Sandwich Construction
System Verbau
Problemlösungen
Überzeugende Gründe für die Forster Sandwich Construction®
Die Lösung für den baulichen Strahlenschutz
+ Aufwandsminimum
+ Kostenminimum
+ Zeitminimum
= 100%iger Strahlenschutz in geprüfter Qualität
Der Einsatz von Strahlenquellen in der medizinischen Strahlentherapie, der Forschung und der Industrie bedarf einer Abschirmung um die gesetzlich geforderten Grenzwerte im Umfeld sicher einhalten zu können. Hierfür sind in vielen Fällen meterdicke Wände von Nöten.
Die bisher gebräuchliche Bauweise bestand in der Herstellung eines aus massivem Schwerbeton gefertigten Strahlenschutzgebäudes. Hierbei traten Schwierigkeiten in der rissfreien Herstellung der Wände auf. Die teuren Zuschlagstoffe werden unwiederbringlich im Beton gebunden und auf dem Gelände entsteht ein Gebäude dessen meterdicke Wände eine große Herausforderung bei einem späteren Rückbau darstellen.
Durch die neuartige Forster Sandwich Construction® des Strahlenschutzbauwerks,
– trockene Mineralfüllung zwischen dünnen Fertigteilwänden –
kann eine Trennung von Strahlenschutz und Tragwerk erzielt werden. Dadurch ergeben sich signifikante Vorteile für den Bauherrn, den Investor sowie den Nutzer.
Einfüllen und verdichten der mineralischen Schüttfüllung in definierten Lagen
Einsatz von Fertigteilen sowie trockener Füllstoffe ermöglicht drastische Bauzeitverkürzung
Durch den Einsatz von rissweitenbeschränkten Fertigteilen als Tragwerk kann die Bauzeit auf etwa die Hälfte reduziert werden. Einzelräume für medizinische Linearbeschleuniger auf „der grüne Wiese“ werden derzeit von einer eingespielten Bautruppe innerhalb von etwa 4 Wochen samt Montage des Strahlenschutztors hergestellt. Bei der Mineralschüttung im Bauwerksinneren wird mit minimaler Stofffeuchte gearbeitet. Deshalb ist das fertige Bauwerk sehr schnell ausgeglichen trocken, so dass ca. 2-3 Wochen nach Rohbaufertigstellung Beschleuniger aufgestellt werden könnten.
Bei der Sandwichbauweise kann in Europe ganzjährig sowohl im Winter bei Schneefall und Temperaturen bis –15°C , als auch im Sommer während größter Hitze gebaut werden, ohne dass Bauschäden zu erwarten sind. Bei der Vollbetonbauweise ist dies in dieser Form nicht möglich. Hier muss häufig mit Stickstoff oder geschreddertem Eis der Frischbeton gekühlt werden, damit sich nicht sofort während des Einbaus vorzeitige Abbindeerscheinungen einstellen oder grobe Schwindrisse entstehen.
Fertigteile für die Innen- und Außenwände. Diese werden am Standort mit Beton verbunden.
Durch die Variabilität in der Wahl der Bau- und Füllstoffe wird man von monopolistischen Anbietern unabhängig. Das hält die Herstellkosten niedrig.
Als Füllstoffe können nach Prüfung der Eignung viele, örtlich vorhandene, Mineralien oder Wertstoffe aus der Industrie verbaut werden. Dies hält Material- und Transportkosten gering. Auf teures und giftiges Blei sowie kostenintensive Schwerbetone kann bei ausgeklügelter Konstruktion der Sandwichbauweise vollständig verzichtet werden.
Bei Verwendung der Sandwichbauweise wird vermieden, dass hochpreisige Wertstoffe wie z.B. Eisenerz , Baryt, Basalt oder Blei durch Beimengung von Zement und Wasser für alle Zeiten unbrauchbar gemacht werden, weil Sie als sehr schwer trennbare Verbundstoffe im Abbruchfall anstehen und aus Kostengründen dann als Abfall entsorgt werden. Die Sandwichbauweise zeichnet sich deshalb gegenüber der Vollbetonbauweise durch einen sehr hohen Grad an Materialeffizienz und Nachhaltigkeit aus. Es gelingt, im Sinne der Umweltschutzbestimmungen geschlossene Rohstoffkreisläufe zu erzeugen.
Verwendung von Kies aus der eigenen Baugrube – Ersatz für 25000 cbm Ortbeton
Durch die Reduzierung der Betonmassen auf das statisch notwendige Minimum werden die Massen des verbauten Bewehrungsstahls auf ein unvermeidbares Maß reduziert.
Es treten bei der Forster Sandwich Construction® keine Schwindrissprobleme infolge der Entwicklung von hohen Hydratationswärmemengen auf, die beim Abbinden von Zement in Massenbeton entstehen. Der Einbau eines höheren Bewehrungsgrades in Betonbauteile zur Verhinderung von Schwindrissen im Beton ist somit nicht erforderlich. In der verdichteten Mineralschüttung der Sandwich Construction gibt es keinerlei Schwindrisse. Mittels Verdichtungsmessgeräten, wie sie im Straßenbau üblich sind, lässt sich eine fortlaufende Qualitätssicherung auf der Baustelle sicherstellen. Bei der Sandwichbauweise sind Entmischungsvorgänge der Mineralstoffe beim Einbau technisch unmöglich. Bei Einbau des flüssigen Massenbetons, insbesondere bei Schwerbeton kann dies bei ungeübter Einbaumannschaft und ungeeigneter Betonmischung sehr leicht vorkommen.
Bei der Verwendung der Sandwichbauweise in Begleitung von Betondoppelwandplatten ist es technisch möglich, sehr viel längere Dehnfugenabstände in Strahlenschutzbauwerken ohne Bauschadensrisiko zuzulassen, als dies in Vollbeton nach den anerkannten Regeln der Technik denkbar ist.
Laufende Qualitätssicherung der verdichteten mineralischen Füllung
Bei der Herstellung der Mineralfüllung für die Sandwichbauweise können die Mischungen verschiedenster Stoffe so abgestimmt werden, dass optimal auf die Strahlenbelastung und Strahlungsart reagiert werden kann. Dies ist bei der Vollbetonbauweise so nicht möglich, weil damit die Betonerhärtung und – Endfestigkeit in Frage gestellt werden kann und man ferner die bauaufsichtlich vorgeschriebenen Eignungstests nicht besteht.
In der Sandwichbauweise kann so konstruiert werden, dass oberhalb des Bunkerfußbodens keinerlei Störungsstellen in der Strahlungsabschirmung vorkommen, z.B. durch Lüftungskanäle und sonstige Leitungen. Dies spart erhebliche Kosten, weil man diese Schwach- stellen im Strahlenschutz nicht aufwendig durch z.B. Bleiabschirmungen sichern muss.
Bei der Sandwichbauweise hat man keinerlei Probleme, den Einbau der Mineralfüllung wann immer notwendig zu unterbrechen. Auch können Arbeitsfugen innerhalb der tragenden Betonkonstruktion ausschließlich nach baubetrieblichen Erwägungen vorgesehen werden. In der Vollbetonbauweise unterliegt man hier sehr vielen und unangenehmen Zwängen, die sich im Herstellpreis verteuernd bemerkbar machen.
„Strahlenschutzbauwerke zu Ende gedacht“
Wenn nach Jahren der Nutzung es sich als notwendig erweist, das eingebaute Gerät gegen ein leistungsstärkeres auszuwechseln, dann kann das Sandwichbauwerk sehr einfach ertüchtigt werden ohne es abzureißen. In solchen Fällen öffnet man die obere Decke und baut dann die vorhandene Füllung mit einfachen Maschinen wie z.B. einem Baggergreifer oder einem Saugwagen wieder aus. Anschließend baut man eine in Sachen Strahlenschutz leistungsfähigere Mineralfüllung wieder ein. Es ist daher nicht notwendig, die statisch tragende Struktur abzubrechen.
Im Gegensatz zur Vollbetonbauweise kann eine Sandwich Construction schnell und kostengünstig mit üblichem Abbruchgerät rückgebaut werden. Die geschüttete Füllung, sowie die tragenden Strukturen können sortenrein ausgebaut und als Wertstoffe weiterverkauft werden.
Die Verwendung von hochwertigen Betonfertigteilen mit einer stahlschalungsglatten Oberfläche erlaubt es, sofort alle Flächen zu tapezieren oder anzustreichen. Ein Verputzen der Oberflächen oder ein Anbringen von Gipskarton-Vorsatzschalen ist entbehrlich. Dadurch werden harte, widerstandsfähige Oberflächen erreicht, die z.B. durch anprallende Betten etc. nicht ramponiert werden können. Scheuerleisten und Kantenschutz sind deshalb entbehrlich.
Bisher war es üblich, lange Labyrinthe hinter den Zugängen vorzusehen. Nach Einführung der Sandwichbauweise haben wir in unseren Konstruktionen einen sehr viel besseren Workflow bei Strahlenschutzräumen für Linearbeschleunigern durch die Verwendung von Minimazes am Markt durchgesetzt. Hierdurch wird die vom Patienten und vom Personal zu durchlaufende einfache Wegstrecke vom Tor bis zur Patientencouch von bislang etwa 12 m auf ca. 6 m verkürzt. Dies ermöglich bei gleicher Personalzahl und gleicher Schichtlänge einen wesentlich höheren Patientendurchsatz.
Der Einsatz unserer Minimazetechnik erlaubt es, anstelle von sehr schweren, auf einer Schiene laufenden Strahlenschutztoren nunmehr obenhängende sehr viel leichtere Schnelllauftore zum Einbau zu bringen, die mit einer Spitzengeschwindigkeit von bis zu 0,30m/s fahren. Dies reduziert die Toröffnungs- und Schließzeiten auf ein Minimum. Das Strahlenschutztor ist bekanntlich der Schlüssel zu einem guten Workflow.
Strahlenschutztore in Sandwichbauweise kommen vollständig ohne das leichtentflammbare, aus Erdöl gewonnene Paraffin aus. Der Einbau von Blei kann auch umgangen werden.
Die Sandwichtechnik erlaubt die Herstellung von mobilen Strahlenschutzräumen, die z.B. nur temporär für Versuchszwecke Verwendung finden oder bei akuten Notlagen auf Parkplätzen in Umbauphasen neben bestehenden Krankenhäusern aufgestellt werden, um den Patientenbetrieb aufrecht zu erhalten.
In Deutschland haben temporär genutzte mobile Schutzräume eine von 50 auf nur 10 Jahre reduzierte steuerliche Abschreibungszeit. Dies sind signifikante steuerliche Vorteile für den Investor.
Kein Baugenehmigungszwang für mobile Schutzräume. Es genügt, eine Betriebsgenehmigung bei der für den Strahlenschutz zuständigen Behörde zu beantragen. Das Einschalten eines Prüfingenieurs für Baustatik ist auch nicht erforderlich. Das spart Kosten und beschleunigt den Baufortschritt ungemein. In Vollbetonbauweise ist diese Vorgehensweise undenkbar.
Geschraubter Strahlenschutzraum ohne feste Verbindung zum HallenbodenDie Sandwich – Bauwerkshüllen können sowohl aus dünnen Vollbeton-Fertigteilen, Betondoppelwandplatten mit Ortbetonkern oder aus Stahl und anderen Werkstoffen hergestellt werden. Als Füllstoffe können nach Prüfung der Eignung viele, örtlich vorhandene Mineralien oder sonstige Stoffe verbaut werden. Durch die Variabilität in der Wahl der Baustoffe wird man von monopolistischen Anbietern unabhängig. Das hält die Herstellkosten niedrig.
Bei Anwesenheit von sehr starken Magnetfeldern kann das „Sandwich“ komplett mit nicht magnetisierbaren Baustoffen konstruiert werden.
Im Hochenergiebereich können zwischen den Einfassungsbauteilen je nach Strahlenart und –Last hintereinander durch Trennlagen separierte Mineralschichten verbaut werden, die in ihrer Art und Wirkungsweise über die Strahlenschutzberechnung so optimiert werden können, dass eine bestmögliche Strahlenschutzwirkung erreicht werden kann. So werden z.B. der Innenseite zugewandt Spallationsschichten vorgesehen, denen auf der äußeren Seite Naturgipsschichten zur Moderierung von Neutronen folgen.
Variabilität der Struktur in der Auslegung auf äußere Einflüsse wie Kurzzeitdynamik oder EMV
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Bauen an Nachbars Grenze ist oft problematisch
Einsprüche, Zeitverzögerungen und Ärger sind meist vorprogrammiert. Dies kann man mit dem Forster-System-Verbau vermeiden. Die Erfindung kommt zum Einsatz, wenn direkt an Grundstücksgrenzen gebaut werden soll, ohne dabei die Nachbargrundstücke zu tangieren: sei es durch Betreten oder durch Abstützmaßnahmen zur Nachbarsicherung beim Aushub.
Aus den Erkenntnissen der täglichen Praxis entwickelt, wird im Vergleich zu den bisher gebräuchlichen Verfahren die spätere Außenwand direkt abgetäuft, ohne dass Spundwände oder Berliner-Verbaue zum Einsatz kommen.
Die vorproduzierte Doppelwandplatte ist unten einseitig abgeschrägt und schneidet sich entlang der in den Baugrund eingebrachten Stahlpfähle selbständig den Weg nach unten frei, während der Aushub von innen abgebaggert wird. Dabei gleitet sie weiter nach unter bis zur gewünschten Tiefe. Dies geschieht direkt zwischen der Grundstücksgrenze und den Stahlpfählen. Dieser Verbau dient somit nicht nur als Sicherungsmaßnahme zum Nachbargrundstück, wie normalerweise z.B. eine Spundwand, sondern wird gleichzeitig zum Bauteil des entstehenden Gebäudes und verbleibt, monolithisch vergossen mit der Bodenplatte, im Erdreich.
Die Einsatzmöglichkeiten erstrecken sich von Gebäude- und Tiefgaragenaußenwänden, selbst auch bei gekrümmten Grundrisslinien, über Sicherung eines Hanganschnittes mit Erdankern, bis hin zu Bahn- und Verkehrs-Trassen mit Lärmschutzausrüstung.
Die Erfindung ist geeignet für Bauvorhaben jeder Größe, bringt eine optimale Grund- stücksausnutzung, ist ökologisch vorteilhaft und reduziert außerdem die Kosten gegenüber herkömmlichen Bauweisen.
Der FORSTER SYSTEM-VERBAU kann als weiße oder schwarze Wanne produziert werden. Die Verbauplatten gibt es mit Kunststoffabdichtungen verschiedener Stärken, sie trotzen somit jeder Feuchtigkeit. Auch das Anbringen einer außenliegenden druckfesten Wärmedämmung ist kein Problem.
- Optimale Grundstücksausnutzung
- Geeignet für Bauvorhaben jeder Größe
- Große Kostenersparnis
- Keine Inanspruchnahme des Nachbargrundstücks für Zutritt, offene Baugruben, Anker etc.
- Erschütterungsfreie Herstellung falls gewünscht
- Keine Bohrpfähle, Bohrpfahlwände
- Kein Rammen und Ziehen von Spundwänden
- Keine Berliner Verbauten
- Wasserundurchlässige weiße und schwarze Wannen möglich
- Mit Wärmedämmausrüstung möglich
| 1. Nach Sicherung des Nachbarzauns werden Führungsschienen fluchtgerecht in den Baugrund eingeführt. |  |
| 2. Die oberflächenfertige Verbauplatte wird zwischen der Grundstücksgrenze und den Führungsschienen eingestellt. |  |
| 3. Untere Einspannbewehrung und obere Deckenabschaltung samt Grenzsicherungsplatte sind integriert. |  |
| 4. Vor dem FORSTER SYSTEM – VERBAU wird die Baugrube ausgehoben. Die Platte stützt das rückwärtige Gelände sicher ab. |  |
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5. Der FORSTER SYSTEM – VERBAU schneidet sich selbständig seinen Weg nach unten frei. |
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6. Ab größerer Aushubtiefe kann der FORSTER SYSTEM – VERBAU abgestützt und die Wandbewegung gesteuert werden. |
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| 7. Nachbarhecke samt Zaun steht immer noch ganz unversehrt |  |
| 8. Der FORSTER SYSTEM – VERBAU gleitet unter der Grundwasserlinie „wie geschmiert“ durch den Baugrund. |  |
| 9. Wand und unten eingespanntes Stiefelfundament werden in einem Stück wasserundurchlässig betoniert. |  |
| 10. So sieht Ihre Problemlösung aus: Bodenplatte und Grenzwand sind fertiggestellt. Die Hecke blieb unberührt. |  |
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