24716 – Praxisgerechte Stabilitätsnachweise wiederverwendeter Stahlbauteile

Kreislaufwirtschaft im Bauwesen: praxisgerechte Stabilitätsnachweise wiederverwendeter Stahlbauteile

Der Gebäude- und Bausektor ist weltweit einer der größten Verursacher energiebezogener CO₂ - Emissionen. Damit entfallen nach aktuellen Daten z. B. des UN-Umweltprogramms (UNEO) ca. 35 bis 40 % aller energiebezogenen CO₂-Emissionen auf den kombinierten Betrieb, die Errichtung und die Herstellung von Bauprodukten. Dies erfordert in den kommenden Jahrzehnten einen tiefgreifenden Transformationsprozess der gesamten Bauindustrie. Die Wiederverwendung von Bauteilen ist, neben der Umstellung auf klimaneutrale Herstellungsprozesse, ein wirksamer Hebel der CO₂-Reduktion. Der Stahlbau eignet sich hierfür in besonderer Weise, z. B. durch den Einsatz standardisierter Profilreihen und deren Wiederverwendung. Ein praxisgerechtes Bemessungskonzept für Stabilitätsnachweise wiederverwendeter Stahlbauteile bietet vielfachen Mehrwert.

Zugrunde liegende Fragestellung

Das IGF-Projekt „ImpREss“ beantwortet eine zentrale – noch weitgehend ungeklärte – Fragestellung des nachhaltigen Stahlbaus: Wie kann die Tragfähigkeit wiederverwendeter Stahlbauteile mit ihren komplexen, rückbaubedingten Imperfektionen zuverlässig und normenkonform nachgewiesen werden? Bislang fehlen wissenschaftlich abgesicherte Bemessungsregeln für Stabilitätsnachweise unter Berücksichtigung realer Geometrieabweichungen und Rückbauimperfektionen, die über die Toleranzmaße von Neubauteilen hinausgehen.

Zielsetzung

Ziel des vorliegenden Vorhabens ist die Entwicklung eines praxisgerechten Bemessungskonzepts für Stabilitätsnachweise wiederverwendeter Stahlbauteile – sowohl für Biegeknicken durch Druckbeanspruchung als auch für Biegedrillknicken aufgrund von Momentenbeanspruchung. Hierzu werden rückgebaute Bauteile systematisch vermessen, Imperfektionen quantifiziert, experimentelle Stabilitätsversuche durchgeführt und numerische Modelle mit digitalen Zwillingen aufgebaut. Auf Basis statistischer Auswertungen werden angepasste Berechnungsansätze und normative Empfehlungen abgeleitet und diese Erkenntnisse in europäische Normungsgremien eingebracht.

Mehrwert

Für kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) des Stahlbaus bietet dieses Bemessungskonzept vielfachen Mehrwert. Zum einen erhalten Planungs- und Ausführungsbetriebe erstmals eine verlässliche Grundlage für den Einsatz wiederverwendeter Bauteile. Des Weiteren profitieren Rückbauunternehmen, Prüfstellen und Handelsakteure von klar definierten Bewertungs- und Qualitätskriterien. Und darüber hinaus werden neue Geschäftsmodelle entlang der gesamten Wertschöpfungskette wirtschaftlich erschließbar, von der Demontage über die Vermessung und Digitalisierung bis hin zu Planung und Wiedereinbau. Dies alles trägt wesentlich zur einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft bei.

 

Versuchsaufbau Biegedrillknicken unter mittiger Einzellast – © Institut für Stahlbau, RWTH Aachen University