and partly even the creaVom Städtebau über die denkmalgerechte tion of the exhibits. Fig. 2. Seawall side of the Lübeck Hansemuseum Wiederherstellung des Lübecker Burgklosters From town planning, (Photos: Werner Huthmacher) mit Atrium, die Einfügung von topografischen the recreation of the Bild 2. Uferseite des Lübecker Hansemuseums Elementen wie Außenterrassen und die EntLübeck castle monastery (Fotos: Werner Huthmacher) wicklung neuer Verbindungswege, die Ausgrawith atrium, the inclubungen im historischen Hang und den Neusion of topographical elbau eines Museums über den Grabungen stammt alles aus eiements like outdoor terraces and the development of new conner Ideenschmiede. necting paths, the excavations in the historic slope and the Allein die städtebauliche Setzung des Museumsneubaus new building of a museum over the excavations, all derives und seine architektonische äußere Gestalt zu würdigen, from one idea factory. könnte man als abgeschlossene Übung betrachten, würde aber It could be considered a completed exercise just to recogdem Anspruch des Gesamten nicht gerecht. Sicher, wie der nise the town planning with the setting of the new museum Architekt mit einem neu gebrannten und handgefertigten dänibuilding and its architectural external appearance, but this schen Backstein, durch unregelmäßige Sprünge und Materialwould not be fair to the claims of the overall project. Certainly wechsel, Maßstab und Struktur in eine große lange Ufermauer the way the architect has brought scale and structure into a bringt, ist einerseits fiktive Geschichtserzählung, andererseits large long seawall with a newly fired and hand-made Danish illustrierende Tektonik. Linien, die in den Boden eingraviert brick, with uneven jumps and changing material is on the one die Geschichten von abgerissenen Vorgängerbauten zu erzähhand fictitious relation of history, on the other hand illustralen vermögen – von engen Gefängnishöfen und von einem tive tectonics. Lines engraved in the paving describe the hisWärter, der von oben aus einem Panoptikum auf sie hinuntertory of the demolished former buildings, from close prison schaut –, erzeugen das Bewusstsein für die geschichtlichen Zuyards and from a warder, who kept watch over them from a sammenhänge. panopticon, create awareness for the historic context. Diese Zwitterhaltung zwischen der Welt der Inszenierung This precarious balance between the world of stage producund der Welt der Architektur und sogar des Städtebaus nimmt tion and the world of architecture has been very successfully das Studio Andreas Heller Architects & Designers mit diesem taken on by the Studio Andreas Heller Architects & Designers Bau sehr erfolgreich ein. Daher votierte die Jury, unter der with this building, which explains why the jury chaired by Leitung von Volkwin Marg, fast einstimmig für das EuropäiVolkwin Marg voted almost unanimously for the European sche Hansemuseum in Lübeck als Gewinner des DAM Preises Hansemuseum in Lübeck as the winner of the 2017 DAM für Architektur in Deutschland 2017. Prize for architecture in Germany.

White wins green housing project in Stockholm Royal Seaport

White gewinnt Projekt für ökologisches Bauen im Stockholm Royal Seaport

White Arkitekter has won a competition for a housing project in Stockholm Royal Seaport together with Midroc. Three buildings will give a common identity to the block thanks to their brick facades and masonry arches that frame the street level (Fig. 1). The development features six to seven floor buildings hosting a total of 90 apartments with construction due to take place between 2018 and 2020. The ground floors are designed as atelier apartments and commerce with high ceilings bringing more life to the street. The architects’ vision was that each building will lend character to its own street. At the same time, the buildings are connected conceptually and functionally, with common areas for services and social activities, for example. The colours give some cohesion to the different materials used and reference the industrial heritage of this area. Located at the southern portion of Värtahamnen, the block is located within the Stockholm Royal Seaport, an area undergoing a brownfield redevelopment until 2025. The borough’s

Das Architekturbüro White Arkitekter hat mit Midroc einen Wettbewerb für ein Wohnungsbauprojekt im Stockholm Royal Seaport gewonnen. Drei Gebäude werden dem Block durch ihre die Straßen säumenden Backsteinfassaden und Mauerwerksbögen eine gemeinsame Identität verleihen (Bild 1). Geplant sind sechs- bis siebenstöckige Gebäude mit insgesamt 90 Wohnungen, die zwischen 2018 und 2020 erbaut werden sollen. Die bebaute Fläche beträgt ca. 7 000 m2 (Bruttofläche). Für die Erdgeschosse der Gebäude sind Atelierwohnungen und Geschäfte mit hohen Decken vorgesehen, die der Straße mehr Leben einhauchen sollen. Die Vision der Architekten war es, dass jedes Gebäude zum Charakter seiner Straße beiträgt. Gleichzeitig besteht eine konzeptionelle und funktionale Verbindung zwischen den Gebäuden, mit gemeinschaftlichen Bereichen, die zum Beispiel für Dienstleistungen und soziale Aktivitäten genutzt werden können. Die Farben schaffen Gemeinsamkeiten zwischen den unterschiedlichen Materialien und erinnern an das industrielle Erbe dieses Areals.

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

57


Competitions – Wettbewerbe Der im südlichen Teil von Värtahamnen gelegene Block ist Teil des Stockholm Royal Seaport, einer Industriebrache, die bis 2025 neu erschlossen werden soll. Das langfristig ausgelegte Projekt der Stadt ist Teil der sogenannten Clinton Climate Initiative. Eines der Gebäude wurde von der Front der Grundstücksgrenze zurückversetzt, wodurch mehr Raum für soziale Interaktion im Straßenbereich geschaffen wurde (Bild 2). Über einen Eingang gelangt man auf einen halbprivaten begrünten Innenhof mit Sandkästen, Pflanzen und Einrichtungen, die zum kulturellen und sozialen Miteinander einladen (Bild 3). Die Bewohner haben Zugang zu gemeinschaftlichen Dachterrassen, auf denen sich zum Beispiel Pflanzbeete, Regenwasserzisternen und ein Bereich für Partys befinden. Des Weiteren sind mehrere Abstellräume für Fahrräder sowie eine gemeinschaftliche Fahrradwerkstatt, in der Nachbarn ihre Fahrräder Fig. 1. Housing project in Stockholm zusammen reparieren können, geplant. Bild 1. Wohnungsbauprojekt in Stockholm Mit einem extrem geringen Energieverbrauch, eigenen Solarzellen und Begrünung erfüllt das Projekt höchste Umweltstandards. Die grünen Dächer und Innenhöfe reduzieren die Auslong-term project is part of the Clinton Climate Initiative. wirkungen von Überschwemmungen und fördern Pollenflug One of the buildings was pushed back from the front propund Bestäubung. Auch zentrale Treffpunkte sind vorgesehen. erty line making more room for social interaction on street Geplant sind kleine funktionale Wohnungen, über die die level (Fig. 2). An entrance allows access to a semi-private landBewohner Zugang zu Innenhöfen, grünen Dächern, Cafés und scaped courtyard with sandboxes, vegetation and furnishings anderen Einrichtungen haben. Es geht also nicht nur um die that invite to culture and socializing (Fig. 3). Residents will be Schaffung von Wohnraum, able to access common roof terraces sondern auch um die with planting beds, rain water reserSchaffung einer Gemeinvoirs and a party venue, for instance. schaft. Several bicycle storage rooms are Der Charakter der planned as is one common bicycle Wohnanlage weist zahlreiworkshop where neighbours can che Ähnlichkeiten mit gather while doing maintenance dem alten Hafen auf – mit work. Rampen und Treppen aus The project meets the highest enviBeton. Für das Projekt ronmental standards with extremely sind rustikale Holzböden low energy consumption, its own sofür die Innenhöfe vorgeselar cells and vegetation. The green hen, die die Gebäude mitroofs and patio minimise the effects einander verbinden und of flooding and help pollination. They dem gesamten Block eiare also a central meeting place. nen einzigartigen CharakSmall functional apartments are ter verleihen. designed, which have access to patios, White Arkitekter wurde green roofs, cafés and other ameniFig. 2. Building was pushed back from street level 1951 von Sidney White geties. This helps to build a community Bild 2. Zurückversetztes Gebäude für mehr Straßenraum gründet und ist Skandinarather than just housing. viens führendes ArchitekThe character of the housing estate turbüro mit über 900 Mithas many similarities to the old port, arbeitern in 16 with ramps and stairs made in converschiedenen Geschäftscrete. The project foresees rustic stellen in Schweden, Däwooden patio floor connecting the nemark, Norwegen und buildings and giving the entire block Großbritannien. Das a distinct character. Know-how umfasst die BeWhite Arkitekter was founded by reiche Architektur, StädteSidney White in 1951 and is Scandiplanung, Landschaftsarnavia’s leading architectural firm with chitektur und Innenarchiover 900 employees working in 16 oftektur. Seit mittlerweile fices in Sweden, Denmark, Norway fast zwei Jahrzehnten inand the UK. Their expertise encomvestiert White in die Etabpasses architecture, urban design, lierung einer einzigartigen, landscape architecture and interior forschungsbasierten Orgadesign. For nearly two decades, White nisation mit hochqualifihas invested in establishing a unique zierten Experten auf dem research-based organisation of highly Gebiet der nachhaltigen qualified experts in the field of susGestaltung. tainable design. www.white.se

58

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

Fig. 3. Planted courtyard Bild 3. Begrünter Innenhof (Bilder: White Architekter)

www.white.se


Imprint The journal “Mauerwerk” brings together scientific research, technological innovation and architectural practice in all its facets to improve the image of, and gain greater acceptance for, masonry construction. It publishes articles and reports about masonry from research and development, European standardisation and technical regulations, building inspectorate approvals and new developments and also historical and current constructions in theory and practice. The articles published in the journal are protected by copyright. All rights, particularly those of translation into foreign languages, are reserved. No part of this journal may be reproduced in any form, including photocopies, microfilm or any other method, or transmitted in a language used by machinery, especially data processing systems, without the written approval of the publisher. The rights for reproduction by lecture, radio or television broadcast, or through magnetic sound or similar methods are reserved. Product names, trade names or common names published in the journal are not to be considered free under the terms of the brand and trademark protection legislation, even if they are not expressly marked as registered trademarks.

Publishing house: Wilhelm Ernst & Sohn – Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG Rotherstraße 21, D-10245 Berlin Tel. +49(0)30/47031-200, Fax +49(0)30/47031-270, info@ernst-und-sohn.de, www.ernst-und-sohn.de Local court at Charlottenburg HRA 33115B Personally liable partner: Wiley Fachverlag GmbH, Weinheim

Current subscription prices The journal “Mauerwerk” has 6 issues per year. In addition to “Mauerwerk print”, the PDF version “Mauerwerk online” is available on subscription through the online service Wiley Online Library.

Editorial office: mauerwerk@ernst-und-sohn.de

Subscription prices

print

printonline

trial

single copy

Domestic

289 €

348 €

96 €

55 €

Switzerland

406 sFr

488 sFr 136 sFr

77 sFr

All prices exclusive of VAT but inclusive of postage. Errors excepted and subject to alteration. A subscription runs for one year. It can be terminated in writing at any time with a notice period of three months to the expiry of the subscription year. Unless such notification is given, the subscription extends for a further year. The prices are valid from 1st September 2016 until 31st August 2017. Service for customers and readers: WILEY VCH-Kundenservice für Ernst & Sohn Boschstraße 12, D-69469 Weinheim Tel.: +49 (0)800 1800 536 (within Germany) Tel.: +44 (0)1865476721 (outside of Germany) Fax: +49 (0)6201 606184 cs-germany@wiley.com Quick access: www.wileycustomerhelp.com

Local court at Mannheim: HRB 432736 Tax number: 47013/01644, VAT identification number: DE 813496225 Responsible for the editorial content: Prof. Dr.-Ing. Wolfram Jäger Technische Universität Dresden, Fakultät Architektur 01062 Dresden, Telephone (0351) 46335010, Fax (0351) 46337713 w.jaeger@jaeger-ingenieure.de

Editorial board Univ.-Prof. Dr.-Ing. Carl-Alexander Graubner Technische Universität Darmstadt, Institut für Massivbau Franziska-Braun-Straße 3, 64287 Darmstadt Dr.-Ing. Udo Meyer Arbeitsgemeinschaft Mauerziegel im Bundesverband der Deutschen Ziegelindustrie e.V. Schaumburg-Lippe-Straße 4, 53113 Bonn Dr. sc. techn. Ronald Rast Deutsche Gesellschaft für Mauerwerks- und Wohnungsbau e.V. Kochstraße 6–7, 10969 Berlin Dipl.-Ing. Torsten Schoch Geschäftsführer Xella Technologie und Forschungsgesellschaft mbH, Kloster Lehnin Hohes Steinfeld 1, 14797 Kloster Lehnin Advertising sales director of Verlag Ernst & Sohn: Fred Doischer Telephone (030) 47031-234 Advertising manager: Sylvie Krüger Rotherstraße 21, 10245 Berlin, Telephone (030) 47031-260, Fax (030) 47031-230, skrueger@wiley.com

Bankverbindung J.P. Morgan AG Frankfurt BIC: CHASDEFX IBAN: DE12501108006161517732

Typesetting: TypoDesign Hecker, Leimen Printing: Colordruck Solutions, Leimen

If the address of a subscriber changes, the postal service will redirect the delivery and inform the publishing house about the new address. We wish to point out the existing right to object to this. Unless the subscriber has objected to this within two months, agreement with this procedure will be assumed.

© 2017 Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin

Mauerwerk, ISSN 1432-3427, is published bimonthly. US mailing agent: SPP, PO Box 437, Emigsville, PA 17318. Periodicals Postage paid at Emigsville PA. Postmaster: Send all address changes to Mauerwerk, John Wiley & Sons Inc., C/O The Sheridan Press, PO Box 465, Hanover, PA 17331.

Printed on acid-free paper.

Inserts Ruhr-Universität Bochum, 44801 Bochum; Verlag Ernst & Sohn, 10245 Berlin

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1


Rubriken??? Preview –

Vorschau

Masonry 2/2017 Viktor Dunjic, Andreas Rudisch, Valentina Wittner, Benjamin Malcher, Andreas Kolbitsch Determining the ultimate load of historic masonry arches by using eccentricity-charts Bestimmung der Traglast von historischen gemauerten Gewölben des Hochbaus unter Anwendung der Exzentrizitätsdiagramme Maik Erler, Wolfram Jäger, Thomas Kranzler Verification of basement walls subjected to lateral earth pressure with low surcharge Nachweis erddruckbelasteter Kellerwände mit geringer Auflast Tammam Bakeer, Paul Dupont Christiansen Load bearing capacity of masonry walls under buckling – remarks and proposal for future design according to EC6 Tragfähigkeit von Mauerwerk unter Berücksichtigung der Schlankheit –Ansätze für die zukünftige Bemessung nach EC6 Raik Hartmann, Wolfram Jäger Sustainable buildings for future: contemporary clay masonry – resource-conserving building Zukunft durch nachhaltiges Bauen: Moderner Lehmbau – Ressourcenschonendes Bauen (subject to change) / (Änderungen vorbehalten)

Call for Papers Mauerwerksbau in allen Façetten, zusammengeführt in einer Fachzeitschrift für Europa. Technische Entwicklungen, neueste Forschungsergebnisse und die praktische Anwendung von Mauerwerksprodukten werden mit Fachaufsätzen, Berichten und ergänzenden Informationen begleitet. Mauerwerk ist die einzige unabhängige Zeitschrift, die diese gesamte Bandbreite abdeckt. Mauerwerk ist stets auf der Suche nach aktuellen Fachbeiträgen. Die Fachartikel sollten Aspekte der Entwicklung, Konstruk tion, Nachhaltigkeit, Anwendungen von Mauerwerksprodukten sowie Forschungsergebnisse abdecken.

www.ernst-und-sohn.de/mauerwerk

Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG

Mauerwerk 21 (2017), Heft 1

Masonry building of all types, brought together in a specialist journal for all Europe. Technical developments, the latest research results and the practical application of masonry products are accompanied by specialist articles, reports and supplementary information and innovations. Mauerwerk is also the only journal that covers this entire range. Mauerwerk is seeking original papers of the highest quality for publication. Papers will cover all aspects of the design, construction, performance in service, sustainability, strengthening of masonry structures, including papers on research. Nutzen Sie für die Einreichung Ihres Manuskripts bitte ausschließlich die Online-Plattform „ScholarOne Manuscripts“. Die URL lautet: https://mc.manuscriptcentral.com/dama

Kundenservice: Wiley-VCH Boschstraße 12 D-69469 Weinheim

Tel. +49 (0)6201 606-400 Fax +49 (0)6201 606-184 service@wiley-vch.de 1068156_dp


0249100006_pf

Das Online-Magazin fĂźr Bauingenieure www.momentum-magazin.de


Mauerwerk-Kalender 2014 – 2017

Hrsg.: Wolfram Jäger Mauerwerk-Kalender 2017 Schwerpunkt: Befestigungen, Lehmmauerwerk ca. € 149,–* Fortsetzungspreis: € 129,–* ISBN 978-3-433-03161-2

Der Mauerwerk-Kalender 2017 befasst sich schwerpunktmäßig mit den Themen Befestigungen und Lehmmauerwerk. Weitere Themen sind die Nachrechnung gemauerter Bogenbrücken, dynamische Belastbarkeit, Schallschutz und Knicken.

Hrsg.: Wolfram Jäger Mauerwerk-Kalender 2016 Schwerpunkt: Baustoffe, Sanierung, Eurocode-Praxis € 144,–* ISBN 978-3-433-03131-5

Hrsg.: Wolfram Jäger Mauerwerk-Kalender 2015 Schwerpunkte: Bemessung, Bauen im Bestand € 144,–* ISBN 978-3-433-03106-3

Ausgewählte Titel auch als Hrsg.: Wolfram Jäger Mauerwerk-Kalender 2014 Schwerpunkte: Bemessen, Bewehren, Befestigen € 79,–* ISBN 978-3-433-03070-7

erhältlich

Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG

Kundenservice: Wiley-VCH Boschstraße 12 D-69469 Weinheim

Tel. +49 (0)6201 606-400 Fax +49 (0)6201 606-184 service@wiley-vch.de

* Der €-Preis gilt ausschließlich für Deutschland. Inkl. MwSt. zzgl. Versandkosten. Bei Bestellung zum Fortsetzungspreis merken wir die Belieferung mit der nächsten Mauerwerk-Kalender Ausgabe vor, eine erneute Bestellung ist nicht nötig, die Vormerkung ist jederzeit kündbar. Irrtum und Änderungen vorbehalten.

1036476_dp

www.ernst-und-sohn.de/mauerwerk-kalender

Mauerwerk 2017 01 free sample copy  

Mauerwerksbau in allen Facetten, zusammengeführt in einer Fachzeitschrift für Europa. Technische Entwicklungen, neueste Forschungsergebnisse...

Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you