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Umfassendere Sanierungsstrategie für Mauerwerksgebäude in erdbebengefährdeten EU-Regionen

Ein EU-finanziertes Projekt stellt einen neuartigen Ansatz vor, der energetische und seismische Nachrüstung miteinander kombiniert, um bestehende Mauerwerksgebäude aufzuwerten.

Industrielle Technologien
Sicherheit

Der europäische Gebäudebestand altert, denn über 85 % aller Häuser wurden bereits vor 2001 gebaut. Viele dieser Bauten sind energieineffizient und nicht gegen Naturkatastrophen wie Erdbeben oder vom Menschen verursachte Gefahren geschützt. Es besteht also dringend Bedarf, die Energieeffizienz sowie die Tragsicherheit zu steigern und damit zu verbessern. Mit der Absicht, diese Mängel am Gebäudebestand zu beheben und gleichzeitig das Ziel der EU zu unterstützen, bis 2050 Klimaneutralität zu erreichen, hat die EU-Kommission eine Strategie für eine Renovierungswelle veröffentlicht. Sie soll zu einer Verdopplung der Sanierungsrate in den kommenden zehn Jahren führen. Auch das EU-finanzierte Projekt SPEctRUM leistet mit Unterstützung der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen einen Beitrag auf diesem Gebiet und entwickelt innovative Verfahren für die seismische und energetische Nachrüstung des europäischen Bestands an Mauerwerksbauten. Hierbei sollen fortschrittliche Werkstoffe zum Einsatz kommen. „Noch bis vor Kurzem lag bei der Sanierung bestehender Gebäude der Schwerpunkt entweder darauf, die mit der Tragsicherheit in Verbindung stehenden Probleme zu lösen, oder darauf, die Energieeffizienz zu erhöhen. Eine Verknüpfung energetischer Nachrüstung mit der Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegenüber Erdbeben kommt der Realisierung beider Initiativen zugute“, erläutert Projektkoordinator Dionysios Bournas.

Eine Lösung behebt zwei Missstände

„In einer Studie wurde ermittelt, welche Wirkung sich mit dieser kombinierten Nachrüstungsmethode erzielen lässt. Dazu bewerteten wir für 20 Fallstudienstädte und unterschiedliche jährliche Sanierungsraten zwischen 1 und 3 % welche Verbesserungen die Umsetzung des vorgeschlagenen Nachrüstungskonzeptes ermöglicht. Über eine Sanierungsrate von 3 % ist eine Verringerung des Energieverbrauchs sowie der CO2-Emissionen um 30 % erreichbar“, betont Marie-Skłodowska-Curie-Stipendiat Leonidas-Alexandros Kouris. Darüber hinaus konnte das Forschungsteam feststellen, dass in Gebieten mit hoher Seismizität ein kombinierter Eingriff gegenüber einer Nachrüstung, die nur energetische Gesichtspunkte berücksichtigt, finanzielle Vorteile bietet. Die von SPEctRUM vorgenommene analytische Untersuchung zum Verhalten verstärkter Wände belegte zudem, dass sich mit der Verwendung eines Verbundmaterialmantels, einer Kopplung von Mörtel mit Versteifungsschichten aus Textilien, die Festigkeit der gemauerten Wände so weit erhöht, dass diese den starken Kräften, wie sie etwa bei Erdbeben auftreten, standhalten können. „Zusätzlich zeigte unsere umfassende Untersuchung zur Effektivität des vorgeschlagenen Nachrüstungssystems an zahlreichen europäischen Standorten, dass bei gleichzeitiger energetischer und seismischer Nachrüstung die Amortisationszeit in Gebieten mit mäßiger bis hoher Seismizität nur kurz ausfällt“, berichtet Bournas. Das Projekt empfahl überdies, die Leistung der nachgerüsteten Mauerwerksgebäude zu klassifizieren. Ein Homogenisierungsmodell zur Simulation des Mauerwerks als orthotropes Kontinuum wurde bereits entwickelt. „Das Modell benötigt lediglich Daten zu grundlegenden Materialeigenschaften der Einheiten und Verbindungsstellen“, fügt Kouris an.

Die Arbeit geht weiter

Starkes Interesse an den Ergebnissen von SPEctRUM besteht seitens des Bauwesens, das auf der Suche nach einer vielseitigen Methode für die Nachrüstung von Mauerwerkskonstruktionen ist. Das ist darauf zurückzuführen, dass sich die vorgeschlagene Methode bezüglich Sicherheit und Nachhaltigkeit als effizient und außerdem als wirtschaftlich erwiesen hat. Aufbauend auf ihr ist es auch möglich, die Sanierungsrate bei Mauerwerksgebäuden in erdbebengefährdeten Gebieten zu steigern, was wiederum die Renovierungswelle als Gebäudeinitiative des europäischen Grünen Deals sowie die Initiative Neues Europäisches Bauhaus fördert. Neben der Beschäftigung mit seismischer und energetischer Optimierung von Mauerwerksgebäuden unternimmt das Projekt gegenwärtig und künftig Forschungsschritte auf dem Gebiet innovativer Materialien, die den Weg für eine kombinierte seismische und energetische Nachrüstung von Betonbauten und denkmalgeschützten Gebäuden ebnen. Diese Arbeit findet innerhalb des Projekts iRESIST+ der Gemeinsamen Forschungsstelle statt. „Im Rahmen von iRESIST+ werden alle diese neuartigen Konzepte und Materialien für die gleichzeitige Nachrüstung seismischer und energetischer Aspekte experimentell an einem Gebäude in Originalgröße im ELSA-Labor der Gemeinsamen Forschungsstelle validiert“, so Bournas abschließend.

Schlüsselbegriffe

SPEctRUM, Sanierung, Renovierung, Nachrüstung, Mauerwerksgebäude, Gebäudebestand, Energieeffizienz, Tragsicherheit, Renovierungswelle, Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegenüber Erdbeben

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