Hallentragwerke in Stahlbauweise nachhaltiger als in Stahlbetonbauweise?

(20.2.2025) Hallentragwerke werden heute überwiegend in Stahl- oder Stahlbetonbauweise ausgeführt. In einer Studie der RWTH Aachen¹ wurden verschiedene Bauweisen für Hallen im Industrie- und Gewerbebau auf ihre Nachhaltigkeit geprüft. Dabei stand primär der Vergleich der unterschiedlichen Baustoffe für das Tragwerk einschließlich der Fundamente im Vordergrund. Die beiden verglichenen Hallentragwerke basierten auf typengeprüften Musterstatiken, die vom bauforumstahl e.V. kostenlos zur Verfügung gestellt wurden².

Angenommene Gewerbehalle mit den Abmessungen 60 x 15 x 5 m. (Bild: bauforumstahl e.V.) 

Die Studie „Ökobilanzieller Vergleich von Hallen unterschiedlicher Bauweisen” basiert auf der Annahme einer Gewerbehalle in Schneelastzone 1 mit einer Länge von 60 m und einer Spannweite von 15 m, was einer Bruttogrundfläche von 900 m² entspricht. Der Binderabstand beträgt 6,00 m, die Traufhöhe 5,00 m. Die Dachneigung wurde mit 5° angenommen. Die Binderkonstruktion sollte auch für eine leichte Kranbahn tragfähig sein.

Vergleich zweier Varianten

Für die Studie wurden folgende zwei Varianten verglichen: (Beide Varianten sind in den Außenmaßen, der Tragfähigkeit und der Funktion identisch.)

Tragwerk-Alternativen: links die Stahlkonstruktion, rechts die Stahlbetonkonstruktion. (Bild: bauforumstahl e.V.) 

Variante A (links): Stahlhalle als Zweigelenkrahmen mit biegesteifen Rahmenecken und Einzelfundamenten

Variante B (rechts): Stahlbetonhalle mit eingespannten Stützen, gelenkig angeschlossenen Bindern und Einzelfundamenten. 

Angenommene Bauteile der Stahlkonstruktion:

• Stützen: IPE 400 (Stützen) 
• Binder: IPE 360 (Binder)
• Fundamente: Betonfertigteile mit den Abmessungen 150 x 150 x 40 cm (C25/30)

Angenommene Bauteile des Stahlbetontragwerks: 

• Stützen: Betonfertigteile mit dem Querschnitt 40 x 40 cm (C30/37)
• Binder: Betonfertigteile vom Typ T 80 eingesetzt (C30/37)
• Fundamente: Betonfertigteile mit den Abmessungen 180 x 180 x 40 cm mit einer Köcherhöhe von 80 cm (C25/30)

Starker Gewichtsunterschied

Dass das Stahltragwerk ein deutlich geringeres Gewicht als das Stahlbetontragwerk aufweist, zeige ein Vergleich der Baumassen. Die Masse der Stahlkonstruktion beträgt ca. 64 Tonnen und damit etwa ein Drittel der Stahlbetonkonstruktion von ca. 208 Tonnen. Daraus ist unmittelbar ein deutlich geringerer Transportaufwand abzuleiten.

Transportaufwand: links die Stahlkonstruktion, rechts die Stahlbetonkonstruktion. (Bild: bauforumstahl e.V.) 

Kostenspanne pro m²

Der Vergleich der Kostenspanne pro m² Bodengrundfläche fällt ebenfalls relativ deutlich aus. Diese beläuft sich bei der Stahlbauvariante auf einen Bereich zwischen 58 und 81 Euro³ und zwischen 79 bis 85 Euro bei der Konstruktion aus Stahlbetonfertigteilen. 

CO₂-Bilanzierung

Für die Lebenszyklusanalyse wurden die Module A1 bis A3, C3 und C4 gemäß EN 15978 betrachtet. Ohne den Einsatz von „grünem Stahl” liegt das Treibhauspotenzial der Stahlkonstruktion bereits um 37% unter dem der Stahlbetonvariante. Die Verwendung von grünem Stahl würde das Treibhauspotenzial auf weniger als die Hälfte der vergleichbaren Stahlbetonvariante verbessern.

Exemplarische Darstellung der unterschiedlichen Treibhauspotentiale der untersuchten Konstruktionen, erweitert um eine Variante mit BSH-Bindern auf Stahlbeton-Stützen. (Bild: bauforumstahl e.V.) 

Fazit: Stahl ist ökonomisch wie auch ökologisch nachhaltiger

Im Vergleich der verschiedenen Hallenbauweisen liege die Stahlbauweise sowohl in ökonomischer als auch in ökologischer Hinsicht vorn. Deutliche Vorteile zeigen sich bei den Baukosten und den Aufwendungen für den Materialtransport. Die hohe Recyclingfähigkeit von Stahl spart Ressourcen zu Beginn des Lebenszyklus und vermeidet Abfall am Ende. Stahl kann unter Beibehaltung seiner mechanischen Eigenschaften als Baustoff wiederverwendet werden.

Für weitere Informationen kann die Studie „Ökobilanzieller Vergleich von Hallen unterschiedlicher Bauweisen” unter bauforumstahl.de/download-center kostenlos heruntergeladen werden.

1: Kuhnhenne, M., Döring, B. und Pyschny, D.: Ökobilanzierung von Typenhallen, 2010, Aachen
2: bauforumstahl e.V.: Ökobilanzieller Vergleich von Hallen unterschiedlicher Bauweisen, 2015, Düsseldorf
3: Kosten im Stahlbau 2019 für Baustahlelemente, Korrosionsschutz; Angaben der Firmen Heidelberger Betonelemente und BREMER AG für Baupreise von Betonfertigteilen; BKI Kostenplaner 20 für weitere Bauleistungen