Seismische Resilienz und Nachhaltigkeit: Eine vergleichende Analyse von Stahl- und Stahlbetonbauwerken

Diese Studie präsentiert eine umfassende vergleichende Analyse der seismischen Resilienz und Nachhaltigkeit zwischen Stahl- und Stahlbetonbauwerken. Mit der wachsenden Nachfrage nach umweltverantwortlicher und katastrophenresistenter Infrastruktur ist die Bewertung der Lebenszyklusleistung von Baustoffen entscheidend geworden. Drei Bau-Typologien – Wohngebäude mit 10, 20 und 30 Stockwerken – werden mittels Lebenszyklusanalyse (LCA), Lebenszykluskostenanalyse (LCC) und inkrementeller dynamischer Analyse (IDA) untersucht, um die Umwelt-, Wirtschafts- und seismische Leistung zu bewerten. Die Ergebnisse zeigen, dass Stahlbetonbauwerke tendenziell größere Umweltbelastungen verursachen, insbesondere in Kategorien wie krebserzeugende Emissionen, Ökotoxizität und Versauerung, hauptsächlich aufgrund der Zementproduktion. Stahlbauwerke, obwohl sie mit höherem Energieverbrauch und Mineralressourcenausbeutung verbunden sind, zeigen eine überlegene seismische Leistung in allen Gebäudehöhen, gekennzeichnet durch ein höheres Maß an Verformbarkeit und Kollapskapazität. Zum Beispiel erzeugte das 30-stöckige Stahlbetonbauwerk etwa 6,93 Millionen kg CO2-äq, verglichen mit 6,79 Millionen kg CO2-äq seines Stahlpendants. Stahlbauwerke, während sie mit höherem Energieverbrauch und Mineralressourcenausbeutung verbunden sind, zeigten eine überlegene seismische Leistung über alle Gebäudehöhen hinweg, wobei sie bis zu 15% höhere spektrale Beschleunigung vor dem Kollaps aushielten. Darüber hinaus zeigte die LCC-Analyse, dass Stahlbeton im Hochbau kosteneffektiver ist, insbesondere während der Bauphase. Diese Ergebnisse bieten wertvolle Einblicke für Ingenieure und Entscheidungsträger, die Nachhaltigkeit und strukturelle Leistung im städtischen Entwickeln ausbalancieren möchten.