Ökologische Bewertung und Optimierung von Tragwerken mittels Optimierungsfunktionen und leistungsbezogener Ökologieindikatoren

Weltweit verursacht das Bauwesen etwa 60 % des Ressourcenverbrauchs, 50 % des Abfalls, über 50 % der Treibhausgasemissionen und mehr als 35 % des Energieverbrauchs. Der Aufsatz veranschaulicht, wie durch die Entwicklung von Optimierungsfunktionen in der Tragwerksplanung, angesichts des hohen Materialeinsatzes, Umweltbelastungen reduziert werden können. Besonderer Fokus liegt auf der gemeinsamen Betrachtung von umweltbezogenen und tragwerkstechnischen Eigenschaften. Im Rahmen dessen wird mittels leistungsbezogener Ökologieindikatoren die ökologische Effizienz gängiger Materialien und Querschnitte bei unterschiedlichen Belastungssituationen verglichen. Bezüglich Druckbelastungen zeigt sich, dass v. a. unbewehrter Beton und Holzbaustoffe mit keinem bzw. geringem Leimanteil sehr effizient sind, dicht gefolgt von Stahl. Hochlochziegel und Stampflehm sind aufgrund ihrer geringen Druckfestigkeit deutlich im Nachteil. Bei Biegebelastungen sind Stahlprofile aufgrund der effizienten Querschnittsform besonders effizient, gefolgt von Holzprodukten mit geringem Leimanteil. Die Ergebnisse der Zugfestigkeit zeigen ähnliche Tendenzen auf. Zusammenfassend wird festgehalten, dass es nicht nur aus technischen und wirtschaftlichen, sondern auch aus ökologischen Gesichtspunkten sinnvoll ist, Materialien entsprechend ihren konstruktiven Stärken einzusetzen.

Globally, construction accounts for around 60 % of resource consumption, 50 % of waste, over 50 % of greenhouse gas emissions and more than 35 % of energy consumption. The article illustrates how environmental impacts can be reduced by developing optimisation functions in structural design, which is particularly relevant in view of the high use of materials in this area. Special emphasis is placed on the joint consideration of environmental and structural properties. In addition, performance‐related ecological indicators are used to compare the ecological efficiency of common materials and cross‐sections under different load situations. With regard to compressive loads, it is shown that unreinforced concrete and timber construction materials with no or low glue content are particularly efficient, closely followed by steel. Perforated bricks and rammed earth are at a clear disadvantage due to their low compressive strength. For bending loads, steel profiles are particularly efficient due to their efficient cross‐sectional shape, followed by timber products with a low glue content. The results for tensile strength show similar tendencies. To summarise, it is stated that not only from a technical and economic point of view, but also from an ecological one, the use of materials according to their structural strengths is beneficial.