Cobiax erleichtert 100.000 m² Geschossdecke im QH Track in Berlin um ca. 20.000 t Beton

(15.2.2023) In unmittelbarer Nähe zum Berliner Hauptbahnhof und Regierungsviertel entsteht derzeit auf einer Großbaustelle das neue „Quartier Heidestrasse“. Kurz vor Fertigstellung steht dabei das QH Track, ein langgezogener Gebäuderiegel mit einzelnen aufragenden Türmen, von denen aus man bis ins Regierungsviertel blicken kann (siehe Google-Maps). Für diesen wurden insgesamt zirka 100.000 m² Geschossdecke mit Cobiax-Hohlkörpermodulen ausgeführt. Die daraus resultierende Betoneinsparung soll bei 35% liegen.

Das in Zürich und Berlin ansässige Architekturbüro EM2N Architekten konzipierte mit dem QH Track einen modernen Büro- und Warehouse-Gebäudekomplex, mit Raumhöhen von teilweise bis zu vier Metern sowie weitgespannten Geschossdecken. Hohe Spannweiten erfordern üblicherweise viel Bewehrungsstahl sowie einen großen Deckenquerschnitt. Doch es geht auch anders - mit weniger Eigengewicht, also weniger Beton sowie Stahl.

Die Berliner Niederlassung des Bauunternehmens Zech Hochbau AG (Stuttgart) erstellte bei diesem Projekt erstmals in Zusammenarbeit mit der Cobiax Deutschland GmbH die Decken mit Hohlkörpern. Die Ergebnisse haben den verantwortlichen Oberpolier Peter Roy überzeugt: „Dies sind sicherlich nicht die ersten und letzten Cobiax-Hohl­kör­per­decken, die wir gebaut haben.“

Reduktion auf das Notwendige

Besonders in Bürobauten sind weitgespannte Decken Standard, denn je nach Nutzung ergeben sich sehr unterschiedliche Strukturen - über Einzelbüros bis hin zu durchgehenden Bürolandschaften. Die Aufteilungen unterliegen zudem einem ständigen Wandel.

Um die erforderliche Biegesteifigkeit weit gespannter Decken zu erlangen, sind Deckenstärken von bis zu 50 cm keine Seltenheit, und es macht besonders bei diesen Stärken wenig Sinn, über die gesamte Deckenstärke zu betonieren. Die statisch wirksamen Druck- und Zugzonen liegen oben und unten - dort wo auch die Bewehrung eingelegt wird. Je nach Bewehrung und Deckenspannweite werden für Einbettung und Überdeckung der Armierungseisen maximal zirka 40% der Deckenstärke statisch genutzt. Die „Mitte“ übernimmt lediglich die Übertragung der Querkräfte. Diese sind vergleichsweise gering - armierte Betonstege könnten diese Lasten problemlos aufnehmen.

Lediglich in Bereichen mit hoher Querkraft muss die Decke vollmassiv ausgeführt werden. Dies betrifft im Mittel 30% der Gesamtdeckenfläche. Andersherum fungieren nahezu 35% des Betons im klassischen Deckenaufbau als hochwertiges Verfüllmaterial, das mit einem Eigengewicht von 2.000 bis 2.600 kg/m³ die Deckenkonstruktion zusätzlich belastet und auch kräftig auf die Fundamente drückt. Beim QH Track mit einer Geschossdeckenfläche von über 100.000 m² hätte dies bedeutet, dass ...

• ca. 8.000 m³ Beton statisch nutzlos verbaut worden wären - eine mittlere Deckenstärke von 32 cm angesetzt ,
• ca. 20.000 t Beton hätten transportiert und verarbeitet werden müssen und
• ca. 20.000 t eigentlich nicht erforderliches wertvolles Baumaterial die Fundamente zusätzlich belasten würden.

Dies ist weder bautechnisch noch ökologisch wirklich vertretbar. Der naheliegende Vorschlag des für die Statik verantwortlichen Büros WSK Ingenieure Berlin GmbH sowie der für die Planung und Projektentwicklung zuständigen Taurecon GmbH (Berlin) lautete daher: Ausführung der Geschossdecken als Hohlkörperdecken.

Hohl kann mehr

Für die weitere Planung wurde Cobiax ins Boot geholt. Das Unternehmen beschäftigt sich bereits seit Jahrzehnten mit Hohlkörperdecken und bietet unterschiedliche Systeme für Hohlkörperdecken an. Mit „Cobiax SL“ entschied man sich letztlich für ein besonders vielseitiges Modularsystem. Es eignet sich für Deckenstärken von 22 bis 56 cm, wobei Hohlraumhöhen von 10 bis 26 cm aufgebaut werden. Hierfür werden auf der unteren Armierung Hohlkörpermodule fixiert. Diese bestehen aus je sechs Hohlkörpern, welche über seitliche Stahlgitter in ihrer Lage zueinander fixiert sind. Abschließend wird die obere Bewehrung auf die Hohlkörpermodule aufgelegt und die Decke kann betoniert werden. Die in die STB-Decke eingebetteten Hohlkörper bewirken - je nach Deckenstärke - 53 bis 135 l/m² Einsparung an Beton, was zugleich einer Lastreduzierung von 132 bis 337 kg/m² entspricht. Reduzierte Eigenlasten der Decken ergeben ein geringeres Biegemoment der Deckenkonstruktion, Baustahl für die Armierung kann eingespart werden. Alle Geschosse in Summe ergeben deutlich reduzierte Fundamentlasten, womit eine zusätzliche Wirtschaftlichkeit über das Cobiax-System gegeben ist.

Von besonderem Wert für das QH Track erwies sich die Cobiax SL-Anlieferung in Einzelteilen für ein Zusammensetzen vor Ort. Wie bei allen innerstädtischen Großbaustellen sind Baustoffanlieferungen verkehrstechnisch schwierig und zudem die Lagerflächen sehr begrenzt. Es war deshalb durchaus im Sinne von Oberpolier Roy, dass nicht bereits fertig vormontierte Hohlkörperelemente geliefert wurden. Diese hätten einen deutlich erhöhten LKW-Takt erfordert. Zugleich wäre eine Zwischenlagerung auf der Baustelle logistisch nur schwierig zu bewältigen gewesen. Angeliefert wurden also nach Größe sortierte gestapelte Halbschalen und auf gesonderten Paletten die Fixierelemente in Form von Stahlgittern.

Zwei Personen für eine Großbaustelle

Für die witterungsgeschützte Lagerung sowie den Zusammenbau der Hohlkörpermodule errichtete Zech Hochbau eine eigene kleine Lager- bzw. Montagehalle. Der Zusammenbau erfolgte auf speziellen Montagetischen, die von Cobiax direkt auf die Baustelle geliefert wurden. Auf einem seitlich angesetzten Modul wurden die Halbschalen aufeinandergesetzt und durch Zusammenschieben verriegelt, auf dem Tisch daneben diese Hohlkörper dann in die Fixierelemente eingerastet. Die Lieferung „just in time“ wurde ersetzt durch eine eigenverantwortliche „Montage just in time“.

Beim QH Track wurde das Zusammensetzen der Module an einen Subunternehmer vergeben, der ein Zwei-Mann-Team hierfür zusammenstellte. Nach einer kurzen Eingewöhnungszeit lag deren „Produktion“ bei zirka 250 Einbaumodulen pro Tag, womit ein reibungsloser Anlauf der Betonierarbeiten sichergestellt war. Das System ist so einfach aufgebaut, dass bei Bedarf kurzfristig ein neues Team hätte eingelernt werden können. Dies war jedoch nicht erforderlich.

Hohlkörpermodule anstatt Abstandsbewehrung

Der Aufbau der Bewehrung gestaltete sich nicht wesentlich anders als üblich. Ergänzend zu den Bewehrungsplänen wurden von Cobiax Verlegungspläne für die Hohlkörpermodule geliefert. Die Elemente wurden per Kran auf der Geschossdecke abgesetzt und per Hand nach Plan verlegt. Dies ließ sich auf Grund des geringen Gewichts leicht von zwei Personen bewerkstelligen, ebenso ein eventuell erforderliches Kürzen der Elemente. Hierzu mussten lediglich die vier Längsstäbe mit einer Mattenschere durchtrennt werden. Die unten überstehenden Querstäbe der seitlichen Fixierelemente sorgten außerdem sofort nach dem Absetzen für eine Lagefixierung der Elemente.

Vor dem Auflegen der oberen Bewehrungslage wurden sie noch mit Draht angebunden – zur endgültigen Lagefixierung. Das alles dauerte nicht länger als der Aufbau der sonst erforderlichen Abstandsarmierung, ergab insgesamt jedoch für die darauffolgende Betonage eine deutlich stabilere, gut begehbare Gitterstruktur.

Aufschwimmen verhindern

Das Betonieren der Cobiax-Hohlkörperdecken erfolgte - anders als sonst üblich - in zwei Schritten. Zuerst wurde die untere Bewehrungslage einbetoniert, in einem zweiten Schritt die Hohlkörpermodule einschließlich der oberen Bewehrung. Dieser Ablauf musste sich erst ein wenig einspielen, wie Oberpolier Roy betonte: „Es gilt den Zeitpunkt zu erwischen, an dem der Beton bereits so weit stoßfest angehärtet ist, dass er die untere Bewehrung mitsamt den angebundenen Hohlkörpermodulen so fest verankert, dass diese bei der zweiten Betonlage nicht mehr aufschwimmen können. Gleichzeitig muss er jedoch noch so frisch sein, dass er mit der zweiten Betonlage noch eine feste Verbindung eingeht“. Ein wenig mehr Zeit beansprucht die Aufteilung in zwei Betonierschritte schon. Sobald jedoch der Takt stimmt, wird die annähernd gleiche Tagesleistung erreicht.

Beim QH Track erwies sich ein F4-Beton als ideal. Leicht fließend eingestellt verfüllte er alle Hohlräume zuverlässig. Zugleich wurden die Hohlkörpermodule gleichmäßig unterlaufen, ohne zu viel Auftrieb zu erzeugen. Falls bei der abschließenden Betonierung ein Hohlkörper dennoch leicht aufschwamm, wurde er einfach wieder in den Beton hineingedrückt.

Verdichtet wurde wie sonst auch. Zwischen den Hohlkörpern war ausreichend Platz für das Einführen der Rüttelflaschen. Kiesnester traten nicht häufiger auf als bei Standard-Stahlbetondecken. Generell wurde die obere Lage mit Rüttelplatten komplett nachverdichtet.

Keine Angst vorm Bohren

Nicht zu vermeiden war, dass bei nachfolgenden Montagearbeiten Hohlkörper versehentlich angebohrt wurden und diese sich mit Regen- oder Tauwasser füllten. Dies ist statisch und auch bautechnisch kein Problem, dennoch: Wurde ein Hohlkörper angebohrt, wurde dieser Schaden sofort erfasst oder möglichst gleich ausgebessert, das heißt: das Wasser abgesaugt und das Loch abgedichtet.

Der Umwelt zuliebe Geld gespart

Auf den ersten Blick spart eine Cobiax-Decke natürlich viel Beton. Das sehen Bauunternehmen sofort. Auch Architekt erkennen die Vorteile einer schlankeren Konstruktion und Einsparungen bei der Fundamentierung von Gebäuden. Architektonisch und wirtschaftlich gesehen ist somit die Entscheidung für eine Hohlkörperdecke naheliegend.

Baumaßnahmen jedoch rein nach wirtschaftlichen Erwägungen zu entscheiden, sind schon lange nicht mehr zeitgemäß. Zunehmend in den Vordergrund gerückt sind die ökologischen Erwägungen. So sahen es die Verantwortlichen in Planung und Bauausführung auch beim QH Track in Berlin.

Betoneinsparung und Lastreduzierung rückten also vorerst in den Hintergrund und die ökologischen Aspekte kamen auf den Prüfstand. Die Produktion von Beton und Stahl ist sehr energieintensiv und setzt somit große Mengen an CO₂ frei. Durchschnittlich 35 Prozent weniger Beton ermöglichen zirka 0,011 bis 0,028 t Einsparung an CO₂/m². Bei 100.000 Quadratmetern Geschossdecke - so wie beim QH Track - mit einer durchschnittlichen Dicke von 32 cm werden gut 2.000 t CO₂ eingespart. Und dies nicht nur fernab in einem Industriegebiet, sondern auch direkt vor Ort, mitten in Berlin. Nicht umsonst weist die DGNB ausdrücklich darauf hin, wie wichtig geringer Transportaufwand und kurze Wege für ein nachhaltiges Bauen sind. Dieser Vorteil gilt bei Cobiax-Systemen auch für einem späteren Abriss, denn die „Luft verbleibt vor Ort“ – auch der Abtransport fällt somit deutlich geringer aus. Eigentlich nicht extra zu erwähnen: Die Hohlkörper werden zu 100% aus Recycling-Kunststoff hergestellt und tragen somit maßgeblich zur Ressourcenschonung bei.

Weitere Informationen zu Cobiax SL können per E-Mail an Cobiax angefordert werden.