Baukonstruktion - vom Prinzip zum Detail: Band 3: Umsetzung

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Author: José Luis Moro

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Baukonstruktion vom Prinzip zum Detail

José Luis Moro

Baukonstruktion vom Prinzip zum Detail

Band 3

Umsetzung

mit Matthias Rottner Bernes Alihodzic Matthias Weißbach

Vorwort von Jörg Schlaich

Prof. Dipl.-Ing. José Luis Moro mit Dipl.-Ing. Matthias Rottner Dr.-Ing. Bernes Alihodzic Dr.-Ing. Matthias Weißbach Universität Stuttgart, Institut für Entwerfen und Konstruieren Keplerstraße11, 70174 Stuttgart, Germany [email protected]

ISBN: 978-3-540-85913-0

e-ISBN: 978-3-540-85914-7

DOI 10.1007/978-3-540-85914-7 Library of Congress Control Number: 2008936467 Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2009 Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten waren und daher von jedermann benutzt werden dürften. Einbandgestaltung: WMX Design GmbH, Heidelberg Gedruckt auf säurefreiem Papier 9 8 7 6 5 4 3 2 1 springer.com

V

meiner Ehefrau Maria Julia meinen Kindern Diana, Julia und Luis

VI

Vorwort

Das Planen, Entwerfen und Konstruieren, die eng miteinander verknüpften Themen dieser drei Bücher (oder dieses dritten von drei Bänden), sind im Prinzip äußerst komplexe Vorgänge, weil sie nicht linear sondern zyklisch / konzentrisch ablaufen. Sie verlaufen auf schrumpfenden Kreisen oder Schleifen, an deren Umfang bei jedem Umlauf erneut die Randbedingungen abgefragt werden, die es zu erfüllen gilt: Funktion, Standfestigkeit, Gestalt und Einfügung in das Umfeld, Wärme-, Schall- und Brandschutz, Dauerhaftigkeit, Fertigung, Montage, Wirtschaftlichkeit etc. So kommen sie schließlich auf „den Punkt“, also zu einer der vielen möglichen subjektiv befriedigenden Lösungen, aus denen dann in weiteren Iterationsschritten, vor und zurück, „die Lösung“ hervorgeht. Daraus folgt auch, dass es niemals die objektiv richtige oder gar die einzig beste Lösung gibt, sondern unzählige subjektive, weil man insbesondere das Entwerfen auch als gemischt deduktiven und induktiven Vorgang definieren kann, also einen logisch wissenschaftlichen „aus dem Kopf heraus“ und intuitiv / kreativen „aus dem Bauch heraus“. Sonst bräuchte es ja, um ein offensichtliches Beispiel zu nennen, für einen Wettbewerbsentscheid keine Jury sondern nur eine schlaue Excel-Tabelle. Daraus folgt, dass dieser komplexe Ablauf buchstäblich seines Charakters beraubt wird, wenn er in einem „seitenweisen“ Buch notwendigerweise linearisiert wird. So addieren in der Tat die meisten Autoren, die sich mit diesem Thema beschäftigen – und das sind in letzter Zeit wirklich so viele, dass sich die Begeisterung über noch ein solches Buch zunächst sehr in Grenzen hält – Titel an Titel oder Bauteil an Bauteil, also beispielsweise Deckenplatten, Unterzüge, Stützen, Fundamente. Danach überlassen sie es dem Leser, dies alles zu einem Ganzen zu fügen und zeigen bestenfalls noch Ausführungsbeispiele ohne zu erklären, warum die so sind oder wie sie sonst noch hätten sein können. Peinlich wird es, wenn diese Aneinanderreihung der typischen Bauteile auch noch fein säuberlich nach Werkstoffen sortiert dargeboten wird, als wolle ein Bauherr einen Beton-, Stahl- oder Holzbau. Nein, er will einen guten Bau und da bietet sich oft und heute zunehmend die Werkstoffmischung an, Misch-, Verbundoder Schichtbauweisen. Diese leider häufige Verkürzung eines zwar schwierigen aber gerade deshalb kreativen und einfach schönen Vorgangs auf eine Addition ist gerade für ein Lehrbuch und da besonders für Ingenieure fatal, weil die so zum Statiker oder bestenfalls zum Konstrukteur erzogen und so des schönsten Teils ihres Berufs beraubt werden, eben des kreativen subjektiven Entwerfens, in dem sie mit Begeisterung ihr erlerntes Wissen und ihre angeborene Phantasie einbringen können und sollen.

VII

Klar worauf dies hinaus will! Die frohe Botschaft lautet, dass mit diesen Büchern, die der Leser dieser Zeilen in der Hand hat, der ausdrücklich bewusste und äußerst nachdrücklich verfolgte Versuch unternommen wurde, das Planen, Entwerfen und Konstruieren von Bauwerken in seiner Ganzheitlichkeit darzustellen, indem die einzelnen Kapitel nicht einfach addiert sondern durch ihre notwendigen Querverbindungen vielfältig und sachgerecht verknüpft werden, selbstverständlich werkstoffübergreifend und in ganzer Bandbreite. Man erfährt, warum was so ist und wie sich die verschiedenen Lösungsprinzipien aus den charakteristischen physikalischen Wirkprinzipien entwickeln. Andererseits wird nicht verschwiegen, dass die zunehmende Aufteilung des Planens auf Spezialisten konfliktträchtig und nicht unbedingt qualitätsfördernd ist, so dass ein wesentliches Ziel dieser Bücher der Blick über den Zaun ist. Eine Gruppe von Individualisten, die wir ja alle sein wollen, kann nur gemeinsam Qualität schaffen, wenn jeder auf das Wissen des anderen neugierig ist und es nicht um die Frage geht, was von wem kommt, sondern nur dass das Ganze gut ist. Möge die wohlformulierte, intensiv argumentierende und sehr anschaulich bebilderte Botschaft dieser Bücher nicht nur bei den jungen Architekten sondern ebenso bei den Ingenieuren gehört und beherzigt werden. Sie werden belohnt mit der beglückenden Erfahrung, dass wir Bauenden noch Generalisten sind. Wir können und dürfen ein Bauwerk vom ersten Bleistiftstrich bis zum letzten Nagel begleiten und sind für seine Qualität selbst verantwortlich. Dabei wollen wir uns nicht auf unseren Lorbeeren ausruhen, sondern das Erreichte, mit unserem nächsten Entwurf vor Augen, selbstkritisch prüfen. Jörg Schlaich

VIII

Einführung

Dieses Buch geht der Frage nach, weshalb Baukonstruktionen so sind wie sie sind. In einer hochkomplexen, fragmentierten und schwer überschaubaren Bauwelt verdient es der Bauschaffende, und hier insbesondere der junge Lernende, wieder an die Ursprünge des baukonstruktiven Umgangs mit Material heran-, man möchte sagen zurückgeführt zu werden, ohne deren Kenntnis jede Beschäftigung mit Bauen sinn- und ziellos, in letzter Konsequenz zur Erfolglosigkeit verurteilt ist. Gleichzeitig soll unser bilderversessener Berufsstand, die Architektenschaft, daran erinnert werden, dass unsere Arbeit ihre vielschichtigen geistigen Dimensionen nur deshalb entfalten kann, weil sie eine materielle Basis besitzt, nämlich die Baukonstruktion, welche – gleichgültig ob wir es anerkennen oder nicht – zu einem wesentlichen Teil von der Geometrie, der Schwerkraft und anderen physikalischen Phänomenen bestimmt ist. Es ist letzen Endes die Baustruktur, die wir wahrnehmen und auf unsere Sinne wirkt, welche Ausgangspunkt und Vehikel des künstlerischen Ausdrucks, in letzter Konsequenz der Baukunst, ist. Die gleichen Prinzipien der Baukonstruktion, die dieses Werk im Titel trägt, liegen unserer Arbeit wie auch derjenigen unserer Vorgänger und Vorfahren zugrunde, weil sie auf Gesetzen der Materie, auf physikalischen Wirkungen und auf geometrischen Beziehungen beruhen, die gestern wie heute gültig sind. Sie sind dem wachen Verstand ganz unmittelbar zugänglich, wenn man sich, von Neugier getrieben, bereitwillig auf das Thema einlässt. Sie müssen nur unter dem Schutt eines ausufernden Spezialwissens befreit werden, das unsere (nur in ausgesuchten Teilbereichen) hoch entwickelte Bauwelt angesammelt hat, das einige Hohepriester des Spezialistentums eifersüchtig pflegen, das jedoch ohne Einbettung in einen Sinnzusammenhang unseren Verstand nur blendet und fehlleitet. Diesem Ziel habe ich mich mit diesem Werk verpflichtet. Mit dieser Zielsetzung galt es, für die einzelnen Teilgebiete des Konstruierens zunächst Funktionen oder Aufgaben herauszuarbeiten, dann verschiedene Lösungsprinzipien darzustellen, die zumeist auf charakteristischen physikalischen Wirkprinzipien und geometrischen Ordnungen beruhen, dann in einem letzten Schritt zur Materialisierung der Konstruktion überzugehen. Dieser Sequenz folgt im Wesentlichen auch die Struktur des dreibändigen Werks. Wenn es bereits innerhalb einer bestimmten Fachsparte eine Herausforderung darstellt, fundamentale Lösungsprinzipien zu abstrahieren, so ist es eine bedeutend größere, Bezüge und gegenseitige Abhängigkeiten zwischen den Disziplinen, die in der Baukonstruktion zusammentreffen, aufzuzeigen und in eine verständliche und fassbare Form zu bringen. Ich habe hierfür den Versuch unternommen, Sachverhalte aus den verschiedenen Fachbereichen in eine möglichst konsistente und durchgängige logische Struktur zu integrieren. Dafür waren einige Termini einzuführen, um Konzepte zu benennen, für die es meines Wissens bislang keine Fachbegriffe gab. Für diese Anmaßung bitte ich die Fachwelt bereits jetzt um wohlwollendes Verständnis. Einen sehr hohen Stellenwert hat der durchgängige, argumen-

IX

tierende Textfluss sowie die beigeordneten Querverweise, womit die vielfältigen Verknüpfungen und gegenseitigen Abhängigkeiten zwischen den verschiedenen Teilbereichen und -disziplinen deutlich werden sollen. Auch wurde eine größtmögliche Anschaulichkeit der Abbildungen angestrebt, um ein unmittelbares Verstehen der Aussage zu erleichtern. Ich habe hierfür manchmal gegen (orthodoxe) Konventionen bewusst (oder auch ahnungslos), aber wie ich glaube stets mit gutem Grund verstoßen. Um die enorme Bandbreite der Thematik mit Konsistenz und einer adäquaten Durchdringungstiefe abzudecken, war es unumgänglich, in fremden Gefilden zu wildern. Für Ungenauigkeiten und Unschärfen bitte ich deshalb die Fachwelt bereits jetzt um Nachsicht. Mit ihrer Hilfe werde ich etwaige Unzulänglichkeiten hoffentlich nach und nach aus der Welt schaffen.

Ich wäre zufrieden, wenn andere an der Lektüre dieses Buchs die gleiche Freude fänden wie ich an seiner Ausarbeitung. Publikationen des Umfangs und der Bandbreite des vorliegenden Werks sind immer das Resultat einer Zusammenarbeit. Der Ursprung des Projekts liegt in unserem Vorlesungsmanuskript, das im Laufe mehrerer Jahre von Grund auf neu erarbeitet wurde. Neben den Mitautoren des vorliegenden Werks Matthias Rottner und Dr. Bernes Alihodzic, zu denen etwas später auch Dr. Matthias Weißbach stieß, ohne deren Beitrag an Geduld, Konstanz und Engagement dieses ehrgeizige Projekt nicht realisierbar gewesen wäre, sind weitere, zum Teil ehemalige Mitarbeiter zu nennen: unter ihnen insbesondere Dr. Peter Bonfig, der während der konzeptionellen Entstehungsphase unseres Vorlesungsmanuskripts wesentliche Ideen beigetragen hat, aber auch Christian Büchsenschütz, Christoph Echteler, Melanie Göggerle, Karin Jentner, Magdalene Jung, Stephanie Krüger, Lukas Kohler, Christopher Kuhn, Julian Lienhard, Manuela Langenegger, Gunnar Otto, Tilman Raff, Alexandra Schieker, Ying Shen, Brigitta Stöckl, Xu Wu, sowie nicht zuletzt Ole Teucher, auf den zahlreiche Zeichenarbeiten zurückgehen. Besonderer Dank gilt auch den Kollegen, die es auf sich genommen haben, zum Teil sehr umfangreiche Manuskriptabschnitte gegenzulesen wie Prof. K. Gertis, Prof. H. W. Reinhard und Prof. S. R. Mehra sowie auch Prof. Jörg Schlaich für sein freundliches Vorwort. Verpflichtet bin ich auch Kollegen und Freunden wie Dr. Jenö Horváth für die geduldige Beantwortung meiner Fragen, Karl Humpf für seine sorgfältige Manuskriptkorrektur sowie auch Dr. Ch. Dehlinger. Großzügig haben uns umfangreiches Bildmaterial zur Verfügung gestellt Prof. K. Ackermann, Prof. P. C. v. Seidlein, Prof. Th. Herzog, Prof. F. Haller, Prof. U. Nürnberger, Prof. P. Cheret und Prof. D. Herrmann. Herrn Lehnert vom Springer-Verlag danken wir für seine bedingungslose Unterstützung und für seine Geduld. Auch allen Freunden und Kollegen, die uns während der Ausarbeitung stets unterstützt und Mut zugesprochen haben, sei hiermit im Namen aller Autoren herzlich gedankt.

Danksagung

Stuttgart, im Juni 2008 J. L. Moro

X

INHALTSÜBERSICHT

Die einzelnen Kapitel wurden von Prof. José Luis Moro und den in Klammern aufgeführten Mitautoren erarbeitet. Die Gesamtredaktion wurde von Dr. Bernes Alihodzic durchgeführt.

BAND 1

GRUNDLAGEN

I

Konstruieren

II II-1 II-2 II-3

Struktur Ordnung und Gliederung Industrielles Bauen Maßordnung

III III-1 III-2 III-3 III-4 III-5 III-6 III-7 III-8 III-9

Stoffe Materie Werkstoff Stein Beton Holz Stahl Bewehrter Beton (mit Matthias Rottner) Kunststoff Glas

IV IV-1 IV-2 IV-3 IV-4 IV-5

Bauprodukte (mit Matthias Rottner) Künstliche Steine Holzprodukte Stahlprodukte Glasprodukte Kunststoffprodukte

V V-1 V-2 V-3 V-4 V-5 V-6

Funktionen Spektrum Kraft leiten (mit Dr. Matthias Weißbach) Thermohygrische Funktionen Schallschutz Brandschutz Dauerhaftigkeit (mit Matthias Rottner)

XI

VI

Herstellung von Flächen

VII

Aufbau von Hüllen

VIII VIII-1 VIII-2 VIII-3 VIII-4

Primärtragwerke (mit Dr. Matthias Weißbach) Grundlagen Typen Verformungen Gründung

IX IX-1 IX-2 IX-3 IX-4 IX-5

Bauweisen (mit Matthias Rottner) Mauerwerksbau Holzbau Stahlbau Fertigteilbau Ortbetonbau

X

Flächenstöße

XI XI-1 XI-2 XI-3 XI-4 XI-5 XI-6 XI-7 XI-8

Verbindungen (mit Dr. Matthias Weißbach) Grundlagen des Fügen Kraftübertragung Fügeverfahren Zusammensetzen An- und Einpressen Fügen durch Urformen Fügen durch Umformen Fügen durch Stoffvereinigen

XII XII-1 XII-2 XII-3 XII-4 XII-5 XII-6 XII-7 XII-8 XII-9

Äußere Hüllen (mit Matthias Rottner) Grundsätzliches Erdberührte Hüllen Schalensysteme Mehrschichtverbundsysteme Rippensysteme Punktgehaltene Hüllen Addierte Funktionselemente Membransysteme Öffnungen

XIII XIII-1 XIII-2 XIII-3 XIII-4

Innere Hüllen Grundsätzliches Horizontale Raumabtrennungen Vertikale Raumabtrennungen Öffnungen

BAND 2

KONZEPTION

BAND 3

UMSETZUNG

XII

XI

Inhaltsverzeichnis

VERBINDUNGEN

XI-1 Grundlagen des Fügens

1. Fügen – grundsätzliche Gesichtspunkte

2

2. Definition des Fügens

2

3. Klassifikation von Fügungen 3.1 Randbedingungen und Einflüsse auf eine Verbindung 3.1.1 Statische Randbedingungen 3.1.2 Geometrische Randbedingungen 3.1.3 Räumliche Randbedingungen für Montage und Wartung 3.1.4 Witterungseinflüsse 3.1.5 Andersartige externe Einflüsse 3.2 Funktionale Anforderungen an eine Verbindung 3.2.1 Kraft leiten 3.2.2 aus der Hüllfunktion 3.2.3 aus der Forderung nach dauerhafter Sicherung der Verbindung 3.2.4 aus der Herstellung der Verbindung 3.2.5 aus der Forderung nach Veränderbarkeit oder Recyclingfähigkeit der Konstruktion 3.3 Konstruktive Ausführung 3.3.1 Werkstoff 3.3.2 Querschnittsgeometrie 3.3.3 Zusammenführung der Systemlinien 3.3.4 Technologie des Fügens 3.3.5 Zusatzelemente 3.3.6 Effektive Fugengeometrie 3.3.7 Schnittigkeit 3.3.8 Art der Kraftleitung in der Fugenfläche oder Fugenteilfläche 3.3.9 Art der Dichtung in der Fugenfläche oder Fugenteilfläche 3.3.10 Prinzip der Kraftübertragung an der Berührfläche

4 4 4 8 10 10 12 12 12 14 16 18 20 22 22 22 24 25 25 26 27 27 30 30

4. Fügungen für Primärtragwerke einige Besonderheiten

38

5. Systematik von Verbindungen - grundlegende Erwägungen 5.1 Ordnungsmerkmal: Werkstoff 5.2 Ordnungsmerkmal: Prinzip der Kraftübertragung 5.3 Ordnungsmerkmal: Fertigungsverfahren Fügen 5.4 Hierarchie der Ordnungsmerkmale

38 39 40 40 41

Anmerkungen

46

Band 3

XIII

1. Zielsetzung

48

2. Feste und bewegliche Verbindungen

48

3. Prinzipien der Kraftübertragung an der Berührfläche – die Schlussarten und die Schluss erzeugenden Kräfte 3.1 Formschluss 3.2 Stoffschluss 3.3 Kraftschluss 3.3.1 Normaler Kraftschluss 3.3.2 Tangentialer Kraftschluss (Reibschluss)

50 50 50 51 51 54

4. Die Kraftübertragung im Raum 4.1 Erzeugung fester und beweglicher Verbindungen 4.2 Schlussartenmatrix

56 56 56

XI-2 Kraftübertragung

5. Besonderheiten der Werkstoffe bei der Kraftübertragung 62 5.1 Werkstoff und Bauprinzip 62 5.2 Werkstoff und Fügung 64 5.2.1 Druckstöße 64 5.2.2 Zugstöße 64 5.2.3 Besonderheiten von Scherverbindungen im Holzbau 67 5.2.4 Anordnung von stiftförmigen Verbindungsmitteln im Holzbau 68 5.2.5 Knotenverstärkungen im Holzbau 68 Anmerkungen

72

1. Das Fertigungsverfahren Fügen

74

2. Zusammensetzen 2.1 Auflegen, Aufsetzen, Schichten 2.2 Einlegen, Einsetzen 2.3 Ineinanderschieben 2.4 Einhängen 2.5 Einrenken 2.6 Federnd Einspreizen

76 76 76 76 76 76 76

3. Füllen 3.1 Einfüllen 3.2 Tränken, Imprägnieren

78 78 78

4. An- und Einpressen 4.1 Schrauben 4.2 Klemmen 4.3 Klammern 4.4 Fügen durch Pressverbindung

78 78 78 78 78

XI-3 Fügeverfahren

XIV

Inhaltsverzeichnis

4.4.1 Fügen durch Einpressen, Verstiften 4.4.2 Fügen durch Schrumpfen 4.4.3 Fügen durch Dehnen 4.5 Nageln, Einschlagen 4.6 Verkeilen 4.7 Verspannen

78 78 78 78 80 80

5. Fügen durch Urformen 5.1 Ausgießen 5.2 Einbetten 5.2.1 Umspritzen 5.2.2 Eingießen (Umgießen) 5.2.3 Einvulkanisieren 5.3 Vergießen 5.4 Eingalvanisieren 5.5 Ummanteln 5.6 Kitten

81 81 82 82 82 82 82 82 82 82

6. Fügen durch Umformen 6.1 Fügen durch Umformen drahtförmiger Körper 6.1.1 Drahtflechten 6.1.2 Gemeinsames Verdrehen 6.1.3 Verseilen 6.1.4 Spleißen 6.1.5 Knoten 6.1.6 Wickeln mit Draht 6.1.7 Drahtweben 6.1.8 Heften 6.2 Fügen d. Umformen bei Blech-, Rohr- und Profilteilen 6.2.1 Fügen durch Körnen oder Kerben 6.2.2 Gemeinsames Fließpressen 6.2.3 Gemeinsames Ziehen (Ummanteln) 6.2.4 Fügen durch Weiten 6.2.5 Fügen durch Engen 6.2.6 Fügen durch Bördeln 6.2.7 Falzen 6.2.8 Wickeln 6.2.9 Verlappen 6.2.10 Umformendes Einspreizen 6.2.11 Durchsetzfügen 6.2.12 Verpressen 6.2.13 Quetschen 6.3 Fügen durch Nietverfahren 6.3.1 Nieten 6.3.2 Hohlnieten 6.3.3 Zapfennieten 6.3.4 Hohlzapfennieten 6.3.5 Zwischenzapfennieten 6.3.6 Stanznieten

84 84 84 84 84 84 84 84 84 84 84 84 84 86 86 86 86 88 88 88 88 88 88 88 88 88 88 88 88 88 88

Band 3

XV

7. Fügen durch Schweißen 7.1 Schweißen von Metallen 7.1.1 Pressschweißen 7.1.2 Schmelzschweißen 7.2 Schweißen von Kunststoffen

92 94 94 94 94

8. Fügen durch Löten 8.1 Verbindungs-Weichlöten 8.2 Verbindungs-Hartlöten

96 96 96

9. Kleben 9.1 Kleben mit physikalisch abbindenden Klebstoffen 9.1.1 Nasskleben 9.1.2 Kontaktkleben 9.1.3 Aktivierkleben 9.1.4 Haftkleben 9.2 Kleben mit chemisch abbindenden Klebstoffen (Reaktionsklebstoffen)

98 98 98 98 98 100

Anmerkungen

102

1. Allgemeines 1.1 Schlussarten 1.2 Merkmale 1.3 Fügeverfahren und Bauweise

104 104 104 105

2. Zusammensetzen von Mauersteinen

106

3. Zusammensetzen von Holzbauteilen 3.1 Verbindungen längs anstoßender Stäbe 3.2 Verbindungen quer anstoßender Stäbe 3.3 Verbindungen übereck anstoßender Stäbe 3.4 Verbindungen schräg anstoßender Stäbe 3.5 Mechanisches Wirkprinzip 3.6 Geometrische Vorgaben für Versätze 3.7 Moderne CNC-gefertigte formschlüssige Holzverbindugen

108 108 108 112 112 114 114

4. Zusammensetzen von Stahlbauteilen 4.1 Verbindungen durch Auflegen 4.1.1 Träger auf Träger 4.1.2 Träger auf Stütze 4.1.3 Stützenanschlüsse 4.2 Verbindungen mit Gelenkbolzen

117 118 118 118 118 120

5. Zusammensetzen von Stahlbetonfertigteilen 5.1 Ausführung 5.2 Mechanisches Wirkprinzip 5.3 Formgebung

126 126 126 128

100

116

XI-4 Zusammensetzen

XVI

XI-5 An- und Einpressen

Inhaltsverzeichnis

Anmerkungen

128

1. Allgemeines

130

2. Schraubverbindungen 2.1 Mechanisches Wirkprinzip 2.2 Funktionselemente einer Schraube 2.2.1 Gewinde 2.2.2 Kopf 2.2.3 Antrieb 2.2.4 Schaft 2.2.5 Schaftende 2.2.6 Mutter 2.2.7 Normbezeichnung 2.3 Schraubensicherung 2.4 Merkmale einer Schraubverbindung 2.5 Zweiseitig zugängliche Schraubverbindungen 2.5.1 Stahl mit Stahl 2.5.2 Holz mit Holz 2.6 Einseitig zugängliche Schraubverbindungen 2.6.1 mit vorgeformtem Gegengewinde 2.6.2 mit selbstgeformtem Gegengewinde

130 131 131 131 134 134 136 136 138 138 140 146 150 151 156 160 162 166

3. Klemmen, Klammern 3.1 Klammerverbindungen in Holz und Holzwerkstoffen (Kl) 3.1.1 Klammern

172 172 172

4. Nageln 174 4.1 Nagelverbindungen in Holz und Holzwerkstoffen (Nä) 174 4.1.1 Nägel (Nä) 174 4.1.2 Mechanisches Wirkprinzip 174 4.1.3 Nagelgruppierungen 178 4.1.4 Verstärkung von Nagelverbindungen 178 4.2 Nagelplatten 180 4.3 Verbindungen mit Stahlblechformteilen (Holzverbindern) 180 5. Einpressen 182 5.1 Stabdübelverbindungen in Holz und Holzwerkstoffen 182 5.1.1 Stabdübel 182 5.1.2 Mechanisches Wirkprinzip 182 5.1.3 Einsatz 182 5.1.4 Stabdübelgruppierungen 183 5.2 Verbindungen aus Dübeln besonderer Bauart 184 5.2.1 Dübelarten 184 5.2.2 Mechanisches Wirkprinzip 188 5.2.3 Einsatz 192 5.2.4 Gruppierungen von Dübeln besonderer Bauart 192

Band 3

XVII

6. Verkeilen 6.1 Mechanisches Wirkprinzip 6.2 Keilverbindungen im Bauwesen

194 194 196

Anmerkungen

198


200 200 202 203

2. Verbindungen durch Urformen im Stahlbetonbau 2.1 Arbeitsfugen 2.2 Verbund zwischen Stahl und Beton 2.3 Mechanisches Wirkprinzip 2.4 Verbindungen zur lokalen Krafteinleitung in Stahlbetonbauteile 2.4.1 Anker 2.4.2 Verbund- oder Injektionsdübel 2.4.3 Kopfbolzendübelverankerungen 2.4.4 Ankerschienen 2.4.5 Querkraftelemente 2.5 Verbindungen zur Kraftübertragung zwischen Stahlbetonbauteilen 2.5.1 Lineare Verbindungen zwischen Flächenbauteilen 2.5.2 Vergussfugen bei Stützeneinspannungen

204 204 204 204

3. Verbindungen von Stahlbauteilen durch Urformen

218

4. Verbindungen zur Krafteinleitung in Holzbauteile

218

Anmerkungen

220


222 222 222 222

2. Nieten 2.1 Arten von Nietverbindungen 2.1.1 Vollniete 2.1.2 Hohlniete 2.1.3 Schließringniete 2.1.4 Blindniete 2.2 Mechanisches Wirkprinzip

224 224 224 226 226 226 230

XI-6 Fügen durch Urformen

208 208 210 212 212 212 213 213 216

XI-7 Fügen durch Umformen

XVIII

XI-8 Fügen durch Stoffvereinigen

Inhaltsverzeichnis

3. Falzen und Bördeln von Feinblech 3.1 Mechanisches Wirkprinzip

231 231

4. Verpressen und Quetschen

234

Anmerkungen

234


236 236 237 237

2. Schweißen von Stahlbauteilen 2.1 Schweißverfahren 2.1.1 Schmelzschweißverfahren 2.1.2 Pressschweißverfahren 2.2 Schweißeignung von Stählen 2.3 Schweißnähte 2.3.1 Stoßarten 2.3.2 Schweißnahtarten 2.3.3 Schweißnahtvorbereitung 2.4 Einfluss der Wärme auf die Verbindung 2.5 Einfluss des Stoffgefüges auf die Verbindung 2.6 Sicherheit von Schweißverbindungen 2.7 Mechanisches Wirkprinzip 2.8 Konstruktive Standardlösungen 2.9 Bolzenschweißverfahren

238 238 238 240 241 242 244 244 247 247 249 250 250 250 254

3. Kleben von Metallbauteilen 3.1 Mechanisches Wirkprinzip 3.2 Einsatz 3.3 Klebstoffe 3.4 Konstruktive Gestaltung von Klebeverbindungen

256 256 256 258 258

4. Kleben von Holzbauteilen 4.1 Mechanisches Wirkprinzip 4.2 Einsatz 4.3 Klebstoffe 4.4 Voraussetzungen für die Klebung 4.5 Konstruktive Ausführung von Klebefugen 4.5.1 Schäftungsverbindungen 4.5.2 Keilzinkenverbindungen 4.6 Zusammengesetzte Bauteile

260 260 260 260 261 262 262 262 264

Anmerkungen

265

Band 3

XIX

XII 1. Klassifikation von äußeren Hüllen 1.1 Unterscheidung zwischen massiver und leichter Hüllkonstruktion - eine hierarchisch-lastbezogene Klassifikation 1.2 Klassifikation gemäß bauphysikalischer Beanspruchung aus der Lage am Gebäude 1.3 Klassifikation gemäß Werkstoff 1.4 Morphologisch-strukturelle Klassifikation 1.5 Gewählte Klassifikation von Gebäudehüllen

268

ÄUSSERE HÜLLEN

XII-1 Grundsätzliches

268 269 270 270 271

2. Baugeschichtliche Entwicklung von Gebäudehüllen 274 3. Räumliche Koordination von Primärtragwerk und äußerer Hülle

276

4. Dach und Wand

278

5. Dach 5.1 Prinzipien der Abführung des Regenwassers 5.2 Geneigtes Dach 5.2.1 Ableitung des Regenwassers 5.2.2 Bauphysikalische Gesichtspunkte 5.2.3 Entwurfliche Gesichtspunkte 5.2.4 Dachdeckung 5.2.5 Primärtragwerk 5.3 Flaches Dach 5.3.1 Primärtragwerk 5.3.2 Bauphysikalische Gesichtspunkte

280 280 280 282 282 288 290 292 292 294 296

1. Allgemeines 1.1 Einflussfaktoren 1.2 Beanspruchung durch Bodenwasser

300 300 300

2. Abdichtungsprinzip 2.1 Planerische Voraussetzungen 2.2 Durchgängigkeit der Dichtfläche 2.3 Übergang zu luftberührten Bauteilen 2.4 Werkstoffe für Abdichtungen 2.5 Untergrund 2.6 Wärmeschutz

304 304 304 305 306 308 308

3. Dränung 3.1 Bestandteile 3.2 Einsatzfälle 3.3 Flächendränschichten 3.4 Dränleitungen

310 310 310 312 314

XII-2 Erdberührte Hüllen

XX

XII-3 Schalensysteme

Inhaltsverzeichnis

4. Schutzschichten

316

5. Abdichtung gegen nicht drückendes Bodenwasser 5.1 Idealtypischer Aufbau 5.1.1 Außenwände 5.1.2 Bodenplatten 5.2 Horizontale Abdichtung in oder unter erdberührten Außenwänden 5.3 Vertikale Abdichtung an erdberührten Außenwänden 5.4 Horizontales Abdichten von Bodenplatten 5.5 Sockel 5.6 Erstellung eines Kellergeschosses vom Aushub bis zum Innenausbau

318 318 319 320 322 323 324 324 326

6. Abdichtung gegen Wasser unter hydrostatischem Druck 6.1 Beanspruchungs- und Abdichtungsarten 6.2 Ausführungsprinzipien 6.3 Idealtypischer Aufbau 6.3.1 Außenwand 6.3.2 Bodenplatte 6.4 Abdichtung gegen aufstauendes Sickerwasser 6.5 Abdichtung gegen drückendes Wasser 6.5.1 Schwarze Wanne 6.5.2 Weiße Wanne

332 332 332 334 334 334 334 336 338 340

Anmerkungen

342

1. Einfache Schalensysteme 1.1 Außenwände 1.1.1 Werkstoffe 1.1.2 Idealtypischer Aufbau 1.1.3 Einschalige Außenwände aus porosiertem Mauerwerk 1.1.4 Außenwände aus dampfgehärtetem Porenbeton (AAC) 1.1.5 Außenwände aus Massivholz 1.1.6 Anschlüsse 1.2 Flache und geneigte Dächer

344 344 344 345 346 354 366 366 367

2. Schalensysteme mit addiertem funktionalen Aufbau 368 2.1 Außenwände 368 2.1.1 Außenwände mit Wärmedämmverbundsystem 368 2.1.2 Außenwände mit leichter Wetterhaut 374 2.2 Geneigte Dächer 380 2.2.1 Idealtypischer Aufbau 380 2.2.2 Anschlüsse 380 2.3 Flache Dächer auf tragender Schale 386 2.3.1 Abführen von Niederschlagswasser 386

Band 3

2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 2.3.6 2.3.7 2.3.8 2.3.9

XXI

Idealtypischer Aufbau Tragende Unterlage Belüftung Nicht belüftetes Dach Belüftetes Dach Dachan- und abschlüsse Dachbegrünungen Dächer mit nicht massiven Tragschalen

388 388 388 388 400 400 406 406

3. Doppelte Schalensysteme 3.1 Zweischalige Außenwände ohne Luftschicht 3.1.1 aus Mauersteinen 3.1.2 aus Stahlbeton 3.2 Zweischalige Außenwände mit Luftschicht 3.2.1 aus Mauersteinen 3.2.2 aus Stahlbetonfertigteilen

408 408 408 415 424 424 426

Anmerkungen

430

1. Grundsätzliches

432

2. Sandwichsysteme 2.1 Herstellung 2.2 Formgebung und Elementierung 2.3 Fugengestaltung und Befestigung 2.4 Sandwichelemente aus Holz

433 433 436 436 445

3. Wabensysteme

445

Anmerkungen

446

1. Allgemeines 448 1.1 Modulare Ordnung der Grundstruktur 448 1.1.1 Krafteinleitung 450 1.1.2 Ausschnitte und Öffnungen 450 1.1.3 Bauphysikalische Aspekte 454 1.1.4 Gebäudeplanerische Aspekte 454 1.2 Einachsig und mehrachsig gespannte Rippensysteme 454 2. Rippensystem mit integriertem Hüllpaket 2.1 Außenwände 2.1.1 Holzrahmenwände 2.1.2 Holztafelwände 2.1.3 Holzfachwerkwände 2.1.4 Stahlrahmenwände 2.1.5 Elementwände 2.2 Geneigte Dächer 2.2.1 Tragwerk

456 456 457 468 468 468 470 472 472

XII-4 Mehrschichtverbundsysteme

XII-5 Rippensysteme

XXII

Inhaltsverzeichnis

2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.5

Idealtypischer Aufbau Luftdichtheit Dachdeckung Zusatzmaßnahmen zur Verbesserung der Dichtwirkung 2.2.6 Dächer mit Deckung aus Dachziegeln oder Dachsteinen 2.2.7 Dächer mit Deckung aus FaserzementWellplatten 2.2.8 Dächer mit Deckung aus ebenen Faserzementplatten 2.2.9 Dächer mit Deckung aus Metall 2.3 Flache Dächer 2.3.1 Idealtypischer Aufbau 2.3.2 Ausführungsvarianten 3. Rippensysteme mit Trennung von Hüllpaket und Rippen 3.1 Außenwände 3.1.1 Pfostenfassade 3.1.2 Pfosten-Riegelfassade 3.1.3 Geklebte Verglasung (Structural Glazing-Fassade) 3.2 Geneigte Dächer 3.2.1 Idealtypischer Aubau 3.2.2 Ausführungsvarianten 3.2.3 Anschlüsse 3.3 Flache Dächer 3.3.1 Idealtypischer Aufbau 3.3.2 Ausführungsvarianten

XII-6 Punktgehaltene Hüllen

476 477 477 480 482 498 506 510 522 522 523 526 526 526 528 562 566 566 567 567 578 578 578

4. Zweiachsig gespannte Rippensysteme 4.1 Gitter- und Rahmenwände 4.2 Dächer und Decken aus Trägerrosten 4.3 Überdeckungen aus Gitterschalen 4.3.1 Konstruktive Ausbildung des Gitters 4.3.2 Herstellung d. gekrümmten Schalenstabwerks 4.3.3 Herstellung d. gekrümmten flächenhaften Abdeckung Anmerkungen

580 580 582 584 584 586

1. Punktgehaltene Hüllen

592

2. Punktgehaltene Glashüllen 2.1 Befestigung der Glasscheiben 2.2 Glassorten 2.3 Abdichtung der Glasscheibenstöße 2.4 Lagerung des Glases

592 593 596 596 598

588 590

Band 3

2.5 Sekundärtragwerk 2.5.1 Rippen aus Stahl 2.5.2 Rippen aus Glas 2.5.3 Seilbinder 2.5.4 Seilverspannungen

XXIII

602 602 602 606 606

Anmerkungen

608

1. Allgemeines

610

2. Systeme zur Einstrahlungsbeeinflussung 2.1 Funktionen 2.1.1 Sonnenschutz 2.1.2 Blendschutz 2.1.3 Verteilung von Licht

612 612 612 612 614

3. Glasdoppelfassaden (GDF) 3.1 Aufbau 3.2 Segmentierung des Zwischenraums 3.3 Thermisches und lüftungstechnisches Verhalten

616 616 618 618

Anmerkungen

624

1. Allgemeines

626

2. Werkstoffe

628

3. Herstellung 3.1 Formfindung 3.2 Konfektion

630 630 630

4. Bauphysikalische Gesichtspunkte 4.1 Innenklima und Lüftung 4.2 Belichtung und Energiegewinne 4.3 Kondensation 4.4 Schallschutz 4.5 Raumakustik 4.6 Brandschutz

632 632 633 633 634 634 634

5. Membranaufbauten 5.1 Einlagige Membranen 5.2 Mehrlagige Membranen 5.2.1 ohne Wärmedämmung 5.2.2 mit Wärmedämmung

636 636 636 636 638

6. Anschlüsse 6.1 Bahnenstöße 6.2 Ränder

640 640 642

XII-7 Addierte Funktionselemente

XII-8 Membransysteme

XXIV

XII-9 Öffnungen

Inhaltsverzeichnis

6.2.1 frei spannende Ränder 6.2.2 starr gehaltene Ränder 6.3 Punktuelle Verankerungen 6.4 Membranverstärkungen 6.5 Außenwandanschlüsse innerhalb von Membranfeldern 6.6 Abführung von Regenwasser Anmerkungen

642 642 644 648

1. Öffnungen

652

2. Fenster 2.1 Entwicklungsgeschichte 2.2 Funktionen 2.3 Fenstertypen 2.4 Konstruktive Voraussetzungen 2.5 Der Fensterrahmen 2.6 Das Glas 2.7 Die wesentlichen konstruktiven Lösungen 2.7.1 Der Anschlag Blend-/Flügelrahmen 2.7.2 Die Einfassung und Abdichtung des Glases 2.7.3 Der Anschluss an die Außenwand 2.7.4 Die äußere Fensterbank, die Sohlbank 2.7.5 Beschläge 2.8 Bauphysikalische Teilfunktionen 2.8.1 Luft- und Schlagregendichtigkeit 2.8.2 Wärmedämmung des Rahmens 2.8.3 Schallschutz 2.9 Besonderheiten des Holzfensters 2.9.1 Werkstoffe und Herstellung 2.9.2 Dauerhaftigkeit 2.9.3 Wärmedurchgang am Rahmen 2.9.4 Sonderform Holz-Aluminiumfenster 2.10 Besonderheiten des Aluminiumfensters 2.10.1 Werkstoffe und Herstellung 2.10.2 Dauerhaftigkeit 2.10.3 Wärmedurchgang am Rahmen 2.11 Besonderheiten des Kunststofffensters 2.11.1 Werkstoffe und Herstellung 2.11.2 Dauerhaftigkeit 2.11.3 Wärmedurchgang am Rahmen 2.12 Besonderheiten des Stahlfensters 2.12.1 Werkstoffe und Herstellung 2.12.2 Wärmedurchgang am Rahmen

652 652 654 654 656 658 659 659 659 662 668 676 678 680 680 681 682 686 686 689 693 694 696 696 696 698 702 702 703 706 707 707 707

3. Außentüren 3.1 Allgemeine Merkmale 3.2 Feuchteschutz Anmerkungen

710 710 710 715

648 648 650

Band 3

XXV

XIII

INNERE HÜLLEN

1. Allgemeines 1.1 Klassifikation 1.1.1 Decken 1.1.2 Wände 1.2 Funktionen

718 718 718 718 720

XIII-1 Grundsätzliches

1. Merkmale

724

XIII-2 Horizontale Raumabtrennungen

2. Konstruktiver Aufbau nach Funktionen 2.1 Fußbodenaufbau (Paket 1) 2.2 Tragende Konstruktion (Paket 2) 2.3 Unterdecke (Pakete 3 und 4)

724 724 725 728

3. Fußbodenaufbauten 3.1 Bodenbeläge 3.2 Estriche 3.2.1 Werkstoffe 3.2.2 Monolithischer Estrich 3.2.3 Verbundestrich 3.2.4 Estrich auf Trennlage 3.2.5 Schwimmender Estrich 3.2.6 Heizestrich 3.3 Hohlraumböden 3.4 Doppelböden 3.5 Schallschutz 3.5.1 Nicht schwimmend gelagerter Estrich 3.5.2 Schwimmender Estrich 3.5.3 Hohlraumböden 3.5.4 Doppelböden 3.6 Brandschutz

730 730 732 732 732 732 733 733 736 736 738 738 738 740 742 742 745

4. Unterdecken 4.1 Werkstoffe 4.2 Ausführungsvarianten 4.3 Rasterung 4.4 Trennwandanschlüsse 4.4.1 Schalllängsleitung im Trennwandanschluss 4.4.2 Brandschutz im Trennwandanschluss 4.5 Akustik 4.5.1 Schalldämmung 4.5.2 Schallabsorption 4.6 Brandschutz

746 746 746 752 752 752 755 756 756 758 758

5. Decken in Schalenbauweise 5.1 Ausführungsvarianten 5.1.1 Ortbetondecke 5.1.2 Vorgefertigte Deckensysteme aus Stahlbeton

764 764 764 766

XXVI

XIII-3 Vertikale Raumabtrennungen

Inhaltsverzeichnis

5.1.3 Balkendecke mit Zwischenbauteilen 5.1.4 Holz-Beton-Verbunddecke 5.1.5 Massivholzdecke 5.1.6 Decke aus Holzblockelementen 5.2 Schallschutz 5.2.1 Luftschalldämmung 5.2.2 Trittschalldämmung 5.3 Brandschutz

785 789 796 798 799 799 801 803

6. Decken in Rippenbauweise 6.1 Decken in Rippenbauweise aus Holz 6.1.1 Konstruktiver Aufbau 6.1.2 Scheibenbildung 6.1.3 Holzbalkendecke 6.1.4 Holztafeldecke 6.1.5 Decke aus Holzbauelementen 6.1.6 Holz-Beton-Verbunddecke 6.2 Decken in Rippenbauweise aus Stahl 6.2.1 Trapezblechdecke 6.2.2 Stahl-Beton-Verbunddecke 6.3 Decken in Rippenbauweise aus Stahlbeton 6.4 Schallschutz 6.4.1 Holzbalken- und Holztafeldecken 6.4.2 Trägerdecken aus Stahl 6.4.3 Trägerdecken in Massivbauweise 6.5 Brandschutz 6.5.1 Holzbalken- und Holztafeldecken 6.5.2 Trägerdecken aus Stahl 6.5.3 Trägerdecken in Massivbauweise

806 806 806 808 808 812 813 822 824 824 830 836 838 840 842 842 842 842 843 844

7. Treppen 7.1 Planerische Gesichtspunkte 7.2 Bauarten von Treppen 7.3 Trittschallschutz von Treppen

846 846 846 847

Anmerkungen

854

1. Allgemeines 1.1 Tragende und nicht tragende Innenwände 1.1.1 Tragende Innenwände 1.1.2 Nicht tragende Innenwände

856 856 857 857

2. Einschalige Trennwände 2.1 Mauersteine und Wandbauplatten 2.2 Standfestigkeit 2.3 Anschlüsse 2.4 Schlitze 2.5 Schallschutz 2.6 Brandschutz

860 860 861 861 866 866 866

Band 3

3. Mehrschalige Trennwände

XXVII

870

4. Trennwände in Rippenbauweise 874 4.1 Einfach- und Doppelständerwände 874 4.2 Ständerwände mit Unterkonstruktion aus Holzprofilen 874 4.2.1 Werkstoffe 874 4.2.2 Abmessungen 875 4.2.3 Befestigung von Rippen und Bekleidung 875 4.2.4 Anschlüsse 877 4.2.5 Schallschutz 880 4.2.6 Brandschutz 880 4.3 Ständerwände mit Unterkonstruktion aus Metallprofilen 880 4.3.1 Werkstoffe 880 4.3.2 Standardmaße 885 4.3.3 Befestigung 885 4.3.4 Anschlüsse 885 4.3.5 Schallschutz 890 4.3.6 Brandschutz 894 Anmerkungen

896

1. Allgemeines

898

2. Türen 2.1 Entwicklungsgeschichte 2.2 Funktionen 2.3 Türarten 2.4 Konventionelle Festlegungen 2.5 Grundkomponenten und Grundmaße 2.5.1 Türblatt 2.5.2 Zarge 2.5.3 Dämpfungsmittel 2.5.4 Türdrücker, Türschild, Türrosette 2.5.5 Türschloss 2.5.6 Türband 2.5.7 Türschließer 2.6 Befestigung 2.7 Schallschutz 2.7.1 Türblatt 2.7.2 Fugen 2.7.3 Bodenspalt 2.8 Brandschutz 2.8.1 Rauchschutztüren 2.8.2 Feuerschutztüren

898 898 900 901 904 904 904 911 914 914 914 914 914 916 916 918 918 918 920 920 921

Anmerkungen

926

XIII-4 Ö ffnungen

XXVIII

Inhaltsverzeichnis

ANHANG

Index

928

Literaturverzeichnis

939

Bildnachweis

948

Sponsoren

951

XI VERBINDUNGEN

1. Fügen – grundsätzliche Gesichtspunkte 2. Definition des Fügens 3. Klassifikation von Fügungen 3.1 Randbedingungen und Einflüsse auf eine Verbindung 3.1.1 Statische Randbedingungen 3.1.2 Geometrische Randbedingungen 3.1.3 Räumliche Randbedingungen für Montage und Wartung 3.1.4 Witterungseinflüsse 3.1.5 Andersartige externe Einflüsse 3.2 Funktionale Anforderungen an eine Verbindung 3.2.1 Kraft leiten 3.2.2 aus der Hüllfunktion 3.2.3 aus der Forderung nach dauerhafter Sicherung der Verbindung 3.2.4 aus der Herstellung der Verbindung 3.2.5 aus der Forderung nach Veränderbarkeit oder Recyclingfähigkeit der Konstruktion 3.3 Konstruktive Ausführung 3.3.1 Werkstoff 3.3.2 Querschnittsgeometrie 3.3.3 Zusammenführung der Systemlinien 3.3.4 Technologie des Fügens 3.3.5 Zusatzelemente 3.3.6 Effektive Fugengeometrie 3.3.7 Schnittigkeit 3.3.8 Art der Kraftleitung in der Fugenfläche oder Fugenteilfläche 3.3.9 Art der Dichtung in der Fugenfläche oder Fugenteilfläche 3.3.10 Prinzip der Kraftübertragung an der Berührfläche 4. Fügungen für Primärtragwerke – einige Besonderheiten 5. Systematik von Verbindungen – grundlegende Erwägungen 5.1 Ordnungsmerkmal: Werkstoff 5.2 Ordnungsmerkmal: Prinzip der Kraftübertragung 5.3 Ordnungsmerkmal: Fertigungsverfahren Fügen 5.4 Hierarchie der Ordnungsmerkmale Anmerkungen

XI

VERBINDUNGEN

XI - 1 XI - 2 XI - 3 XI - 4 XI - 5 XI - 6 XI - 7 XI - 8

GRUNDLAGEN DES FÜGENS KRAFTÜBERTRAGUNG FÜGEVERFAHREN ZUSAMMENSETZEN AN-, EINPRESSEN FÜGEN DURCH URFORMEN FÜGEN DURCH UMFORMEN FÜGEN DURCH STOFFVEREINIGEN

XII

ÄUSSERE HÜLLEN

XII - 1 XII - 2 XII - 3 XII - 4 XII - 5 XII - 6 XII - 7 XII - 8 XII - 9

GRUNDSÄTZLICHES ERDBERÜHRTE HÜLLEN SCHALENSYSTEME MEHRSCHICHTVERBUNDSYSTEME RIPPENSYSTEME PUNKTGEHALTENE HÜLLEN ADDIERTE FUNKTIONSELEMENTE MEMBRANSYSTEME ÖFFNUNGEN

XIII

INNERE HÜLLEN

XIII - 1 XIII - 2 XIII - 3 XIII - 4

GRUNDSÄTZLICHES HORIZONTALE RAUMABTRENNUNGEN VERTIKALE RAUMABTRENNUNGEN ÖFFNUNGEN

2

1.

XI Verbindungen

Fügen - grundsätzliche Gesichtspunkte DIN 8593 Fertigungsverfahren Fügen Grundlegende Überlegungen zur Notwendigkeit des Fügens bzw. zu einzelnen Ausnahmen davon finden sich in Band 1, Kap. II-1, Abschn. 2 ‚Gliederung einer Baustruktur‘, S. 24 sowie ebd. auch in Kap. II-2, Abschn. 5. Montagefuge im industriellen Bauen, S. 47 f Band 2, Kap. VI, Abschn. 1. Die Ausbildung kontinuierlicher Schichtflächen aus Einzelbauteilen, S. 2 und Band 3, Kap. XI-4 Zusammensetzen

2.

Definition des Fügens gemäß DIN 8580, Fertigungsverfahren, Einteilung

Fast alle Bauwerke setzen sich aus einer Vielzahl einzelner Bestandteile zusammen, die zu einem funktionsfähigen Ganzen zusammengefügt sind. Sowohl die Differenzierung in funktional unterschiedlich belegte Teile – wie Fenster und Mauer – als auch die bei der Herstellung zumeist unumgängliche Unterteilung der Baustruktur in kleinere gleichartige Segmente setzt ein Fügen von Einzelteilen voraus. Anforderungen, die an das Gesamtbauwerk gestellt werden, gelten dabei ggf. auch für die einzelne Fügung. Dabei ist u. U. nicht nur die elementarste der Funktionen, nämlich das Kraftleiten, im Spiel, sondern auch andersartige wie beispielsweise thermohygrische Dichtfunktionen. So ist eine Gebäudehülle nur dann als dicht gegen ein bestimmtes Medium anzusehen, wenn auch die in ihr enthaltenen Fügungen als dicht zu bezeichnen sind ( ). Die notwendigen funktionalen Anforderungen zu erfüllen, erweist sich an Fugen, also dort wo das Materialkontinuum unterbrochen ist, in der Regel als besonders schwierig. Es kann z. B. bei punktuellen Verbindungen unter widrigen Voraussetzungen zu gefährlichen lokalen Lastkonzentrationen kommen. Zusätzlich erschwerend kommt hinzu, dass Fügungen oftmals unter ungünstigen, schwer kontrollierbaren Bedingungen herzustellen sind, wie dies beispielsweise für Baustellenverbindungen gilt. Die fachgerechte Ausbildung von Fügungen kann deshalb als eine der schwierigsten und anspruchsvollsten Aufgaben des Konstrukteurs gelten. Es ist berechtigt, Fügungen als regelrechte Schwachpunkte von Konstruktionen zu bezeichnen. Es hat sich im Laufe der Zeit vielfach erwiesen, dass auch hinsichtlich der Dauerhaftigkeit die meisten Verbindungen nicht mit kontinuierlichen Bauteilbereichen verglichen werden können. Alle planerischen Bemühungen, Fügungen von vornherein überflüssig zu machen, zahlen sich deshalb in den meisten Fällen durch eine verringerte Komplexität der Konstruktion und eine geringere Anfälligkeit gegenüber äußeren Einflüssen aus. Das Fügen wird in der DIN 8593 als eines unter 6 verschiedenen Fertigungsverfahren nach DIN 8580 ( ) eingestuft ( 1).Fügeverfahren sind infolgedessen als eine Untergruppe derjenigen technischen Prozesse aufzufassen, die den Zweck verfolgen, feste Körper mit geometrisch bestimmter Form zu erzeugen, die – zumindest in dem Zusammenhang, den wir hier betrachten – eine bestimmte bautechnische Funktion zu erfüllen haben.

1. Grundlagen des Fügens

3

Es ist zu bemerken, dass in diesem Zusammenhang der Begriff Fertigung, und damit auch die dafür notwendigen Fügungen, nicht nur ausschließlich im Sinne der Werksfertigung, sondern auch der Montage, d. h. der Herstellung eines Bauwerks insgesamt zu verstehen ist. In dieser Norm wird Fügen wie folgt definiert (): Fügen ist das auf Dauer angelegte Verbinden oder sonstige Zusammenbringen von zwei oder mehr Werkstücken geometrisch bestimmter Form oder von ebensolchen Werkstücken mit formlosem Stoff. Dabei wird jeweils der Zusammenhalt örtlich geschaffen und im Ganzen vermehrt. ( )

siehe auch die Definition des Begriffs „Verbindung“ im Abschn. 3.1.1 Statische Randbedingungen, S. 4

DIN 8593-0

Unter Montieren ist hingegen Folgendes zu verstehen: Fügen ist nicht mit Montieren gleichzusetzen. Montieren wird zwar stets unter Anwendung von Fügeverfahren durchgeführt, es schließt jedoch zusätzlich auch alle Handhabungs- und Hilfsvorgänge einschließlich des Messens und Prüfens mit ein. Andererseits gehören zum Fügen auch Fertigungsverfahren, die nicht im Zusammenhang mit Montieren angewendet werden, z. B. Verseilen, Einvulkanisieren, Ummanteln.

Während die Begriffe Fügen und Verbinden in der Fachliteratur häufig gleichbedeutend angewendet werden, trifft die Norm eine deutliche Unterscheidung ( ). Näheres dazu findet sich weiter unten ( ).

VDI 2232 Abschn. 3.1.1 Statische Randbedingungen > Knotenbindungen, S. 4

Hauptgruppen 1 Urformen

2 Umformen

3 Trennen Fertigungsverfahren 4 Fügen

5 Beschichten

6 Stoffeigenschaft ändern

1 Die sechs Fertigungsverfahren nach DIN 8580, unter ihnen das Fügen.

4

XI Verbindungen

3.

Klassifikation von Fügungen

Im Folgenden sollen verschiedene Kriterien diskutiert werden, nach denen sich Verbindungen klassifizieren lassen. Dadurch soll ein Überblick über die komplexen Randbedingungen und Einflüsse sowie über die vielfältigen Funktionen gegeben werden, die – entweder als Einzelparameter oder in Kombination mit anderen – eine Verbindung fallweise beeinflussen.

3.1

Randbedingungen und Einflüsse auf eine Verbindung

Bevor die Anforderungen an eine Verbindung definiert werden und diese konstruktiv ausgearbeitet wird, sind die Randbedingungen und die äußeren Einflüsse zu klären, denen die Fügung unterworfen ist. Sie beeinflussen die Wahl und konstruktive Auswahl der Verbindung nachhaltig. Zumeist lassen sich die äußeren Bedingungen einer Fügung planerisch steuern, sind also von Entscheidungen des Planers und Konstrukteurs abhängig. Unter bestimmten Voraussetzungen lassen sich schwer zu lösende technisch-konstruktive Probleme beim Festlegen und Konstruieren von Verbindungen durch gezielte Steuerung der Randbedingungen, gewissermaßen im Vorfeld, entschärfen oder sogar gänzlich umgehen ( ).

Band 2, Kap. X, Abschn. 3. Entwurflich-konzeptionelle Maßnahmen, S. 608

3.1.1

Statische Randbedingungen

Band 1, Kap. V-2, Abschn. 1.1 Kategorien von Tragwerken, S. 364

t ,SBGUMFJUVOH Abschn. 3.2.1 Kraft leiten, S. 12

Man kann unter Berücksichtigung der Aufgabe, Kräfte zu leiten, zunächst statische Randbedingungen für eine Fügung unterscheiden. Sie ergeben sich aus der Einordnung der Fügung im Gesamttragwerk, wobei dieses im umfassenden Sinne, also entweder als Primär-, Sekundär oder Tertiärtragwerk () zu verstehen ist. Die Fügung ist Bestandteil eines statischen Systems, kann also im Hinblick auf die statische Funktion nie isoliert betrachtet werden, sondern stets nur im Zusammenspiel mit benachbarten mitwirkenden Teilen. Folgende Randbedingungen, die sich aus der Einbettung der betrachteten Verbindung in einem statischen System herleiten, können definiert werden: Man kann unterscheiden, ob die Kraftleitung zwischen den zu verbindenden Teilen im Vordergrund steht, nur untergeordnete Bedeutung besitzt oder gar gezielt zu verhindern ist ( ): t ,SBGUMFJUFO JTU FJOF Primärfunktion, die Verbindung wird als kraftleitend bezeichnet t ,SBGUMFJUFOJTUkeine Primärfunktion, aber dennoch zur Erfüllung andersartiger Funktionen notwendig t ,SBGUMFJUFO JTU nicht gefordert, die Verbindung wird als nicht kraftleitend bezeichnet ( 8) Dabei sind die unterschiedlichen zu betrachtenden Kraftrichtungen stets getrennt zu beurteilen. Es gibt zahlreiche Verbindungen, die in einer Richtung kraftleitend, in einer anderen hingegen nicht kraftleitend in Funktion treten ( 9, 10).


5

2 Geschweißte Stahlverbindung 3 Bewegliches Kipplager

4 Holzrahmenfußgelenk 5 Verbindung aus dem modernen ingenieurmäßigen Holzbau.

6 Formschlüssige Fertigteilverbindung 7 Mauerverband

6

XI Verbindungen

t #FBOTQSVDIVOH

Art der über die Fügung hinweg von Bauteil zu Bauteil zu übertragenden Beanspruchung: t Normalkraft (- Druck, + Zug) t Querkraft (+, -) t Moment

Abschn. 3.3.7 Art der Kraftleitung in der Fugenfläche oder Fugenteilfläche

Kap. XI-2 Kraftübertragung

t ,OPUFOCJOEVOHFO Band 1, Kap. V-2, Abschn. 2.3 Lagerung, S. 370 ff

jeweils bezogen auf eine gedachte Bauteil- oder Systemachse bzw. auf ein festgelegtes Bezugs-Koordinatensystem. Es ist wichtig darauf hinzuweisen, dass eine auf die Bauteile – bzw. auf ihre Systemachse – bezogene Beanspruchung nicht identisch sein muss mit der Beanspruchung einer Fugenfläche oder Fugenteilfläche der Verbindung. Entscheidend ist die effektive Fugengeometrie. Auf diese Unterscheidung wird weiter unten näher eingegangen (). Die Beanspruchung einer Fugen- oder Berührfläche zwischen zwei zu verbindenden Bauteilen ist ein wesentliches Kriterium für das Erfassen ihrer statisch-konstruktiven Wirkungsweise. Es ist indessen zu berücksichtigen, dass ein gleiches Verbindungselement unter verschiedenen Beanspruchungen gemäß unterschiedlichen Wirkprinzipien der Kraftübertragung in Funktion treten kann (). Je nachdem, wie viele Kraftkomponenten oder Momente zu übertragen sind, unterscheidet man verschiedenwertige Knotenbindungen ( ). Dabei steht jeweils eine festgehaltene Kraftkomponente oder Moment für eine Bindung. In der ebenen Statik ist bei einer einwertigen Bindung beispielsweise nur eine Komponente gehalten, die restlichen zwei sind frei beweglich (Beispiel: Gleitlager). Eine zweiwertige Bindung bedeutet, dass zwei Komponenten – beispielsweise entlang ¬ x und ¬ y – gehalten werden, eine dritte – wie beispielsweise eine Drehung – hingegen frei vollzogen werden kann (Beispiel: Gelenk), etc. In der räumlichen Betrachtung existieren eine bis sechs Wertigkeiten. Im Umkehrschluss leiten sich naturgemäß entsprechend die Bewegungsfreiheiten der Verbindung in verschiedenen Richtungen ab. Eine einwertige Knotenbindung erlaubt demnach beispielsweise in der flächigen Betrachtung die Bewegung in den zwei restlichen, nicht fest gehaltenen Richtungen. Aus dieser Betrachtung leitet sich eine allgemeine Untergliederung der Verbindungen in zwei große Gruppen ab, nämlich in t feste Verbindungen: also solche, bei denen alle sechs Bewegungsrichtungen bzw. zwölf Bewegungssinne – jeweils positiv und negativ – im Raum festgehalten sind, bzw. kein Freiheitsgrad herrscht. t bewegliche Verbindungen: also solche, bei denen mindestens ein Bewegungssinn frei ist.


7

a

K

b

y x

a

8 Nicht kraftleitende Verbindung zwischen den Teilen a und b mittels eines federnden Gummiprofils. Zwar sind Kräfte an den Klemmleisten K für den Zusammenhalt der Verbindung erforderlich, doch sind dies keine Kräfte, die zwischen a und b übertragen werden, und sind folglich für die Betrachtung (Verbindung a/b) irrelevant.

b F t

a

b

a

b

a

b Kf F

y

y x

x

9 Nicht kraftleitende gefalzte Verbindung zwischen den Teilen a und b für die Betrachtung der Kraftwirkung in der Richtung ¬ x (auch anwendbar auf Richtung ¬ z). Es werden keine Kräfte zwischen a und b übertragen solange die Toleranz t nicht ausgeschöpft ist.

10 Die gefalzte Verbindung der 9 zwischen den Teilen a und b ist für die Betrachtung der Querkraftwirkung F-F in Richtung ¬ y als kraftleitend einzustufen. Die Kraft wird durch formschlüssige Wirkung der Kontaktfläche Kf zwischen a und b übertragen.

11 Bewegliche Verbindung: Kugelgelenk. 12 Bewegliche Verbindungen: Kipp- und Gleitlager.

8

XI Verbindungen

Band 2, Kap. VIII-3, Abschn. 1.3 Definition, S. 350

Diese Betrachtung liegt auch folgender Definition des Begriffs Verbindung zugrunde, die deutlich macht, dass zwischen Bewegung und Verformung klar zu unterscheiden ist ( ):

VDI 2232 Methodische Auswahl fester Verbindungen – Systematik, Konstruktionskataloge, Arbeitshilfen, Januar 2004, Abschn. 2

Verbindungen sind Zusammenschlüsse von zwei oder mehreren widerstandsfähigen Körpern (bzw. den beiden Enden eines Körpers), die eine Trennung der Körper auch unter Betriebskräften verhindern. Sie können in bewegliche und feste Verbindungen unterteilt werden, je nachdem, ob an der Verbindungsstelle eine Relativbewegung der Partner mindestens in einem Richtungssinn möglich ist oder nicht. Die Relativbewegung bezieht sich nicht auf eventuelle elastische Verformungen, Wärmedehnungen, Quellungen usw. ( )

Aus diesen Überlegungen trifft die VDI-2232 die folgende begriffliche Abgrenzung von Fügen und Verbinden:

VDI 2232, Abschn. 2.2

Kap. XI-3 Fügeverfahren; DIN 8593

t ;VTUBOE

3.1.2 Geometrische Randbedingungen

Der Fertigungsvorgang, bei dem die beiden Verbindungspartner zusammengebracht werden, wird Fügen genannt (...). Der Vorgang des Fügens ist nicht identisch mit dem des Verbindens, da zu Letzterem noch die Formgebung der Verbindung gehört, die den Zweck hat, dass alle zwölf Richtungssinne gesichert sind und nicht nur welche, die durch den Fügevorgang gesichert werden. ( )

Aus diesem Satz geht hervor, dass eine feste oder auch bewegliche Verbindung im Regelfall aus mehr als einer Fügung ( , ) besteht, damit die erforderlichen Kraftbindungen geschaffen werden Es ist klar zu unterscheiden zwischen einer Fügung, die lediglich für einen temporären Bauzustand erforderlich ist, und einer solchen, die für einen Endzustand gedacht ist. Wesentlich für das Konstruieren einer Verbindung ist die Klärung bzw. Festlegung der geometrischen Verhältnisse, welche Lage und Form der anzuschließenden Bauteile definieren. Die Geometrie der umgebenden Konstruktion kann darüber entscheiden, ob: t #BVUFJMFVOUFSCSPDIFOVOEHFTUPFOXFSEFONàTTFOPEFSIJOgegen durchlaufend ausgebildet werden können ( 13, 14).

Abschn. 3.3.3 Zusammenführung der Systemlinien, S. 24

t Systemachsen in einem Knoten anstoßender stabförmiger oder auch flächenhafter Bauteile in einem Punkt zusammengeführt werden können, so dass Versatzmomente verhindert oder minimiert werden ( 15, 16; ). t EJFWinkel der anstoßenden Bauteile günstig gestaltet sind, so dass beispielsweise schleifende Verschneidungen ( 17, 18), übergroße Zwischenelemente ( 19, 20) an Knoten, ungewollt große Kraftkomponenten (wie an Diagonalstäben von Fachwerken) oder unzureichende Montageräume vermieden werden ( 48, 49).


9

b

b’

b

13 Die geometrische Lage der beiden Bauteile a und b zueinander (einfache Stapelung) erlaubt eine Verbindung der beiden Teile bei zwei durchlaufenden Profilen.

a

y

14 Die geometrische Lage der beiden zu verbindenden Bauteile a und b zueinander (Oberkanten höhengleich) erfordert eine Unterbrechung mindestens eines der beiden Profile (b).

y

a

x

x

c

c

b

d

b

15 Zusammenführung der Systemachsen bei der Verbindung der Bauteile a, b und c in einem Punkt P.

P3 P2 P1

P4 e

P a y

a

y

e’ x

e’

x

c

16 Verschneidung der Systemachsen bei der Verbindung der Bauteile a, b, c und d in mehreren Punkten P1 bis P4. Es entstehen Biegemomente aus der Exzentrizität e.

b c

b

d _ a

` P

P a

y

x

a

y

x

17 Der Winkel _ bestimmt die Anschlussverhältnisse an der Verbindung der Bauteile a, b und c.

18 Kleine Winkel ` und a führen zu schleifenden Anschnitten und ggf. zu erschwerten Anschlussbedingungen für die Bauteile b und d.

10

XI Verbindungen

1

2

t LSBGUMFJUFOEF)BVQUFMFNFOUFPEFS#BVUFJMCFSFJDIF[VTBNNFOHFführt werden können, so dass die Kraft möglichst direkt, ohne Versätze und Umlenkungen von einem Bauteil auf das andere übertragen werden kann ( 21 bis 24). t CFJCFXJUUFSUFO#BVUFJMFOTJDIHHGWasser in Hohlräumen oder Senken ansammeln kann

3

und über vieles Andere mehr. Nicht zuletzt entscheidet die Geometrie über die Frage, Bauteile welcher Art in der Verbindung aufeinander treffen, also darüber, ob t Stab auf Stab in einem Punkt (1)

4

t Stab auf Stab in einer Linie (2) t Stab auf Fläche in einem Punkt (3) t Stab auf Fläche in einer Linie (4)

5

t Fläche auf Fläche in einer Linie (5) t Fläche auf Fläche in einer Fläche (6)

6

3.1.3 Räumliche Randbedingungen für Montage und Wartung

Abschn. 3.2 Funktionale Anforderungen an eine Verbindung > 3.2.4 aus der Herstellung der Verbindung, S. 18

aneinanderstoßen, sowie auch darüber, in welcher exakten Lagebeziehung zueinander dies stattfindet. Die Geometrie einer Konstruktion gehört zu den fundamentalen Entwurfsparametern des Bauschaffenden und sollte im Vorfeld der Detailausarbeitung sorgfältig durchdacht werden. Die räumlichen Randbedingungen, unter welchen eine Verbindung herzustellen ist oder im fertigen Zustand verbleibt, sind unter anderem maßgeblich für t %JF#FXFHVOHTBCMÊVGFEFS[VGàHFOEFO5FJMFCFJEFS1PTJUJPOJFrung und der Montage ( 25, 26). t EJF#FXFHVOHTBCMÊVGFEFTNPOUJFSFOEFO1FSTPOBMTPEFSWPOJIN betätigter Maschinen. Es muss ausreichender Raum nicht nur für das Bauteil selbst, sondern ggf. auch genügend Bewegungsraum für Hebezeug, einen Monteur oder für Montagewerkzeug vorhanden sein.

3.1.4

Abschn. 3.2.3 aus der Forderung nach dauerhafter Sicherung der Verbindung, S. 16

t EJFspätere ;VHÊOHMJDILFJU der Verbindung für Demontage oder Inspektions- und Wartungszwecke ( ).

Witterungseinflüsse

Es ist für die Dauerhaftigkeit und Funktionsfähigkeit einer Verbindung von großer Bedeutung, ob sie der Witterung ausgesetzt ist oder beispielsweise in einem Innenraum geschützt liegt. Als Witterungseinflüsse gelten:


c

11

c

b

b l’

l

d

d

_

1

1 `

P

P a

a

y

y

e

e

f

x

f

x

c

1

19 Der Winkel _ bestimmt Länge l der Anschlusslasche im Knoten, da die anzuschließenden Stäbe sich am Punkt 1 nicht berühren sollen. 20 Ein kleinerer Winkel ` führt zu einer größeren Länge l‘ der Anschlusslasche. Wiederum werden die Stäbe so weit zurückversetzt wie zur Vermeidung des Kontakts am Punkt 1 erforderlich.

b

b 1

2 21 Auf einem Rohrprofil a aufgesetzter Träger b: Die Kraft wird bei dieser geometrischen Lage (mittig) nur an den Kreuzungen der Rohrwandung und des Trägerstegs (Punkte 1 und 2) eingeleitet.

a

y

y

2

x

a

x

c

b z

b

z

a

a

x

x

1

b

2

b 1

a z

a z

x

2

x

22 Anschluss wie oben, jedoch zwei Träger b und c in tangentialer Lage. Die Kraft kann bei dieser Geometrie auf längere Rohrwandabschnitte (1 und 2) eingeleitet werden.

23 Auf einem Rohrprofil a ansetzende Rippe b mit oberem und unterem Flansch: Die axiale Kraft im unteren Flansch wird bei dieser geometrischen Lage (auf die Rohrwandung zulaufend) weitgehend quer in die Rohrwand eingetragen, was zum Beulen führen kann (Punkte 1 und 2). 24 Anschluss wie oben, der Flansch b trifft hier jedoch in tangentialer Lage auf das Rohr a. Die Kraft kann bei dieser Geometrie besser in die Rohrwandung (Punkte 1 und 2) eingeleitet werden.

12

XI Verbindungen

t Wasser in verschiedenen Druck- und Aggregatzuständen wie Regen Schlagregen nicht drückendes Bodenwasser drückendes Bodenwasser Tauwasser Wasserdampf Eis t -VGU entweder ruhend oder strömend infolge Druckunterschieden und in diversen Turbulenzzuständen t Temperatur, im Zusammenhang mit der Witterung oder auch aus anderen externen Einflüssen, entweder konstant oder veränderlich 3.1.5

Andersartige externe Einflüsse

Es können auch andersartige externe Einflüsse auf eine Verbindung wirken wie beispielsweise t Feuer t UV-Strahlung t chemischer Angriff t mechanischer Abrieb t Schallenergie

3.2

Funktionale Anforderungen an eine Verbindung

3.2.1 Kraft leiten

Band 1, Kap. V-2 Kraft leiten

Aus der jeweiligen Zweckbestimmung der Verbindung in einem baulichen Gesamtzusammenhang können sich im Zusammenspiel mit den oben angesprochenen Randbedingungen und Einflüssen die folgenden funktionalen Anforderungen ergeben: Eine elementare Aufgabe einer Verbindung ist das Kraftleiten zwischen den zu verbindenden Teilen, wenngleich – wie wir gesehen haben – Verbindungen existieren, bei denen diese Funktion nur eine untergeordnete Rolle spielt oder sogar überhaupt nicht existiert ( ). Man spricht dann von nicht kraftleitenden Verbindungen ( 8-10). Streng genommen wirken dennoch – wenn auch noch so kleine – Kräfte, um eine bestimmte Funktion der Fügung sicherzustellen, beispielsweise eine Dichtfunktion. Es handelt sich dann aber um Kräfte, die erforderlich sind, um die Dichtfunktion selbst zu garantieren, aber keine Kräfte, die von Bauteil zu Bauteil


13

1 1

a

a

2 2

25 Erschwerende Raumverhältnisse bei der Montage und der Befestigung des Elements a (an den Punkten 1 und 2). Die Art der Verbindung ist durch die räumlichen Gegebenheiten stark eingeschränkt.

z

z

26 Günstigere Raumverhältnisse für Montage und Verbindung als beim Fall in der 25.

x

x

b

a b

L D

K 1

a

y

z

x

x

geleitet werden. Ob eine Verbindung als kraftleitend zu gelten hat, entscheidet sich also anhand der Kriterien: twelche Teile sie verbindet und t PC zwischen diesen Kräfte über die Verbindung hinweg zu leiten sind. Es ist dabei jeweils immer die Hierarchieebene der Betrachtung sorgfältig zu berücksichtigen ( 27). Die Art der Kraftleitung in einer Verbindung ergibt sich aus verschiedenen Parametern wie t EFSArt der Beanspruchung. Diese kann je nach äußerer Belastung wechseln.

27 Die dargestellte Verbindung (federnde Gummidichtung D) zwischen den Bauteilen a und b hat als nicht kraftleitend zu gelten, da sie keine Kräfte zwischen a und b übertragen soll. Sie hat statt dessen eine Dichtfunktion. Dennoch wirkt zwischen der federnden Lippe L und der Fläche des Bauteils b eine Kraft, welche für die Dichtwirkung erforderlich ist. Es handelt sich dabei jedoch um eine andere Betrachtungsebene.

28 Die Klebung K zwischen den Abdichtungsbahnen a und b (im Bereich 1) eines Flachdachaufbaus hat keine Kraftleitungs- sondern Dichtfunktion gegen Wasser und Wind.

14

XI Verbindungen

t EFSRichtung der Beanspruchung. Auch diese kann sich bei wechselnder Belastung verändern. Abschn. 3.3.6 Effektive Fugengeometrie, S. 26

3.2.2 aus der Hüllfunktion

Band 2, Kap. VI Herstellung von Flächen wie an der offenen Fuge einer halbdurchlässigen Wetterhaut

t 8ÊSNFTDIVU[ Band 1, Kap. V-3 Thermohygrische Funktionen

t EFSeffektiven Fugengeometrie ( ). Stellt eine Verbindung den ;VTBNNFOIBOH und die Kontinuität eines umhüllenden Bauteils her, leiten sich spezifische Schutzund Dichtfunktionen daraus ab. Dabei sind im Wesentlichen die gleichen Anforderungen an die Verbindung wie an das Hüllbauteil selbst zu stellen ( ). Lokal und auf spezifische Schichten bezogen können sich hingegen durchaus auch unterschiedliche Anforderungen für Bauteilschicht und Fügung ergeben ( ). Im Einzelnen kann es sich dabei handeln um: Es sind entweder: t keinerlei Anforderungen hinsichtlich Wärmeschutz gestellt, wie dies bei Bauteilen unter konstanten Temperaturbedingungen der Fall ist (innen oder außen), oder t EFS8ÊSNFnVTTEVSDIEJF7FSCJOEVOHIJOEVSDIJTU[Vbremsen, wie dies bei vielen Verbindungen in Gebäudehüllen erforderlich ist. Dabei kann nach unterschiedlichen Prinzipien vorgegangen werden ( 29-31): tt dämmendes Ummanteln der Verbindung, tt thermisches Trennen der Verbindung oder alternativ tt &JOTBU[FJOFTschlecht wärmeleitenden Werkstoffs

t %JDIUIFJU

Die Dichtheit einer Verbindung gegenüber verschiedenen Medien wie oben angesprochen (z. B. Witterungseinflüsse) kann in verschiedenen Abstufungen verwirklicht werden wie beispielsweise durch t vollständiges Abdichten oder Sperren gegenüber dem Angriff eines bestimmten Mediums. Dies ist beispielsweise bei Dachabdichtungen der Fall ( 28).

Band 2, Kap. X, Abschn. 5.2 Entspannungskammern, S. 621

t 4DIBMMTDIVU[ Band 1, Kap. V-4 Schallschutz

t Abbremsen oder teilweises Sperren des Flusses eines bestimmten Mediums. Dies geschieht beispielsweise bei mehrstufigen Dichtungen wie bei einer Verwirbelungskammer in einer Fassadendichtung, in welcher der Staudruck des Windes abgebaut, der Luftstrom allerdings nicht vollständig gesperrt wird ( 32, ). Insbesondere bei Verbindungen in Hüllbauteilen, sowohl äußere wie vor allem auch innere wie Trennwände, kann das Unterbinden oder Abbremsen der Schallleitung eine wichtige Anforderung sein


15

innen

außen E

G

K

B

P

K

29 Verbindung zwischen Geschossdecke G und auskragender Balkonplatte P mit thermischer Trennung unter Verwendung eines speziellen Bewehrungskorbs (Schöck Isokorb® Typ K-HV). Der Betonquerschnitt ist durch einen Dämmstreifen unterbrochen. Die Zugbewehrung besteht im Bereich der Dämmebene aus nicht rostendem Stahl (h = 15 W/mK). Das Drucklager besteht aus Feinbeton und weist eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit (h= 1,5 W/mK) auf als beispielsweise ein Stahlteil (zum Vergleich: Baustahl h= 70 W/mK).

S D

G P D L

Geschossdecke aus Stahlbeton auskragende Balkonplatte Dämmkörper aus Polystyrol-Hartschaum WLG 035 Drucklager (HTE-Modul) aus microfaserbewehrtem Hochleistungsfeinbeton mit PE-HD Kunststoffummantelung S eingeschweißter Bewehrungsstababschnitt aus nicht rostendem Stahl B Bewehrung aus Betonstahl nach DIN 488 K vorgefertigter Bewehrungskorb E anschließende Dämmebene der Außenwand

L z

E x

innen

außen E

G

K

Sch

B

Z D 30 Verbindung zwischen Geschossdecke G und auskragendem Balkonträger aus Holz mit thermischer Trennung unter Verwendung eines speziellen Bewehrungskorbs mit Anschlussschwert aus Stahl auf der Außenseite (Schöck Isokorb® Typ KSH).

St L SD M

z

x

G B Sch SD St D L ; K E M

Geschossdecke aus Stahlbeton auskragender Balkonträger aus Holz in das Holzprofil T eingeschlitztes Stahlschwert, feuerverzinkt Stabdübel Stirnplatte aus Stahl, feuerverzinkt Dämmkörper aus Polystyrol-Hartschaum WLG 035 Drucklager Zugbewehrung vorgefertigter Bewehrungskorb anschließende Dämmebene der Außenwand Außenwand aus einschaligem Mauerwerk

16

XI Verbindungen

( 33). Geeignete konstruktive Prinzipien zur Umsetzung eines geeigneten Schallschutzes sind: t Entkoppeln mithilfe eines weich federnden Zwischenteils t Absorbieren mithilfe schallschluckender Oberflächen t Reflektieren mithilfe entsprechend gerichteter schallharter Oberflächen. 3.2.3 aus der Forderung nach dauerhafter Sicherung der Verbindung

t #SBOETDIVU[

Band 1, Kap. V-5 Brandschutz

Um die Funktionstüchtigkeit der Verbindung unter bestimmten widrigen externen Bedingungen dauerhaft zu gewährleisten, sind je nach Voraussetzung folgende Anforderungen an sie zu stellen: Der Schutz vor Brandeinwirkung kann eine wichtige Voraussetzung für die Sicherheit eines Gebäudes sein. Der Grad des Brandschutzes wird in der Regel anhand der Feuerwiderstandsdauer (F 0, F 30, F 60 ..., ) festgesetzt. Als konstruktive Prinzipien zur baulichen Umsetzung eines ausreichenden Brandschutzes kommen infrage ( 34, 35): t Verkleidung oder Ummantelung der Verbindung t Überdimensionierung zur Schaffung einer zusätzlichen, schützenden Abbranddicke t DIFNJTDIF #FTDIJDIUVOH zur Erzeugung eines im Brandfall aufschäumenden, schützenden Überzugs t Kühlen durch Masse oder Wasser.

t ,PSSPTJPOTPEFS'ÊVMFTDIVU[ Band 1, Kap. V-6 Dauerhaftigkeit

Eine wesentliche Aufgabe zur Sicherung der Dauerhaftigkeit und Funktionstüchtigkeit einer Verbindung ( 36-41). Geeignete Gegenmaßnahmen können t konstruktiver t chemischer t PEFSBVDIelektrochemischer Art sein ( ).

t 5PMFSBO[SÊVNF

Häufig sind bei Verbindungen Toleranzräume zur Aufnahme von Verformungen aus Temperaturänderungen, statischer Beanspruchung oder anderen Einflüssen freizuhalten( 42). Sind diese Freiräume zur Ausdehnung angrenzender Bauteile nicht vorhanden, kann es zu Zwängungen und zur Zerstörung der Verbindung oder der gefügten Bauteile kommen.


17

innen

31 Verbindung zwischen Deckenträger T aus Stahl und auskragendem Balkonträger K aus Stahl mit thermischer Trennung unter Verwendung eines speziellen Anschlusselements (Schöck Isokorb® Typ KST).

außen E G

T

K

D

T K SP D

SP

G H

z

H

U E

U

St

E

32 Verbindung zwischen einer Isolierglasscheibe I und der Pfostenkonstruktion einer Pfosten-Riegel-Fassade mit vor wiegender Dichtfunktion. Die Dichtung gegen Wasser und Wind erfolgt durch die Lippendichtung D, welche mittels Pfostenprofil Pf und Pressleiste Pr durch Wirkung der Verschraubung S auf die Glasfläche (in Richtung ¬ y) gepresst wird. Eine thermische Trennung der Aluminiumkonstruktion erfolgt durch die Verschraubung im Kunststoffprofil K.

St x

innen

Pf I

D

T

G

K

DN

D

A

K

D z

y

x

S

Pr

Deckenträger aus Stahl auskragender Balkonträger aus Stahl Stirnplatte aus Stahl, bauseits Dämmkörper aus Polystyrol-Hartschaum WLG 035 mit integrierter Verbolzung Gewindebolzen aus nicht rostendem Stahl eingeschweißtes Hohlprofil aus nicht rostendem Stahl Unterzug anschließende Dämmebene der Außenwand Stütze

außen

GK x

33 In akustischer Hinsicht federnde Verbindung zwischen einer Unterdecke aus Gipskarton (Knauf®) und einer Rohdecke, ein Beispiel für das schallschutztechnische Entkoppeln zweier Bauteile. GK T G K A D DN

Gipskartonplatte Tragprofil Grundprofil Kreuzverbinder Abhänger Massivdecke Deckennagel

34 Brandschutzummantelung von Stahlstützen. Die Verschraubung hat keinen Kontakt mit dem Stahlprofil der Stütze, sondern greift grundsätzlich nur in Brandschutzplatten ein. Es entsteht eine formschlüssige Umgreifung der Stütze ohne wärmeleitende Brücken.

Brandschutzplatte

Verschraubung

Brandschutzplatte Knagge aus Plattenmaterial b > 100 mm

Stoßhinterlegung aus Plattenmaterial b > 100 mm

35 Brandschutzummantelung von Stahlträgern. Auch hier werden wärmeleitende Brücken aus Stahl vermieden: Es erfolgt ein Formschluss zwischen Ummantelung und Stahlprofil unter Anwendung von streifenartigen Knaggen aus Brandschutzmaterial.

18

XI Verbindungen

t ;VHÊOHMJDILFJUGàSWartung

Es kann sich als notwendig erweisen, eine Verbindung für Wartungszwecke jederzeit zugänglich zu halten.

3.2.4 aus der Herstellung der Verbindung

Aus dem Prozess der Herstellung der Verbindung ergeben sich weitere Anforderungen wie aus:

t #FXFHVOHTCF[JFIVOHFO CFJN Montieren

S

z

der Bewegungsbeziehung der zu fügenden Teile beim Montagevorgang. In den seltensten Fällen können die Teile vollständig frei aufeinander zu bewegt werden, um die Verbindung herzustellen. Zumeist ist für diesen Zweck ein eingeschränkter Bewegungsablauf festgelegt, der sich aus der Fugengeometrie und den vorgegebenen räumlichen Verhältnissen ergibt ( 43, 44).

S

S

z

z

y

y

y

x

x

x

36 Schweißverbindung zwischen zwei Blechen: An den Schweißlücken entstehen korrosionsanfällige Spalte.

37 Eine durchgängige Schweißung schließt die kritischen Spalte und verbessert den Korrosionsschutz.

38 Der wetterseitig offene Spalt ist stark korrosionsgefährdet.

S K

AK a

A z y x

39 Eine durchgängige Schweißung auf der Wetterseite bietet besseren Korrosionsschutz.

z

z x

40 Nut- und-Feder-Verbindung zwischen zwei Schalbrettern: Die Kontaktfuge K (zwei Hirnholzflächen stoßen aufeinander) ist extrem fäulegefährdet.

x

41 Eine Abtropfkante AK, die schräge Fläche A zum raschen Ablauf des Wassers sowie der Abstand a zur Verhinderung eines Kapillareinzugs schützen die empfindlichen Hirnholzflächen vor Fäule.


19

den Montagebedingungen, die sich grundlegend unterscheiden je nachdem, ob die Fügung

t Montagebedingungen

t JNstationären Werk oder t WPS0SUBVGEFSBaustelle hergestellt wird. Im letzteren Fall ist mit wesentlich ungünstigeren Bedingungen zu rechnen, und es scheiden zumeist bestimmte Lösungsvarianten von vornherein aus.

H1

H2

A

z

y

P x

42 (In Richtung ¬x) bewegliche Verbindung zwischen zwei Halbschalen (H1 und H2) eines Pfostens in einer Pfosten-Riegel-Fassade. Die Pressleiste P ist an Halbschale H2 befestigt und bewegt sich gemeinsam mit dieser. Es sollen insbesondere Verformungen aus Temperaturänderungen aufgenommen werden.

y

y

B

A

B

B x

43 Fixierter Bewegungsablauf beim Montieren: Das Bauteil B kann nur durch Bewegen in Richtung ¬ z in die Nut eingeführt werden.

x

44 Fixierter Bewegungsablauf beim Montieren: Das Bauteil B (Holztafelelement) wird durch Bewegen in Richtung ¬ x in die Nut eingeführt.

20

XI Verbindungen

t ;VHÊOHMJDILFJUCFJNMontieren

der ;VHÊOHMJDILFJU der Verbindung bzw. zugehöriger Verbindungsmittel zum Zweck der Herstellung der Fügung. Oftmals ist ein Mindestbewegungsraum erforderlich, um beispielsweise die Verbindungsfuge mit einer Schweißelektrode zu erreichen ( 45, 46), Verbindungsmittel wie Schrauben oder Bolzen in eine Bohrung einzufädeln ( 47, 48), um mithilfe eines Werkzeugs das Verbindungsmittel anzuziehen, etc. Dabei kann es erforderlich sein, die Zugänglichkeit t MFEJHMJDIwährend des Montagevorgangs oder t immer zu gewährleisten, wie beispielsweise dann, wenn der spätere Austausch oder das Recycling eines Bauteils ermöglicht werden soll.

t .BUPMFSBO[FO Band 1, Kap. II-3, Abschn. 4. Maßtoleranzen – maßliche Koordination an Bauteilstößen, S. 68 ff beispielsweise die Montagesituation auf 25, bei der entsprechende Mindesttoleranzen zwischen dem Wandelement und der Geschossdecke an den Punkten 1 und 2 erforderlich sind, um das Element positionieren zu können

3.2.5 aus der Forderung nach Veränderbarkeit oder Recyclingfähigkeit der Konstruktion

den Maßtoleranzen, die in einer Fuge aufgenommen werden müssen, damit die Verbindung hergestellt werden kann ( ). Ähnlich wie bei der Sicherung der Funktionstüchtigkeit (s. o.) gilt es auch hierbei, Toleranzräume in der Verbindung frei zu halten. In diesem Fall sollen diese das ;VTBNNFOGàISFO bzw. Positionieren der Bauteile während der Montage ermöglichen (). Es sind ferner die Toleranzen oder Maßabweichungen aus der Herstellung zu berücksichtigen ( 49, 50).

Wichtig ist in diesem Zusammenhang, ob die Verbindung t lösbar: lösbar ist eine Verbindung, wenn sie ohne plastische Verformung oder Zerstörung beliebig oft demontiert und gefügt werden kann ( 51) t bedingt lösbar: bedingt lösbar ist eine Verbindung, wenn die zu verbindenden Bauelemente nach der Demontage weiterhin bedingt brauchbar sind. Dies ist dann der Fall, wenn tt FJOFTEFS#BVFMFNFOUF PEFSCFJEFQMBTUJTDIWFSGPSNUXFSEFO müssen, aber zurückverformt werden können tt CFJmittelbaren Verbindungen das Verbindungsmittel plastisch verformt werden muss ( 52) t PEFSunlösbar ist: unlösbar ist eine Verbindung, wenn eines oder beide der zu verbindenden Bauelemente zur Demontage zerstört werden müssen, eine nicht wieder rückgängig zu machende plastische Verformung oder eine Nacharbeit erforderlich ist ( 53).1


1

21

1 S

z

S S

45 Ungünstige räumliche Verhältnisse: Kein ausreichender Arbeitsraum am unteren Ende des angeschweißten Rohrstücks (Punkt 1) um die Schweißnaht S auszuführen.

S

z

46 Verbesserung beispielsweise durch Verlagerung des Rohrstücks nach oben.

x

x

1

1

y

y

x

x

S M G

S2 S 1

F t

47 Ungünstige räumliche Verhältnisse: Kein ausreichender Raum zwischen den Anschlusslaschen, (Punkt 1) um die Schraube einzufädeln. 48 Verbesserung beispielsweise durch Verlagerung der Verschraubung und des Stabendes vom Mittelpunkt nach außen.

49 Verbindung zwischen einem Stützenfuß und dem Fundament: es werden zwei Gewerke mit stark divergierenden Toleranzbereichen zusammengeführt. Es ist eine entsprechende Toleranz t einzuhalten. Der Stützenfuß S ist zunächst mittels der Schraubenmutter S1 auf den Gewindestangen G einzujustieren und anschließend mit den Schraubenmuttern S2 zu fixieren. Abschließend wird der Toleranzraum M mit schwindarmem Mörtel bzw. Quellmörtel verfüllt, der sich in plastischem Zustand an die für die Druckübertragung zu verbindenden Oberflächen des Betons und der Stahlplatte anpasst.

y

x

50 Selbsterklärende Veranschaulichung eines Toleranzproblems wie in 49 beschrieben.

22

3.3

XI Verbindungen

Konstruktive Ausführung

3.3.1 Werkstoff

Folgende Parameter spielen hinsichtlich der konstruktiven Umsetzung der Verbindung eine wesentliche Rolle: Neben der Wahl des zu verwendenden Werkstoffs im eigentlichen Sinne ist zu bedenken, ob bei der betrachteten Verbindung t #BVUFJMFEFTgleichen Materials – wie Stahl/Stahl, Holz/Holz, etc. ( 54) t PEFSTPMDIFunterschiedlicher Materialien – wie Beton/Stahl, Stahl/Holz etc. ( 55) beteiligt sind sowie auch ob ;VTBU[UFJMF oder Verbindungsmittel t BVTEFNgleichen Material wie die zu verbindenden Teile (Beispiel: Holznägel in einer Holzkonstruktion) ( 56) oder t BVT FJOFN anderen Material als die zu verbindenden Teile (Beispiel: Stahlnägel in einer Holzkonstruktion) ( 57) eingesetzt werden.

3.3.2 Querschnittsgeometrie

Die Querschnittsgeometrie der anstoßenden Bauteile. Zunächst ist die Art selbst des Querschnitts für die Ausbildung der Fügung von Bedeutung. Es können bei stabförmigen Bauteilen beispielsweise Rechteckquerschnitte, I-, L-, C-, U- oder auch Rohrquerschnitte zum Einsatz kommen. Auch bei flächigen Bauteilen müssen ggf. verschiedene Querschnittsausformungen berücksichtigt werden. Ferner spielt auch die Frage eine bedeutende Rolle, ob t #BVUFJMF gleichen Querschnitts ( 58) oder t #BVUFJMFverschiedener Querschnitte ( 59, 60) zu fügen sind. Im letzteren Fall sind meistens schwierigere geometrische Anschlussprobleme zu lösen.


23

a

a

a S

b

S

b

y

y

x

x

51 Lösbare Verbindung zwischen den Teilen a und b: Schraubverbindung.

b

y

x

52 Bedingt lösbare Verbindung zwischen den Teilen a und b: Nietverbindung. Sie kann nur demontiert werden, wenn die Niete (also die Verbindungsmittel) plastisch dauerhaft verformt werden. Die verbundenen Teile a und b bleiben hingegen unbeschädigt.

53 Nicht lösbare Verbindung zwischen den Teilen a und b: Schweißverbindung S. Sie lässt sich nur lösen, wenn die verbundenen Teile a und b beschädigt werden.

b

a

a

54 Verbindung zwischen Teilen aus gleichem Werkstoff (Anschlussplatte a und Lasche b).

S b

K

y

x

y

x

55 Verbindung zwischen Teilen aus unterschiedlichen Werkstoffen (Anschlussplatte a und Beton b) durch Eingießen der Anschlussplatte und der Kopfbolzendübel K in den Beton.

56 Verbindung zwischen Teilen aus gleichem Material – Holz – mithilfe metallischer Verbindungsmittel (Stabdübel und Gewindebolzen). 57 Nagelplatte als flächiges ;VTBU[FMFNFOU für die Verbindung der Fachwerkstäbe, asu einem anderen Material als diese.

24

XI Verbindungen

3.3.3 ;VTBNNFOGàISVOHEFS4ZTUFNMJOJFO

Die Art der ;VTBNNFOGàISVOHEFS4ZTUFNMJOJFO angrenzender Bauteile. Entweder

Abschn. 3.1.2 Geometrische Randbedingungen, 15

ebendort, 16

t TDIOFJEFOTJDIEJF4ZTUFNMJOJFOEFS#BVUFJMF in einem Punkt. Dies stellt den Idealfall dar, da keinerlei zusätzliche Momentenbeanspruchung infolge Exzentrizität auftritt ( 61) ( ). t PEFSTJFTDIOFJEFOTJDInicht in einem Punkt, was wie erwähnt zu Versatzmomenten führt ( ). Manchmal ist dieser Fall, zumeist aus geometrischen oder konstruktiven Gründen der Knotenausbildung, nicht zu vermeiden. Die auftretenden zusätzlichen Momente müssen beispielsweise durch ausreichende Steifigkeit der betroffenen Teile aufgenommen werden.

d d

a

a bb z

z

y x

y

b

x

58 Verbindung zwischen Teilen mit gleichem Querschnitt (I-Profile a und b).

59 Verbindung zwischen Teilen aus unterschiedlichen, aber ähnlichen Querschnitten (Breites I-Profil a und mittelbreites I-Profil b). Günstige Verhältnisse durch gleiche Profilbreiten d von a und b.

62-64 Knotenstück als zusammengesetzt flächiges ;VTBU[FMFNFOU für die Verbindung der Fachwerkstäbe (Konstr.: K. Wachsmann).

a A

z

y

bB

x

60 Verbindung zwischen Teilen aus unterschiedlichen Querschnitten (Rohrprofil a und mittelbreites I-Profil b).

61 Fachwerkknoten aus stumpf verschweißten Rundrohren: Zusammenführung der Systemachsen in einem Punkt im Raum.


Die Tragwerksprinzip gemäß der Klassifikation der DIN 8593 Fertigungsverfahren Fügen, Teil 4. Sie richtet sich nach der Art der Erzeugung oder Herstellung der Verbindung (DIN 8593, Teil 0). Die Klassifikation der DIN -Norm berücksichtigt hingegen nicht das eigentliche Wirkprinzip der Verbindung im Endzustand im Hinblick auf die wichtige Funktion des Kraftleitens ().

25

3.3.4 Technologie des Fügens

vgl. die Überlegungen in Abschn. 5.2 Ordnungsmerkmal Prinzip der Kraftübertragung

Die Technologien des Fügens gliedern sich in 8 Hauptgruppen: t ;VTBNNFOTFU[FO t Füllen t Anpressen, Einpressen t Fügen durch Urformen t Fügen durch Umformen t Fügen durch Schweißen t Fügen durch Löten t Kleben Die Einordnung einer Verbindung in diese Klassifikation erlaubt ein gutes Verständnis der Art, wie diese herzustellen oder ggf. wieder zu lösen ist. Nicht alle erwähnten Gruppen finden gleich weit verbreitete Anwendung im Bauwesen. Ihre genaue Kenntnis eröffnet dem Bauschaffenden indessen ein breites Spektrum an Lösungsmöglichkeiten für Fügungen, das in der herkömmlichen Planung oftmals nicht voll ausgeschöpft wird. Aus diesem Grunde soll die Technologie des Fügens weiter unten ( ) wieder aufgegriffen und eingehender behandelt werden. ;VTBU[FMFNFOUF können in einer Verbindung mit dem Zweck eingesetzt werden, eine Kraft oder ein Moment von einem Bauteil auf ein anderes oder mehrere andere Bauteile zu übertragen. Man kann sie unterscheiden je nachdem, ob ihre Geometrie t flächig: wie Laschen, Bleche, Futterstücke, etc. ( 59, 60) t zusammengesetzt flächig: wie Winkel, Konsolen, etc. ( 54) t stabförmig: wie ein Abstandshalter oder Distanzstück, oder t volumenförmig: wie eine Knotenkugel oder eine Gelenknabe in einem Fachwerk ist ( 62-64) .

im Kapitel XI-3 Fügeverfahren

;VTBU[FMFNFOUF

26

XI Verbindungen

Man spricht bei Verbindungen t WPOmittelbaren Verbindungen wenn Zusatzelemente beteiligt sind, t PEFSunmittelbare Verbindung wenn sie keine Zusatzelemente enthalten. 2 3.3.6 Effektive Fugengeometrie

Band 2, Kap. X Flächenstöße

Als effektive Fugengeometrie soll in diesem Zusammenhang die zur Ausführung kommende, tatsächliche Geometrie des Anschlusses, bzw. des zugehörigen Bauteilrands gelten. Diese Ausformung kann sich aus einer Kombination der verschiedenen bereits oben angesprochenen Anforderungen ableiten. Sie kann sich teilweise aus der Kraftleitung, aus der Dichtfunktion, aus der Montage etc. herleiten. Ihre Festlegung unter sorgfältiger Berücksichtigung der zahlreichen, möglicherweise komplexen und gegenseitig in Konflikt stehenden Anforderungen und Randbedingungen, wie sie weiter oben beschrieben wurden, ist eine wesentliche Aufgabe des Konstrukteurs. Die wichtigsten Varianten effektiver Fugengeometrien bei Flächenstößen unter Betrachtung verschiedener funktionaler Aspekte werden in Kapitel X diskutiert ( ). Die wesentlichen Einzelaspekte der Fugenausformung sollen nun im Folgenden näher betrachtet werden.

1

65 Schnittigkeit: ein-, zwei- und dreischnittige Verbindung. Hinsichtlich der Kraftleitung in der Verbindung ist es bedeutsam, dass eine ungerade Anzahl von Schnittflächen (1, 3, 5 ...) Versatzmomente infolge Exzentrizität zur Folge hat. Am größten ist die Exzentrizität bei der einschnittigen Verbindung. Dies gilt sowohl für Zug- wie auch für Druckbeanspruchung.

y

x

2

3


27

Je nachdem, wie viele Berührflächen (Schnitte) zwischen parallel zueinander verlaufenden stabförmigen oder flächigen Einzelteilen in der Verbindung aufeinandertreffen, spricht man von ein-, zwei-, dreischnittigen etc. Verbindungen ( 65).

3.3.7 Schnittigkeit

Das Ziel der Fugenkonstruktion ist es, die Verhältnisse im Materialkontinuum der zu fügenden Bauteile hinsichtlich einer festgelegten Funktion möglichst zu reproduzieren, d. h. eine Kontinuität über den Stoß hinweg herzustellen, die ansonsten ohne die konstruktive Maßnahme der Verbindung gestört wäre. Dieser einfache, aber fundamentale Grundsatz gilt naturgemäß in erster Linie für die in den anstoßenden Bauteilen herrschenden Beanspruchungen durch Kraftwirkung, sofern es sich um eine kraftleitende Verbindung handelt. Es ist stets zu bedenken, dass jeweils eine bestimmte Kraftrichtung zu betrachten ist; in einer anderen Richtung kann die Verbindung durchaus auch die Aufgabe erfüllen, Bewegungen zu ermöglichen, also keinerlei Kraft zu übertragen ( ). Die in den Bauteilen infolge externer Kraftwirkung auftretenden Beanspruchungen oder Schnittkräfte müssen im Fall der kraftleitenden Verbindung zuverlässig von einem auf ein anderes Bauteil übertragen werden. In Ermangelung eines Materialkontinuums, das diese Aufgabe erfüllen könnte, muss dies am Stoß durch eine Ersatzkonstruktion geleistet werden. Je nach Beanspruchung sowie abhängig von der effektiven Fugengeometrie, die u. U. dazu führt, dass verschiedene Fugenteilflächen entstehen, kann der Fall sein, dass die Beanspruchungen in den angrenzenden Bauteilen an der Fugenfläche oder an einzelnen Fugenteilflächen in eine andere Art der Beanspruchung überführt werden. Je nachdem, welche Fugenteilflächen für die Kraftleitung aktiviert werden, können

3.3.8 Art der Kraftleitung in der Fugenfläche oder Fugenteilfläche

Abschn. 3.1.1 Statische Randbedingungen, S. 4 und 3.2.1 Kraft leiten, 12

t kraftwirksame Fugenteilflächen, also solche, an denen DruckZug- oder Schubspannungen entstehen, oder t nicht kraftwirksame Fugenteilflächen, also solche, an denen keine planmäßigen Beanspruchungen auftreten, identifiziert werden. Die Beispiele auf 66 bis 72 zeigen dies exemplarisch am Fall eines axial zugbeanspruchten Stoßes zweier linear angeordneter Stäbe. Andersartige externe Belastungen oder Stoßgeometrien können analog hergeleitet werden. Insbesondere die Lage oder Orientierung der kraftwirksamen Fugen- oder Fugenteilfläche bezüglich der in den Bauteilen herrschenden Beanspruchung ist determinierend für die Kräfte, die an ihr entstehen. Die 68 und 69 (übergreifende Fuge) zeigen deutlich die Differenzierung zwischen kraftwirksamen () und nicht kraftwirksamen () Fugenteilflächen.

hier als geschlossene Fugen dargestellt hier als offene Fugen dargestellt

28

XI Verbindungen

Fe Fe Ff

Ff

Fe

Ff

+

Fe

Ff Fe

Ff

Ff

Fe z

z y

y

x

x

66 Rechtwinklige Stoßfuge. Die externen Zugkräfte wirken sich als gleichartige Zugkräfte auf der Fugenfläche aus.

67 Angeschrägte Stoßfuge. Die externen Zugkräfte wirken sich als eine Kombination von (gegenüber dem Fall links verringerter) rechtwinkliger Zugkraft auf der Fugenfläche sowie Querkraft in derselben aus.

Fe

Fe

Ff Ff Ff

Ff Fe

Fe

z

z y

y

x

x

68 Übergreifende Fuge mit Verbund in der längs orientierten Fugenteilfläche. Die externen Zugkräfte werden in eine Querkraft in der Fugenfläche umgewandelt.

69 Übergreifende Fuge mit Verbund in den quer orientierten Fugenteilflächen. Die externen Zugkräfte werden in Zugkräfte in den Fugenflächen umgewandelt.


29

Fe

Fe

Ff Fe Ff Ff

Ff Fe

Ff Ff

z

z y

y

x

x

70 Verzapfte Fuge. Die externen Zugkräfte werden – unter Anahme eines Formschlusses – jeweils in Druckkräfte auf getrennte Seitenflächen des Zapfens umgewandelt. Der Zapfen selbst wird auf Querkraft in seinem mittleren Querschnitt beansprucht.

Fe

Ff

Ff Ff

Fe

Ff

z y x

72 Fuge mit doppelter Lasche. Die externen Zugkräfte werden jeweils in Querkräfte an den Kontaktflächen zwischen Lasche und Stab umgewandelt.

71 Verbolzte oder verdübelte Fuge. Analog zum Zapfen (links) werden die externen Zugkräfte jeweils in Druckkräfte auf getrennte Seitenflächen der Bolzen umgewandelt. Die Bolzen selbst werden wiederum auf Querkraft in ihren mittleren Querschnitten beansprucht.

30

XI Verbindungen

3.3.9 Art der Dichtung in der Fugenfläche oder Fugenteilfläche

Analog zur Übertragung der statischen Beanspruchungen über die Verbindung hinweg, sind auch Dichtfunktionen, die ggf. von den anstoßenden Bauteilen übernommen werden, an der Fuge oder Verbindung zu erfüllen ( ). Auch in diesem Fall muss die Dichtfähigkeit des Materialkontinuums im Bauteil im Fugenbereich reproduziert werden. Man kann in diesem Zusammenhang also ebenfalls

Band 2, Kap. VI Herstellung von Flächen

t dichtwirksame Fugenteilflächen, also solche, an denen eine Dichtwirkung gegen ein bestimmtes Medium realisiert wird, oder t nicht dichtwirksame Fugenteilflächen, als solche, die für Dichtzwecke nicht relevant sind,

wie beispielsweise elastisches Füllstück mit Anpressdruck, vgl. Band 2, Kap. X Flächenstöße wie beispielsweise elastische Füllung mit Flankenhaftung, vgl. gleiches Kapitel

3.3.10 Prinzip der Kraftübertragung an der Berührfläche

Kap. XI-2, Abschn. 3. Prinzipien der Kraftübertragung an der Berührfläche – die Schlussarten und die Schluss erzeugenden Kräfte, S. 50

identifizieren. Es ist wichtig festzustellen, dass die Dichtfunktion an einer gleichen Fugen- oder Fugenteilfläche mit der Kraftleitungsfunktion zusammenfallen kann, aber nicht muss. Die Beispiele auf den 73 und 74 zeigen Fälle, die diesen Sachverhalt veranschaulichen. Dabei ist von Bedeutung, ob das Dichtprinzip, das an der jeweiligen Fugenfläche zum Einsatz kommt, auf eine Kraft- oder, etwas konkreter, Presswirkung beruht ( ), oder u. U. im Gegenteil mit einer Kraftwirkung unvereinbar ist ( ). Die Art, wie die Kraft an zwei angrenzenden Berührflächen einer Verbindung zwischen den Fügeteilen übertragen wird, ist ein wesentlicher Parameter, der die Verbindung in ihrer konstruktiven Ausführung oftmals nachhaltig bestimmt. Man spricht dabei auch von der Art des Schlusses bzw. von der zur Wirkung kommenden Schlussart. Es herrscht in der Fachliteratur im Allgemeinen leider kein Konsens bezüglich der Definition und gegenseitigen Abgrenzung der verschiedenen Schlussarten.3 Wir werden im Folgenden drei grundlegende Schlussarten unterscheiden (): t Formschluss t Stoffschluss t Kraftschluss, jeweils in den zwei Erscheinungsformen des tt OPSNBMFO,SBGUTDIMVTTFT

nach O. Ewald (1975) „Lösungssammlungen für das mechanische Konstruieren“, VDI-Verlag, Düsseldorf, S. 37 ff Eine im Sinne einer Verbindung funktionsfähige Wirkfläche muss nicht zwingend einer Berührung ausgesetzt sein (Beispiel: berührungslose magnetische Verbindung)

tt UBOHFOUJBMFO,SBGUTDIMVTTFT oder Reibschlusses Im Einzelnen charakterisieren sich diese Prinzipien der Kraftübertragung durch die nachfolgenden Merkmale ( ). Es werden jeweils zwei Bauteile oder Werkstücke A und B betrachtet, die sich an einer Fläche berühren, der Berührfläche, im übergeordneten Sinne auch als Wirkfläche bezeichnet (). An ihr soll die Übertragung der


31

Fe

Fe

Ff Ff

kraft- und dichtwirksame Fugenfläche z

73 Beispiel für das Zusammenfallen der Kraftleitungs- und Dichtfunktion in einer einzigen Fugenfläche bzw. Fugenteilfläche: ein linearer einfacher Plattenstoß unter Druckkraft mit eingelegtem Dichtelement.

y x

kraftwirksame Fugenteilfläche

Fe

Fe

Ff

dichtwirksame Fugenteilflächen

z y x

74 Beispiel für die Trennung zwischen der Kraftleitungs- und der Dichtfunktion auf verschiedene Fugenteilflächen: ein linearer gefalzter Plattenstoß unter Druckkraft. Die längs gerichtete Fugenteilfläche übernimmt die Kraftleitung, die beiden quer gerichteten, nicht unter Kraftwirkung stehenden, die Dichtungsfunktion.

32

XI Verbindungen

Kraft F erfolgen, die als Belastung der Verbindung aufzufassen ist. Hierfür ist ggf. eine planmäßige Verbindungskraft N, eine Normalkraft zur Fläche, erforderlich. t Formschluss: Die zu übertragende Kraft F greift rechtwinklig zur Berührfläche am Körper a an und ist auf diese Fläche gerichtet ( 75). Sie ruft in dieser Fläche Druckkräfte hervor und stellt infolgedessen die Verbindung zwischen beiden Körpern selbst her. Eine planmäßige Kraft N ist in diesem Fall nicht erforderlich. Die Größe der übertragbaren Kraft F hängt von der Werkstofffestigkeit ab. Bei einer Überlastung entstehen bleibende Verformungen an einem oder beiden Werkstücken, oder sie werden vollständig zerstört. Im lastfreien Zustand wirken keinerlei Kräfte.

siehe die Anmerkungen weiter unten in diesem Abschnitt

t Stoffschluss: Zwischen den Körpern A und B wirken auch im lastfreien Zustand Kohäsionskräfte aus Stoffverbund, die erlauben, Zug und Schubkräfte in der Berührfläche aufzunehmen ( 76). Es können Kräfte sowohl rechtwinklig zur Berührfläche und von dieser weg gerichtet (wie F1) als auch parallel zu ihr (wie F2 und F3) aufgenommen werden. Die Größe der übertragbaren Kraft F hängt von der Festigkeit der Werkstoffe a und b sowie von der zwischen diesen wirkenden Bindekraft ab. Bei einer Überlastung erfolgt die bleibende Verformung oder vollständige Zerstörung der beteiligten Werkstücke. Ein ähnlicher Mechanismus der Kraftübertragung wirkt auch beim adhäsiven Kraftschluss, welcher der Gruppe des normalen Kraftschlusses zuzuordnen ist. Es wirken in diesem Fall jedoch Adhäsionskräfte zwischen den Fügeteilen. t normaler Kraftschluss: Die zu übertragende Kraft F greift normal zur Berührfläche an und ist von dieser weg gerichtet ( 77). Sie wird neutralisiert, bzw. im Gleichgewicht gehalten, mittels einer entgegengesetzt gerichteten Kraft N, deren Betrag größer oder gleich dem der Kraft F zu sein hat. Die Verbindung versagt, wenn F größer als N ist. In diesem Fall klafft die Fuge. t tangentialer Kraftschluss bzw. Reibschluss: Die zu übertragende Kraft F greift parallel bzw. tangential zur Berührfläche am Körper a an ( 78). Dieser wird von einer Kraft N, die rechtwinklig auf die Berührfläche gerichtet ist, auf den Körper b gepresst. Infolge Reibung entsteht in der Kontaktfläche eine Reaktionskraft, welche F in Gleichgewicht versetzt. Sie ist von der Rauigkeit der Oberflächen abhängig, die mithilfe eines Reibungsbeiwerts + quantifiziert wird. Die Reaktionskraft ist R=+·N


N

33

F

F1 a

F2

a

F3

b b

N

y

y

x

75 Schematische Darstellung einer formschlüssigen Verbindung.

76 Schematische Darstellung einer adhäsiv kraftschlüssigen oder stoffschlüssigen Verbindung.

x

a

N

F

N

b a

F

b 77 Schematische Darstellung einer normal kraftschlüssigen Verbindung. y

y

x

x

78 Schematische Darstellung einer tangential kraftschlüssigen bzw. reibschlüssigen Verbindung.

34

XI Verbindungen

Bei Überlastung, also wenn F > R, versagt die Verbindung durch Verschieben des Körpers a auf der Berührfläche. Die Art der Kraftübertragung ist ein wichtiges Merkmal für das Erfassen der statischen Wirkungsweise einer Verbindung und ist fundamental für das Verständnis der konstruktiven Logik der Verbindung insgesamt. Es ist bei der Feststellung der Art der Kraftübertragung stets sorgfältig vorzugehen, weil man auf vielfache Schwierigkeiten stoßen kann. So beispielsweise: t &TLÚOOFOJOFJOFS7FSCJOEVOHVOEFJOFSFJO[JHFO,SBGUSJDIUVOH mehrere Arten der Kraftübertragung kombiniert auftreten, so beispielsweise an der unregelmäßigen Oberfläche einer Mörtelfuge in einem Mauerverband, wo hinsichtlich einer Schubbeanspruchung Form- und Reibschluss, ggf. auch in begrenztem Maße ein adhäsiver Kraftschluss (Adhäsion Mörtel/Stein) wirksam sind.

dies ist bereits in Abschn. 3.1.1 Statische Randbedingungen > Knotenbindungen angesprochen worden. Eine detaillierte Betrachtung dieser Frage findet sich in Kap. XI-2, Abschn. 4 Die Kraftübertragung im Raum, S. 56

t %JF Art der Kraftübertragung in einer Verbindung ist jeweils abhängig von der äußeren Belastung, also von ihrer Art und Ausrichtung. Es herrschen infolgedessen ganz unterschiedliche Verhältnisse je nachdem, welcher mögliche Bewegungssinn betrachtet wird, den es durch Kraftwirkung (Reaktionskraft) zu sperren gilt. Eine gleiche Verbindung kann je nach aufzunehmender äußerer Belastung einmal beispielsweise reibschlüssig, ein andermal kraftschlüssig wirken ( 79, 80) ( ). t KFOBDIEFS Hierarchie der Betrachtung werden ggf. verschiedene Berührflächen untersucht und fallweise auch verschiedene Arten der Kraftübertragung festgestellt. So kann bei der Verbindung zwischen zwei Teilen a und b ( 82, 83) an der Berührfläche zwischen beiden Fügeteilen ein Reibschluss wirksam sein, an der Berührfläche zwischen dem Verbindungsmittel und einem Fügeteil (beispielsweise a) hingegen ein Formschluss. Kennzeichnend für die Verbindung insgesamt ist dann jedoch die Hauptwirkung – im gezeigten Fall also der Reibschluss – zwischen den zu fügenden Partnern (a und b), wobei die Schraube in unserem Beispiel eindeutig eine untergeordnete Aufgabe als Verbindungsmittel (c) erfüllt.


35

a

F

N

a

N

(N)

(N)

R

a

(N)

(N)

F

b

F N

F

F

(N)

N

(N)

b F

F

F (N)

(N)

b F y

F

y

x

y

x

79 Schraubverbindung zwischen den Teilen a und b unter Querkraftbeanspruchung in der Berührfläche a/b. Die Kraft wird in diesem Fall durch Reib- bzw. tangentialen Kraftschluss infolge der Anpresskraft N übertragen.

Berührfläche a/b

80 Gleiche Schraubverbindung wie links zwischen den Teilen a und b unter Zugbeanspruchung in der Berührfläche a/b. Die Kraft wird in diesem Fall durch normalen Kraftschluss (Ef) an der Berührfläche durch Wirkung des Verbindungsmittels (der Schraube) übertragen.

a

b c

N

N

N

N

81 Modifizierte Schraubverbindung (Passschraubenverbindung) zwischen den Teilen a und b unter Querkraftbeanspruchung in der Berührfläche a/b wie auf 79. Die Kraft wird in diesem Fall durch Formschluss an der Berührfläche zwischen dem Verbindungsmittel (dem Schraubenschaft) und der Lochwandung der jeweils beteiligten Fügeteile a und b übertragen. Eine Anpresskraft N ist zu diesem Zweck nicht notwendig.

Berührfläche a/b

F a

x

R

F

F

F

F

F

b y

F

x

82 Unterschiedliche Betrachtungshierarchien führen zu unterschiedlichen Ergebnissen: Wir übernehmen das Belastungsbeispiel in 79 oben (Querkraft). Links wird die Verbindung zwischen den beiden Fügeteilen (Flanschen) a und b betrachtet. Die Schraube c ist in diesem Zusammenhang ein Verbindungsmittel. Die äußere Kraft F (Querkraft) wird durch Reibschluss in der Berührfläche a/b übertragen. Dies ist die übliche Interpretation einer derartigen Verbindung.

y

x

83 Gleiche Verbindung und gleiche Belastung (Querkraft) wie links, aber abweichende Betrachtung: es wird nunmehr die Berührfläche zwischen den Fügeteilen a (Schraubenkopf) und b (oberer Flansch) betrachtet. Als äußere Kraft F ist unter diesem Blickwinkel die Anpresskraft auf der Schraube aufzufassen. Es wirkt folglich ein normaler Kraftschluss in der Berührfläche a/b. Die Querkraft ist auf dieser Betrachtungshierarchie bedeutungslos. Diese Art der Betrachtung ist zwar theoretisch denkbar, entspricht jedoch nicht der anerkannten Fachpraxis.

84, 85 (umseitig) Einordnung einer Stahlverbindung in eine allgemeine Morphologie von Verbindungen. Die grau dargestellten Schriftzüge sind in der Morphologie als Optionen vorgesehen, sind jedoch nicht auf dieses Beispiel anwendbar. Die Parameter der Morphologie entsprechen im Wesentlichen den Abschnitten dieses Kapitels.4

36

geometrische Randbedingungen

XI Verbindungen

Elementart

linienförmige Bauteile flächige Bauteile

Lagebeziehung der Elemente

Anzahl Dimension Winkelbezug

statische Randbedingungen

nicht statische Randbedingungen

Anforderungen an den Knoten

2 2 90 °

Aufgabe der Verbindung

kraftleitend nicht kraftleitend

zu übertragende Beanspruchung

Normalkraft Zug / Druck Querkraft pos. / neg. y-z Moment x-y-z

Knotenbindungen

3 - wertig

Zustand

Bauzustand Endzustand

Umgebungsbedingung

bewittert unbewittert

Wasser

nicht drückendes Wasser drückendes Wasser Regen Schlagregen Tauwasser Eisbildung

Luftstrom

ruhend in Bewegung

Temperatur

konstant veränderlich

weitere Einflüsse

chemischer Angriff mechanischer Abrieb Feuer Sonneneinstrahlung Schall

Wärmeschutz

dämmend ummanteln thermisch trennen

Dichtigkeit

Abdecken Passgenauigkeit Verbund Ausfüllung (Fugenmasse)

Schallschutz

entkoppeln absorbieren reflektieren

Brandschutz

Verkleidung Überdimensionierung chemische Beschichtung Kühlen durch Masse / Wasser

Korrosions- / Feuchteschutz

konstruktiv chemisch

statisches System

Parallelperspektive

Explosionszeichnung


37

Bewegungsbeziehung beim Montagevorgang

frei eingeschränkt

Montagebedingung

Werksfertigung Baustellenfertigung

Zugänglichkeit

immer gewährleistet nur im Bauzustand

Maßtoleranzen

der Fertigung der Montage durch Formänderung am Gesamttragwerk

Lösbarkeit

lösbar nicht lösbar bedingt lösbar

Konstruktive Ausführung Material

Querschnittsaufbau

Stahl Stahlbeton Holz Holzwerkstoffe Mauerwerk Glas Kunststoffe Sonstiges Kombination

Querschnitt

Anzahl der Stoßflächen

1

Lage der ideellen Stoßflächen zur Systemlinie

orthogonal parallel Winkel

Fugenflächengeometrie

effektive Fugengeometrie

Sonder

Verschneidung der Systemlinien

in einem Punkt nicht in einem Punkt

Technologie des Fügens nach DIN 8593 Teil 4

3.1. Schrauben

Zusatzelement

Kraftleitung in der Fugen(teil)fläche Zug der Verbindung Druck Schub Kraftübertragung von Bauteil zu Bauteil

Reibschluss Kraftschluss Formschluss Kraftfluss

38

4.

XI Verbindungen

Fügungen für Primärtragwerke – einige Besonderheiten

Aus der Vielzahl der für Baukonstruktionen verwendbaren Fügungen sollen diejenigen in den folgenden Teilkapiteln näher betrachtet werden, die üblicherweise in Primärtragwerken eingesetzt werden. Aus dem Fundus der heute verfügbaren Fügetechnologien stellen die bauüblichen Fügungen bereits eine Auswahl dar, die sich aus den spezifischen Charakteristika des Baugewerbes oder der Bauindustrie sowie möglicherweise auch aus Gewohnheit und Überlieferung herausgebildet hat. Innerhalb der bei Bauwerken heute vorkommenden Fügungen zeichnet sich die Untergruppe der für Primärtragwerke Einsetzbaren dadurch aus, dass sie bestimmte spezifische Anforderungen erfüllt, wie etwa: t Kräfte in der für Primärtragwerke kennzeichnenden Größenordnung zu übertragen t HHGVOUFSEFOauf der Baustelle herrschenden Bedingungen möglichst schnell, ohne erhöhten Arbeitsaufwand – und folglich möglichst niedrigen Lohnkosten – sowie nach Möglichkeit ohne aufwendiges Gerät herstellbar zu sein. Dies gilt für Montageverbindungen, die infolge der eingeschränkten Transportmöglichkeiten einen bedeutenden Anteil ausmachen. t HHGEVSDIOJDIUPEFSOVSUFJMXFJTFTQF[JBMJTJFSUFT1FSTPOBMBVTführbar sein. sowie andere, die dazu führen, dass Fügungen für Primärtragwerke oftmals eine hohe Robustheit aufweisen, also eine gewisse Unempfindlichkeit gegen Ausführungsfehlern, die indessen zumeist durch eine deutliche Überdimensionierung, also einem Mangel an Effizienz, erkauft wird. Zahlreiche potenziell anwendbare Fügetechnologien, wie sie in anderen Industrie- und Gewerbesparten zum Stand der Technik gehören, finden aus diesen Gründen nur eher selten Eingang in das Bauwesen. Aus dieser Sicht ist Bautechnik, gemessen an anderen Techniksparten wie dem Flugzeug- oder dem Maschinenbau, zum Teil noch als technologisch deutlich rückständig zu bezeichnen.

5.

Systematik von Verbindungen – grundlegende Erwägungen

Abschn. 3.3.1 Werkstoff, S. 22 Abschn. 3.3.10 Prinzip der Kraftübertragung an der Berührfläche, S. 30 Abschn. 3.3.4 Technologie des Fügens, S. 25

Die folgenden Kapitel XI-4 bis XI-8 geben einen Überblick über die wichtigsten Bauverbindungen. Unter Vorgabe einer möglichst umfassenden und für die Konstruktionsarbeit brauchbaren Behandlung der wesentlichen Parameter bieten sich zunächst die folgenden Hauptordnungskriterien der Systematik von Verbindungen an: t Werkstoff der zu fügenden Elemente t Prinzip der Kraftübertragung an der Fügefläche (Schlussart) t Fertigungsverfahren der Fügung


39

Alle diese Merkmale eignen sich grundsätzlich als ordnende Gesichtspunkte in einer Systematik. Sie sind im Hinblick auf die Didaktik dieses Werks indessen mit spezifischen Vor- und Nachteilen verknüpft, die im Folgenden diskutiert werden sollen. In der Baufachliteratur ist die Praxis sehr verbreitet, Verbindungen werkstoffspezifisch zu klassifizieren, also beispielsweise Verbindungen für den Holzbau grundsätzlich von Verbindungen für den Stahlbau zu unterscheiden. Zunächst ist festzuhalten, dass dabei stillschweigend nur Verbindungen für Primärtragwerke vorausgesetzt werden. Darüber hinaus kommen für kleinere Größenordnung der Kraft – beispielsweise in Sekundärtragwerken wie der Fassade – für die einzelnen Werkstoffe indessen auch zahlreiche andere Verbindungen infrage, die sich in dieser Art werkstoffbezogener Klassifikation nicht finden. Das Kapitel XI-3 Fügeverfahren gibt einen Überblick über alle verfügbaren Technologien des Fügens. Ferner gilt, dass wenngleich die Eigenschaften der beteiligten Werkstoffe – wie weiter unten diskutiert – unbestreitbar die Art der Fügung beeinflussen, so dass z. B. eine Verschraubung im Stahlbau u. U. eine abweichende Funktionsweise und andere Einsatzmöglichkeiten aufweist als eine solche im Holzbau, Verbindungen dennoch auf fundamentalen physikalischen Wirkprinzipien, bzw. ihnen zugrunde liegenden physikalischen Effekten basieren, die bei allen Werkstoffen wirksam sind, sofern diese sich für die jeweilige Fügung grundsätzlich eignen. Im Sinne einer Erweiterung des Verfügungsrepertoires des Konstrukteurs sowie einer zielgerichteteren Vorgehensweise erscheint deshalb auch in diesem Bereich die Einführung einer werkstoffübergreifenden Systematik – zumindest was die übergeordneten Ordnungskriterien angeht – angebracht. In letzter Zeit wurden zahlreiche neue Fügetechnologien in das Bauwesen eingeführt, die früher nur für besondere Werkstoffe eingesetzt wurden, nunmehr aber auf mehrere Werkstoffe anwendbar sind. Während beispielsweise Klebungen ehemals fast ausschließlich als Leimungen im Holzbau auftraten, können gegenwärtig auch Stahlteile, Stahlbetonfertigteile und andere geklebt werden. Eine Abkehr von der rein materialbezogenen Klassifikation legt auch die Tatsache nahe, dass immer häufiger Materialkombinationen, wie bei Verbundkonstruktionen, zusammengefügt werden und folglich die Regeln des werkstoffspezifischen Fügens nicht in Reinform anwendbar sind. Ein eher funktionaler Ansatz, also auf die Frage zielend, welche Aufgaben unter bestimmten Bedingungen eine Verbindung zu erfüllen hat, und dann daraus folgernd, welche technischen Lösungsprinzipien hierfür zur Verfügung stehen, war die methodische Grundlage für diese Art von Neuerungen. Dieser funktionale Ansatz unterscheidet sich deutlich von einem gleichsam instrumentellen, der sich zunächst fragt, welches Repertoire an überlieferten Verbindungen für eine spezifische Aufgabe – und einen spezifischen Werkstoff – zur Verfügung steht und nur auf überlieferte bzw. genormte Lösungen zugreift.

5.1

Ordnungsmerkmal: Werkstoff

40

5.2

XI Verbindungen

Ordnungsmerkmal: Prinzip der Kraftübertragung 3.3.10 Prinzip der Kraftübertragung an der Berührfläche, S. 30

6 Orientierungen oder Umdrehungen jeweils mit positivem und negativem Vorzeichen ergeben insgesamt 12 Bewegungssinne

Kap. XI-2 Kraftübertragung

5.3

Ordnungsmerkmal: Fertigungsverfahren Fügen

DIN 8593-0, 4.; siehe auch Kap. XI-3, Abschn. 1. Das Fertigungsverfahren Fügen, S. 74

Die Betrachtung des Prinzips der Kraftübertragung als ordnenden Gesichtspunkt stellt im angesprochenen Sinne einen funktionalen Ansatz dar, und zwar bezogen auf die Teilfunktion des Kraftleitens ( ). Da es sich bei dieser Funktion unbestreitbar um eine fundamentale Aufgabe einer Verbindung handelt, erscheint dieses Kriterium für eine übergeordnete Kategorisierung zunächst gut geeignet. Nachteilig wirken sich hingegen zwei Aspekte aus: Eine Verbindung ist im Regelfall gekennzeichnet durch das ;Vsammenwirken verschiedener Prinzipien der Kraftübertragung, und zwar je nach betrachteter Belastungsrichtung unterschiedliche. Insgesamt sind 12 Kraftrichtungen oder -sinne im Raum zu berücksichtigen (). Trotzdem lässt sich in den meisten Fällen eine Hauptlastrichtung feststellen, welche für die Verbindung kennzeichnend ist. Eine Klassifikation der Verbindungen nach Hauptlastrichtungen ist zwar möglich, führt aber dazu, dass eine gleiche Verbindungsart grundsätzlich in verschiedenen Kategorien der Kraftübertragung, also mehrfach, aufzutauchen hätte. Ferner ist zu berücksichtigen, dass das Prinzip der Kraftübertragung nur wenig Information zur materiellen Beschaffenheit einer Verbindung vermittelt. Verschiedene Varianten sehr unterschiedlicher Ausführung können Kraft nach einem gleichen Übertragungsprinzip an der Berührfläche weiterleiten. Ein Beispiel hierfür ist eine Mauerfuge und eine HV-Schraubverbindung im Stahlbau – beide arbeiten reibschlüssig. Wegen seiner Bedeutung soll das Merkmal des Prinzips der Kraftübertragung im Kapitel XI-2 gesondert behandelt werden (). Das Merkmal des Fertigungsverfahrens macht primär Angaben über die Art, wie eine Fügung hergestellt wird. Im Vordergrund steht also die erste Phase der Lebensdauer einer Verbindung, nämlich die Fertigung und die Montage. Bei lösbaren und bedingt lösbaren Verbindungen beeinflusst das Fertigungsverfahren auch die letzte Phase, nämlich die Demontage oder das Recycling. Hingegen wird der wichtigste Lebensabschnitt einer Verbindung, nämlich der laufende Betrieb, durch diese Klassifikation in seinen Merkmalen nicht vollständig erfasst, obgleich die Norm ( ) bei der Gliederung der Fügeverfahren durchaus auch die Art des Zusammenhalts der Fügung in den Vordergrund stellt. Insbesondere hinsichtlich der wichtigsten Aufgabe, der Kraftleitung, ergeben sich Fälle, bei denen eine – aus Sicht der Fertigung – gleiche Verbindungsklasse nach verschiedenen Prinzipien der Kraftübertragung arbeitet. Ein gutes Beispiel ist die Verschraubung, welche alternativ kraft-, reib oder auch formschlüssig wirken kann. Es lassen sich aber – neben der Art der Erzeugung der Verbindung – dennoch orientierende Aussagen zur jeweils wirkenden Hauptschlussart machen. Trotz dieser Einschränkungen bietet das Fertigungsverfahren ein brauchbares Unterscheidungs- und Ordnungskriterium, da es sowohl die Art der Erzeugung der Verbindung als auch die Art des Zusammenhalts berücksichtigt und somit für die Erfassung der materiellen und technischen Ausführung der Verbindung insgesamt die meiste


Information liefert. Es erlaubt ferner eine sehr anschauliche, gut und schnell erfassbare Klassifikation von Verbindungen. Das Merkmal des Fertigungsverfahrens Fügen wird im Kapitel XI-3 eingehend diskutiert (). Die Gliederungen in 86 und 87 entsprechen der bislang herkömmlichen Praxis der Klassifikation von Verbindungen in Funktion des zu fügenden Werkstoffs als primärem Ordnungsmerkmal und sollen an dieser Stelle nur zur ergänzenden Hilfestellung des an diese Konvention gewöhnten Lesers dienen. Die folgenden Kapitel sind bewusst – und aus Sicht der Verfasser aus gutem Grunde – nicht auf ihrer Grundlage aufgebaut – wenngleich die Bedeutung des Materials deshalb nicht in Abrede gestellt wird (). Denn sie leiten aus dem Werkstoff direkt ein fixiertes, auf Erfahrungen beruhendes Verbindungsrepertoire ab. Diese Spezialisierung, welche insbesondere im konstruktiven Ingenieurbau häufig anzutreffen ist, steht einem werkstoffgerechten Konzipieren von Konstruktionen und von deren Verbindungen in vielen Fällen im Wege. Funktion und Fügeverfahren werden dabei aus der – vorab – gewählten Verbindung abgeleitet und führen nicht selten im Abgleich mit den Bauteilanforderungen zu konstruktiven oder fertigungstechnischen Konflikten. Häufig werden diese durch Zusatzelemente eher notdürftig gelöst. Die bisherigen Überlegungen und besonders die Betrachtungen im Kapitel XI-2 () zeigen, dass der Werkstoff der zu verbindenden Bauteile zweifelsohne einen wesentlichen Einfluss auf die Anforderungen an eine Verbindung und die Ausführungsform der Fügungen hat. Die für den Entwurf einer solchen Verbindung maßgebenden Funktionen resultieren indessen – wie wir gesehen haben – vielmehr aus den Anforderungen an die anzuschließenden Bauteile und sind infolgedessen grundsätzlich nicht werkstoffspezifisch. In Abwandlung der konventionellen Praxis ist auch eine Methode denkbar, bei der alle Schlussarten und zugehörig geeigneten Fügeprinzipien unter funktionalen und fertigungstechnischen Kriterien gewählt werden, welche am Ende des Konzeptionsprozesses in die Entwicklung einer konkreter definierten Verbindungskonstruktion münden. Diese aus dem Entwicklungsprozess hervorgegangene Verbindungskonstruktion kann dann zu einer vorteilhaften Materialisierung in einem spezifischen Werkstoff im Zusammenhang mit der Werkstoffwahl der anzuschließenden Bauteile geführt werden. Dabei kann in Umkehrung des herkömmlichen Vorgehens im Einzelfall auch die Verbindung für die Werkstoffwahl der Bauteile bzw. für die Werkstoffkonfiguration der Verbindungsfuge entscheidend sein – und nicht umgekehrt. Eine primär werkstofforientierte Methode des Konzipierens von Verbindungen impliziert eine induktive, auf fortschreitende Spezialisierung ausgerichtete Weiterentwicklung bereits bekannter Verbindungen. Man überspringt durch diese Methodik einen wichtige Phase im technischen Entwicklungsprozess wie in Kapitel I beschrieben (), nämlich das Entwickeln einer prinzipiellen Lösung auf der Grundlage der vorangegangenen Phase der Erarbeitung eines

41

Kap. XI-3 Fügeverfahren

5.4

Hierarchie der Ordnungsmerkmale

Kap. XI-2, Abschn. 5 Besonderheiten der Werkstoffe bei der Kraftübertragung, S. 62

Band 1, Kap. 1, Abschn. 2.2 Phasen des Konstruktionsprozesses, S. 6 ff, insbesondere das Flussdiagramm in 3

42

XI Verbindungen

Verbindungen im Holzbau mit Kleber (starre Verbindungen) (integrierend) Schraubenpressklebung (S, A u E) Verbindungen mit eingeklebten Stahlstäben (S, Urf)

XI-6, 4.

geklebte Tafelelemente (S) Keilzinkenverbindungen (S)

XI-8,

Schäftungsverbindungen (S)

XI-8,

Verbundbauteile aus BSH (S)

nachgiebige Verbindungen (differenzial) mit mechanischen Verbindungsmitteln Verbindungen mit metallischen Stiften Stabdübel (SDü) und Passbolzen (PB) (A u E)

XI-5, 5.1 XI-5, 2.5.2

Bolzen (Bo) und Gewindestangen (A u E) Nägel (Nä) und Sondernägel (SNä, RNä) (A u E) Holzschrauben (Sr) (A u E)

XI-5, 4.1 XI-5, 2.6.2

Klammern (Kl) (A u E)

XI-5, 3.1

Verbindungen mit Dübeln besonderer Bauart Verbindungen mit Ring- und Scheibendübeln (Z)

XI-5, 5.2

Verb. mit Scheibendübeln mit Zähnen oder Dornen (A u E, Z)

XI-5, 5.2

Verbindungen mit Dübeln b. B. in Hirnholzflächen (A u E)

XI-5, 5.2

Verbindungen mit Nagelplatten (A u E)

XI-5, 4.2

zimmermannsmäßige Verbindungen Versätze (Z)

XI-4, 3.4

Zapfenverbindungen (Z)

XI-4, 3.2

Holznagelverbindungen (A u E)

86 Herkömmliche, werkstoffbezogene Gliederung der in Anwendung befindlichen Verbindungen im Holzbau (nach DIN 1052) mit Hinweis auf die Kapitel und Abschnitte, in denen sie in diesem Werk näher behandelt werden.


43

Verbindungen im Stahlbau durch Stoffvereinigen (integrierend) Schweißen (S, A u E)

XI-8,

Löten (S, A u E) Kleben (S)

XI-8,

mit mechanischen Verbindungsmitteln (differenzial) Schrauben vorgeformt SL, SLP-Verbindungen (A u E)

XI-5, 2.5.1

SLV, SLVP-Verbindungen (A u E)

XI-5, 2.5.1

GV-Verbindungen (A u E)

XI-5, 2.5.1

GVP-Verbindungen (A u E)

XI-5, 2.5.1

selbstformend gewindeformend (A u E)

XI-5, 2.6.2

selbstschneidend (A u E)

XI-5, 2.6.2

Nieten Vollniete (Umf)

XI-7, 2.1.1

Hohlniete (Umf)

XI-7, 2.1.2

Schließringniete (Umf)

XI-7, 2.1.3

Verstiften (Z, A u E) Verkeilen (A u E)

XI-4, 4. XI-5, 6.2

87 Herkömmliche, werkstoffbezogene Gliederung der in Anwendung befindlichen Verbindungen im Stahlbau mit Hinweis auf die Kapitel und Abschnitte, in denen sie in diesem Werk näher behandelt werden.

44

XI Verbindungen

Anforderungsspektrums, und setzt allzu frühzeitig an der materiellen Entwicklung der Baustruktur an. Dieser Vorgang behindert jedoch die Entwicklung neuer Verbindungen und innovativer Fügetechniken. Nur ein funktional-deduktiver Entwicklungs- bzw. Entwurfsansatz führt zu einer wirklichen Einheit von Konstruktion und Verbindung. Mit der Gliederung und dem Aufbau der folgenden Kapitel wird beabsichtigt, abstrakten – und damit allgemeingültigen – Wirkprinzipien und Wirkstrukturen von Verbindungen stärker in das Bewusstsein des Konstrukteurs zu rücken, dadurch ein breites Lösungsrepertoire für die gestellten Anforderungen zu eröffnen und auf diesem Wege einen Beitrag zu einer effizienteren Methodik zu leisten. Dieser Weg deckt sich auch mit der allgemeinen Zielsetzung dieses Werks, auf den hohen Stellenwert des Arbeitens mit Prinzipien des Konstruierens hinzuweisen.

Die übergreifenden Informationen aus der DIN 8583-0 zu Art der Erzeugung, Art des Zusammenhalts sowie Lösbarkeit der Verbindung sind in Kap. XI-3, 63, S. 101 in einem Überblick zusammengetragen

Aus diesen Überlegungen heraus schlagen wir eine Gliederung der Fügungen für Primärtragwerke nach dem Fertigungsverfahren Fügen vor wie es der DIN 8593 zugrundeliegt und in Kapitel XI-3 näher betrachtet wird. Insgesamt bietet dieses primäre Ordnungsmerkmal aus Sicht der Autoren die für unsere Zwecke methodisch effizienteste Information zum Wirkprinzip einer Verbindung, ( ).

88 Auf dem Fügeverfahren als primärem Ordnungsmerkmal aufbauende Gliederung der wichtigsten hochbauüblichen Verbindungen, wie sie den folgenden Kapiteln zugrundegelegt wird. Die grauen Balken zeigen Gemeinsamkeiten von Verbindungsklassen über die Werkstoffgrenzen hinweg auf. Warnkreuze weisen auf Unverträglichkeiten hin. Neben der Verbindung findet sich der Verweis auf das Kapitel und den Abschnitt, in welchem sie vertiefend behandelt wird.

Holz

Stahl

Beton

Mauerwerk

Zusammensetzen XI-4 Verbindungen mit Ringund Scheibendübeln

Gelenkbolzen XI-5, 2.5.2

4.2

Dornsicherung von Fertigteilen

5.

Aufsetzen von Fertigteilen

5.

Aufsetzen von Betonsteinen

2.

Verbindungen mit Dübeln XI-5, 2.5.2 b. B. in Hirnholzflächen Versätze Zapfenverbindungen Aufsetzen von Holzteilen

Aufsetzen von Stahlteilen 4.1

3.

Aufsetzen von Mauersteinen

2.

An- und Einpressen XI-5 Verb. mit Scheibendübeln 2.5.2 mit Zähnen oder Dornen Schrauben

Schrauben

vorgeformt

Schrauben

vorgeformt

Bolzen (Bo) und Gewindestangen

2.5.2

selbstformend

vorgeformt

SL, SLP-Verbindungen

2.5.1

SLV, SLVP-Verbindungen

2.5.1

GV-Verbindungen

2.5.1

GVP-Verbindungen

2.5.1 selbstformend

selbstformend Gewinde formend

2.6.2

Holzschrauben (Sr)

selbstschneidend Stabdübel (SDü) und Passbolzen (PB)

5.1

Nägel (Nä) und Sondernägel (SNä, RNä)

4.1

Verbindungen mit Nagelplatten

4.2

Schrauben von Fertigteilverbindungen

2.6.2

Betonschrauben

2.6.2

2.6.2

Anker

2.6.1

Verstiften

Holznagelverbindungen Klammern (Kl)

3.1

Verkeilen

6.

Verkeilen

6.

Fügen durch Urformen XI-6 Verbindungen mit eingeklebten Stahlstäben

4.

Gießen von Beton

2.1-2.3

Verguss von Fertigteilverbindungen

2.5.2

Verguss von Verankerg.

2.4

Fügen durch Umformen XI-7 Nieten

Werkstoff zu spröde

Stoff vereinigen

Voll-, Hohlniete

2.1.1, 2.1.2

Schließringniete

2.1.3

Blindniete

2.1.4

Falzen von Feinblech

3.

Kleben von Stahlteilen

3.



XI-8

Schraubenpressklebung

4.4

geklebte Tafelelemente

4.6

Keilzinkenverbindungen

4.5.2

Schäftungsverbindungen

4.5.1

Verbundbauteile aus BSH

4.6

Kleben von Fertigteilen

Löten nicht schmelzbar

Schweißen

2.

Schmelzpunkt zu hoch

Schmelzpunkt zu hoch

46

XI Verbindungen

Anmerkungen

1 2 3

4

Ewald O (1975) Lösungssammlungen für das methodische Konstruieren, S. 63 Ewald, S. 62 In der Fachliteratur herrscht leider keine einheitliche Auffassung der Schlussarten. So wird manchmal beim Kraftschluss die planmäßig wirkende Kraft N nicht als eine durch feste Körper übertragene Kraft aufgefasst, sondern als Gas- oder Flüssigkeitsdruck, Magnetkraft etc. (Beispielsweise in Ewald O (1975) Tabelle A 10 Tabellarische Lösungssammlung „Verbindungen“). Da diese Kraftwirkung im Bauwesen vergleichsweise selten ist, werden bei bauspezifischen Verbindungen manchmal nur drei Arten der Kraftübertragung Reibschluss, Formschluss und Stoffschluss in Betracht gezogen. Da bei Anwendung dieser Kategorisierung einige methodische Probleme ungelöst bleiben, soll abweichend von dieser Praxis im Folgenden die Auffassung der Quellen: VDI 2232 sowie VDI-Berichte 493 (1983), Spektrum der Verbindungstechnik – Auswählen der besten Verbindungen mit neuen Konstruktionskatalogen sowie Roth K (1996, 2001?) Konstruieren mit Konstruktionskatalogen, Springer, New York übernommen werden, die auch in den Unterkapiteln XI-2 bis XI-8 angewendet wird. Es werden fortan im Wesentlichen die drei Hauptschlussarten t Formschluss t Stoffschluss t Kraftschluss unterschieden. Abweichend von der oben angesprochenen Klassifikation – die in ihren wesentlichen Aussagen ihre Gültigkeit bewahrt – wird der Reibschluss als eine Unterkategorie bzw. als ein Spezialfall des Kraftschlusses behandelt. Ein Reibschluss ist nach dieser Auffassung ein Kraftschluss, bei dem die Kraft (F) nicht normal, sondern tangential zur Berühr- oder Wirkfläche ausgerichtet ist. Dies hat eine Straffung und Vereinheitlichung der Klassifikation zur Folge. Die Thematik wird in Kap. XI-2 Kraftübertragung vertieft. Auszug aus der Diplomarbeit von B. Schaffarra: Morphologie über das Fügen und Verbinden, angefertigt am Institut für Entwerfen und Konstruieren, Fachgebiet für Grundlagen der Planung und Konstruktion, Prof. J. L. Moro.

1. Zielsetzung 2. Feste und bewegliche Verbindungen 3. Prinzipien der Kraftübertragung an der Berührfläche – die Schlussarten und die Schluss erzeugenden Kräfte 3.1 Formschluss 3.2 Stoffschluss 3.3 Kraftschluss 3.3.1 Normaler Kraftschluss 3.3.2 Tangentialer Kraftschluss (Reibschluss) 4. Die Kraftübertragung im Raum 4.1 Erzeugung fester und beweglicher Verbindungen 4.2 Schlussartenmatrix 5. Besonderheiten der Werkstoffe bei der Kraftübertragung 5.1 Werkstoff und Bauprinzip 5.2 Werkstoff und Fügung 5.2.1 Druckstöße 5.2.2 Zugstöße 5.2.3 Besonderheiten von Scherverbindungen im Holzbau 5.2.4 Anordnung von stiftförmigen Verbindungsmitteln im Holzbau 5.2.5 Knotenverstärkungen im Holzbau Anmerkungen

XI

VERBINDUNGEN



XII

ÄUSSERE HÜLLEN



XIII

INNERE HÜLLEN



48

Zielsetzung

VDI 2232 Methodische Auswahl fester Verbindungen – Systematik, Konstruktionskataloge, Arbeitshilfen, Januar 2004

2.

Feste und bewegliche Verbindungen Band 1, Kap. V-2, Abschn. 2.3 Lagerung, S. 370 ff Kap. XI-1, Abschn. 3.1.1 Statische Randbedingungen > Knotenbindungen, S. 6

In Vorbereitung der Diskussion bauüblicher Verbindungen in den Kapiteln XI-4 bis XI-8 soll in diesem Kapitel die Funktion der Kraftübertragung an der Berührstelle zweier Wirkflächen in einer Verbindung näher untersucht werden. Wichtiges Ziel der folgenden Überlegungen ist, die Kraftleitung innerhalb einer Verbindung in allen möglichen Richtungen im Raum zu beschreiben sowie das physikalische Prinzip zu benennen, nach dem der Last eine geeignete Reaktionskraft entgegengesetzt wird. Im Wesentlichen stützen sich die folgenden Ausführungen auf die Richtlinie VDI 2232 ( ). Verbindungen sind im Zusammenhang einer Konstruktion stets in einem statischen System eingebunden, in dessen Kontext ihnen spezifische Aufgaben der Kraftübertragung zugewiesen werden. Dies äußert sich vordergründig in der Anzahl der Bindungen bzw. der Freiheitsgrade, die eine Verbindung aufweist. Wir unterscheiden in diesem Sinne – wie angesprochen – zwischen festen Verbindungen, die auf Fügungen (keine Freiheitsgrade) zurückzuführen sind, und beweglichen Verbindungen, die mindestens eine Führung (mindestens einen Freiheitsgrad) enthalten. Durch die geeignete Kombination von festen und beweglichen Verbindungen können zwei fundamentale Zielsetzungen der Statik verwirklicht werden, nämlich t Gleichgewicht der Kräfte im statischen System zu schaffen t VOEHMFJDI[FJUJHCBVàCMJDIFVerformungen der zu fügenden Bauteile aus verschiedenen Ursachen schadensfrei und innerhalb der durch die Forderung nach Gebrauchstauglichkeit vorgegebenen Grenzen zuzulassen. 1 rein formschlüssig

feste Verbindungen (Fügungen)

2 stoffschlüssig

Zahl der Freiheitssinne = 0 3 kraftschlüssig

Verbindungen 1 Translationsführung

2 Rotationsführung bewegliche Verbindungen (Führungen) Zahl der Freiheitssinne > 0

1 Klassifikation der Verbindungen in feste und bewegliche (gemäß 1).

3 Schraubenführung

4 sonstige Führungen

siehe Tabelle in 14

1.

XI Verbindungen

2. Kraftübertragung

49

a

b Spiel

Spiel

keine Belastung

a

b Spiel

Berührung

F y

Belastung durch Kraft F

x

2 Reiner Formschluss: Im unbelasteten Zustand (oben) wirkt keinerlei Kraft, zwischen allen Wirkflächen herrscht loses Spiel. Durch Wirkung der Belastung F entsteht Kontakt zwischen Wirkflächen (unten). Die Verbindung, die durch Einführen des Stiftes in Richtung ¬y hergestellt wird, kann in dieser Richtung grundsätzlich auch gelöst werden. Um eine feste Verbindung zu schaffen, ist diese Richtung (¬y) mittels einer zusätzlichen Maßnahme zu sichern (z. B. durch einen Splint). Auch dieses Merkmal ist typisch für formschlüssige Verbindungen (Verbindungspartner b gestellfest angenommen).

L

a

B

Spiel

D

b

y

x

3 Reiner Formschluss: Zapfenverbindung im Holzbau, Kraftübertragung zwischen a und b durch Kontakt an der Berührfläche B. Die Demontage D (rechts) erfolgt in umgekehrter Richtung (¬ y) zur Wirkrichtung der Belastung L (¬ - y). Wie für reinen Formschluss kennzeichnend, herrscht ein loses Spiel zwischen a und b.

50

3.

XI Verbindungen

Prinzipien der Kraftübertragung an der Berührfläche – die Schlussarten und die Schluss erzeugenden Kräfte

Wie bereits in Kapitel XI-1 dargelegt ( ), gehen wir im Folgenden von drei Hauptschlussarten aus: t Formschluss

Kap. XI-1, Abschn. 3.3.10 Prinzip der Kraftübertragung an der Berührfläche, S. 30

t Stoffschluss t Kraftschluss Über die dort formulierte Definition hinaus stellen sich bei der Abgrenzung der Schlussarten einige wichtige Fragen, die im Folgenden näher diskutiert werden sollen.

3.1

Formschluss (Kürzel f) diese wird in der Fachliteratur oft nicht klar vollzogen, so dass oftmals eine gewisse Undeutlichkeit bei der Anwendung der Begriffe herrscht

3.2

Stoffschluss (Kürzel s)

dies bedeutet nicht, dass keine stoffschlüssigen festen Einzelverbindungen an insgesamt beweglichen Gesamtkonstruktionen beteiligt sein können VDI 2232, Abschn. 5.2, Konstruktionskatalog 1. Im gleichen Dokument wird das Kleben und das Löten indessen dem Stoffschluss zugeordnet (Abschn. 2.1, Bild 1)

Der Begriff des Formschlusses findet sich auch in den deutlicher präzisierenden Abwandlungen reiner Formschluss und Berührungsschluss. Damit soll eine klare Abgrenzung zum Kraftschluss gezogen werden ( ). Kennzeichnend für den Berührungs- oder reinen Formschluss ist das Vorhandensein eines losen Spiels ( 2). Die betrachteten Wirkflächen stehen infolgedessen nicht unter elastischer Vorspannung – wie beim Kraftschluss der Fall. Erst die Belastung (Kraft F) normal zum Wirkflächenpaar führt diese aneinander und löst die Kraftübertragung aus. Das stets vorhandene Spiel zwischen den formschlüssig zu fügenden Verbindungspartnern ist auch die Voraussetzung für die Montage der Teile, die durch Bewegung in einer festgelegten Positionierungsrichtung zu erfolgen hat. Oftmals ist hierfür nur eine Richtung zulässig. In gleicher Weise muss die formschlüssige Fügung folgerichtig in der gleichen Richtung – nunmehr gegensinnig – wieder demontabel sein ( 3). Es ist kennzeichnend für formschlüssige Fügungen, dass sie gegen Demontage in ebendieser Richtung zusätzlich zu sichern sind, beispielsweise durch nachträglich eingeführte Zusatzelemente (Beispiel: Splint) oder durch nachträgliches Umformen (Beispiel: Verlappen von Blechen) ( 4) oder auch durch ausreichend große Gravitationskraft. Für eine Sicherung des Formschlusses kommt wiederum ein Formschluss sowie auch die anderen Schlussarten infrage. Der Stoffschluss zwischen zwei Verbindungspartnern entsteht durch die Stoffvereinigung an ihren Grenzflächen. Die Verbundwirkung entsteht folglich durch die gleichen elektromagnetischen Molekularkräfte (= Schluss erzeugende Kraft) wie auch der Stoffzusammenhalt im Werkstoff der zu fügenden Teile (Kohäsion). Das Resultat ist vergleichbar mit einem Stoffkontinuum. Es werden immer Kräfte in allen denkbaren Richtungen aufgenommen, und zwar spielfrei. Stoffschlüssige Verbindungen sind folglich nie beweglich (). Die Aktivierung der molekularen Bindekräfte zu Verbindungszwecken im Stoffschluss setzt voraus, dass Moleküle des gleichen Werkstoffs gefügt werden. Auch wenn in der Fachliteratur nicht allgemein üblich, zieht die Quelle ( ) eine Abgrenzung zwischen


stoffschlüssiger Verbindungen gegenüber solchen, welche auf der Kraftwirkung zwischen Wirkflächen von Teilen unterschiedlicher Werkstoffe beruhen (Adhäsion). Hierzu zählen beispielsweise Klebund Lötverbindungen (). Diese werden als adhäsionsschlüssige Verbindungen dem Kraftschluss zugeordnet. Diese Praxis soll in diesem Werk übernommen werden. Wirkflächenpaarungen, an denen Belastungen durch Kraftschluss übertragen werden, stehen – im Gegensatz zum Formschluss – unter Vorspannung, berühren sich infolgedessen, und zwar planmäßig über die gesamte Lebensdauer der Verbindung. Kraftschlüssige Verbindungen haben kein Spiel. Die Vorspannkräfte verformen die festen Fügeteile elastisch. Die Schluss erzeugende Kraft kann dynamisch oder statisch sein, wobei in unserem Zusammenhang letztere von Bedeutung sind ( 5). Ferner kann die (statische) Kraft normal oder tangential an der Wirkfläche angreifen. Dies führt zur wichtigen Unterscheidung zwischen

51

dies wird im folgenden Abschn. 3.3 Kraftschluss diskutiert

3.3

Kraftschluss

t normalem Kraftschluss und t tangentialem Kraftschluss, auch als Reibschluss bezeichnet Er wirkt über den Kontakt zwischen zwei Wirkflächen – in diesem Aspekt vergleichbar mit dem Formschluss –, die Wirkflächen stehen aber unter planmäßiger Pressung – im Gegensatz zum Formschluss – und haben kein Spiel. In Abhängigkeit der Art der Schluss erzeugenden Kraftwirkung, die ja charakteristisch ist für den Kraftschluss, wird unterschieden zwischen:

3.3.1 Normaler Kraftschluss

t elastisch wirkenden Kräften: Dies umfasst die Mehrzahl der bauüblichen Verbindungen. Bei ihnen wirken Kräfte durch Berührung auf elastisch verformbare, feste Körper. Je nachdem, in welcher Größenordnung sich die elastischen Verformungen der beteiligten Elemente vollziehen, wird ferner unterschieden zwischen 2 tt kraftschlüssig nachgiebige Verbindungen (): die Verformungen spielen sich in der Größenordnung der Abmessungen der zu fügenden Teile ab. Man kann in diesem Fall statt von Verformungen treffender von Formänderungen reden. Dies gilt insbesondere für federnde Bau- oder Verbindungsteile. Typische Vertreter dieser Kategorie sind Sicherungsringe, Klammern, Schnappverbindungen. Kraftschlüssig nachgiebige Verbindungen sind in Wirkrichtung der Schlusskraft stets demontierbar ( 5).

t LSBGUTDIMàTTJH OBDIHJFCJHF 7FSCJOdungen (Kürzel E)

52

XI Verbindungen

t LSBGUTDIMàTTJH TUFJGF 7FSCJOEVOHFO (quasi-formschlüssige Verbindungen) (Kürzel Ef)

Band 1, Kap. 3.1, Abschn. 7.4 Nebenvalenzbindungen, S. 86

t HSBWJUBUJPOTTDIMàTTJHF7FSCJOEVOHFO (Kürzel g)

tt kraftschlüssig steife Verbindungen: die Verformungen sind wesentlich kleiner und vollziehen sich in der Größenordnung von Toleranzen der zu fügenden Teile. Dies gilt für starre Körper unter Spannung, die eine elastische Dehnung erfahren. Kraftschlüssig steife Verbindungen werden wegen ihrer Verwandtschaft mit rein formschlüssigen auch als quasi formschlüssige Verbindungen bezeichnet. Charakteristische Beispiele für quasi formschlüssige Verbindungen sind Schrauben-, Niet- und Pressfügungen mit nur geringer Anziehvorspannung. Kraftschlüssig steife Verbindungen sind – analog zu formschlüssigen – in Wirkrichtung der Schlusskraft nicht demontierbar ( 6). t Feldkräfte: Schluss erzeugende Feldkräfte können magnetische, elektromagnetische, molekular elektromagnetische (van-derWaals- Kräfte, ) und insbesondere Schwerkräfte (Gravitation) sein. tt 4FISCFEFVUTBNGàSEBT#BVXFTFOTJOEEJF7FSCJOEVOHFO bei denen als Schluss erzeugende Kraft die Gravitation oder Schwerkraft wirkt ( 9). Zahlreiche Verbindungen im Bauwesen zählen zu dieser Gruppe, wie alle Kontaktfugen zwischen aufgesetzten, gestapelten oder geschichteten Bauteilen, beispielsweise Fundamentsohlen, Mauerwerksfugen, Lager etc. Da der Kraftschluss nur Kräfte normal zur Wirkfläche aufnimmt, muss er, um eine feste Verbindung - also eine in allen Richtungen festgehaltene – zu schaffen, tangential zur Wirkfläche – in diesem Fall also horizontal – zusätzlich gesichert sein. Infrage kommen für diesen Zweck wiederum alle Schlussarten; häufig ist für diese Aufgabe der Reibschluss verantwortlich, insbesondere bei großen Reibbeiwerten und großen Lasten wie beispielsweise bei einer Fundamentsohle. tt magnetische Kräfte kommen im Bauwesen bei nicht dauerhaften Verbindungen zwar gelegentlich vor, sind aber als marginal anzusehen und sollen an dieser Stelle nicht näher behandelt werden.

t BEIÊTJPOTTDIMàTTJHF 7FSCJOEVOHFO (Kürzel m)

tt "MT 7FSCJOEVOHFO NJU molekular elektromagnetischen Kräften, also Adhäsionskräften, als Schluss erzeugende Kraftwirkung können – wie oben angesprochen – Klebungen und Lötungen zwischen Teilen aus zumeist unterschiedlichen Werkstoffen aufgefasst werden. Es wird – im Gegensatz zum Stoffschluss s – kein Stoffkontinuum geschaffen.


b

53

Spiel

a

F b

F

L

a

Splint y

y

x

D x

4 Formschlüssige Verbindung zwischen den Teilen a und b für Kraftwirkung in ¬x mit Steckbolzen als Verbindungsmittel. Der Bolzen wird in Richtung ¬ -y eingeführt, und kann ohne Sicherung wieder in Richtung ¬ y herausgezogen werden oder herausfallen. Dies wird durch einen Sicherungssplint verhindert, der nachträglich eingeführt und seinerseits wieder durch Umformung (Umbiegen der Enden) gegen Herausfallen gesichert wird.

5 Schnappverbindung zwischen den Elementen a und b: Abdeckung a einer Pressleiste b an einer Pfosten-Riegel-Fassadenkonstruktion. Die kraftschlüssig nachgiebige Verbindung (Schluss erzeugende Kraft E) kann in Wirkrichtung der Belastung L demontiert werden (D).

L D

b a

y

x

6 Schraubverbindung zwischen den Elementen a und b: Die kraftschlüssig steife oder quasi-formschlüssige Verbindung (Schluss erzeugende Kraft Ef) kann nicht in Wirkrichtung der Belastung L demontiert werden, sondern nur durch die Schraubbewegung D.

54

XI Verbindungen

3.3.2 Tangentialer Kraftschluss (Reibschluss)

Die der Belastung entgegenwirkende Reaktionskraft entsteht tangential zum Wirkflächenpaar. Es ist eine Berührung der Flächen erforderlich um die Reibwirkung zu aktivieren sowie auch ein normaler Kraftschluss, der die Vorspannkraft für den tangentialen Reibschluss bereitstellt. Es können Kräfte in allen Tangentialrichtungen bezogen auf die Wirkflächenpaarung übertragen werden. Innerhalb des tangentialen Kraftschlusses (Reibschluss) ist zu unterscheiden zwischen

t haftreibschlüssige Verbindungen (Kürzel r)

t Gleit- und Haftreibschluss: relevant für statische Konstruktionen ist der Haftreibschluss, bei dem die Reibflächen sich relativ zueinander nicht bewegen. In Richtung der Belastung ist diese Schlussart – insbesondere im Vergleich zum Klemmreibschluss unten – als verhältnismäßig nachgiebig zu bezeichnen. Das Reibsystem wirkt in beiden Richtungssinnen auf gleiche Weise. Je nach Größe der Reibkraft unterscheidet man tt leicht nachgiebige reibschlüssige Verbindungen: die Verbindung ist durch mäßige Kraftanwendung im Betrieb lösbar ( 7) tt schwer nachgiebige reibschlüssige Verbindungen: die Verbindung kann nur schwer gelöst werden, dies ist im Betrieb – anders als bei leicht nachgiebigen Verbindungen – hingegen nicht vorgesehen ( 8)

t LMFNNSFJCTDIMàTTJHF 7FSCJOEVOHFO (Kürzel r f)

t Klemmreibschluss oder nicht nachgiebiger Reibschluss: kombiniert die Reibschlusswirkung mit einer Klemmwirkung (nicht lineares Reibsystem, klemmt in einem Richtungssinn 3 ), die dem steifen Kraftschluss sehr ähnlich ist ( 10). In Wirkungsrichtung der Kraft ist diese Schlussart nicht nachgiebig.


55

L

L a

b

r

a

b

r

r

F

r

y

y

x

x

7 Leicht nachgiebige reibschlüssige Verbindung: Die Feder F erzeugt einen Anpressdruck auf die Lochwandungen und ruft einen Reibschluss r hervor. Die Verbindung ist nur lose und kann in Wirkrichtung der Belastung L (¬ y) leicht gelöst werden. 3

8 Schwer nachgiebige reibschlüssige Verbindung (Pressverbindung): die Vorspannkraft der Verbindung erzeugt einen Anpressdruck auf die Lochwandungen und ruft einen Reibschluss r hervor. Die Verbindung ist nur schwer in Wirkrichtung der Belastung L (¬ y) zu lösen, im Betriebszustand ist sie planmäßig nicht lösbar. 3

a

b

L a

b

rf

rf

G

y

y

x

9 Gravitationsschlüssige Verbindung zwischen den Elementen a und b: Köcherfundament auf Gelände. Die Schluss erzeugende Kraft der Gravitation (G) erhöht sich mit der Auflast der Tragkonstruktion im Betriebszustand.

x

10 Klemmreibschlüssige oder nicht nachgiebige reibschlüssige Verbindung: der Klemmreibschluss rf verhindert, dass das Element a in Wirkrichtung der Belastung L (¬ y) herausgezogen wird, wirkt also selbst hemmend. In der Gegenrichtung (¬ -y) wirkt sie hingegen wie eine leicht nachgiebige Verbindung gemäß 7. 3

56

4.

XI Verbindungen

Die Kraftübertragung im Raum

Die im vorigen Kapitel diskutierten Schlussarten sind dazu geeignet, während des Betriebs einer Verbindung Kraftwirkungen in verschiedenen Richtungssinnen aufzunehmen: t Formschluss: sperrt Bewegungen nur in einem Richtungssinn t Stoffschluss: sperrt Bewegungen in allen denkbaren Richtungssinnen t Kraftschluss: sperrt Bewegungen in einem Richtungssinn oder auch in mehreren, in einer Ebene enthaltenen Richtungssinnen (Beispiel: Reibschluss oder tangentialer Kraftschluss)

4.1

Erzeugung fester und beweglicher Verbindungen

Nur ein Stoffschluss schafft infolgedessen ohne weitere Sicherungsmaßnahmen eine feste Verbindung, also eine Verbindung, die in allen denkbaren 12 Richtungssinnen im Raum festgehalten ist. Alle anderen Schlussarten t MBTTFOFOUXFEFSNJOEFTUFOTFJOFO3JDIUVOHTTJOOJN3BVNGSFJ und erzeugen damit eine bewegliche Verbindung t PEFSFSGPSEFSOFJOFzusätzliche Sicherung, also eine weitere Schlussart, um eine feste Verbindung zu schaffen. Zwei alternative Ausführungen eines Verbindungsdetails in 13 zeigen, wie es im Ermessen des Konstrukteurs steht, durch Einführung oder Auslassen einer Sicherung eine feste oder bewegliche Verbindung herzustellen.

4.2

Schlussartenmatrix

VDI 2232 Methodische Auswahl fester Verbindungen – Systematik, Konstruktionskataloge, Arbeitshilfen, Januar 2004 sowie Roth K (1994), S. 387 ff

Da es sich um gedachte oder virtuelle Bewegungen entlang der oder um die Koordinatenachsen handelt, die physikalisch nicht erfolgen dürfen, werden sie in der Fachliteratur üblicherweise als differenzielle Änderungen bx, by etc. angegeben. Der Einfachheit halber verwenden wir diese Notation nicht vgl. hierzu die Definitionen der Schluss erzeugenden Kräfte sowie ihre Kürzel im Abschn. 3. Prinzipien der Kraftübertragung an der Berührfläche – die Schlussarten und die Schluss erzeugenden Kräfte

Da eine Verbindung während ihres Betriebs Belastungen aus allen denkbaren Richtungssinnen im Raum erfahren kann, ist für die korrekte Erfassung ihrer statischen bzw. mechanischen Wirkungsweise stets zu berücksichtigen, welche Schlussart in welchem Richtungssinn wirksam ist. Eine einfache und übersichtliche Darstellungsweise für diesen Zweck ist die Schlussartenmatrix ( ). Anhand eines kartesischen Koordinatensystems werden die zwölf denkbaren Richtungssinne – drei Translationssinne, drei Rotationssinne sowie ihre Umkehrungen – benannt und in einer Matrix dargestellt (). Wird also eine Verbindung zwischen den beteiligten Elementen a und b mit Betriebskräften belastet, wobei b als gestellfest und a als beweglich angenommen wird, so werden die Schlussarten, bezeichnet durch die jeweils wirkenden Schluss erzeugenden Kräfte ( ), in die Matrix eingetragen. Im Regelfall wird eine Hauptbelastungsrichtung grafisch hervorgehoben, zumeist die Richtung ¬ y, bzw. die Verbindung wird bevorzugt so dargestellt, dass die Hauptbelastungsrichtung mit ¬ y übereinstimmt. Alternativ kann auch eine einfachere digitalisierte Schlussmatrix verwendet werden, bei der Aussagen lediglich dazu getroffen werden, welche Richtungssinne gesperrt (dargestellt durch die Ziffer 1) und welche frei (dargestellt durch die Ziffer 0) sind, ohne Angaben


57

y yz

-xy

-x

-z -zx

S a,b =

zx z

-x -y -z

yz -yz zx -zx xy -xy

)

x

xy

-yz

(

x y z

11 Kartesisches Koordinatensystem und Schlussmatrix S a,b zur Erfassung aller 12 Richtungssinne im Raum.

-y

y

0 Ausgangslage

0

A= z

(

x

-x

yz -yz

y

-y

zx -zx

z

-z

xy -xy

x

-x

yz

-yz

z -xy

xy

)

x

1 y

x

rot x (A) =

(

z

-z y

-y

zx

-zx

z

-z xy -xy

y

-y

)

1 Rotation um +90° um die x-Achse

)

2 Rotation um +90° um die y-Achse

y

2 x

rot y (A) =

(

zx

-zx

-x

x -yz

yz

-y

y -zx

zx

z

x

3 rot z (A) =

y

(

x

-x

yz

-yz

z

-z

xy -xy

x

-x -yz

yz -zx

3 Rotation um +90° um die z-Achse

)

z y

4 z

spg xy (A) =

(

y

-y

-z

z

zx

x

-x

yz

-yz

z

-z xy

-xy

-y

y -zx

zx

xy -xy

)

4 Spiegelung an der xy-Ebene

x

5 Rotation um -90° um die x-Achse

z

5 y

x

rot' x (A) =

(

)

12 Verschiedene exemplarische Transformationen des Referenz-Koordinatensystems mit zugehörigen Änderungen der Schlussmatrizen. Die Transformation 5 führt zum ansonsten in diesem Werk üblichen Referenz-Achsensystem.

58

XI Verbindungen

zur Schlussart oder Schluss erzeugenden Kraft zu machen. Es versteht sich von selbst, dass die gewählte Lage der Verbindung bezüglich des Koordinatensystems eine reine Frage der Darstellung ist und keine Auswirkungen auf die Kraftverhältnisse hat. Matrizen mit verschiedenen Koordinatenbezügen lassen sich naturgemäß durch entsprechende Operationen ineinander überführen. Einige sind in 12 zusammengestellt. Die Umkehrung der Schlussmatrix (freie Bewegungen statt Schlüssen oder Bewegungssperren) ist die Freiheitsmatrix. Nicht alle Schlussarten, die jeweils in einem Richtungssinn wirken, besitzen im Allgemeinen die gleiche Bedeutung für eine Verbindung. Es können Schlussarten an der Verbindung beteiligt sein, die zwar effektiv wirksam sind, aber bezüglich der Größenordnung der aufnehmbaren Kräfte einer anderen Schlussart, einer Hauptschlussart, untergeordnet sind. Diese können als Nebenschlussart bezeichnet werden. Ferner existieren ggf. Schlussarten in einer Verbindung, die mechanisch zwar effektiv vorhanden sind, aber Kräfte nur in einer baustatisch nicht ansetzbaren Größenordnung sperren. Diese drei Kategorien von Schlussarten sollen bei der folgenden näheren Betrachtung von Verbindungen in den Kapiteln XI-4 bis XI-8 in der zugehörigen Schlussartenmatrix gemäß folgender Konvention – am Beispiel des Formschlusses f dargestellt – grafisch gekennzeichnet werden:

f

Hauptschluss

f

Nebenschluss

(f)

statisch nicht ansetzbarer Schluss

f/Ef

gleichzeitig wirkende Schlussarten


59

Geometrische Ausgangsform (mit Spiel)

Schlussartenmatrix (ohne Spiel)

Schlussartenmatrix digitalisiert (ohne Spiel)

A

D

S a,b =

( b

Geometrische Endform (ohne Spiel)

S a,b =

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

r

r

Ef

Ef

Ef

Ef

) (

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

)

rbetr > M w

a

Nietverbindung

A

D

S a,b =

(

S a,b =

Ef

g

g

g

Ef

r

r

Ef

Ef

g

g

Ef

) (

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

)

rbetr < M w

y

x

Spurlager

13 Aus einer gleichen geometrischen Ausgangsform einer Verbindung zwischen den Elementen a und b können durch quantitative Veränderung des Reibschlusses r im Betrieb zwei grundsätzlich verschiedene Verbindungen mit unterschiedlichen Funktionen abgeleitet werden: eine Nietverbindung (feste Verbindung) 4 und ein Spurlager (bewegliche Verbindung, drehbar um die Achse ¬ y). Ausschlaggebend ist nur, ob der Reibschluss rbetr größer oder kleiner ist als das im Betriebszustand als äußere Belastung wirkende Drehmoment Mw um ¬ y.

60

XI Verbindungen

Schlussart

Schluss erzeugende Kraftwirkung und -richtung

feste Körper (loses Spiel)

reiner Formschluss (keine Kraftübertragung)

(inkompressible Fluide)

Stoffschluss

Schweißen

(kein Spiel)

kraftschlüssig nachgiebig

elastische Verbindungen

(dynamische Kräfte)

quasi formschlüssig

Kraftschluss

normal kraftschlüssig

(kein loses Spiel)

Schwerekräfte

feldschlüssig statische Kräfte

(magnetische Kräfte) elektromagnet. Kräfte (elektrostatische Kräfte)

haftreib- gleitreibschlüss.

leicht nachgiebig

y

-z -zx

zx z

S a,b = xy

-yz

schwer nachgiebig

tangential kraftschlüssig

yz

-xy

-x

x

(

x y z

-x -y -z


)

klemmschlüssig

-y

14 Baubezogene Klassifikation von Verbindungen nach dem Prinzip der Kraftübertragung und der Schluss erzeugenden Kraft (in Anlehnung an 5)


SchlusserzeuNr. gende Kraft

61

Mittelbarkeit

Schlussartenmatrix für Gesamtkette

Beispiel a

keine Kraft 1

unmittelbar

y

b x

f

a 2

mittelbar

c b

Molekulare elektromagn. Kräfte

a 3

unmittelbar b

s

a 4

c

mittelbar

Kohäsion Elastische Kräfte

b a 5

b

unmittelbar

E

c a 6

mittelbar

7

unmittelbar

8

mittelbar

b

nachgiebig Elastische Kräfte

a b

Ef

c a b

steif Gravitation

a 9

unmittelbar

m b

g

a 10

mittelbar

m

c b

Molekulare elektromagn. Kräfte

11

unmittelbar

12

mittelbar

a b

m a c

Adhäsion Reibungskräfte

b a 13

unmittelbar

14

mittelbar

15

unmittelbar

r

Reibklemmkräfte

b c a b a

rf 16

mittelbar

b a b c

( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( (

Geometrische Bedingungen an die Fügeteile

f f f

f f f

f f f

f f f

f f f

f f f

f f f

f f f

s s s

s s s

s s s

s s s

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E r E

E r E

r E r

r Ef r

E r E

E r E

Ef Ef Ef

Ef Ef Ef

Ef r Ef

Ef r Ef

Wirkflächenpaare rechtwinklig zur Belastungsrichtung

r Ef r

r Ef r

Ef r Ef

Ef r Ef


r g r

r Ef r

g r g

g r g

Wirkflächenpaar rechtwinklig zur Gravitation

r g r

r Ef r

g r g

g r g

r m r

r Ef r

m r m

m r m

Glatte Wirkflächen mit geringem Abstand. Vorwiegend großflächige, deckungsgleiche Wirkflächen

r m r

r Ef r

m r m

m r m

Glatte Wirkflächen mit geringem Abstand. Vorwiegend großflächige, deckungsgleiche Wirkflächen

Ef r Ef

Ef r Ef

Ef r Ef

Ef r Ef

Wirkflächenpaar parallel zur Belastungsrichtung, Rauigkeit der Wirkflächen

Ef r Ef

Ef r Ef

Ef r Ef

Ef r Ef


Ef rf Ef

Ef Ef Ef

Ef r Ef

Ef r Ef


r rf r

r Ef r

Ef r Ef

Ef r Ef


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Wirkflächenpaar nicht parallel zur Belastungsrichtung

Verbindungselement rechtwinklig zur Belastungsrichtung Hinweise durch Gestaltungsrichtlinien

Hinweise durch Gestaltungsrichtlinien



Bemerkungen Verbindung im unbelasteten Zustand nicht verspannt (Spiel vorhanden), ansonsten Überführung in 7 oder 8. Eckige Geometrie der Verbindung in den Beispielen vorausgesetzt Auflösung der Fügeteil-Wirkflächen, meist in Verbindung mit Adhäsionseffekten (siehe 15, 16)

Schaffung eines Spannungsrings erforderlich (geschlossene Gliederkette)

Nur im Schwerefeld wirksam

Wirkflächenpaar rechtwinklig zur Gravitation

Sehr geringe Abstände der Fügeteile oder Zusatzwerkstoffe (flüssige, pastose). Häufig in Verbindung mit Kohäsionseffekten (siehe 3, 4)

Primärkräfte unterschiedlichster Art: oft nur in wenigen Richtungssinnen (Schlussmatrix)

Betrachtete Schlusstelle

62

XI Verbindungen

5.

Besonderheiten der Werkstoffe bei der Kraftübertragung

Abweichend von einer weit verbreiteten Praxis in der Fachwelt werden Verbindungen in diesem Werk nicht primär werkstoffspezifisch geordnet, also beispielsweise in Stahl- und Holzbauverbindungen gegliedert, sondern in der obersten Hierarchiebene nach ihrem Herstellungsprinzip, und eng damit verknüpft auch mit ihrem Wirkprinzip. Dies leitet sich von der Überzeugung ab, dass Verbindungen spezifischen Prinzipien des Fügens folgen, die auf alle Werkstoffe anwendbar sind, welche sich grundsätzlich für die jeweilige Verbindungsart eignen. Dass nicht alle Werkstoffe für bestimmte Bauprinzipien, und in weiterer Konsequenz für bestimmte Fügeprinzipien, geeignet sind, macht die Übersicht auf 15 deutlich. Dies hängt zum Teil mit der Werkstoffcharakteristik zusammen, aber auch mit der Art, wie wir diese Werkstoffe verarbeiten. Etwaiges unterschiedliches Verhalten einer Verbindungsart in Abhängigkeit des beteiligten Grundwerkstoffs – oder beteiligter Grundwerkstoffe – hängt demnach ursächlich nicht mit der Verbindung selbst, sondern mit den verschiedenen Werkstoffeigenschaften der beteiligten Verbindungspartner (a, b) und ggf. auch des beteiligten Verbindungsmittels (c) zusammen. Gemeinsamkeiten und Unterschiede der Werkstoffe beim Fügen sollen mithilfe einiger ausgewählter Beispiele im Folgenden veranschaulicht werden. Die nachfolgenden Überlegungen sollen das Verständnis der weiterführenden Diskussion der Verbindungen in den Kapiteln XI-4 bis XI-8 erleichtern.

5.1

Werkstoff und Bauprinzip

Im Zusammenhang mit Verbindungen sind das integrierende und das differenziale Bauprinzip von Bedeutung, da das integrale auf der Nichtexistenz von Verbindungen, d. h. der fugenlosen Herstellung aus einem Stück oder in einem Guss, beruht. Im Wesentlichen umfassen diese Bauprinzipien die folgenden großen Gruppen von Fügetechniken:

Band 1, Kap. II-1, Abschn. 2.3 Gliederung nach konstruktiven Gesichtspunkten > 2.3.2 aus dem Bauprinzip, S. 27 f

t integrierend: Stoffvereinigen wie Kleben oder Schweißen es existieren vereinzelte Ausnahmen zu dieser Aussage, wie beispielsweise das Punktschweißen, das zwar ein Stoffvereinigen ist, die Kräfte aber lokal, d. h. differenzial überträgt.

t differenzial: formschlüssige Verbindungen oder Verbindungen mit mechanischen Verbindungsmitteln () Besondere Bedeutung für Fragen des Fügens und Verbindens haben diese beiden Bauprinzipien und fundamentalen Verbindungsklassen in ihrer Anwendung auf die beiden Werkstoffe Holz und Stahl ( 15), teilweise auf Betonfertigteile sowie eingeschränkt – weil mit reduzierter Komplexität – auch auf Mauerwerk. Das hierarchische, in herkömmlicher Weise zunächst werkstofforientierte Baumdiagramm, das auf die zugehörigen Verbindungen im Konkreten hinweist und auf die zugehörigen Kapitel verweist, in denen diese behandelt werden, zeigen für den Stahl- und den Holzbau 20 und 21. Die Besonderheiten der beiden Werkstoffe Holz und Stahl in Bezug auf das Fügen sollen im Folgenden weiter ausgeführt werden.


63

Bauprinzip integral Mauerwerk

integrierend

differenzial

X

X

Beton

Holz

(Klebung von FT)

(Fügung von FT)

(Klebung, nur werksseitig)

(formschlüssig oder mit mech. VM)

X

Stahl (Guss) X nicht anwendbar

(Schweißung, bevorzugt werksseitig)

begrenzte Bedeutung

(mechanische VM, bevorzugt bauseitig)

große Bedeutung

15 (oben) Anwendbarkeit und Bedeutung der drei wesentlichen Bauprinzipien auf die vier bedeutendsten Werkstoffe für Primärtragwerke im Bereich des Hochbaus. Die für die Fügetechnik relevanten Kategorien sind grau hervorgehoben, dunkelgrau die bedeutenderen. einfache Überlappung

16 (links) Überlappungsknoten für Zugstöße. Alle Überlappungen sind mit Kraftumlenkungen verbunden, die zusätzliche Beanspruchungen erzeugen. Eine einfache Überlappung erzeugt Exzentrizitäten, was mit einem Zangenstoß umgangen werden kann. Laschenstöße (innen oder außen liegend) erfordern doppelte Verbindung.

Zangenstoß 17 (unten) Schematische Darstellung der Adhäsionsbindung bei einer Holzleimung (Schäftung, oben) und der Kohäsionsbindung bei einer Stahlschweißung (durchgehende Schweißnaht, unten). Die Bindekräfte sind bei der Adhäsionsbindung der Leimung schwächer als bei der kohäsiven kovalenten Bindung des Stahlkristalls.

Cellulosestrang Laschenstoß (außen liegend)

Kleber

Nebenvalenzbindung (Adhäsion)

kovalente Bindung (Kohäsion)

Laschenstoß (innen liegend) Kristallit Schweißnaht

Kristallit Grundmaterial

64

5.2

XI Verbindungen

Werkstoff und Fügung Band 1, Kap. III-1, Abschn. 9.2 Metallische Stoffe und 9.3 Organische Stoffe, S. 104 ff sowie Kap. III-5 Holz und III-6 Stahl

5.2.1 Druckstöße

Das jeweilige charakteristische Stoffgefüge der beiden Werkstoffe Holz und Stahl wird an anderer Stelle ausführlich behandelt ( ). Daraus ergeben sich für die Fügung von Teilen gleichen Werkstoffs die folgenden Konsequenzen (vgl. hierzu 18): Druckstöße können bei beiden Werkstoffen Holz und Stahl gut als Kontaktstöße ausgeführt werden. Beim isotropen Werkstoff Stahl spielt die Kraftangriffsrichtung keine Rolle. Beim anisotropen Werkstoff Holz ist die Faserrichtung zu berücksichtigen:

18, Abschn. 1.1

t #FJaxialen Stößen werden die Fasern beider Fügeteile in Faserrichtung beansprucht, in welcher Holz die besseren mechanischen Eigenschaften besitzt.

18, Abschn. 1.2

t CFJQuerstößen, orthogonal oder schräg, schwächt die mangelnde Querfestigkeit des Holzes die Tragfähigkeit der Verbindung. Schräge Anschlüsse (Versätze) führen zu einer längs und einer quer zur Faser gerichteten Kraftkomponente, deren Größe in Abhängigkeit des Kraftangriffwinkels steht. Flache Versätze halten die Querpressung gering, benötigen aber eine ausreichende Vorholzlänge, um ein Abscheren zu verhindern.

5.2.2 Zugstöße

t JOUFHSJFSFOEFT'àHFO

Zugstöße sind als wesentlich schwieriger herstellbar anzusehen als Druckstöße, da die Kraft nicht mehr durch vollflächigen Kontakt zu übertragen ist. 18 gibt eine Übersicht über mögliche Zugstoßausführungen und beschreibt die jeweils relevanten Eingenheiten der Werkstoffe. Grundsätzlich wirken sich die werkstoffspezifischen Differenzen insbesondere auf die integrierenden Fügevarianten aus: Holzteile können miteinander geklebt, also mit Leimung verbunden werden. Stahlteile lassen sich zwar ebenfalls kleben, wesentlich größere bauliche Bedeutung hat indessen die deutlich festere Verbindungsart des Schweißens. Trotz ihrer Ähnlichkeit, führen die Werkstoffeigenarten zu wesentlichen Unterschieden ( 17): t Holzfasern lassen sich an einer orthogonal zur Faserachse geschnitteten Fläche nicht Stirn an Stirn verleimen. Die Bindekraft dieser Art Leimung ist sehr begrenzt und reicht für die Zwecke des 18 (rechts) Übersicht der wichtigsten Klassen von Verbindungen mit exemplarischen Umsetzungen in den beiden Werkstoffen Holz und Stahl in denjenigen Fällen, bei denen aufgrund der Werkstoffcharakteristik Besonderheiten zu berücksichtigen sind. Es werden einige zu erwartende Versagensmechanismen aufgezeigt. 6 a b c d

Abscheren entlang Tangentialflächen am Verbindungsmittel (im Holzbau: Vorholz) Zugbruch im geschwächten Querschnittsbereich Plastifizieren des Grundmaterials Plastifizieren des Verbindungsmittels

Ausführung in Holz

Ausführung in Holz

Kein durchgehendes Stoffgefüge Fugenfläche orthogonal zur Faser: Fasern können nicht geklebt werden Fugenfläche schräg zur Faser: Schäftung oder Keilzinkung möglich Nahezu durchgehendes Stoffgefüge Durchgängiger Querschnitt ohne Schwächung möglich

Versagen

2.1 Ausführung in Holz

Versagen

Stahl Holz

Starke Querschnittsschwächung: Gefahr des Abscherens des Vorholzes

St.

möglich, aber selten

Holz

Stiftverbindung mit Tiefenwirkung Versagensmech. a-d

Stahl

Versagen

Stoffvereinigen nicht in Überlappungsfläche, nur in Randnähten möglich. Versagen an der Schweißnaht wegen Störung des Stoffgefüges

SL-, SLP-, Bolzenverbindungen Versagensmech. a-d

Holz

Ausführung in Stahl

Dübelverbindung mit Flächenwirkung Versagensmechanismen a-d Möglich, aber nicht werkstofftypisch Keine reibschlüssigen Verbindungen wegen mangelnder Querdruckfestigkeit des Holzes GV-, GVP-Verbindungen, z. T. auch Nietverbindungen

4. Mechansiche Verbindungsmittel (differenzial)

3. Formschl.

2.2 Verzahnung

Versagen

Ausführung in Holz

3. Überlappungsstoß-Stift

Versagen (Holz und Stahl)

4.1 Überlappungsstoß-Dübel

a

b

c

d

Versagen (Holz und Stahl)

4.2 Überlappungsstoßvorgespannt

a Ausführung in Stahl

4.3

b

c Versagen: nach Überwindung des Reibschlusses, wie 4.1

d

Vollflächige Klebung der Überlappungsfläche, aber: Schwache Verbindung wegen Abscherens einer fugennahen Faserlage

Stahl

Holz

Überlappungsstoß

Holz

2. Stoffvereinigen (integrierend)

gute Druckübertragung, abhängig vom Querschnitt

Versagen

Ausführung in Stahl

Zug (und Druck)

Empfindlich gegenüber Querpressung - limitierte Kräfte schräge Einleitung: Abscheren des Vorholzes

Versagen

1.2 Längsstoß

Holz

Versagen

Stahl

Ausführung in Holz

Holz

Druckstoß quer

gute Druckübertragung

Stahl

1. Kontakt

Druck

1.1

gute Druckübertragung bei Kontaktfläche quer zur Faser

Stahl

Stahl Holz

Druckstoß axial

66

XI Verbindungen

Band 1, Kap. III-1, Abschn. 7.4 Nebenvalenzbindungen, S. 86

Band 1, Kap. III-1, Abschn. 7.1 Atombindungen, S. 83

18, Abschn. 2.1

18, Abschn. 2.2

t EJGGFSFO[JBMFT'àHFO 18, Abschn. 3.

18, Abschn. 4.1 bis 4.3

18, Versagensmechanismus in 3. sowie Variante a in 4.1 und 4.2

Holzbaus nicht aus. Sie beruht auf der Adhäsionswirkung (Wasserstoffbindungen, ). Verbessert werden kann die Bindekraft durch schräge Verleimung (Schäftung), wodurch sich eine größere Leimfläche ergibt. Faserparallele Leimflächen sind hingegen der Gefahr des Abscherens fugennaher Faserlagen ausgesetzt. t EJFSchweißung des kristallinen Werkstoffs Stahl basiert auf den kovalenten Bindungen ( ) zwischen den Kristallgittern benachbarter Kristallite (Kohäsion). Es entsteht eine quasi-Kontinuität des Stoffgefüges mit starken Bindungskräften. Dennoch versagt im Allgemeinen ein geschweißtes Bauteil an der Naht, nicht im Grundwerkstoff, weil Gefügestörungen dort trotz allem unvermeidbar sind. Wir haben gesehen, dass orthogonale Stirnverleimungen im Holzbau nicht realisierbar sind ( ). Hier muss auf Schäftungen oder Keilzinkungen ausgewichen werden, bei denen die Klebung im Vergleich zur – vergleichsweise schwachen – Stirnflächenleimung flächenmäßig deutlich vergrößert ist. Auch Überlappungen vergrößern die Leimfläche ( ). Jedoch ist zu berücksichtigen, dass Leimungen stets Werksfügungen sind, weshalb diese Verbindungsart bauseitig nicht einsetzbar ist. Aus diesem Grunde sind Montageverbindungen im Holzbau stets differenziale Verbindungen. Orthogonale, vollflächige stirnseitige Fügungen lassen sich im Stahlbau mittels (durchgehender) Schweißung ausführen. Um Zugverbindungen differenzial auszuführen, muss im Holzbau auf Verzahnungen oder insbesondere Überlappungen ausgewichen werden ( 16). Verzahnungen ( ) sind typische Verbindungen des zimmermannsmäßigen Holzbaus. Sie führen zu stark geschwächten Querschnitten und sind heute eher unüblich. Überlappungen ( ) sind typische Knotenausbildungen des Holzbaus, kommen bei flachen Querschnitten indessen auch im Stahlbau vor. Sie beruhen auf der Umwandlung der Zugkraft in Querkraft, die von Stiften oder Dübeln durch Scher-Lochleibungsbeanspruchung (Holz, Stahl) oder Reibschluss (nur Stahl) übertragen wird. Kraftumlenkungen mit daraus folgenden Zusatzbeanspruchungen sind dabei unvermeidbar. Im Wesentlichen verhalten sich die Werkstoffe Holz und Stahl bei dieser Art der Verbindung annähernd gleich, wenn man von ihren stark abweichenden Festigkeiten absieht. Dennoch ist stets die materialtypische Schwäche des Holzes gegenüber Abscheren (des Vorholzes, ) in Faserrichtung zu berücksichtigen sowie seine Neigung zum Aufspalten, beispielsweise bei nicht vorgebohrten Nagelverbindungen. Bedeutsam für differenziale Holzverbindungen mit mechanischen Verbindungsmitteln aus Stahl – dies entspricht dem Stand des modernen ingenieurmäßigen Holzbaus – ist die starke Abweichung zwischen der Steifigkeit und Festigkeit des Grundwerkstoffs Holz und der des Materials des Verbindungsmittels, also Stahl. Hieraus erklärt sich die Bezeichnung dieser Verbindungen als nachgiebige


Verbindungen ( 20), da der Grundwerkstoff dem festeren und steiferen Verbindungsmittel stets nachgibt (). Sie versagen nach starken plastischen Verformungen. Hingegen werden integrierende Leimverbindungen im Holzbau zu den starren Verbindungen gerechnet. Diese versagen plötzlich, ohne erkennbare Ankündigung (spröder Holzbruch). Dieser Umstand gilt nicht für den Stahlbau, wo in Grundmaterial und Verbindungsmittel Teile des gleichen Werkstoffs mit gleichen oder sehr ähnlichen Materialwerten aufeinandertreffen. Differenziale Verbindungen mit mechanischen Verbindungsmitteln, die vorwiegend auf Abscheren beansprucht werden, sind typische Ausführungsvarianten von überlappenden Zugverbindungen des Stahl- und Holzbaus. Dabei wird die auf die Fügeteile wirkende Zugkraft in Form von Querkraftbeanspruchung auf durchgesteckte Stifte eingetragen. Diese ruft in den beteiligten Elementen je nach beteiligten Werkstoffen und spezifischer Beschaffenheit der Verbindung folgende Beanspruchungen hervor:

67

das Verformungsverhalten der Verbindung wird anhand des Kraft-Verschiebungsdiagramms dargestellt

5.2.3 Besonderheiten von Scherverbindungen im Holzbau

t Scherbeanspruchung am Stift im Bereich der Schnittfläche t Lochleibungsbeanspruchung an der Lochwandung des Grundmaterials t Biegebeanspruchung von schlanken Stiften, insbesondere bei großem Lochspiel oder bei sehr nachgiebigem, verformungsanfälligem Grundwerkstoff – wie beispielsweise Holz. t HHGScherbeanspruchung einer reibschlüssigen Schnittfläche wie bei GV-Schraubverbindungen im Stahlbau. Diese Variante ist nicht auf den Holzbau anzuwenden ( )

18, Abschn. 4.3

t Biegebeanspruchung der beteiligten Fügeteile infolge Kraftumlenkung bei Überlappungen Aufgrund der besonderen Verhältnisse bei Holzverbindungen mit mechanischen Verbindungsmitteln, bei denen – wie oben angesprochen – steife Verbindungsmittel aus Stahl mit dem nachgiebigen Grundwerkstoff Holz mechanisch in einer Verbindung zusammenwirken, sind im Holzbau in Abhängigkeit von Anschlussgeometrie und Festigkeitsklasse des Werkstoffs von Verbindungsmittel und Fügeteil charakteristische Verformungsbilder der Verbindung zu berücksichtigen, die für ihre Bemessung nach Norm ( ) maßgeblich sind. Sie sind darüber hinaus für das Verständnis des Tragverhaltens von differenzialen Holzverbindungen hilfreich. Die wesentlichen Varianten sind in 19 zusammengestellt. Als stiftförmige Verbindungsmittel des Holzbaus gelten nach Norm () Stabdübel, Passbolzen, Schraubbolzen, Gewindestangen, Nägel, Schrauben und Klammern.

DIN 1052, 12.2 und Anhang G 2

DIN 1052, 12.1 (1)

68

XI Verbindungen

5.2.4 Anordnung von stiftförmigen Verbindungsmitteln im Holzbau

Um die Spaltgefahr des anisotropen Werkstoffs Holz zu verringern, können stiftförmige Verbindungsmittel gegenüber einer theoretischen Risslinie in Faserrichtung um ihre halbe Nenndicke d/2 wechselseitig versetzt angeordnet werden. Die Norm ( ) geht indessen davon aus, dass dies bei Einhaltung der jeweils vorgeschriebenen Achs- und Randabstände nicht erforderlich ist. Insbesondere nicht vorgebohrte Nagelverbindungen mit der entsprechenden erhöhten Spreizwirkung des eingetriebenen Nagelschafts wurden – und werden – üblicherweise in versetzter Anordnung gruppiert. Zur adäquaten Berücksichtigung der Spaltgefahr des Holzes wird in der Norm zusätzlich eine (verringerte) wirksame Anzahl nef von hintereinander angeordneten stiftförmigen Verbindungsmitteln definiert.

DIN 1052, 12.2.1 (4)

5.2.5 Knotenverstärkungen im Holzbau

18, Abschn. 1.2

Kap. XI-5, Abschn. 4.1 Nagelverbindungen in Holz und Holzwerkstoffen, 4.1.2 mechanisches Wirkprinzip, S. 174

Es stehen dem Konstrukteur verschiedene konstruktive Maßnahmen zur Verfügung, um das Verformungsverhalten einer Holzverbindung unter Belastung zu verbessern. Dies erfolgt im Regelfall über diverse Knotenelemente aus festeren Materialien als Holz, wie beispielsweise Hartholz, Holzwerkstoffen oder Stahl. Dies sind t CFJDruckstößen über Kontakt: Knotenelemente aus Hartholz, welche die Querpressung des Holzes ( ) bei Kraftangriff quer zur Faser durch Flächenvergrößerung verringern (z. B. Futterholz zwischen Stütze und aufliegendem Balken) oder angeklebte Zwischenstücke aus geschichteten, zusammengeklebten Furnierschichthölzern mit wechselweise ausgerichteten Faserverläufen, so dass die Stoßflächen stets rechtwinklig zur Faser liegen. t CFJüberlappenden Scherverbindungen mit stiftförmigen Verbindungsmitteln: flächige Zusatzteile wie Laschen aus festeren Materialien (Knotenplatten aus Holzwerkstoff oder Stahlblech), welche die Lochleibungsfestigkeit der Verbindung insgesamt erhöhen oder die Stiftköpfe einspannen und dadurch ihre Biegung herabsetzen. Aus den in 19 dargestellten Verformungsbildern wird die versteifende Wirkung von Laschen aus höherwertigem Holzwerkstoff oder Stahlblech deutlich. Möglich sind auch Maßnahmen, die ein Verstärken des Holzes im Bereich der Lasteintragung beim Loch zur Folge haben: z. B. das Ausgießen von Nagellöchern mit Leim; auch das Vorbohren einer Nagelverbindung stellt eine Maßnahme zur Verbesserung der Lasteintragung in Faserrichtung dar ( ).7

19 Übersicht der wichtigsten Verformungsbilder üblicher differenzialer Holzverbindungen, Holz-Holzwerkstoffsowie Holz-Stahlblechverbindungen mit stiftförmigen Verbindungsmitteln (in Anlehnung an DIN 1052, 12.2 und Anhang G 2).


Bez. nach DIN 1052

einschnittige Verbindungen

69

Bez. nach DIN 1052

zweischnittige Verbindungen

G1

Lochleibung am Fügeteil mit kleinerem Querschnitt. Stifteinspannung im Fügeteil mit größerem Querschnitt

G7

Lochleibung in den beiden Fügeteilen mit kleinerem Querschnitt

G2

Lochleibung am schwächeren Fügeteil. Stifteinspannung im steiferen Fügeteil.

G8

Lochleibung im mittleren Fügeteil (insgesamt schwächerer Querschnitt)

G3

Plastische Verformungen in beiden Löchern. Schräge Lage des Stifts

G9

Plastische Verformung in den drei Fügeteilen. Ausbildung zweier plastischer Gelenke in den Schnittebenen

G4

Plastische Verformungen am Fügeteil mit kleinerem Querschnitt. Stiftbiegung. Stifteinspannung im Fügeteil mit größerem Querschnitt

G 10

Plastische Gelenke in beiden Schnittebenen. Stifteinspannung durch größeren Querschnitt

G5

Lochleibung am Fügeteil mit kleinerem Querschnitt. Stiftbiegung. Stifteinspannung im Fügeteil mit größerem Querschnitt

G 16

Lochleibung in beiden Holzteilen

G6

Plastische Verformung an beiden Fügeteilen. Stiftbiegung

G 17

Plastische Verformung in beiden Holzteilen. Stifteinspannung in der Lasche

G 11

Plastische Verformung des Lochs im Holz. Schräge Lage des Stifts

G 18

Plastische Verformung in beiden Holzteilen. Stifteinspannung in der Lasche und in beiden Hölzern (größerer Querschnitt)

G 12

Stiftbiegung. Einspannung im Holz durch größeren Querschnitt

G 19

Lochleibung im Holz

G 13

Lochleibung im Holz. Stifteinspannung in der steiferen Lasche

G 20

Plastische Verformung im holz. Stiftbiegung an beiden Schnittebenen. Keine Stifteinspannung in den dünnen Laschen

G 14

Plastische Verformung im Holz. Stiftbiegung bei Stifteinspannung in der steiferen Lasche

G 21

Lochleibung im Holz. Stifteinspannung in den steiferen Laschen

G 15

Plastische Verformung im Holz. Stiftbiegung bei Stifteinspannung in der Lasche und im Holz (größerer Querschnitt)

G 22

Plastische Verformung im Holz. Stiftbiegung an beiden Schnittebenen. Stifteinspannung in den steiferen Laschen

70

XI Verbindungen

t ,OPUFOQMBUUFOBVT)PM[XFSLTUPGGPEFS Stahlblech DIN 1052, 12.2.2 für Verbindungen von Bauteilen aus Holz und Holzwerkstoffen DIN 1052, 12.2.3 für Stahlblech-Holz-Verbindungen

Knotenplatten aus Holzwerkstoff ( 20) oder ebenen Stahlblechen ( 21) können außen oder in Schlitzen innen liegend angebracht werden. Innen liegende Knotenplatten, die seitlich durch die Schlitzwandungen gehalten sind und folglich nicht ausknicken können, sind in der Lage, auch größere Belastungen zu übertragen ( 22). Ferner erfordern sie, anders als außen liegende, keine bündig anschließenden Bauteilflächen, was die Abstufung von Stabquerschnitten entsprechend ihrer Beanspruchung erleichtert. Innen liegende Knotenplatten werden häufig aus Stahlblech hergestellt und in schmalen Schlitzen in den Fügeteilen eingelegt. Bei kleineren Blechdicken (1-1,75 mm) können sie in einem Arbeitsgang ohne Vorbohren durchgenagelt werden. Bei größeren Dicken ab 2 mm können sie entweder gelocht hergestellt oder bei der Herstellung der Nagel- oder Stabdübelverbindung vorgebohrt werden. Sie lassen sich oftmals vollständig im Holzquerschnitt eingebettet ausführen, so dass sie gut gegen Brand und Korrosion geschützt sind.8 Bei Einsatz mehrerer paralleler Stahlbleche lässt sich die Kraftübertragung der Verbindung über mehrere Scherfugen durch Mehrschnittigkeit deutlich verbessern ( 22). Für größere zu übertragende Kräfte können auch Gelenkwellen eingesetzt werden, bei denen mehrere Knotenbleche auf der Holzseite vernagelt und ihrerseits an einer zentralen Nabe mit einem Stift angeschlossen werden ( 23).9


71

20 Knotenplatte aus Holzwerkstoff.

21 Außen liegende Knotenplatte aus Stahlguss.

22 Mehrfache eingeschlitzte Knotenplatten aus Stahlblech.

23 Gelenkwellenverbindung.

72

XI Verbindungen

Anmerkungen

1

2 3 4

5

6

7 8

9

Roth K (1983) Einheitliche Systematik der Verbindungen, in VDIBerichte 493, Spektrum der Verbindungstechnik – Auswählen der besten Verbindungen mit neuen Konstruktionskatalogen, Düsseldorf, S. 2 Roth K (1983) Mechanismus der kraftschlüssigen festen Verbindungen, in VDI-Berichte 493, Düsseldorf gemäß Roth (1983), S. 110 Diese Verbindung gilt indessen im Bauwesen aufgrund der Größenordnung der anfallenden Lasten als nicht ansetzbar. Drehbewegungen werden stets durch mehrfache Stiftverbindung gesperrt. Sie soll hier nur zu exemplarischen Zwecken herangezogen werden. VDI 2232, Methodische Auswahl fester Verbindungen – Systematik, Konstruktionskataloge, Arbeitshilfen, Januar 2004. Übereinstimmend mit der tabellarischen Aufstellung auf S. 26 dieser Quelle, die wegen der baubezogenen Orientierung des vorliegenden Werks abgeändert wurde, wird die Adhäsion als Kraftschluss, nicht wie oft in der Fachliteratur, als Stoffschluss klassifiziert. Schaubild teilweise in Anlehnung an Natterer J et al (1986) Entwurf von Holzkonstruktionen, in Halász R (Hrg) Holzbau-Taschenbuch, Bd. 1, S. 237 Natterer J, Winter W.: Entwurf von Holzkonstruktionen, in von Halász R, Scheer C (Hrg.) (1986) Holzbau-Taschenbuch, Bd. 1, S. 238 Ehlbeck J, Hättich R: Ingenieur-Holzverbindungen mit mechanischen Verbindungsmitteln, in von Halász R, Scheer C (Hrg.) (1986) HolzbauTaschenbuch, Bd. 1, S. 114 Natterer J, Winter W., (1986), S. 241 f

1. Das Fertigungsverfahren Fügen 2. Zusammensetzen 2.1 Auflegen, Aufsetzen, Schichten 2.2 Einlegen, Einsetzen 2.3 Ineinanderschieben 2.4 Einhängen 2.5 Einrenken 2.6 Federnd Einspreizen 3. Füllen 3.1 Einfüllen 3.2 Tränken, Imprägnieren 4. An- und Einpressen 4.1 Schrauben 4.2 Klemmen 4.3 Klammern 4.4 Fügen durch Pressverbindung 4.5 Nageln, Einschlagen 4.6 Verkeilen 4.7 Verspannen 5. Fügen durch Urformen 5.1 Ausgießen 5.2 Einbetten 5.3 Vergießen 5.4 Eingalvanisieren 5.5 Ummanteln 5.6 Kitten 6. Fügen durch Umformen 6.1 Fügen durch Umformen drahtförmiger Körper 6.2 Fügen durch Umformen bei Blech-, Rohr- und Profilteilen 6.3 Fügen durch Nietverfahren 7. Fügen durch Schweißen 7.1 Schweißen von Metallen 7.2 Schweißen von Kunststoffen 8. Fügen durch Löten 8.1 Verbindungs-Weichlöten 8.2 Verbindungs-Hartlöten 9. Kleben 9.1 Kleben mit physikalisch abbindenden Klebstoffen 9.2 Kleben mit chemisch abbindenden Klebstoffen (Reaktionsklebstoffen) Anmerkungen

XI

VERBINDUNGEN



XII

ÄUSSERE HÜLLEN



XIII

INNERE HÜLLEN



74

1.

XI Verbindungen

Das Fertigungsverfahren Fügen (ON 4) 1 vgl. die Definition des Fügens in Kap. XI-1, Abschn. 2. Definition des Fügens DIN 8593-0, Abschn. 4

wie beispielsweise in DIN 8593-0, Tab. 2 Charakterisierung der Gruppen

Sie werden deshalb in den Unterkapiteln XI-4 bis XI-8 bevorzugt betrachtet

Im Folgenden werden die verschiedenen Verfahren des Fügens näher betrachtet ( ), und zwar unter dem Hauptordnungsgesichtspunkt der Art des Zusammenhalts unter Berücksichtigung der Art der Erzeugung ( ). 2 Damit ist die Feststellung getroffen, dass nicht die Kraftübertragung während des Betriebs oder andere Funktionen bzw. Merkmale im Vordergrund stehen. Die Einordnung einer Verbindung in eine bestimmte Ordnungsgruppe dieser Klassifikation sagt also zunächst einmal nichts darüber aus, welche Schlussart in welcher Richtung wirkt, wenngleich manchmal eingeschränkte Aussagen dennoch möglich sind ( ). Neben bauüblichen Fügungen, die insbesondere für Primärtragwerke eingesetzt werden und deshalb im Bewusstsein des Bauschaffenden besonders präsent sind (), werden auch andere Fügeverfahren behandelt, die im Bauwesen vermutlich ebensooft vorkommen wie die klassischen Bauverbindungen, aber weniger bekannt sind, weil sie häufig nicht vom Bauplaner sondern von einem Hersteller für eine industrielle Fertigung geplant werden und eher als maschinenbautypisch gelten. Da sie sehr häufig bei industriellen Baukomponenten vorkommen, sollten sie jedoch ebenso zum Repertoire des Planers und Konstrukteurs zählen.

1 Übersicht der in diesem Kapitel behandelten Fügeverfahren mit den zugehörigen Ordnungsnummern (ON) gemäß DIN 8593.3

Hauptgruppe 4. Fertigungsverfahren Fügen

Gruppen 4.1 Zusammensetzen

Untergruppen DIN 8593-1

4.1.1 Auflegen, Aufsetzen, Schichten 4.1.2 Einlegen, Einsetzen 4.1.3 Ineinanderschieben 4.1.4 Einhängen 4.1.5 Einrenken 4.1.6 Federnd Einspreizen

4.2 Füllen

DIN 8593-2

4.2.1 Einfüllen 4.2.2 Tränken, Imprägnieren

4.3 An- und Einpressen

DIN 8593-3

4.3.1 Schrauben 4.3.2 Klemmen 4.3.3 Klammern 4.3.4 Fügen durch Presspassung 4.3.5 Nageln, Verstiften, Einschlagen 4.3.6 Verkeilen 4.3.7 Verspannen

4.4 Fügen durch Urformen

DIN 8593-4

4.4.1 Ausgießen 4.4.2 Einbetten 4.4.3 Vergießen 4.4.4 Eingalvanisieren 4.4.5 Ummanteln 4.4.6 Kitten

4.5 Fügen durch Umformen DIN 8593-5

4.5.1 Fügen durch Umformen drahtförmiger Körper 4.5.2 Fügen durch Umformen bei Blech-, Rohr- und Profilteilen 4.5.3 Fügen durch Nietverfahren

4.6 Fügen durch Schweißen DIN 8593-6

4.6.1 Pressverbindungsschweißen 4.6.2 Schmelzverbindungsschweißen

4.7 Fügen durch Löten

DIN 8593-7

4.7.1 Verbindungsweichlöten 4.7.2 Verbindungshartlöten

4.8 Kleben

DIN 8593-8

4.8.1 Kleben mit physikalisch abbindenden Klebstoffen 4.8.2 Kleben mit chemisch abbindenden Klebstoffen (Reaktionsklebstoffen)

76

2.

XI Verbindungen

Zusammensetzen (ON 41)

Zusammensetzen ist eine Sammelbenennung für das Zusammenbringen (Fügen) von Werkstücken, z. B. durch Auflegen, Einlegen, Ineinanderschieben, Einhängen, Einrenken. Das Verbleiben im gefügten Zustand wird im Allgemeinen durch Schwerkraft (Reibschluss), Formschluss bzw. Kombinationen davon bewirkt. Bei manchen Verfahren wird die Federung des Werkstücks oder eines Hilfsteiles benutzt.

Gruppe 4.1 Zusammensetzen


4.1.1 Auflegen, Aufsetzen, Schichten 4.1.2 Einlegen, Einsetzen 4.1.3 Ineinanderschieben 4.1.4 Einhängen 4.1.5 Einrenken 4.1.6 Federnd Einspreizen

2.1

Auflegen, Aufsetzen, Schichten (ON 411)

Fügen zusammenpassender Teile unter Nutzung der Schwerkraft, im Allgemeinen in Verbindung mit Formschluss ( 2).

2.2

Einlegen, Einsetzen (ON 412)

Fügen, bei dem das eine Fügeteil in ein Formelement des anderen Fügeteils eingelegt wird ( 3).

2.3

Ineinanderschieben (ON 413)

Fügen, bei dem das eine Fügeteil in das andere oder über das andere geschoben wird ( 4): t Aufschieben (Aufziehen) eines Außenteils auf ein Innenteil t Einschieben (Einführen) eines Innenteils in ein Außenteil

2.4

Einhängen (ON 414)

Fügen, bei dem das eine Fügeteil in das andere eingehängt wird, wobei die Fügeverbindung durch eine Zugkraft (Federkraft, Schwerkraft) gesichert wird ( 5).

2.5

Einrenken (ON 415)

Fügen durch Ineinanderschieben zweier Fügeteile, wobei die Fügeverbindung durch eine Druckkraft gesichert wird ( 6).

2.6

Federnd Einspreizen (ON 416)

Fügen durch vorheriges elastisches Verformen, damit das Fügeteil nach dem Einlegen oder Aufschieben und anschließendem Rückfedern durch Formschluss gehalten wird ( 7).

3. Fügeverfahren

77

2 Auflegen von Dachziegeln unter Ausnutzung der Schwerkraft, Beispiel für die Untergruppe 4.1.1 Auflegen, Aufsetzen, Schichten.

3 Einlegen einer Dämmplatte in den Balkenzwischenraum, Beispiel für die Untergruppe 4.1.2 Einlegen, Einsetzen.

4 Einschieben eines Bolzens in eine Gelenkbolzenverbindung als Beispiel für die Untergruppe 4.1.3 Ineinanderschieben.

5 Einhängen einer Feder als Beispiel für die Untergruppe 4.1.4 Einhängen.

F

F 6 Bajonettverschluss als Beispiel für die Untergruppe 4.1.5 Einrenken. 7 Einschnappen der Deckleiste einer PfostenRiegel-Fassade mit Federkraft F als Beispiel für die Untergruppe 4.1.6 Federnd Einspreizen.

78

XI Verbindungen

3.

Füllen (ON 42)

Füllen ist eine Sammelbenennung für das Einbringen von gasoder dampfförmigen, flüssigen, breiigen oder pastenförmigen Stoffen, ferner von pulverigen oder körnigen Stoffen oder kleinen Körpern in hohle oder poröse Körper.

3.1

Einfüllen (ON 421)

Das Einbringen von gas- bzw. dampfförmigem, flüssigem oder festem Stoff in hohle Körper.

3.2

Tränken, Imprägnieren (ON 422)

Das Ausfüllen eines porenhaltigen oder eines aus faserigem Stoff bestehenden Körpers mit einem flüssigen Stoff. Imprägnieren: Tränken eines Gewebes mit einem flüssigen Stoff zur Erzeugung einer wasserabstoßenden Oberfläche.

4.

An- und Einpressen (ON 43)

Eine Sammelbezeichnung für die Verfahren, bei denen beim Fügen die Fügeteile sowie etwaige Hilfsfügeteile im Wesentlichen nur elastisch verformt werden und ungewolltes Lösen durch Kraftschluss verhindert wird.

4.1

Schrauben (ON 431)

Schrauben, also An-, Ein-, Ver- oder Festschrauben, ist Fügen durch Anpressen mittels selbsthemmenden Gewindes ( 8).

4.2

Klemmen (ON 432)

Fügen durch Anpressen mittels Hilfsteilen (Klemmen), wobei die Fügeteile elastisch oder plastisch verformt werden, während die Hilfsteile starr sind ( 9).

4.3

Klammern (ON 433)

Fügen mittels federnder Hilfsteile (Klammern), welche die überwiegend starren Fügeteile aneinanderpressen ( 10).

4.4

Fügen durch Pressverbindung (ON 434)

Fügen des Innenteils mit einem Außenteil, wobei zwischen beiden ein Übermaß besteht.

4.4.1 Fügen durch Einpressen, Verstiften (ON 4341)

Fügen durch Ineinanderschieben eines Innenteils und eines Außenteils, wobei zwischen beiden ein Übermaß besteht ( 11). Verstiften: Fügen durch Einpressen von Hilfsfügeteilen

4.4.2 Fügen durch Schrumpfen (ON 4342)

Fügen durch Schrumpfen, auch als Aufschrumpfen bezeichnet, ist Fügen durch loses Ineinanderschieben eines Innenteils und eines vorher erwärmten Außenteils ( 12). Der Kraftschluss wird durch Abkühlen des Außenteils auf Raumtemperatur aufgrund des zwischen beiden Fügeteilen bestehenden Übermaßes erzielt.

4.4.3 Fügen durch Dehnen (ON 4343)

Fügen durch loses Ineinanderschieben eines vorher unterkühlten Innenteils und eines Außenteils ( 13). Der Kraftschluss wird durch das Erwärmen des Innenteils auf Raumtemperatur aufgrund des zwischen beiden Fügeteilen bestehenden Übermaßes erzielt. Bisweilen werden Schrumpfen und Dehnen kombiniert.

4.5

Fügen durch Einschlagen oder Einpressen von Nägeln (Drahtstiften) als Hilfsteile ins volle Material ( 14). Hierbei werden mehrere Fügeteile durch Aneinanderpressen miteinander verbunden. Das

Nageln, Einschlagen (ON 435)

3. Fügeverfahren

79

Gruppe

4.2 Füllen

Untergruppen

DIN 8593-2

4.2.1 Einfüllen 4.2.2 Tränken, Imprägnieren

Gruppen 4.3 An- und Einpressen


Unterteilung

4.3.1 Schrauben 4.3.2 Klemmen 4.3.3 Klammern 4.3.4 Fügen durch Presspassung

4.3.4.1 Fügen durch Einpressen 4.3.4.2 Fügen durch Schrumpfen 4.3.4.3 Fügen durch Dehnen

4.3.5 Nageln, Verstiften, Einschlagen 4.3.6 Verkeilen 4.3.7 Verspannen

8 Verschraubung zweier Stahlbleche als Beispiel für die Untergruppe 4.3.1 Schrauben.

9 Seilklemme als Beispiel für die Untergruppe 4.3.2 Klemmen.

10 4.3.3 Klammern.

80

XI Verbindungen

Eintreben der Nägel kann auch durch Explosivkraft geschehen (Bolzensetzen). Einschlagen: Beim Einschlagen ist das eingeschlagene Teil selbst ein Fügeteil, z. B. beim Einschlagen eines Hakens. 4.6

Verkeilen (ON 436)

Das Anpressen zweier Fügeteile mithilfe selbsthemmender keilförmiger Hilfsteile ( 15).

4.7

Verspannen (ON 437)

Kraftschlüssiges Fügen einer Nabe mit einer Welle mithilfe eines Konus oder mithilfe ringförmiger, geschlitzter Keile (Spannelemente), wobei die erforderliche Axialkraft über Gewinde aufgebracht wird ( 16).

F

vorab unterkühlt > dann auf Gebrauchstemperatur

vorab erwärmt > dann abgekühlt

11 4.3.4.1 Fügen durch Einpressen.

12 4.3.4.2 Fügen durch Schrumpfen des Außenteils auf den Stift.

13 4.3.4.2 Fügen durch Dehnen des Stifts (Innenteils) gegen die Lochwandung des Außenteils.

14 4.3.5 Nageln.

15 4.3.6 Verkeilen einer Fertigteilstütze in einem Köcherfundament (provisorisch) mithilfe von Holzkeilen.

16 4.3.7 Verspannen.

3. Fügeverfahren

81

Eine Sammelbezeichnung für die Verfahren, bei denen entweder zu einem Werkstück ein Ergänzungsstück aus formlosem Stoff gebildet wird oder bei denen mehrere Fügeteile durch dazwischengebrachten formlosen Stoff verbunden oder bei denen in den formlosen Stoff Metallteile o. Ä., z. B. zur Erhöhung der Festigkeit, eingelegt werden.

5.

Fügen durch Urformen (ON 44)

Fügen durch Urformen derart, dass zu einem Werkstück durch Ausgießen mit formlosem Stoff ein Ergänzungsstück erzeugt wird ( 17).

5.1

Ausgießen (ON 441)

Gruppen 4.4 Fügen durch Urformen


Unterteilung

4.4.1 Ausgießen 4.4.2 Einbetten

4.4.2.1 Umspritzen 4.4.2.2 Eingießen, Umgießen 4.4.2.3 Einvulkanisieren

4.4.3 Vergießen 4.4.4 Eingalvanisieren 4.4.5 Ummanteln 4.4.6 Kitten

Gehäuse

Lagerbuchse gegossen

17 Ausgießen einer Lagerschale in einem Gehäuse als Beispiel für 4.4.1 Ausgießen.

82

5.2

XI Verbindungen

Einbetten (ON 442)

Fügen, wobei beim Herstellen eines Bauteils aus formlosem Stoff ein Ergänzungsstück mit eingebunden wird. Innerhalb dieses Fügeverfahrens werden folgende Verfahrensbegriffe verwendet:

5.2.1 Umspritzen (ON 4421)

Einbetten, wobei ein festes Innenteil mit einem Außenteil aus Kunststoff durch Spritzgießen gefügt wird ( 18).

5.2.2 Eingießen (Umgießen) (ON 4422)

Einbetten, wobei ein festes Innenteil mit einem Außenteil durch Gießen gefügt wird ( 19).

5.2.3 Einvulkanisieren (ON 4423)

Einbetten, wobei der formlose Stoff ein gummiartiger Werkstoff ist, der durch Vernetzen (Vulkanisieren) fest wird ( 20).

5.3

Vergießen (ON 443)

Fügen zweier Teile mithilfe eines flüssigen, später fest werdenden Hilfsstoffes ( 21).

5.4

Eingalvanisieren (ON 444)

Fügen, wobei die Fügeteile durch galvanisch erzeugte Hilfsteile formschlüssig verbunden werden ( 22).

5.5

Ummanteln (ON 445)

Fügen durch Urformen einer Umhüllung aus formlosem Stoff mit einer draht-, band-, seil- oder rohrförmigen Fügeteil unter Verwendung eines formgebenden Werkzeugs ( 23). Das Verfahren wird meist kontinuierlich mithilfe eines Extruders durchgeführt. Im Gegensatz zum Ummanteln werden beim Beschichten keine formgebenden Werkzeuge, sondern andere Mittel zur Erzielung einer bestimmten Beschichtungsdicke verwendet.

5.6

Kitten (ON 446)

Fügen von meist verschiedenartigen Werkstoffen mithilfe von Kitt, wobei häufig größere Zwischenräume gefüllt, verschieden große Dehnungskoeffizienten überbrückt und häufig auch die Dichtung der gekitteten oder verkitteten Fugen bewirkt werden muss ( 24).

Lagerbuchse

18 Umspritzen einer Lagerbuchse zur Erzeugung eines Zahnrads als Beispiel für 4.4.2.1 Umspritzen.

19 Eingießen einer Stahl-Anschlussplatte mit angeschweißten Kopfbolzendübeln in einer Stahlbetonmauer als Beispiel für 4.4.2.2 Eingießen.

Zahnrad durch Gießen gefertigt

3. Fügeverfahren

83

Förderband aus Gummi

Drahtlitzen

20 Einvulkanisieren von Drahtlitzen ein einem Gummi-Förderband als Beispiel für 4.4.2.3 Einvulkanisieren.

21 Vergießen eines Seilendes in einer Seilhülse als Beispiel für die Untergruppe 4.4.3 Vergießen.

Hilfsteile galvanisch erzeugt

22 Verbinden von Fügeteilen mittels galvanisch erzeugter Hilfsteile als Beispiel für 4.4.4 Eingalvanisieren.

23 Ummanteln eines Kabels mit Isolierung als Beispiel für 4.4.6 Ummanteln.

Kitt

24 Kitten einer Glasscheibe in einem Rahmen als Beispiel für 4.4.6 Kitten.

84

XI Verbindungen

6.

Fügen durch Umformen (ON 45)

Eine Sammelbenennung für die Verfahren, bei denen entweder die Fügeteile oder Hilfsfügeteile örtlich – bisweilen auch ganz – umgeformt werden. Die Umformkräfte können mechanischer, hydraulischer, elektromagnetischer oder anderer Art sein. Die Verbindung ist im Allgemeinen durch Formschluß gegen ungewolltes Lösen gesichert.

6.1

Fügen durch Umformen drahtförmiger Körper (ON 451)

Folgende Varianten dieses Fügeverfahrens können unterschieden werden:

6.1.1

Drahtflechten (ON 4511)

Fügen von Drähten durch gegenseitiges Umschlingen oder Verdrillen zur Herstellung von flächenhaften oder räumlichen Drahtgeflechten ( 25).

6.1.2 Gemeinsames Verdrehen (ON 4512)

Fügen durch schraubenförmiges Umeinanderbiegen zweier drahtförmiger Fügeteile ( 26).

6.1.3 Verseilen (ON 4513)

Fügen durch Umformen von Drähten, Litzen und Seilen, die in Form einer Schraubenlinie umeinandergelegt werden ( 27).

6.1.4

Fügen durch Umformen von Seilenden miteinander oder eines Seilendes mit demselben Seil zur Bildung einer Schlaufe derart, dass entsprechende Litzen kraftschlüssig und formschlüssig über- und untereinander geführt werden ( 28).

Spleißen (ON 4514)

6.1.5 Knoten (ON 4515)

Fügen durch Umformen derart, dass zwei Drähte und Ähnliches formschlüssig oder kraftschlüssig umeinander gebogen werden ( 29).

6.1.6

Wickeln mit Draht (ON 4516)

Fügen eines Innenteils mit einem Draht durch dessen fortlaufendes Biegen um das Innenteil.

6.1.7

Drahtweben (ON 4517)

Das Verkreuzen von Drähten nach einer bestimmten Ordnung, wobei ein Drahtgewebe entsteht.

6.1.8 Heften (ON 4518)

Fügen durch Umbiegen von drahtförmigen Hilfsfügeteilen ( 30).

6.2

Folgende Varianten dieses Fügeverfahrens können unterschieden werden:

Fügen durch Umformen bei Blech-, Rohr- und Profilteilen (ON 452)

6.2.1 Fügen durch Körnen oder Kerben (ON 4521)

Fügen durch Umformen derart, dass das freie Ende eines durch ein Werkstück gesteckten Teils oder ein dünnwandiges Werkstück in eine freie Stelle des Gegenstücks punkt- oder linienförmig eingedrückt wird ( 31). Es können auch mehrere ineinandergeschobene Fügeteile durch Körnen gefügt werden.

6.2.2 Gemeinsames Fließpressen (ON 4522)

Fügen durch gemeinsames Fließpressen zweier auf- oder ineinandergelegter Ausgangsformen durch einen Formgebungsspalt ( 32).

Gruppen

Untergruppen und zugehörige Unterteilungen

4.5 Fügen durch Umformen DIN 8593-5

4.5.1 Fügen durch Umformen drahtförmiger Körper 4.5.1.1 Drahtflechten 4.5.1.2 Gemeinsames Verdrehen 4.5.1.3 Verseilen 4.5.1.4 Spleißen 4.5.1.5 Knoten 4.5.1.6 Wickeln mit Draht 4.5.1.7 Drahtweben 4.5.1.8 Heften 4.5.2 Fügen durch Umformen bei Blech-, Rohr- und Profilteilen 4.5.2.1 Fügen durch Körnen oder Kerben 4.5.2.2 Gemeinsames Fließpressen 4.5.2.3 Gemeinsam Ziehen, Ummanteln 4.5.2.4 Fügen durch Weiten 4.5.2.4.1 Rohreinwalzen 4.5.2.4.2 Fügen durch Weiten mit Innendruck 4.5.2.5 Fügen durch Engen 4.5.2.5.1 Fügen durch Rundkneten 4.5.2.5.2 Fügen durch Einhalsen 4.5.2.5.3 Fügen durch Sicken 4.5.2.6 Fügen durch Bördeln 4.5.2.7 Fügen durch Falzen 4.5.2.8 Wickeln, Umwickeln, Bewickeln 4.5.2.9 Verlappen 4.5.2.10 Umformendes Einspreizen 4.5.2.11 Durchsetzfügen 4.5.2.12 Verpressen 4.5.2.13 Quetschen 4.5.3 Fügen durch Nietverfahren 4.5.3.1 Nieten 4.5.3.2 Hohlnieten 4.5.3.3 Zapfennieten 4.5.3.4 Hohlzapfennieten 4.5.3.5 Zwischenzapfennieten 4.5.3.6 Stanznieten

86

XI Verbindungen

6.2.3 Gemeinsam Ziehen (Ummanteln) (ON 4523)

Fügen durch Umformen derart, dass durch gemeinsames Ziehen zweier ineinandergeschobener rohrförmiger Teile durch ein Ziehring eine kraftschlüssige Verbindung hergestellt wird ( 33).

6.2.4 Fügen durch Weiten (ON 4524)

Fügen durch Umformen derart, dass ein hohles Innenteil durch Umformen geweitet oder gebaucht wird, so dass es kraft- oder formschlüssig mit dem Außenteil verbunden bleibt.

t 3PISFJOXBM[FO(ON 45241)

Fügen durch Weiten derart, dass ein in ein Außenteil, z. B. Kesselwand, eingeführter Rohrabschnitt oder Ring durch Walzen geweitet wird, bis er fest anliegt ( 34).

t 'àHFO EVSDI Weiten mit Innendruck (ON 45242)

Fügen durch Weiten derart, dass ein durch das Loch eines oder mehrerer Fügeteile durchgestecktes Rohr außerhalb der Fuge durch Innendruck, z. B. durch ein nachgiebiges Werkzeug oder Druckflüssigkeit oder Knickbauchen, aufgeweitet wird ( 35, 36). Diese Vorgänge können durch Werkzeuge oder auch mithilfe von Wirkmedien mit kraft- oder energiegebundener Wirkung, z. B. Explosion eines Sprengstoffs, Funkentladung, oder von Wirkenergie, z. B. ein Magnetfeld, durchgeführt werden.

6.2.5 Fügen durch Engen (ON 4525)

Fügen durch Umformen, wobei ein hohles Außenteil derart durch Umformen verengt, eingehalst oder eingesickt wird, dass es kraftschlüssig oder formschlüssig mit dem Innenteil verbunden bleibt. Folgende Varianten können unterschieden werden:

t 'àHFOEVSDIRundkneten (ON 45251)

Fügen durch Engen derart, dass ein rohrförmiges Außenteil über den Umfang in Vertiefungen am Innenteil eingedrückt wird und somit einen Formschluss erhält ( 37); es können auch mehrere ineinandergeschobene dünnwandige Werkstücke gemeinsam rundgeknetet werden; der Zusammenhalt kann auch in einem Kraftschluss bestehen.

t 'àHFOEVSDI&JOIBMTFO(ON 45252)

Fügen durch Engen derart, dass ein über ein Innenteil geschobenes Außenteil am Ende verengt wird ( 38).

t 'àHFOEVSDISicken (ON 45253)

Fügen durch Engen derart, dass ein Werkstück eine Sicke erhält, die in eine vorgesehene Vertiefung am zu fügenden Werkstück eingreift ( 39). Es können auch ineinandergeschobene dünnwandige Werkstücke eine gemeinsame Sicke erhalten (Versicken). Die Vorgänge können durch Werkzeuge oder auch mithilfe von Wirkmedien mit energiegebundener Wirkung, z. B. Explosion eines Sprengstoffs, Funkentladung, oder von wirkenergie, Z. B. ein Magentfeld, durchgeführt werden.

6.2.6 Fügen durch Bördeln (ON 4526)

Fügen durch Umformen derart, dass ein Ende eines rohrförmigen Werkstücks durch Borde mit dem zu fügenden Werkstück formschlüssig verbunden wird ( 40, 41). Es können auch an zwei ineinandergeschobenen Fügeteilen Borde gemeinsam hergestellt werden.

3. Fügeverfahren

87

25 Maschendraht als Beispiel für 4.5.1.1 Drahtflechten.

26 4.5.1.2 Gemeinsames Verdrehen.

27 Stahlseil als Beispiel für 4.5.1.3 Verseilen.

28 Verzwirbeln der Litzen zweier Seilenden als Beispiel für 4.5.1.4 Spleißen.

29 4.5.1.5 Knoten.

30 4.5.1.8 Heften.

F

F

31 Verbindung zweier Rohre durch Körnen als Beispiel für 4.5.2.1 Fügen durch Körnen oder Kerben.

32 Verbindung zweier ineinander gelegter Ausgangsformen durch Pressen ein einen Formgebungsspalt als Beispiel für 4.5.2.2 Gemeinsam Fließpressen.

33 Verbindung zweier Rohre durch Pressen durch einen Ziehring als Beispiel für 4.5.2.3 Gemeinsam Ziehen (Ummanteln).

88

XI Verbindungen

6.2.7 Falzen (ON 4527)

Fügen durch Umformen derart, dass an ihren Rändern vorbereitete Blechteile ineinandergelegt oder ineinandergeschoben werden und durch Umlegen der Ränder einen Formschluss erhalten ( 42).

6.2.8 Wickeln (ON 4528)

Wickeln, also Umwickeln oder Bewickeln, ist Fügen eines Innenteils mit Band durch dessen fortlaufendes Biegen um das Werkstück ( 43).

6.2.9 Verlappen (ON 4529)

Fügen durch Umformen derart, dass das freie Ende eines durch ein Werkstück gesteckten flachen teils oder überstehenden Lappens gebogen, z. B. Biegeverlappen, oder aus einer Ebene herausgedreht wird, z. B. Drehverlappen, so dass ein Formschluss entsteht ( 44).

6.2.10 Umformendes Einspreizen (ON 45210)

Fügen durch Umformen derart, dass durch Einpressen oder Einwalzen eines Werkstücks dieses in einen Hohlraum des Gegenstücks verdrängt wird ( 45).

6.2.11 Durchsetzfügen (ON 45211)

Fügen von Werkstücken aus Blech-, Rohr- oder Profilteilen durch gemeinsames Durchsetzen in Verbindung mit Einschneiden und nachfolgendem Stauchen ( 46).

6.2.12 Verpressen (ON 45212)

Das Fügen zweier Seilenden oder einer Seilschlaufe mithilfe einer Presshülse, die beide Stränge umschließt und nach dem Verformen in einer Presse eine kraft- und formschlüssige Verbindung herstellt ( 47).

6.2.13 Quetschen (ON 45213)

Das Fügen eines Seiles oder einer Litze mit einem Endstück, z. B. Seilschuh, Kabelschuh, Crimphülse usw., welches das Seil oder die Litze umschließt und durch Verformen kraft- und formschlüssig mit diesem verbunden wird ( 48).

6.3

Fügen durch Nietverfahren (ON 453)

Folgende Varianten können unterschieden werden:

6.3.1 Nieten (ON 4531)

Fügen durch Stauchen eines bolzenförmigen Hilfsfügeteils (Niet) ( 49).

6.3.2 Hohlnieten (ON 4532)

Fügen durch Umlegen überstehender Teile eines Hohlniets ( 50).

6.3.3 Zapfennieten (ON 4533)

Fügen durch Stauchen des zapfenförmigen Endes an einem der beiden Fügeteile ( 51).

6.3.4 Hohlzapfennieten (ON 4534)

Fügen durch Umlegen überstehender Teile des hohlzapfenförmigen Endes an einem der beiden Fügeteile ( 52).

6.3.5 Zwischenzapfennieten (ON 4535)

Fügen durch Stauchen eines Zwischenzapfens an einem der beiden Fügeteile ( 53).

6.3.6 Stanznieten (ON 4536)

Fügen durch Einspreizen eines Hilfsfügeteils (z. B. Halbhohl- oder Vollstanzniet) ( 54).

3. Fügeverfahren

89

F

34 Verbinden eines Rohrs mit einer Platte durch einen Walzvorgang mit konischem Werkstück als Beispiel für 4.5.2.4.1 Fügen durch Rohreinwalzen.

35 Verbinden eines Rohrs mit einer Platte mithilfe einer Druckflüssigkeit als Beispiel für 4.5.2.4.2 Fügen durch Weiten mit Innendruck.

36 Verbinden eines Rohrs mit einer Platte durch Knickbauchen als Beispiel für 4.5.2.4.2 Fügen durch Weiten mit Innendruck. F

37 Gemeinsames Rundkneten zweier Rohre als Beispiel für 4.5.2.5.1 Fügen durch Rundkneten.

38 Fügen eines Außenteils durch Engen am Ende als Beispiel für 4.5.2.5.2 Fügen durch Einhalsen.

39 Verbinden zweier Rohrstücke als Beispiel für 4.5.2.5.3 Fügen durch Sicken.

90

XI Verbindungen

40 Bördeln zweier Aluminium-Klemmrippenprofilbleche als Beispiel für 4.5.2.6 Fügen durch Bördeln.

41 Handgerät zur Herstellung der Bördelung auf 40.

42 Falzen dünner Bleche für Stehfalzblechdeckungen als Beispiel für 4.5.2.7 Falzen.

F

43 4.5.2.8 Wickeln (Umwickeln, Bewickeln).

44 Biegeverlappen dünner Bleche als Beispiel für 4.5.2.9 Verlappen.

45 4.5.2.10 Umformendes Einspreizen.

S A-A

C

F

C S

D

S D

S A-A

46 Gemeinsames Durchsetzen von Blechteilen mit nachfolgendem Stauchen (4.5.2.11 Durchsetzfügen). S: Stauchen, D: Dehnen.

47 Fügen zweier Rohre mithilfe eines Pressfittings als Beispiel für 4.5.2.12 Verpressen.

48 Fügen eines Seils mit einer Crimphülse als Beispiel für 4.5.2.13 Quetschen. S: Seil, C: Crimphülse.

3. Fügeverfahren

91

49 4.5.3.1 Nieten. 50 4.5.3.2 Hohlnieten.

51 4.5.3.3 Zapfennieten.

52 4.5.3.4 Hohlzapfennieten.

N Nh

St

W F M

F

1

2 53 4.5.3.5 Zwischenzapfennieten. 54 (links) 4.5.3.6 Stanznieten. Arbeitsgänge 1 bis 4.

3

4

St: N: W: M:

Nietstempel Niet zu fügende Werkstücke Matrize

92

7.

XI Verbindungen

Fügen durch Schweißen (ON 46)

Schweißverfahren sind für die Fügung sowohl von Metallteilen als auch von Kunststoffteilen anwendbar. Die in der Übersicht rechts aufgelisteten Schweißverfahren sind – neben der grundsätzlichen Unterscheidung nach physikalischem Vorgang in Pressund Schmelzschweißverfahren – nach DIN 8593-6 gemäß den verschiedenen Energieträgern untergliedert und hinsichtlich ihrer Eignung für Metall- bzw. Kunststoffschweißen gekennzeichnet ( 55, 56). Die verschiedenen Energieträger stellen die zum Schweißen erforderliche Energie entweder durch Übertragen auf das (die) Werkstück(e) oder durch Umsetzen im (in den) Werkstück(en) bereit. Sie werden in der Norm – unabhängig davon, ob es sich um Metall- oder Kunststoffschweißung handelt – jeweils einer Ordnungsnummer zugewiesen: 1 Fester Körper 2 Flüssigkeit 3 Gas 4 elektrische Gasentladung 5 Strahlung 6 Bewegung von Masse 7 elektrischer Strom 8 unbestimmt Beim Schweißen mit festem Körper, Flüssigkeit, Gas oder elektrischer Gasentladung wird die zum Schweißen erforderliche Energie dem (den) Werkstück(en) (von außen) zugeführt; beim Schweißen durch Strahlung, Bewegung von Masse oder elektrischen Strom entsteht dagegen die Wärmeenergie – bzw. mechanische Energie beim Kaltpressschweißen – durch Energieumsetzung innerhalb des Werkstücks.

3. Fügeverfahren

93

Gruppen


4.6 Fügen durch Schweißen DIN 8593-6

4.6.1 Pressschweißen 4.6.1.1 Pressschweißen durch festen Körper 4.6.1.2 Pressschweißen durch Flüssigkeit 4.6.1.3 Pressschweißen durch Gas 4.6.1.4 Pressschweißen durch elektrische Gasentladung 4.6.1.5 Pressschweißen durch Strahlung 4.6.1.6 Pressschweißen durch Bewegung von Masse 4.6.1.7 Pressschweißen durch elektrischen Strom 4.6.2 Schmelzschweißen 4.6.2.2 Schmelzschweißen durch Flüssigkeit 4.6.2.3 Schmelzschweißen durch Gas 4.6.2.4 Schmelzschweißen durch elektrische Gasentladung 4.6.2.5 Schmelzschweißen durch Strahlung 4.6.2.7 Schmelzschweißen durch elektrischen Strom Schweißverfahren für Kunststoffe

unbeeinflusster Grundwerkstoff

Wärmeeinflusszone


Wärmeeinflusszone

Schweißnaht

Schweißverfahren für Metalle

55 Schematische Darstellung einer Schmelzschweißverbindung nach DIN 1910, Teil 11. Schmelzlinie, Bindezone

Schweißnaht, Bindezone (Bindefläche)

56 Schematische Darstellung einer Pressschweißverbindung nach DIN 1910, Teil 11.

94

7.1

XI Verbindungen

Schweißen von Metallen (ON 461) E DIN EN 14610

Vorgang, der Metall(e) unter Aufwand von Wärme und/oder Druck derart verbindet, dass sich ein kontinuierlicher innerer Aufbau [hier und im Folgenden: Hervorhebungen der Autoren] des verbundenen Metalles bzw. der verbundenen Metalle ergibt. Schweißzusatz, dessen Schmelztemperatur von gleicher Größenordnung ist wie die der (des) verbundenen Grundwerkstoffe(s), kann zugeführt werden. Das Ergebnis des Schweißens ist die Schweißnaht. Diese Definition schließt Beschichten ein. Es wird grundsätzlich zwischen zwei physikalischen Verfahren unterschieden:

7.1.1

Pressschweißen (ON 4611)

t Pressschweißen: Schweißen, wobei ausreichend äußere Kraft aufgewendet wird, um an beiden Fügeflächen eine mehr oder weniger starke plastische Verformung zu bewirken, im Allgemeinen ohne Zugabe von Schweißzusatz. Gewöhnlich – jedoch nicht notwendigerweise – werden die Werkstücke an den Fügeflächen erwärmt, um das Verbinden zu ermöglichen oder zu erleichtern.

7.1.2

Schmelzschweißen (ON 4612)

t Schmelzschweißen: Schweißen ohne Aufwenden äußerer Kraft, wobei die Fügefläche(n) angeschmolzen werden muss (müssen); gewöhnlich – jedoch nicht notwendigerweise – wird geschmolzener Schweißzusatz zugeführt ( 57-59).

7.2

Schweißen von Kunststoffen (ON 462)

Das Schweißen von Kunststoffen erfolgt auf dem Wege des Pressschweißens. Folgende Verfahren sind je nach Energieträger zum schweißen von Kunststoffen einsetzbar:

DIN 1910-3

t fester Körper: Heizelementschweißen t Gas: Warmgasschweißen t Strahl: Lichtstrahl-Extrusionsschweißen t Bewegung: Ultraschallschweißen und Reibschweißen t elektrischer Strom: Hochfrequenzschweißen Die restlichen Energieträger sind für Kunststoffschweißen nicht verfügbar.

3. Fügeverfahren

95

5 6

57 Schematische Darstellung des Lichtbogenhandschweißens nach DIN EN 14610 (Schmelzschweißverfahren).

3 7

8

4

1 2 3 4 5 6 7 8

2

1

Werkstück Schweißfuge umhüllte Stabelektrode Lichtbogen Stabelektrodenhalter Schweißnaht Schlacke Energiequelle

K

3

1

58 Schematische Darstellung des zweiseitigen Punktschweißens nach DIN EN 14610 (Pressschweißverfahren).

3

4

1 2 3 4 K

2

K

Werkstück Schweißpunkt Punktschweißelektrode Energiequelle Kraftwirkung

K

3

59 Schematische Darstellung des Rollennahtschweißens nach DIN EN 14610 (Pressschweißverfahren).

2 B 4

K

3

1

1 2 3 4 B K

Werkstück Schweißnaht Rollenelektrode Energiequelle Bewegung Werkstück Kraftwirkung

96

8.

XI Verbindungen

Fügen durch Löten (ON 47) DIN 8505, Teil 1 bis 3

Löten ist ein thermisches Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen und Beschichten von Werkstoffen, wobei eine flüssige Phase durch Schmelzen eines Lotes (Schmelzlöten) oder durch Diffusion an den Grenzflächen (Diffusionslöten) entsteht. Die Solidustemperatur (Schmelztemperatur) der Grundwerkstoffe wird nicht erreicht. Dies bedeutet, dass – anders als beim Schweißen – kein kontinuierliches Stoffgefüge über den Lötstoß hinweg hergestellt wird. Statt dessen entsteht infolge der Benetzung der Werkstückoberfläche durch die Lötphase, also durch das flüssige Lötmetall, und das anschließende Abbinden derselben eine kraftschlüssige Verbindung an der Lötnaht. Analog zum Schweißverfahren können auch beim Löten verschiedene Energieträger unterschieden werden, wie aus der Übersicht rechts hervorgeht.

8.1

Verbindungs-Weichlöten (ON 471)

Fügen durch Löten mit Loten, deren Liquidustemperatur unterhalb 450°C liegt. Die überwiegende Anzahl der Weichlote ist auf Zinn- und/oder Bleibasis aufgebaut.

8.2

Verbindungs-Hartlöten (ON 472)

Fügen durch Löten mit Loten, deren Liquidustemperatur oberhalb 450°C liegt. Die Hartlote für Schwermetalle sind überwiegend kupferhaltige, oft auch edelmetallhaltige Nichteisenmetall-Legierungen. Für Leichtmetalle stehen Aluminium/Silicium-Hartlote zur Verfügung.

3. Fügeverfahren

97

Gruppen


4.7 Fügen durch Löten

4.7.1 Verbindungs-Weichlöten

DIN 8593-7

DIN 8505-3

4.7.1.1 Verbindungs-Weichlöten durch feste Körper 4.7.1.2 Verbindungs-Weichlöten durch Flüssigkeit 4.7.1.3 Verbindungs-Weichlöten durch Gas 4.7.1.5 Verbindungs-Weichlöten durch Strahlung 4.7.1.7 Verbindungs-Weichlöten durch elektrischen Strom 4.7.1.8 Ofen-Weichlöten 4.7.2 Verbindungs-Hartlöten

DIN 8505-3

4.7.2.2 Verbindungs-Hartlöten durch Flüssigkeit 4.7.2.3 Verbindungs-Hartlöten durch Gas 4.7.2.4 Verbindungs-Hartlöten durch elektrische Gasentladung 4.7.2.5 Verbindungs-Hartlöten durch Strahlung 4.7.2.7 Verbindungs-Hartlöten durch elektrischen Strom 4.7.2.8 Verbindungs-Hochtemperaturlöten

5 5 6

6

3

7

3

7 4

4

2

2 1

1

60 Schematische Darstellung einer Spaltlötvorgangs mit Einzelbrenner nach DIN 8505, Teil 3 (Brenner bewegt, Werkstück fest).

61 Schematische Darstellung eines Fugenlötvorgangs mit Einzelbrenner nach DIN 8505, Teil 3.

1 2 3 4 5 6 7

1 2 3 4 5 6 7

Werkstück Lötspalt Brenner breite Flamme Brenngasgemisch Lot Lötnaht

Werkstück Lötfuge Brenner spitze Flamme Acetylen und Sauerstoff Lot Lötnaht

98

XI Verbindungen

9.

Kleben (ON 48)

Fügen unter Verwendung eines Klebstoffs, d. h. eines nichtmetallischen Werkstoffs, der Fügeteile durch Flächenhaftung und innere Festigkeit (Adhäsion und Kohäsion) verbinden kann. Kleben ist der Oberbegriff und schließt alle Klebverfahren, auch solche mit speziellen Klebstoffen, z.B. Leim = Klebstoff aus tierischen, pflanzlichen oder synthetischen Stoffen und Wasser, oder speziell geformten Werkstoffen, z.B. Kaschieren = Kleben von Werkstofffolien, ein. Um eine optimale Adhäsion zu erreichen, muss der Klebstoff die Klebflächen wie eine Flüssigkeit benetzen. Zu diesem Zweck enthält er entweder Lösungs- oder Dispersionsmittel (Lösungsmittel bzw. Dispersions-Klebstoffe), oder er wird als Schmelze (Schmelz-Klebstoffe) bzw. als Gemisch reaktionsfähiger Stoffe (Reaktions-Klebstoffe) auf die zu klebenden Flächen aufgetragen. Das Abbinden (Verfestigen) der Klebschichten kann physikalisch (Verdunsten, Abkühlen) oder/und chemisch (Reaktion der Klebstoffkomponenten) erfolgen. Während ihres Abbindens sind alle Klebungen bis zum Erreichen der angestrebten Festigkeit unter ausreichendem Pressdruck in der gewünschten Fügelage zu fixieren. Das Abbinden vieler Klebstoffe, vor allem das der Reaktionsklebstoffe, vollzieht sich beschleunigt unter Wärmeeinwirkung.

9.1

Kleben mit physikalisch abbindenden Klebstoffen (ON 481)

Kleben mit Klebstoffen, die durch Abkühlen oder Verdunsten von Lösungs- oder Dispersionsmitteln abbinden. Folgende Verfahren sind zu unterscheiden:

9.1.1

Nasskleben (ON 4811)

Kleben, bei dem die Klebstofffilme bei Vereinigung noch wesentliche Anteile Lösungs- oder Dispersionsmittel enthalten.

9.1.2 Kontaktkleben (ON 4812)

Kleben, bei dem beim Berühren scheinbar trockene Klebstofffilme unter Druckeinwirkung vereinigt werden. Beim Kontaktkleben ist die Klebfähigkeit der Klebstofffilme nur eine begrenzte Zeit gegeben (Kontaktklebzeit).

9.1.3

Kleben, bei dem Klebstofffilme durch äußere Einwirkung klebfähig gemacht (aktiviert) werden. Beim Lösungsmittelaktivierkleben werden Klebstofffilme durch organische Lösungsmittel klebfähig gemacht. Am weitaus häufigsten sind Wärmeaktivierverfahren in der Praxis anzutreffen, und zwar in sehr unterschiedlichen Varianten. Beim Schmelzkleben, bei dem ein bei Raumtemperatur fester und lösungsmittelfreier Klebstoff als Schmelze aufgetragen wird, liegt unmittelbar nach dem Auftragen ein bereits wärmeaktivierter Klebstofffilm vor. Ein fester Klebstofffilm kann einer Verfahrensvariante entsprechend unmittelbar vor dem Vereinigen der Klebung, z. B. durch Strahlung, erwärmt werden. Ebenso kann die Wärme unmittelbar über die Fügeteile auf Klebstoffe, z. B. Pulverklebstoffe, Klebfolien (ohne Trägermaterial) bzw. Klebfilme (mit Trägermaterial), oder auf Klebstofffilme (Heißsiegeln), die sich bereits zwischen den Klebflächen befinden, wirken.

Aktivierkleben (ON 4813)

3. Fügeverfahren

99

Gruppen 4.8 Kleben

Untergruppen und zugehörige Unterteilungen DIN 8593-8

4.8.1 Kleben mit physikalisch abbindenden Klebstoffen 4.8.1.1 Nasskleben 4.8.1.2 Kontaktkleben 4.8.1.3 Aktivierkleben 4.8.1.4 Haftkleben 4.8.2 Kleben mit chemisch abbindenden Klebstoffen

62 Klebung von Holzlamellen zu einem Brettschichtholz im Pressbett.

100

XI Verbindungen

9.1.4

Haftkleben (ON 4814)

Kleben, bei dem Klebstofffilme nach beliebiger Zeit schon unter geringem Druck haften. Während sich bei den anderen aufgeführten Klebverfahren Klebungen hoher Kohäsionsfestigkeit herstellen lassen, wird Haftkleben im Allgemeinen angewandt, wenn Klebungen geringerer Festigkeit ausreichen oder ein späteres Trennen der Klebungen ohne Materialbeschädigung angestrebt wird.

9.2

Kleben mit chemisch abbindenden Klebstoffen (Reaktionskleben) (ON 482)

Kleben mit Klebstoffen, die durch chemische Reaktion, z. B. durch Vernetzen, abbinden (Reaktionsklebstoff).

3. Fügeverfahren

101

ON

Titel der Gruppe

Art des Zusammenhalts Lösbarkeit

4.1

Zusammensetzen

Schwerkraft (Reiben), Formschluss oder Federkraft

ohne Schädigung der Fügeteile lösbar

4.2

Füllen

Einschluss

ohne Schädigung der Fügeteile lösbar

4.3

Anpressen, Einpressen

Kraftschluss

im Allgemeinen ohne Schädigung der Fügeteile lösbar

t

Fügen durch Urformen

Formschluss, hervorgerufen durch Urformen

im Allgemeinen ohne Schädigung oder Zerstörung der Fügeteile lösbar

t

Fügen durch Um- Formschluss, hervorgeruformen fen durch Umformen

im Allgemeinen nur mit Schädigung oder Zerstörung der Fügeteile lösbar

t

Fügen durch Schweißen

Stoffverbindung

nur durch Schädigung oder Zerstörung der Fügeteile lösbar

t

Fügen durch Löten

Stoffverbindung

4.4

4.5

4.6

4.7

4.8

Kleben

Adhäsion

im Allgemeinen nur mit, teils jedoch auch ohne Schädigung oder Zerstörung der Fügeteile lösbar im Allgemeinen nur mit Schädigung oder Zerstörung der Fügeteile lösbar. in Sonderfällen ist ein Lösen nach dem Kleben ohne Schädigung möglich

Einsatz in Pri- siehe mär tragwer - Teilkaken pitel XI-4 t

–

XI-5

XI-6

XI-7

XI-8

–

XI-8 t

63 Übersicht über die Fügeverfahren in Anlehnung an DIN 8593, Teil 0. Die Ordnungsnummer (ON) entspricht der Klassifikation der Norm und wird in der Untergliederung der Fertigungsverfahren Fügen im Text jeweils hinter der Verfahrensbezeichnung angegeben. Die Angaben der Spalte Art des Zusammenhalts sind lediglich als Orientierung gedacht und können keinen Anspruch auf Allgemeingültigkeit erheben. Die Fügeverfahren in den kursiv dargestellten Gruppen besitzen für Verbindungen in Primärtragwerken wie sie in den Unterkapiteln XI-4 bis XI-8 diskutiert werden – mit einzelnen Ausnahmen – keine wesentliche Bedeutung und sind dort deshalb nicht enthalten.

102

XI Verbindungen

Anmerkungen

1 2 3

Im Folgenden werden für die aufgeführten Fügeverfahren die zugehörigen Ordnungsnummern (ON) gemäß DIN 8593 genannt. Der Text sowie die meisten Beispiele, die in diesem Kapitel enthalten sind, stammen aus der DIN 8593. Das zwischenzeitlich als Gruppe 4.9 eingeführte Textile Fügen wurde im Februar 1990 wieder aus der DIN-Norm zurückgezogen. Die beim Fügen von Textilien eingesetzten Fügeverfahren lassen sich im Wesentlichen auch in den anderen Gruppen der Norm einordnen.

1. Allgemeines 1.1 Schlussarten 1.2 Merkmale 1.3 Fügeverfahren und Bauweise 2. Zusammensetzen von Mauersteinen 3. Zusammensetzen von Holzbauteilen 3.1 Verbindungen längs anstoßender Stäbe 3.2 Verbindungen quer anstoßender Stäbe 3.3 Verbindungen übereck anstoßender Stäbe 3.4 Verbindungen schräg anstoßender Stäbe 3.5 Mechanisches Wirkprinzip 3.6 Geometrische Vorgaben für Versätze 3.7 Moderne CNC-gefertigte formschlüssige Holzverbindungen 4. Zusammensetzen von Stahlbauteilen 4.1 Verbindungen durch Auflegen 4.1.1 Träger auf Träger 4.1.2 Träger auf Stütze 4.1.3 Stützenanschlüsse 4.2 Verbindungen mit Gelenkbolzen 5. Zusammensetzen von Stahlbetonfertigteilen 5.1 Ausführung 5.2 Mechanisches Wirkprinzip 5.3 Formgebung Anmerkungen

XI

VERBINDUNGEN



XII

ÄUSSERE HÜLLEN



XIII

INNERE HÜLLEN



104

1.

XI Verbindungen

Allgemeines DIN 8593, ON 4.1, zusammengefasst in Kap. XI-3 Fügeverfahren

1.1

Verbindungen, welche durch das Verfahren des Zusammensetzens hergestellt werden, sind nach Norm ( ) durch die Vorgänge des Auflegens, Einlegens, Ineinanderschiebens, Einhängens oder Einrenkens gekennzeichnet.

Schlussarten

Die bei dieser Verbindungsart zur Wirkung kommenden Schlussarten sind:

vgl. hierzu die Definitionen im Kap. XI-2, Abschn. 3 Prinzipien der Kraftübertragung an der Berührfläche – die Schlussarten und die Schluss erzeugenden Kräfte, S. 50

t JOGPMHF4DIXFSLSBGUFJOGravitationsschluss g. t reiner Formschluss f (mit Spiel), ggf. auch in der Variante des quasi-Formschlusses Ef (ohne Spiel), auch als steifer Kraftschluss bezeichnet. t JOGPMHF'FEFSLSBGU BMTPelastischer Kraftschluss E.

fortan werden die Ordnungsgruppen nach DIN 8593, wie sie im Kap. XI-3 Fügeverfahren eingeführt wurden, mit der zugehörigen Ordnungsnummer (ON) gekennzeichnet

1.2

Merkmale

Diesen Schlussarten ist gemeinsam, dass die Kraft über Druckkontakt an definierten Bauteilflächen übertragen wird. Dieser Druck ist ständig zu gewährleisten; ansonsten klafft die Fuge und die Verbindung könnte sich – in umgekehrter Montagerichtung – lösen oder auseinanderfallen. Um dies zu verhindern, müssen zusammengesetzte Verbindungen zusätzlich gegen Auseinanderfallen gesichert werden. Es kommen für diese sekundäre Verbindungssicherung im Prinzip alle Schlussarten infrage. Verbindungen durch Zusammensetzen sind lösbar und sind ferner durch die Eigenschaft gekennzeichnet, nicht in Richtung der wirkenden Schlusskraft demontierbar zu sein. Zusammengesetzte formschlüssige Verbindungen unterscheiden sich von Pressverbindungen in erster Linie durch das im unbelasteten Zustand stets herrschende lose Spiel zwischen den Verbindungspartnern. Erst die Last, oder ggf. bereits die Gravitationskraft vor Belastung, führt die Kontaktflächen aneinander und überträgt die Kraft über Druck. Das lose Spiel ist erforderlich, um die Verbindungspartner während der Montage überhaupt räumlich zusammenführen zu können. Da die Kraftübertragung durch Druckkontakt erfolgt, ist zu gewährleisten, dass eine ausreichende Kontaktfläche dauerhaft wirken kann. Gegenüber Verformungen der Kontaktflächen reagieren zusammengesetzte Verbindungen im Allgemeinen empfindlich. Dies gilt beispielsweise für formschlüssige Holzverbindungen des handwerklichen Zimmermannsbaus, die sich durch Schwinden oder Querpressung des Holzes ungünstig verformen können. Kontaktflächen müssen satt und möglichst vollflächig aufeinander anliegen, um den Druck gut verteilt übertragen zu können. Dies ist bei parallelen, glatten, insbesondere ebenen Kontaktflächen im Regelfall unproblematisch. Bei Werkstoffen wie insbesondere den mineralischen (Betonfertigteile, Ziegel- oder Steinmauerwerk) ist es oftmals erforderlich, Zwischenschichten aus plastischem (Mörtel) oder elastischem Material (Elastomerlager) zwischen die

4. Zusammensetzen

105

Kontaktflächen einzubringen, um eine zuverlässige Druckverteilung zu ermöglichen. Das Zusammensetzen ist ein elementares Fügeverfahren, das bei den einfachsten Bauweisen zum Einsatz kommt. Das Schichten oder Aufeinanderlegen von Bausteinen oder sonstigen Bauelementen gehört zu den unmittelbarsten und ältesten Baumethoden. Anders als bei anderen Fügeverfahren, bei denen die Verbindung der Fügeteile durch gesonderte, für das Fügeverfahren eigens hergestellte Verbindungsmittel realisiert wird, erfolgt die Fügung durch Zusammensetzen häufig unmittelbar, d. h. durch Zusammenführen der Fügeteile selbst ohne Mitwirkung eines Verbindungsmittels. Dies gilt insbesondere für die zahlreichen zusammengesetzten formschlüssigen Verbindungen, deren Schlusswirkung – wie am Namen ablesbar – auf der Form des Fügeteils beruht. Es ist zweifellos kein Zufall, dass diejenigen Bauweisen am häufigsten vom Fügeverfahren des Zusammensetzens Gebrauch machen, bei denen die Werkstoffcharakteristik oder das Herstellungsverfahren einer komplexeren Formgebung der Bauteile in der Verbindung förderlich ist. Dies galt für handwerklich gefertigte Holzbauteile des traditionellen Zimmermannsbaus, die mit verhältnismäßig einfachen Mitteln in Handarbeit hergestellt wurden, wie auch für gewisse Stahlbetonfertigteilbauweisen der 1960er und 70er Jahre, bei denen Verbindungen mit aufwendigeren Formgebungen zum Einsatz kamen. Auch moderne CNC-gefertigte formschlüssige Holzverbindungen veranschaulichen diesen Zusammenhang zwischen Fügeverfahren und Werkstoffcharakteristik, da durch die Verwendung von Digitaltechnik der Aufwand zur Herstellung geometrisch schwierigerer Anschlüsse – sowohl in der Planung wie auch in der Herstellung – deutlich herabgesetzt werden kann. Im Stahlbau stellen formschlüssige Verbindungen eher die Ausnahme dar. Obgleich Verbindungen durch Zusammensetzen den Vorteil der leichten und schnellen Montierbarkeit bieten, wird diese Möglichkeit in der modernen Bautechnik, vornehmlich wegen der mit der Herstellung verbundenen verhältnismäßig hohen Kosten, im Allgemeinen nicht wirklich umfänglich genutzt.

1.3

Fügeverfahren und Bauweise

106

2.

XI Verbindungen

Zusammensetzen von Mauersteinen

Band 1, Kap. III-3, Abschn. 5. Mechanische Eigenschaften, S. 145 ff sowie Band 1, Kap. IV-1 Künstliche Steine , S. 239 ff sowie Band 1, Kap. V-2, Abschn. 9.3.2 Verband – druckkraftwirksame Übergreifung, S. 462 ff

Mauersteine werden nach dem Prinzip des Zusammensetzens gefügt. Die für die Stabilität eines Mauerverbands wesentliche Schlussart ist der senkrecht zur Lagerfuge wirkende Gravitationsschluss g, der beim schichtenweise Zusammensetzen zur Wirkung kommt. Der adhäsive Kraftschluss m einer etwaigen Mörtelfuge hat dabei eine nur zweitrangige Bedeutung. Horizontale Beanspruchungen des Mauerverbands werden vorwiegend durch den tangential zur Lagerfuge wirkende Reibschluss r gesperrt, der indessen wiederum auf der Wirkung der Gravitationskraft, d. h. auf der rechtwinklig zur Lagerfuge wirkenden lotrechten Last beruht. Es wird deutlich, dass sowohl g als auch r abhängig sind von einer lotrecht – also rechtwinklig zur Lagerfuge – wirkenden Last: der Eigenlast des jeweiligen Steins sowie der Last aller über ihm liegender Steine zuzüglich der in die Mauer eingeleiteten zusätzlichen Auflasten – beispielsweise Deckenlasten. Kraftwirkungen in der Stoßfuge sind für das Tragverhalten des Mauerverbands von eher untergeordneter Bedeutung. Die mechanische Wirkungsweise eines Mauerverbands wird in verschiedenen Kapiteln dieses Werks angesprochen () und ist in 1 mit den zur Wirkung kommenden Schlussarten im Überblick veranschaulicht.

4. Zusammensetzen

107

E Eigenlast A Auflast

Mauersteine a und b1, b2 im Trockenmauerverband (unmittelbare Verbindung ) a A

E

y: Gravitationsschluss: infolge Eigenlast E von a und Auflast A

b1

yz, xy: Gravitationsschluss: Kippbehinderung durch Eigenund Auflast

b2

Mauersteine a und b1, b2 im Mauerverband mit Mörtelschicht c (mittelbare Verbindung )

A S a,b = 1,2

a

(

r

r

g

g

g

Ef

r

r

r

r

g

g

)

zx: Reibschluss gegen Verdrehen in der Lagerfläche, infolge Eigen- und Auflast E, A bzw. Formschluss f: Verdrehungsbehinderung durch seitlich anstoßende Mauersteine

A

x, z: Reibschluss gegen Gleiten in der Lagerfläche, infolge Eigen- und Auflast E, A c

E

b1

S a,b =

y

x

b2

(

x y z

-x -y -z


)

b1, b2 als gestellfest angenommen

1 Ausführung und mechanisches Wirkprinzip einer Verbindung von Mauersteinen im Verband, dargestellt anhand der Schlussartenmatrix SAa, b.

2 Schichten moderner Leichthochlochziegel mit Dünnbettmörtelschicht.

108

XI Verbindungen

3.

Zusammensetzen von Holzbauteilen

Das Zusammensetzen von Holzbauteilen ist ein Fügeverfahren, das vorwiegend im handwerklich geprägten, zimmermannsmäßigen Holzbau zum Einsatz kommt. Aber auch ein einfaches Aufeinanderlegen zweier Holzbalken, wie es naturgemäß auch häufig im modernen ingenieurmäßigen Holzbau vorkommt, gehört in die Kategorie zusammengesetzter Verbindungen. Im Folgenden sollen die wichtigsten formschlüssigen Holzbauverbindungen in ihren grundlegenden Eigenschaften diskutiert werden.1

3.1

Verbindungen längs anstoßender Stäbe

Wesentliche zusammengesetzte Holzbauverbindungen zwischen längs in einer Achse anstoßenden Stäben sind die folgenden:

t gerader Stoß (stumpf)

Sicherung beispielsweise mit Bauklammer als Pfettenstoß über einem Pfosten ( 3), oder als lotrechter Stützenstoß. Im letzten Fall gute Lastübertragung durch vollflächigen Druckstoß.

t HFSBEFS4UP(Schrägschnitt)

Wie oben, jedoch bessere Auflagerung auf Pfosten ( 4). Nicht als Druckstoß (z. B. Stützenstoß) geeignet.

t #MBUUTUPHFSBEF

Überblattung der beiden Stäbe; zusätzliche Sicherung beispielsweise durch Nagelung ( 5) oder durch Bolzen ( 6)

t #MBUUTUPHFSBEFNJU4DISÊHTDIOJUU

wie oben, jedoch formschlüssige Sicherung gegen lotrechtes Abheben durch Schrägschnitt; zusätzlich Sicherung gegen seitliches Gleiten durch Bolzen ( 7).

t ;BQGFOTUP

seitlich durch Formschluss gesicherte Zapfenverbindung mit Bolzensicherung gegen lotrechtes Verschieben ( 8).

t #MBUUTUPTDISÊH

Schräger Blattschnitt erlaubt Querkraftübertragung (beispielsweise bei einem Gerber-Pfettenstoß). Am günstigsten als aufgehängter Stoß (rechter Abschnitt am linken hängend) zur Verhinderung des Aufreißens des Pfettenquerschnitts. Dann Lastübertragung über Bolzen ( 9).

t )BLFOCMBUUTUPHFSBEF

Verzahnung der beiden Querschnitte: Übertragung von axialem Druck über insgesamt volle Querschnittsfläche durch Formschluss (Druckkontakt) sowie auch von axialem Zug (dann jedoch deutliche Querschnittsschwächung). Sicherung gegen Trennen der Verbindung beispielsweise durch Bolzen ( 10).

Verbindungen quer anstoßender Stäbe

Wesentliche zusammengesetzte Holzbauverbindungen zwischen quer zueinander anstoßenden Stäben sind die folgenden:

t Kreuzblatt

Höhengleiche (volle) Überblattung von zwei quer verlaufenden Stäben; wegen starker Querschnittsschwächung ist der Stoß zur Übertragung axialer Kräfte nicht geeignet, sondern beispielsweise für Schwellen. Formschlüssige Sicherung gegen Gleiten. Bei Schwellhölzern Sicherung gegen Abheben der Verbindung in der

3.2

4. Zusammensetzen

109

3 Gerader Stoß: Verlängerung eines Holzes durch stumpfes Ansetzen eines anderen auf einer Unterstützung (z. B. Pfosten), Sicherung durch Bauklammer.

4 Gerader Stoß, Schrägschnitt: Verlängerung eines Holzes durch Ansetzen eines anderen auf einer Unterstützung (z. B. Pfosten), Sicherung durch Bauklammer und Kammausschnitt.

5 Gerades Blatt: Verlängerung eines Holzes durch Auf- oder Ansetzen eines anderen, Sicherung gegen Abheben und seitliches gleiten durch Vernagelung.

6 Gerader Blattstoß mit Bolzensicherung gegen Abheben und seitliches Gleiten.

7 Gerader Blattstoß mit Schrägschnitt. Abheben durch Formschluss (Schrägschnitt) behindert, Bolzensicherung gegen seitliches Gleiten.

8 Gerader Zapfenstoß mit Schrägschnitt mit Bolzensicherung gegen Abheben.

9 Schräger Blattstoß mit Bolzensicherung gegen Abheben und seitliches Gleiten. 10 Gerader Hakenblattstoß mit Bolzensicherung gegen Abheben und seitliches Gleiten.

110

XI Verbindungen

Regel durch Auflast ( 11). Ausführung als T-stoß mit Bolzensicherung in 12. t Queranschluss von Balken

Queranschluss von Balken mit einfachem Zapfen (links) oder einfachem Blatt (rechts) ( 13). Die Zapfenverbindung ist in DIN 1052, 15.2 geregelt. Es ist jeweils auf die Querzugfestigkeit der Verbindung zu achten.

t aufgesetzter Stoß

Einfaches Aufsetzen eines Holzes auf dem anderen. Es ist eine Zusatzsicherung gegen Gleiten und Abheben vorzusehen ( 14, siehe auch Schlussartenmatrix in 29)

t Kammstoß

Nicht höhengleiche Verbindung zweier quer zueinander verlaufender Hölzer (z. B. Balken auf Unterzug oder Schwelle: Aufverbindung) durch Aufsetzen wie oben, jedoch mit formschlüssiger Sicherung gegen Gleiten mittels Verkämmung ( 15). Sicherung gegen Abheben beispielsweise durch Auflast.

t T-Stoß mit Hartholzsattel

Aufsetzen eines Balkens oder Pfette auf einem Pfosten ( 16). Zwischenstück (Sattel) aus Hartholz zur Verringerung der Querpressung auf dem liegenden Holz. Krafteinleitung in das stehende Holz des Pfostens längs zur Faser.

t ;BQGFOVOE;BQGFOMPDI

Stumpfe T-Verbindung quer zueinander verlaufender Stäbe mit Zapfensicherung gegen seitliches Ausweichen ( 17). Klassische Auflagerung von Ständern auf Schwellen im Ständer- und Fachwerkbau. Schwächung des Querschnitts durch Zapfen (kein Kontakt zwischen Zapfen und Lochgrund). Hier Sicherung gegen Abheben durch Holznagel.

t stumpfer Ständerstoß

Querverbindung zweier Hölzer ohne Querschnittsschwächung. Beispiel: Aufsetzen eines Ständers auf einer Schwelle im Holzrippenbau ( 18). Sicherung gegen seitliches Verschieben durch seitliche Schrägnagelung. Auch als stumpfer Stoß mit Holzverbinder ausführbar.

t keilgesicherte Verzapfung

Durch Eintreiben von Keilen werden Zapfenverbindungen geschlossen und gleichzeitig gegen Lösen gesichert. Die Keilform des Sicherungskeils bzw. des Zapfens selbst (wie in 19) stellt eine Verspannung der Verbindung her.

4. Zusammensetzen

111

11 Kreuzblatt: Höhengleiche Kreuzverbindung zweier Stäbe.

12 Überblattung: Sicherung durch Bolzen.

13 Queranschluss von Balken: Einfacher Zapfen (links) und einfaches Blatt (rechts), ggf. Sicherung durch Bauklammern.

14 Aufgesetzter Stoß: Einfaches Aufsetzen zweier quer verlaufender Stäbe, Sicherung gegen Gleiten durch Reibung (infolge Auflast).

15 Kamm: Querverbindung zweier Stäbe durch Aufsetzen, Sicherung gegen Gleiten durch Verkämmung

16 T-Stoß mit Hartholzeinlage.

17 Zapfen mit Zapfenloch: T-Stoß zweier Stäbe, Sicherung durch Holznagel.

18 Genagelter Stumpfstoß: Auf Schwelle aufgesetzte Rippe im Holzrippenbau, Sicherung durch seitliche Schrägnagelung.

19 Keilgesicherte Zapfenverbindung mit Keilwirkung durch schwalbenschwanzförmigen Zapfen.

112

3.3

3.4

XI Verbindungen

Verbindungen übereck anstoßender Stäbe

Wesentliche zusammengesetzte Holzbauverbindungen zwischen übereck anstoßenden Stäben sind die folgenden:

t glattes Eckblatt

Höhengleiche Eckverbindung zweier Hölzer durch volles Überblatten ( 20). Sicherung gegen seitliches Gleiten durch Nagelung. Gängiger Schwellenstoß im Ständer-, Fachwerk- und Holzrippenbau.

t Scherblatt

Zweischnittige Ausführung des überblatteten Eckstoßes ( 21). Sicherung durch Nagelung oder durch Bolzen.

t glatter Viertelsblattstoß

Beispielhafte Eckverbindung gestapelter Hölzer im Blockbau ( 22). Formschlüssige Sicherung gegen Verschieben und Kippen durch Eckknoten. Klassische Ausführung mit überstehenden Vorköpfen.

Verbindungen schräg anstoßender Stäbe

Wesentliche zusammengesetzte Holzbauverbindungen zwischen schräg zueinander anstoßenden Stäben sind folgende:

t abgestirnter Strebenzapfen

Einfache Schrägverbindung zweier Hölzer mit Verzapfung, Zapfen an der Vorderkante senkrecht zur Faserrichtung des durchlaufenden Holzes geschnitten ( 23). Klassischer Strebenanschluss. Wegen der beschränkten Druckkontaktfläche an der Zapfenstirn können nur kleinere Kräfte entlang der Achse des durchlaufenden Holzes übertragen werden. Für größere Kräfte sind Versätze erforderlich.

t glatter Stirnversatz

Schräganschluss von Hölzern zur Übertragung größerer Kräfte ( 24). Herkömmlicher Sparrenfußpunkt auf Bundbalken oder Strebenanschluss an Schwelle oder Pfette – wie beispielsweise beim Kopfband oder beim Bug. Übertragung der lotrechten Kraftkomponente über Auflagefläche, der waagrechten über Stirnfläche. Beanspruchung des Vorholzes auf Abscheren (Mindestvorholzlänge erforderlich). Querpressung des waagrechten Holzes. Die Neigung des schräg anstoßenden Holzes bestimmt das Verhältnis zwischen beiden Kraftkomponenten. Hier: Sicherung der Verbindung gegen seitliches Verschieben mittels Bolzen.

t Stirnversatz mit abgestirntem Strebenzapfen

Sicherung des Versatzes gegen seitliches Verschieben durch Verzapfung ( 25). Verkleinerung der Auflagefläche gegenüber dem glatten Stirnversatz; leichte Vergrößerung der Stirnfläche durch Zapfenstirn.

t EPQQFMUFS 7FSTBU[ NJU BCHFTUJSOUFN Strebenzapfen

Vergrößerung der wirksamen Stirnfläche durch Verdoppelung des Versatzes ( 26) in Form von Stirn- und Rückversatz. Hohe Ausführungsgenauigkeit nötig zwecks sattem Aufliegen beider Kontaktflächen. Sicherung gegen seitliches Verschieben durch Verzapfung.

t Fersenversatz mit abgestirntem Strebenzapfen

Verlagerung der Stirnfläche in den rückwärtigen Bereich (Rückversatz) ( 27). Dadurch Vergrößerung der wirksamen Vorholzlänge gegenüber dem einfachen Stirnversatz. Sicherung gegen seitliches Verschieben mittels Zapfen.

4. Zusammensetzen

113

20 Glattes Eckblatt: Fügung zweier Hölzer übereck mit einschnittiger Verbindung. Sicherung durch Vernagelung.

21 Scherblatt, Fügung zweier Hölzer übereck mit zweischnittiger Verbindung. Sicherung durch Vernagelung.

22 Glatte Viertelsblattverbindung für den Blockbau: Aufsetzen quer verlaufender Stäbe, Sicherung gegen Gleiten durch Überblattung.

23 Abgestirnter Strebenzapfen (ohne Versatz).

24 Glatter Stirnversatz mit Bolzensicherung.

25 Stirnversatz mit Zapfen.

26 Doppelter Versatz mit Zapfen.

27 Fersenversatz mit abgestirntem Strebenzapfen.

28 Versatz mit Aufholz.

114

3.5

XI Verbindungen

t 7FSTBU[NJU"VGIPM[

Vergrößerung der Druck übertragenden Stirnfläche auf den gesamten Querschnitt der Strebe durch Aufbringen eines aufgenagelten Aufholzes ( 28). Zusätzliche Sicherung gegen seitliches Verschieben erforderlich.

Mechanisches Wirkprinzip

Zimmermannmäßige Holzbauverbindungen wie sie in den vorigen Abschnitten 3.1 bis 3.4 diskutiert wurden beruhen im Wesentlichen auf der Wirkung des Formschlusses f. Bei einfachem Aufsetzen von Hölzern ( 29) wird die Hauptbelastung über Druckkontakt an der Auflagefläche übertragen. Zusätzlich ist eine Sicherung gegen Abheben erforderlich: diese ist im Regelfall, abhängig vom statischen System, zumeist durch die Auflast (Gravitationsschluss g) – beispielsweise bei Deckenbalken – gewährleistet. Montagesicherungen sind möglicherweise dennoch erforderlich. Je nach Querschnittsproportionen des aufgesetzten Holzes (d/h) erfolgt die seitliche Kippsicherung des Stabs durch Gravitationsschluss g oder alternativ durch zusätzliche Halterung – z. B. Holzverbinder. Schlanke stehende Querschnitte sind naturgemäß besonders hinsichtlich Kippen gefährdet. Dies ist vor allem bei Balkenlagen zu berücksichtigen (). Beispielhaft für alle formschlüssigen Verbindungen des Holzbaus werden in 30 zwei Varianten einer Zapfenverbindung hinsichtlich der zur Wirkung kommenden Schlussarten untersucht. Steht die Verbindung nicht unter einer ständig wirksamen Vorspannung ( 30 Fall 1), herrscht im unbelasteten Zustand an jeder (möglichen) Kontaktfläche ein loses Spiel. Es wirkt jeweils stets ein Formschluss f. Erst bei Belastung in einer beliebigen Richtung schließen sich die Kontaktflächenpaare. Wie bei allen formschlüssigen Verbindungen ist auch diese gegen Lösen in entgegengesetzter Montagerichtung zu sichern (¬ y). Steht die Verbindung bereits während der Montage unter der Wirkung der Eigenlast oder einer Auflast ( 30 Fall 2), schließen sich die entsprechenden Kontaktflächenpaare gewissermaßen planmäßig. Bis das lose Spiel zwischen den restlichen Kontaktflächenpaaren infolge entsprechender Belastung überwunden ist, können andere Schlussarten als der Formschluss zur Wirkung kommen, beim gezeigten Beispiel in 30 rechts beispielsweise der Reibschluss an den Kontaktflächen. Bei Erreichen einer bestimmten Kraftgröße baut sich der Schlupf ab und es kommt ein quasi-Formschluss Ef an den Kontaktflächenpaaren – in diesem Beispiel an der Zapfenflanke – zur Wirkung.

Band 1, Kap. V-2, Abschn. 9.4 Element aus einachsig gespannten Rippen, S. 472 ff, insbesondere 197 bis 199

3.6

Geometrische Vorgaben für Versätze

Kap. XI-2, Abschn. 5.2 Werkstoff und Fügung, 18, Variante 1.2, S. 65

Die Geometrie der Ausführung eines Stirnversatzes ist in 31 angegeben. Die Stirnfläche wird derart eingeschnitten, dass der Kraft-Faser-Winkel an beiden aufeinandertreffenden Hölzern möglichst klein ist. Er ergibt sich jeweils zu _/2, wobei _ der Winkel zwischen beiden Stäben ist. Die Einschnitttiefe t v ist gemäß DIN 1052 vorgeschrieben. Die ausreichende Vorholzlänge l v verhindert das Abscheren des Vorholzes ( ).

4. Zusammensetzen

115

Holzstab a auf Holzstab b aufgesetzt (unmittelbare Verbindung) y: Gravitationsschluss: infolge Eigenlast E und Auflast A


yz: Gravitationsschluss: Kippbehinderung durch Eigen- und Auflast, i. A. nicht maßgeblich, da mehr als ein Auflager wirksam

A

a h

A S a,b =

E h/2

b

d/2

(

r

r Ef

r

r

r

r

g

g

d/2

(

S a,b = x

x y z

-x -y -z


g

g

)

xy: Gravitationsschluss: Kippbehinderung durch Eigen- und Auflast, abhängig vom Verhältnis von Kipphebelarm h/2 und Reaktionshebelarm d/2, d. h. der Schlankheit des Querschnitts von a

d

y

g

zx: Reibschluss gegen Verdrehen in der Lagerfläche infolge Eigen- und Auflast jedoch i. A. nicht maßgeblich, stattdessen Formschluss f: Verdrehungsbehinderung durch Halterung an mehr als einem Punkt

)

x, z: Reibschluss gegen Gleiten in der Lagerfläche infolge Eigen- und Auflast (Mindestlast E, A erforderlich)

b als gestellfest angenommen

29 Ausführung und mechanisches Wirkprinzip einer Verbindung von aufeinander gesetzten Holzstäben, dargestellt anhand der Schlussartenmatrix SAa, b.

Holzstab a in Holzstab b verzapft, allgemeine Lage (unmittelbare Verbindung)

y: keine Bindung: zusatzliche Sicherung gegen Lösen der Verbindung durch Stift oder externe Halterung: Formschluss (f oder Ef)

Holzstab a auf Holzstab b aufgesetzt und verzapft, lotrechte Lage (unmittelbare Verbindung)

1

2


A S a,b =

A

a

a loses Spiel

(E, A) loses Spiel

loses Spiel

(

f

f

f

f

0/f f

f

f

f

f

f

f

)

zx: Formschluss am Zapfen

x, z: Formschluss am Zapfen

Auflagefläche, loses Spiel wenn kein E, A

b

yz, xy: Formschluss am Zapfen

1

b

y: Gravitationsschluss: infolge Eigenlast E und Auflast A oder alternativ Sicherung gegen Herausziehen, beispielsweise durch Stift (Schlussart f oder Ef) yz, xy: Gravitationsschluss: zunächst Kippbehinderung durch Eigen- und Auflast, nach Überwindung des Spiels: quasi-Formschluss Ef am Zapfen

2

y

(

S a,b =

y

x

x

x y z

-x -y -z


)


30 Ausführung und mechanisches Wirkprinzip einer Verbindung von verzapften Holzstäben, dargestellt anhand der Schlussartenmatrix SAa, b.

A S a,b =

(

r/Ef r/Ef g/Ef g/Ef g

Ef

r/Ef r/Ef

r/Ef r/Ef g/Ef g/Ef

)

zx: Reibschluss an der Auflagefläche, nach Überwindung des Spiels am Zapfen: quasi-Formschluss Ef

x, z: Reibschluss gegen Gleiten in der Auflagefläche infolge Eigenund Auflast, nach Überwindung des Spiels: quasi-Formschluss Ef am Zapfen

116

XI Verbindungen

h/4 für 50° tv

F1 Scherebene

h/6 für 60°

H1

/2

tv

F

/2

F1

h

F

H2

/2

lv

F2

/2

H1 R1

F1

F2 R2

31 Ausführung eines einfachen Stirnversatzes. Einschnitttiefe tv nach Festlegungen der DIN 1052, 15.1. Rechts Darstellung der Kraftverhältnisse im Versatz infolge der angreifenden axialen Last F. Es sind jeweils die Größenordnungen der aufzunehmenden Kraftkomponenten F1 und F2 erkennbar. Die Kraftkomponente F1 an der Stirnfläche erzeugt parallel zur Faserrichtung des eingeschnittenen Holzes die Kraft H1, welche ihrerseits eine Scherbeanspruchung am Vorholz hervorruft. Dieser ist eine ausreichende Vorholzlänge lv entgegenzusetzen.

3.7

Moderne CNC-gefertigte formschlüssige Holzverbindungen

32 CNC-gefertigte selbstzentrierende keilförmige Schwalbenschwanzverbindung am Anschluss eines Schiftsparrens am Gratsparren (Herst. Fertigungsanlage: Hundegger).

33 Vollautomatische Herstellung der oben dargestellten Zapfenverbindung.

Seit einigen Jahren sind digital gesteuerte vollautomatisierte Abbundanlagen im Einsatz, die imstande sind, komplexe Schnittgeometrien für formschlüssige Holzverbindungen mit großer Präzision und vertretbarem Aufwand am Holzbauteil zu schneiden, bohren oder fräsen. Sie ermöglichen gleichsam eine Wiederkehr der traditionellen zimmermannsmäßigen Verbindungen – sowie auch neuere Verbindungsvarianten – wie sie ehedem mit handwerklichen Mitteln hergestellt wurden. Neben herkömmlichen Lösungen wie Schifter-, Hexen- Kerven- oder Hakenblattschnitten sind auch anspruchsvollere Lösungen herstellbar, die – zumindest in Europa – nicht zum Repertoire der üblichen Zimmermannsverbindungen gehörten, wie etwa selbstzentrierende schwalbenschwanzförmige Keilverbindungen ( 32, 33). Die geometrischen Daten werden unmitelbar aus der CADSoftware des Konstrukteurs in das Abbundsystem eingegeben. Die Beschickung der Maschinen erfolgt automatisch ohne manuelle Vorsortierung mithilfe von Greif- und Führungswagen, Bauteilabmessungen können automatisch erfasst werden, es ist auch eine automatische Etikettierung möglich.2

4. Zusammensetzen

Arbeitsaufwendige formschlüssige Fügetechniken wie die handwerklichen Holzverbindungen sind im Stahlbau eher selten. Dies liegt vermutlich an der differenzierter profilierten Querschnittsgeometrie herkömmlicher Stahlbauteile, die herstellungstechnisch im Rahmen einer beschränkten Profilauswahl festgelegt ist und einer komplexeren, auf die Anforderungen des Anschlusses zugeschnittene Formgebung der Kontaktflächen eher entgegensteht. Das Urformen des Stahls zu komplexeren Anschlussgeometrien – wie etwa beim Beton – ist lediglich beim Stahlguss sinnvoll nutzbar ( 35). Andere Herstellungsverfahren wie das Warm- oder Kaltwalzen sind für diesen Zweck nur eingeschränkt geeignet ( 34). Anschlussteile aus Stahlguss, die nach dem Prinzip des Zusammensetzens gefügt werden, bedingen wie alle Stahlgussteile aus Kostengründen gemeinhin eine Mindeststückzahl, d. h. eine sich mehrfach wiederholende Verbindung. Ähnlich wie beim Holzbau hat moderne CNC-Technik auch im Bereich des Stahlbaus neue Möglichkeiten für Verbindungen durch Zusammensetzen eröffnet, so beispielsweise komplexere Frästeile, die zuvor nur in aufwendiger Handarbeit hergestellt werden konnten. Dessen ungeachtet gibt es eine Anzahl zusammengesetzter Anschlüsse im Stahlhochbau, die vorwiegend auf dem Prinzip des Auflegens oder Ineinanderschiebens basieren.

34 Formschlüssige Auflagerung in Stahlbauweise (Ing.: Schlaich, Bergermann & P).

117

4.

Zusammensetzen von Stahlbauteilen

35 Formschlüssiger Seilknoten in Gussstahl (Ing.: Schlaich, Bergermann & P).

118

XI Verbindungen

4.1

Verbindungen durch Auflegen

Verbindungen, bei denen ein Bauteil auf das andere einfach aufgesetzt oder -gelegt wird, sind wie bei anderen Bauweisen auch im Stahlbau vertreten. Sie beruhen auf der Kraftübertragung durch Druckkontakt an den Berührflächen beider Verbindungspartner. Sie können bei gestapelten Bauteilen ohne größere Bearbeitung geschaffen werden und benötigen ebenfalls sekundäre Fügungen zur Sicherung der Verbindung gegen Gleiten oder Kippen. Besonders zu berücksichtigen ist bei derlei aufgesetzten Verbindungen im Stahlhochbau die richtige Krafteinleitung von einem Profil in das andere. Dabei kann es erforderlich sein, Ergänzungsteile wie beispielsweise Steifen einzuführen, um schlanke beulgefährdete Elemente – wie insbesondere Stege von I-Profilen oder Wandungen von Hohlprofilen – zu verstärken.

4.1.1

Träger auf Träger

Vorzugsweise für Biegeträger eingesetzte schlanke I-Profile können wie in 36 dargestellt gestapelt werden. Dies kann bei seitlich gehaltenen Deckenkonstruktionen in einfachster Ausführung wie in 37 erfolgen, wobei lediglich eine Sicherung gegen Gleiten erforderlich ist – beispielsweise eine Verschraubung. Es können nur geringere Kräfte übertragen werden, da die Krafteinleitung von Steg zu Steg lediglich konzentriert im Kreuzungspunkt beider stattfinden kann. Größere Lasten kann die Ausführung nach 38 übertragen, bei der die Stege beider Profile durch Steifen gegen Beulen gesichert sind. Größere Durchbiegungen des aufliegenden Trägers beanspruchen den stützenden auf Torsion. Diese lässt sich bei einer Ausführung wie in 39 verhindern.

4.1.2 Träger auf Stütze

In einfachster Ausführung ist dieser Anschluss durch Aufsetzen auf eine Kopfplatte an der Stütze möglich ( 41). Die Krafteinleitung erfolgt zwischen den übereinander liegenden, gleichsinnig ausgerichteten Stegen der beiden Profile. Bei größeren Lasten ist ein Versteifen des Trägerstegs erforderlich, und zwar am günstigsten jeweils über den Stützenflanschen ( 42). Größere Trägerdurchbiegungen können analog zu 39 bei einer Ausführung mit Zentrierstück nach 43 zugelassen werden. Seitliche Anschlüsse von Trägern an Stützen durch Aufsetzen lassen sich gemäß 44 mit Konsole oder gemäß 45 mit Knaggen ausführen. Es sind entsprechende Kippsicherungen erforderlich.

4.1.3 Stützenanschlüsse

Ein einfacher Stützenstoß kann durch Auflagerung an den Kopfplatten realisiert werden ( 46, 47). Wegen deckungsgleichen Aufliegens der Profilgeometrien erfolgt eine direkte Lasteinleitung. Bei Stützenfußpunkten auf Betonfundamenten sind nicht unerhebliche Toleranzen zwischen beiden Gewerken auszugleichen. Dies erfolgt in der Regel durch Unterstopfen oder Ausgießen freigelassener Zwischenräume zwischen dem Stützenfuß (Fußplatte) und dem Betonfundament mittels schwindarmem Mörtel nach exaktem Einjustieren des Stahlteils. Die Verankerung der Stahlkonstruktion im Fundament kann verschiedene Aufgaben übernehmen je nachdem, welcher Beanspru-

4. Zusammensetzen

119

K

36 Aufsetzen eines Trägers auf einem anderen. 37 Aufsetzen eines I-Trägers mit Gleit- und Kippsicherung durch Schrauben (K Kreuzungspunkt der Stege: Beulgefährdung, deshalb Steifen wie in 36).

S

alternativ

S Z 38 Verstärken der Profilstege beider Träger mittels Steifen (S) (Stegbleche).

S z

x

39 Auflagerung des Trägers auf einem Zentrierstück (Z) zur Verhinderung von Torsion auf den Hauptträger infolge Durchbiegung des aufgesetzten Nebenträgers (gelenkiges Lager). Zusatzversteifung des Nebenträgers durch Steife (S) über dem Auflagerpunkt.

40 Aufsetzen eines Trägers auf einer Stütze.

z

z

y x

x

41 Auflagerung eines Trägers auf einer Stütze. Einfaches Aufsetzen mit Schraubensicherung gegen Kippen und Gleiten (gelenkiger Anschluss).

120

XI Verbindungen

chung der Stützenfuß ausgesetzt ist: t GàS FJOF FJOGBDIF 4JDIFSVOH HFHFO 7FSTDIJFCFO XÊISFOE EFS Montage und im Betriebszustand (gelenkiger Stützenfuß) genügen im Allgemeinen einfachere Verankerungen mit einbetonierten Rundstahlankern ( 49, 50). Es genügen im Normalfall zwei Verschraubungen in Profilmittelachse der Stütze, so dass eine Momentenaufnahme ausgeschlossen ist.

DIN 7992, DIN 188

t TUFIU EFS 4UàU[FOGV IJOHFHFO VOUFS #JFHFCFBOTQSVDIVOH (Stützeneinspannung), sind geeignete Zuganker einzubauen, welche die infolge Biegemoment entstehenden einseitigen – aber wechselseitig auftretenden – Zugkräfte in das Fundament einleiten. Sie werden üblicherweise mit Hammerkopf nach Norm ( ) ausgeführt. Es ist ein größtmöglicher Hebelarm zwischen den in Biegerichtung gegenüberliegenden Verankerungen anzustreben. Dies führt bei einachsig ausgerichteter Biegung zu rechteckig länglichen Fußplatten ( 53). Ferner ist der Festigkeitsunterschied zwischen Stahl und Beton zu berücksichtigen. Um bei großen Lasten zu hohe Druckkräfte auf den Beton zu vermeiden, sind die Fußplatten der Stütze zu vergrößern. Größere Biegebeanspruchungen auf die Fußplatte können zusätzliche Steifen ( 45) erforderlich machen. Echte konstruktiv ausgebildete Gelenke zeigen die 46 und 47, jeweils mit Gelenkbolzen und mit ausgerundetem Zentrierstreifen. Sie kommen zumeist bei Rahmenfußpunkten mit gelenkigen Stielanschlüssen zur Ausführung.

4.2

Verbindungen mit Gelenkbolzen

DIN 18800, Teil 1, 8.3 Augenstäbe und Bolzen DIN ENV 1993 1-1, 6.5.13 Bolzenverbindungen

t "VTGàISVOH

Verbindungen mit Gelenkbolzen unterscheiden sich in ihrer Herstellung wie auch teilweise in ihrer mechanischen Wirkungsweise von den vordergründig morphologisch ähnlichen Schrauben- oder Nietverbindungen. Im Gegensatz zu letzteren üben Gelenkbolzenverbindungen in ihrer Achse grundsätzlich keinen Anpressdruck auf die Fügeteile aus. Sie gehören deshalb nicht zur Gruppe der Verbindungen durch An- und Einpressen, und gelten stattdessen als Verbindungen durch Zusammensetzen, da Gelenkbolzen in die Fügeteile eingeschoben – nicht eingepresst – und anschließend lagefixiert werden. Gelenkbolzenverbindungen bestehen aus dem zylindrischen Bolzen und Laschen, die insgesamt eine mehrschnittige Verbindung ergeben. Unsymmetrische Laschengruppierungen (z. B. einschnittige Verbindungen) werden wegen der auftretenden Versatzmomente vermieden. In einfachster Ausführung stoßen in einer zweischnittigen Verbindung zwei Außenbleche auf ein Mittelblech ( 55 und 56). Die im Seilbau verwendeten Gabelelemente leiten sich in ihrer Form von diesem konstruktiven Grundsatz her.

4. Zusammensetzen

S

121

S

S

S Z

S

42 Wie 39, jedoch mit Steifen (S) am Trägersteg über den Stützenflanschen zur Eintragung größerer Lasten (gelenkiger Anschluss).

S

z

z

x

x

K

L

K

43 Auflagerung eines Trägers auf einer Stütze mit Zentrierstreifen (Z) und Steifen (S) jeweils übereinander an Träger und Stütze (gelenkiger Anschluss).

K K 44 Anschluss eines Trägers an einer Stütze mit Auflagerkonsole (Z), Gleitsicherung durch Verschraubung und Kippsicherung in Form einer Lasche (L) (gelenkiger Anschluss).

K

z

z

x

x

45 Anschluss eines Trägers an einer Stütze mit Knaggen (K), Gleitsicherung durch Verschraubung (gelenkiger Anschluss).

46 Stützenstoß. z

z

y x

x

47 Stützenstoß mit Kopfplatten (Kopfplattenstoß), Gleitsicherung durch Verschraubung.

122

XI Verbindungen

t &JOTBU[

Verbindungen mit Gelenkbolzen finden im Hochbau dort Verwendung, wo es auf die konstruktive Ausbildung eines echten Gelenks ankommt. Es sind beliebig große Verdrehungen aufnehmbar, die zusammentreffenden Kräfte lassen sich exakt in einem Punkt zusammenführen. Ferner sind Gelenkbolzenverbindungen schnell und einfach in der Montage und lassen sich mit geringem Aufwand wieder lösen. Die häufigsten Anwendungsfälle im Hochbau sind Rahmenfußgelenke ( 51) und insbesondere Seilverankerungen.

t mechanisches Wirkprinzip

Gelenkbolzenverbindungen sind hinsichtlich der Art der Kraftübertragung überlappende Scherverbindungen wie Stift- oder Dübelverbindungen. Charakteristisch für den Gelenkbolzenanschluss ist das sowohl zwischen Bolzen und Laschen wie auch zwischen den anstoßenden Laschen selbst herrschende lose Spiel. Die vorherrschende Schlussart ist der reine Formschluss f ( 54). Erst unter Belastung treffen die Kontaktflächen aufeinander und übertragen die Kraft über Druckkontakt. Loses Spiel ist erforderlich, um die wesentliche Anforderung der möglichst freien Verdrehbarkeit der Verbindung um die Bolzenachse zu gewährleisten. Die Laschen müssen sich möglichst ohne gegenseitige Reibung gegeneinander verdrehen können, die Drehreibung an der Berührungsfläche zwischen Bolzen und Laschen wird durch das Spiel zwischen beiden herabgesetzt, da die Berührung annähernd punktuell erfolgt ( 54 rechts). Die Drehbewegung zwischen den Blechen erfolgt praktisch durch ein Abrollen des Bolzens in der Lasche. Das Lochspiel sollte so gewählt werden, dass maximale Verdrehbarkeit bei begrenzter lokaler Beanspruchung (Lochleibung und Biegung) des Laschenrings ermöglicht wird.3 Der Bolzen wird auf Scherung an den Schnittflächen beansprucht. Größeres Spiel zwischen den Laschen ruft zusätzlich Biegung hervor. Die Augenbleche sind hauptsächlich auf Lochleibung beansprucht, bei großem Bolzenspiel tritt Biegung hinzu. Wie bei allen anderen formschlüssigen Verbindungen auch, ist die Verbindung gegen Lösen in umgekehrter Montagerichtung zu sichern: d. h. der Gelenkbolzen ist gegen Herausfallen zu sichern. Dies kann durch verschiedene Mittel geschehen: Splint, federnden Klipp, Schraube – ggf. mit Splintsicherung ihrerseits durch Schaft und Mutter – oder nachträgliche Stauchung (unlösbar!).

4. Zusammensetzen

123

48 Stützenfußpunkt

z

z

y x

z

x

y

S S

49 Einfacher Stützenfußpunkt auf einem Fundament mit druckverteilender Fußplatte, mit Mörtel unterstopft. Sicherung durch Rundstahlanker (gelenkiger Anschluss).

50 Stützenfußpunkt zur Abtragung größerer Lasten: größere Fußplatte zur besseren Druckverteilung, zusätzlich Aussteifungsbleche (S) zur Begrenzung der Biegung in der Fußplatte (gelenkiger Anschluss). z

z

z

x

y

x

z

51 Rahmenfußpunkt mit Gelenkbolzen (gelenkiger Anschluss).

y

Z K S

Z z

z

x

z

y

52 Rahmenfußpunkt mit balligem Zentrierstück (Z) und Knaggen (K) zur Gleitsicherung (gelenkiger Anschluss).

h z

x

y

53 Biegesteifer Stützenfußpunkt mit Steifen (S) in Stegebene. Biegebeanspruchung in Stegebene. Großer Hebelarm h, Zuganker (Z) erforderlich (biegesteifer Anschluss).

124

XI Verbindungen

Augenlasche a an Doppellasche b mittels Gelenkbolzen c angeschlossen (Sicherung des Bolzens gegen Herausfallen durch Scheibe und Schraube oder alternativ durch Sicherungsring bzw. Sprengring)

x: reiner Formschluss: Anliegen der Lochwandung am Gelenkbolzen y: reiner Formschluss: Anliegen der Lochwandung am Gelenkbolzen

A

S a,b = a Kontakt Spiel

f

f

f

f

f

f

f

f

f

0

0

)

zx: reiner Formschluss: Anliegen an Lasche oder Gelenkbolzen

xy: keine Behinderung: freie Verdrehbarkeit um den Gelenkbolzen. Fixierung der Verbindung durch zusätzlichen externen Festpunkt

Spiel

c

(

f

yz: reiner Formschluss: Anliegen an Lasche oder Gelenkbolzen

Spiel

z: reiner Formschluss: Anliegen der Mittel- an der Außenlasche Spiel

Kontakt

b

y

S a,b =

y

x

z

54 Ausführung und mechanisches Wirkprinzip einer Verbindung mit Augenstab und Gelenkbolzen, dargestellt anhand der Schlussartenmatrix SAa, b.

55, 56 Verbindung mit Augenstab und Gelenkbolzen.

(

x y z

-x -y -z


)


4. Zusammensetzen

125

57 Ösenfitting für Stahlseil mit Gelenkbolzen.

Gelenkbolzen Sicherungsclip

Spannschloss

Spannen

Gabel

Spannen

58 Gabelelement für Zugstab mit Gelenkbolzen und Klippsicherung.

Gewindefitting

Seil

59 Gabelspannschloss mit Gelenkbolzen für Stahlseil.

Senkkopfschraube Sicherungsscheibe

Gelenkbolzen mit Kopf

60 Gabelkopf mit Gelenkbolzensicherung durch Scheibe und Schraube.

126

5.

XI Verbindungen

Zusammensetzen von Stahlbetonfertigteilen die wesentlichen Merkmale des Stahlbetonfertigteilbauweise finden sich in Band 2, Kap. IX-4 Fertigteilbau

61 Auflegen eines Fertigteilträgers auf einer Konsolstütze

Kap. XI-2, Abschn. 5.2.2 Zugstöße, S. 64 Band 2, Kap. IX-4, Abschn. 6.2 Montage, S. 540

5.1

Ausführung Band 2, Kap. IX-4, Abschn. 6.3 Konstruktive Standardlösungen, S. 548

5.2


siehe beispielsweise den aufgesetzten Holzquerschnitt in Abschn. 3. Zusammensetzen von Holzbauteilen > 3.5 mechanisches Wirkprinzip, 29, S. 114

Die freie Formbarkeit des Werkstoffs Beton erlaubt in seinem Einsatz als Fertigteil die Ausbildung zahlreicher zusammengesetzter Verbindungen, die im Wesentlichen auf dem Form- und Gravitationsschluss beruhen ( ). Dabei werden entsprechend geformte Fertigteile auf andere auf-, in andere eingesetzt oder ineinandergesetzt. Wie andere im Wesentlichen formschlüssige Verbindungsarten auch, profitiert der Stahlbetonfertigteilbau von der einfachen und schnellen Montage der zusammengesetzten Anschlüsse, welche die Hauptbelastung durch geeignete Druckkontaktflächen abtragen und entweder ganz ohne mechanische Verbindungsmittel auskommen oder lediglich zusätzliche Kippsicherungen benötigen. Ein Verguss von Fugen ist zwar möglich, insbesondere dann, wenn eine Scheibenwirkung herzustellen ist oder Querkräfte an Längsfugen übertragen werden müssen, doch kommen die Vorteile der Montagebauweise ohne Ortbetonarbeiten am ehesten zum Tragen. Es ist eine direkte Folge der für zusammengesetzte Bauteile so kennzeichnenden formschlüssigen Verbindung mit losem Spiel, dass Druckkräfte gut über Kontakt übertragen werden können, insbesondere wenn es sich um lotrechte handelt, Zugkräfte hingegen besondere Aufwendungen nach sich ziehen. In dieser Hinsicht liegen ähnliche Verhältnisse vor wie beispielsweise bei formschlüssigen Holzverbindungen (). Dies bedeutet gleichzeitig, dass die Zugkomponente bei Biegebeanspruchung im reinen Fertigteilbau in den Knoten nur schwer aufzunehmen ist, weshalb die meisten Fertigteiltragwerke – oftmals mit Ausnahme der Stützenfüße – mit gelenkigen Anschlüssen ausgeführt werden (). Typische zusammengesetzte Knotenausführungen bei Anschlüssen zwischen Balken und Stützen, zwischen Stützenabschnitten oder zwischen Wand- und Deckenelementen finden sich an anderer Stelle ( ). Zusammengesetzte Verbindungen des Stahlbetonfertigteilbaus, bei denen Bauteile aufeinander oder ineinander gesetzt werden, sind hinsichtlich der zur Wirkung kommenden Schlussarten prinzipiell mit dem Aufsetzen anderer Bauteile vergleichbar ( ) ( 62). Die Hauptrichtung der Kraftübertragung ist zumeist die lotrechte. Sie erfolgt über Druckkontakt auf der Auflagefläche. Die gleichmäßige Lasteinleitung ist durch ausgleichende Zwischenschichten, entweder aus Mörtel oder aus Elastomeren, sicherzustellen. Wichtiger als bei anderen Bauweisen sind die Montagezustände, da zumeist großformatige schwere Bauteile zu versetzen sind und die üblichen Verbindungen durch Aufsetzen zunächst hinsichtlich Kippen gefährdet sind, sofern sie nicht durch ihre Querschnittsgeometrie bereits stabil sind (Gravitationsschluss g) – was den Idealfall im Fertigteilbau darstellt. Aus diesem Grunde ist oftmals jeweils eine zusätzliche Kipphalterung vorzusehen. Dabei kann es sich um angeformte Teile handeln, so dass in nicht lotrechten Richtungen wiederum ein Formschluss f wirkt, oder alternativ um

4. Zusammensetzen

127

Fertigteile: Träger a auf Konsolstütze b, Auflagerung auf Elastomerlager c (Montagezustände dargestellt, im Endzustand ggf. zusätzliche Bindungen) S: Schwerpunkt von a D: möglicher Kippdrehpunkt

1 hr

S

D

hk

a

b

a

1 Trogbalken a auf Konsolstütze b (kippsicher durch Form)

y: Gravitationsschluss: Eigengewicht des Fertigteils während Montage und zusätzlich Auflast im Endzustand -y: quasi Formschluss: Anliegen ohne Spiel wegen Anpressdrucks infolge Eigengewichts

c

c

b

Spiel

A

S a,b =

hr

2

hk 0

a a D

c

2 Ausgeklinkter Balken a auf Konsolstütze b (kippsicher durch tiefliegenden Schwerpunkt S)

Spiel

r

r

g

g

)

zx: Reibschluss oder Formschluss durch Schubdorne. I. A. nicht maßgeblich, da Fixierung durch externen Festpunkt

a

y: Gravitationsschluss: Eigengewicht des Fertigteils -y: quasi Formschluss: Anliegen

c

3 Balken a auf Konsolstütze b (kippsicher durch Sicherungsrippe)

Spiel

A S a,b =

c

Fall 3 b

g

xy: Gravitationsschluss: Kippsicherung in Querschnittsebene infolge Eigengewichts und Verhältnisses Kipphebelarm hk/ Reaktionshebelarm hr

Sicherungsrippe

hk

S

(

r g r

ohne Spiel wegen Anpressdrucks infolge Eigengewichts yz: Gravitationsschluss: Kippbehinderung durch Eigen- und Auflast: nicht maßgeblich, da Fixierung r g g durch externen Festpunkt zx: Reibschluss: nicht r Ef r maßgeblich, da Fixierung r f f durch externen Festpunkt

)

b a

S a,b =

y

x

r/f r/f

x, z: Reibschluss: infolge Eigengewichts, Gleitsicherung, zusätzlich: Dorn

a

y

g

Ef

b

hr

D

r

g

S

b

3

Fälle 1 und 2

(

r

yz: Gravitationsschluss: Kippbehinderung durch Eigen- und Auflast:nicht maßgeblich, da Fixierung durch externen Festpunkt

z

(

x y z

b

-x -y -z


)


xy: reiner Formschluss: Kippsicherung in Querschnittsebene infolge Verzahnung mit der Sicherungsrippe

x, z: Reibschluss: infolge Eigengewichts, Gleitsicherung, zusätzlich: Dorn

62 Ausführung und mechanisches Wirkprinzip einer Verbindung zwischen Fertigteilen: Träger und Konsolstütze, dargestellt anhand der Schlussartenmatrix SAa, b.

128

XI Verbindungen

zusätzliche mechanische Verbindungsmittel, die das Fügeteil (wie beispielsweise eine Verschraubung) zusätzlich pressen oder mit einer anderen Schlussart in Position halten. 5.3

Formgebung

Durch geeignete Formgebung der Anschlussflächen von Fertigteilen lässt sich der Montagevorgang deutlich vereinfachen. Dazu gehört beispielsweise das Abschrägen der Fugenflächen bezüglich der Montagerichtung, wie an den Beispielen in 63 erkennbar.

63 Montagegerechte Ausformung eines Anschlusses zwischen einer Stütze und einem Unterzug: die abgeschrägte Stoßebene erleichtert das Positionieren des Unterzugs beim Absenken von oben auf den Stützenkopf. (Arch.: A. Mangiarotti).

Anmerkungen

1 2 3

Scheer C, Kicker J, Handwerklicher Holzbau, in Halász R, Scheer C (Hrg.) (1996) Holzbau-Taschenbuch, Bd. 1 Angaben der Firma Hans Hundegger Maschinenbau GmbH. Petersen Ch (1994) Stahlbau – Grundlagen der Berechnung und baulichen Ausbildung von Stahlbauten, S. 555 ff

1. Allgemeines 2. Schraubverbindungen 2.1 Mechanisches Wirkprinzip 2.2 Funktionselemente einer Schraube 2.2.1 Gewinde 2.2.2 Kopf 2.2.3 Antrieb 2.2.4 Schaft 2.2.5 Schaftende 2.2.6 Mutter 2.2.7 Normbezeichnung 2.3 Schraubensicherung 2.4 Merkmale einer Schraubverbindung 2.5 Zweiseitig zugängliche Schraubverbindungen 2.5.1 Stahl mit Stahl 2.5.2 Holz mit Holz 2.6 Einseitig zugängliche Schraubverbindungen 2.6.1 mit vorgeformtem Gegengewinde 2.6.2 mit selbstgeformtem Gegengewinde 3. Klemmen, Klammern 3.1 Klammerverbindungen in Holz und Holzwerkstoffen (Kl) 3.1.1 Klammern 4. Nageln 4.1 Nagelverbindungen in Holz und Holzwerkstoffen (Nä) 4.1.1 Nägel (Nä) 4.1.2 Mechanisches Wirkprinzip 4.1.3 Nagelgruppierungen 4.1.4 Verstärkung von Nagelverbindungen 4.2 Nagelplatten 4.3 Verbindungen mit Stahlblechformteilen (Holzverbindern) 5. Einpressen 5.1 Stabdübelverbindungen in Holz und Holzwerkstoffen 5.1.1 Stabdübel 5.1.2 Mechanisches Wirkprinzip 5.1.3 Einsatz 5.1.4 Stabdübelgruppierungen 5.2 Verbindungen aus Dübeln besonderer Bauart 5.2.1 Dübelarten 5.2.2 Mechanisches Wirkprinzip 5.2.3 Einsatz 5.2.4 Gruppierungen von Dübeln besonderer Bauart 6. Verkeilen 6.1 Mechanisches Wirkprinzip 6.2 Keilverbindungen im Bauwesen Anmerkungen

XI

VERBINDUNGEN



XII

ÄUSSERE HÜLLEN



XIII

INNERE HÜLLEN



130

1.

XI Verbindungen

Allgemeines

nicht alle kraftschlüssigen Verbindungen gehören indessen in diese Kategorie der Spannverbindungen

Ordnungsnummer nach DIN 8593: ON 431

Verbindungen, die auf Fügen durch An- oder Einpressen beruhen, auch als Spannverbindungen bezeichnet, sind solche, die durch Spannkräfte in den Verbindungspartnern und Verbindungsmitteln hergestellt und während ihres Betriebs aufrecht erhalten werden.1 Die bei der Herstellung der Verbindung aufgebrachte Kraftwirkung führt bei Füge- und Hilfsfügeteilen oder Verbindungsmitteln nur zu elastischen Verformungen. Es findet keine planmäßige plastische Umformung statt – wie etwa bei der Gruppe Fügen durch Umformen. Aus diesem Grunde sind die meisten Spannverbindungen lösbar. Ungewolltes Lösen wird hauptsächlich durch einen Kraftschluss verhindert ().2 Die für das Bauwesen wichtigsten Kategorien von Spannverbindungen sind t Schraubverbindungen

ON 432

t ,MFNNWFSCJOEVOHFO

ON 433

t Klammerverbindungen

ON 434

t 1SFTTWFSCJOEVOHFO

ON 435

t Nagelverbindungen

ON 436

t Keilverbindungen

ON 437

t Verspannen wobei das Verspannen ( ON 437) eine nur untergeordnete Bedeutung für den Bausektor hat. Diese Gruppen sollen im Folgenden näher diskutiert werden. Schraub- und Nagelverbindungen stehen dabei aufgrund ihrer großen baulichen Bedeutung im Mittelpunkt der Betrachtung.

2.

Schraubverbindungen

wie beispielsweise Stellschrauben

Schraubverbindungen, also solche, die auf dem Fügeverfahren Schrauben basieren, sind nahezu ausnahmslos lösbare Verbindungen, bei denen eine Vorspannkraft hervorgerufen wird durch Gewinde mindestens in einem Verbindungspartner oder Verbindungsmittel. Die Vorspannkraft kann dabei durch Steuerung des Anziehdrehmoments sehr präzise dosiert werden. Dies gilt für Befestigungsschrauben, welche die überwiegende Mehrzahl der Schraubverbindungen im Bauwesen ausmachen. Daneben finden vereinzelt auch Bewegungsschrauben () Verwendung, bei denen die Schraubbewegung nicht in Vorspannkraft, sondern in eine Relativbewegung zweier Verbindungspartner übersetzt wird. Schraubverbindungen sind grundsätzlich lösbar. Dieses Merkmal stellt einen wesentlichen Vorzug dieser Verbindungsart dar, insbesondere im Hinblick auf eine Demontage zu Recyclingzwecken. Gleichzeitig ist zu berücksichtigen, dass Schraubverbindungen infolge ihres Fügeprinzips dem Risiko ausgesetzt sind, sich ungewollt

5. An-, Einpressen

131

während des Betriebs zu lösen, insbesondere bei dynamischen Wechselbeanspruchungen. Es können jedoch Spezialgewinde oder Zusatzelemente verwendet werden, die ein Lösen verhindern, beispielsweise Federscheiben oder Federringe. Eine Schraubverbindung beruht auf einer Verzahnung zweier Bauteile über das Ineinandergreifen eines Außen- und eines Innengewindes gleicher Steigung und Ganghöhe. Das Innengewinde befindet sich bei unmittelbaren Verbindungen in einem der zu fügenden Teile, bei einer mittelbaren Verbindung in einem Fügehilfsteil, wie beispielsweise einer Schraubenmutter. Die für den Schraubenhals bzw. das Innengewinde notwendige Bohrung führt stets zu einer Querschnittsschwächung im Bauteil. Am Rand der Bohrung kommt es im beanspruchten Bauteil zu Spannungsüberhöhungen, die insbesondere bei spröden Werkstoffen zu einer Kerbwirkung führen ( 1).

2.1


Es gibt unzählige Arten von Schrauben und von Schraubverbindungen, die in diesem Rahmen nicht in ihrer Gesamtheit genannt, geschweige denn behandelt werden können. Es gibt jedoch kennzeichnende Elemente einer Schraubverbindung, die verschiedene, funktionsspezifische Gestalten annehmen und in nahezu unüberschaubar zahlreichen Kombinationsmöglichkeiten in einer Verbindung zusammengeführt werden können. Dies sind:

2.2

Funktionselemente einer Schraube

t EBTGewinde t EFSSchraubenkopf t EFSSchraubenantrieb t EFSSchraubenschaft t EJFSchraubenspitze, auch Schaftende genannt t Mutter und diverse Zusatzelemente Diese sollen im Folgenden in ihren Grundzügen näher betrachtet werden. Ein Gewinde ist eine spiralförmige Einkerbung am zylindrischen oder davon abweichend geformten Schraubenschaft (Außen- oder Bolzengewinde), welche an einem passend dazu geformten Innen- oder Muttergewinde an den Wandungen des Schraubenlochs in einem oder mehreren Verbindungspartnern eingreift, bzw. sich dieses in einem hierzu geeigneten Werkstoff (Holz, Stahl, Kunststoff ), ggf. in adäquater Dicke (Stahlblech), selbst schneidet oder presst. Außen- und Innengewinde berühren und führen sich gegenseitig an ihren – bezüglich der Schraubenachse geneigten – Flankenflächen () ( 2). Die Drehbewegung beim Anziehen

2.2.1 Gewinde t 'VOLUJPOTQSJO[JQ

geometrisch: Schraubenflächen

132

XI Verbindungen

der Schraube wird durch die Schraubflächenform des Gewindes in eine axiale Verschiebung der Schraube bezüglich des Fügeteils übersetzt. Bei Befestigungsschrauben findet diese Verschiebung im Endzustand durch eine entsprechende Ausbildung eines oder beider Enden (Schraubenkopf, Mutter, Schraubenspitze) einen Anschlag, so dass der für die Fügung notwendige Anpressdruck auf die Verbindungspartner aufgebracht wird (Kraftschluss, 3). Dieser axial wirkende Anpressdruck infolge Anziehdrehmoment kann verschiedene Größenordnungen annehmen und dementsprechend verschiedene Aufgaben erfüllen: t %JF Schraubverbindung durch Anpressen erfordert eine planmäßige Vorspannung des Verbindungsmittels. Dadurch wird eine kraftschlüssige Verbindung hergestellt. Die Herstellung der Vorspannung erfolgt kontrolliert über einen Drehmomentschlüssel, welcher das Aufbringen der rechnerisch ermittelten Vorspannung – des vorgeschriebenen Anziehdrehmoments – durch eine Messung des Drehmoments beim Fügungsvorgang sicherstellt. Bei kraftschlüssigen Schraubenverbindungen ist der Anpressdruck grundlegend für die Fügewirkung (z. B. GV-Schraubverbindungen) sowie für die Sicherung der Verschraubung gegen ungewolltes Lösen ( ).

Abschn. 2.2 Schraubensicherung

t ,FOOHSÚFO

t %JF4DISBVCFOWFSCJOEVOHJTUEVSDIFJOFOFormschluss zwischen Schraubenschaft und den zu verbindenden Bauteilen gekennzeichnet. Der beim Fügevorgang aufgebrachte Anpressdruck kann im engeren Sinne nicht als Vorspannung bezeichnet werden, sofern er unplanmäßig, unkontrolliert erzeugt wird. Dieser dient dann einzig dem Fugenschluss zwischen den zu verbindenden Bauteilen und der Sicherung der Verbindung gegen ungewolltes selbsttätiges Lösen (). Aus diesem Grund können diese Schraubverbindungen gleichfalls dem Fügeverfahren Zusammensetzen zugeordnet werden. Bei vorwiegend formschlüssigen Schraubenverbindungen (z. B. SL-Verbindungen) muss der Anpressdruck nur ausreichend groß sein, um die Verschraubung wie oben beschrieben zu sichern. Eine komplette Umdrehung der Schraube wird als Gang bezeichnet, die dabei vollzogene Translation entlang der Schraubenachse als Ganghöhe oder Steigung P ( 2). Große Steigungen erlauben ein schnelles Eindrehen der Schraube, bieten aber insgesamt weniger Verzahnung, d. h. insgesamt weniger Flankenfläche zur Kraftübertragung zwischen Außen- und Innengewinde. Aus den gleichen geometrischen Gründen machen große Steigungen die Schrauben auch anfälliger gegen selbsttätiges Herausdrehen durch axialen Zug. Je kleiner die Steigung, desto sicherer und dauerhafter kann auch die Anpresskraft der Schraube aufgebaut werden. Große Steigungen sind bei Schrauben für Holz und Kunststoff gebräuch-

5. An-, Einpressen

A

133

z z max

z max

1 Gelochter Zugstab unter Zugspannung. Schematische Darstellung des Kraftflusses und des inhomogenen Kerbspannungszustands im Bereich des Bohrlochs. An den Lochrändern im Schnitt A-A entstehen Spannungsspitzen. Ferner tritt dort eine Spannungserhöhung durch Querschnittsschwächung auf.

A

Innengewinde

h3

H/2

H

2 Bezeichnung eines metrischen ISO-Gewindes nach DIN ISO 965-1.

60°

H1

H/2

H/8

P = Steigung

P H D=d D2 = d2 d3 h3 H1

H/6

H/4

60°

Durchmesser des Innengewindes

Verb.-Art

unmittelbar

Spannwirkung über

Schulter am Gewindebolzen

ød

ø d3 ø d2

ø D1

øD ø D2

Außengewinde Gewindeflanke

Steigung Höhe des Ausgangsdreiecks = (33/2)·P Gewinde-Nenndurchmesser Flankendurchmesser Kerndurchmesser Gewindetiefe Außengewinde Gewindetiefe Innengewinde

Durchmesser des Außengewindes

mittelbar mit Schraube Schraubenkopf

mittelbar mit Mutter

Schraubenende

a c

c

Schulter am Gewindebolzen und Mutter b

a

Schraubenende und Mutter

b

Muttern

Schraubenkopf und Mutter

b

a

a

a

a

c

a c

Spannverbindung

c c

b

c b

b

c

3 Übersicht verschiedener mittel- und unmittelbarer Schraubverbindungen zweier Verbindungspartner a und b. Darstellung verschiedener Prinzipien der Erzeugung der Spannwirkung (c = Verbindungsmittel, nach VDI/VDE 2251).

134

XI Verbindungen

lich, weil die übertragbare Kraft wegen der nur mäßigen Festigkeit des Grundmaterials ohnehin beschränkt ist. Kleinere Gewindesteigungen, die einen größeren Ausziehwiderstand erlauben würden, böten folglich keinen Vorteil. Somit wird dem schnellen Eindrehen, d. h. der großen Gewindesteigung, der Vorzug gegeben. Es wird unterschieden zwischen dem Schaft-, Gewinde- und Flankendurchmesser. Diese müssen je nach Schraubentyp und -funktion unterschiedliche Beziehungen zueinander aufweisen (2). t (FXJOEFBSUFO Regelgewinde DIN 13-1, Feingewinde DIN 13-2 bis 13-11

DIN 7998

DIN EN ISO 1478, DIN ISO 1481 DIN 2999 Eine Übersicht über Gewindeprofile ist in der VDI 2232, Konstruktionskatalog 14 sowie in der DIN 202 zu finden

2.2.2 Kopf

Weltweit verbreitet ist heute das metrische ISO-Gewinde ( ), in den Formen des Regel- und des Feingewindes, das bei sogenannten Maschinenschrauben mit vorgefertigtem und vergütetem Gewinde zur Anwendung kommt. Daneben sind im Bauwesen auch Spezialgewinde für besondere Einsatzzwecke gebräuchlich, beispielsweise: t Holzschraubengewinde, die das Innengewinde beim Anziehvorgang selbsttätig formen ( 4), t Blechschraubengewinde, ebenfalls selbstformend ( 5) t Whitworth-Gewinde für Rohrverbindungen und zahlreiche andere mehr ( ). Die Form des Schraubenkopfs ist bestimmt durch ( 6) t die Kraftübertragung an der Berührfläche mit dem Verbindungspartner,

Abschn. 2.2.3 Antrieb

t EBT Anziehverfahren. Dies betrifft die Kopfform selbst als außenliegende Antriebsfläche (wie bei einem Sechskantkopf) sowie ggf. die Form eines innenliegenden Antriebs (wie bei einem Kreuzschlitz) ( ) t EJF'PSEFSVOHOBDIBCHFSVOEFUFS kantenloser Form (wie bei Halbrundköpfen oder Linsenköpfen) oder nach Flächenbündigkeit (wie bei Senkköpfen) aus ergonomischen oder sonstigen funktionalen Gesichtspunkten bzw. aus formalästhetischen Gründen t OBDIFJOFSCFTPOEFSFOvisuellen Erscheinung.

Abschn. 2.3 Schraubensicherung, S. 140

2.2.3 Antrieb

t HHGLosdrehsicherung ( ) Schrauben müssen Antriebsflächen aufweisen, damit das Anziehdrehmoment mit dem Werkzeug aufgebracht werden kann. Grundsätzlich existieren äußere und innere Antriebe am Schraubenkopf, je nachdem, ob die Kraft an den Außenflächen

5. An-, Einpressen

60°

P

P

ød1 ød3

ø d1 ø d3

60°

135

45°

4 Selbstformendes Holzschraubengewinde nach DIN 7998, alternative Spitzenausbildungen.

Spitze Form C

a

ø d1 Nenndurchmesser ø d3 Kerndurchmesser 45°

Gerundete spitze Form R

3.15

3.8

3.1

3.16

3.9 Sechskantkopf mit Telleransatz

Zwölfzahnkopf

Sechskantkopf mit Bund

Hammerkopf

Sechskantkopf mit Flansch (Flanschkopf)

Halbrundkopf

Vierkantprofil

Vierkantprofil mit Bund

3.20 Zylinderkopf

3.14

3.7 Dreikantkopf mit Bund

abgesetzter Senkkopf

Flachrundkopf

3.13

3.6

Linsenkopf

3.19

3.12

3.5

Linsensenkkopf

3.18

3.11

3.4

Senkkopf

3.17

3.10

3.3

Flachkopf (pan head)

Achtkantkopf

Sechskantkopf

3.2

5 Selbstformendes Blechschraubengewinde nach DIN EN ISO 1478, alternative Spitzenausbildungen.

Linsenzylinderkopf

6 Übersicht über Schraubenkopfformen mit Ordnungsnummern nach DIN ISO 1891.

abgesetzter Linsensenkkopf

136

XI Verbindungen

des Kopfs – bzw. an einer Ausnehmung an der Mantelfläche eines Schraubenbolzens (Zweikantzapfen) – oder an den Angriffsflächen einer Hohlprofilierung ansetzt. Außen liegende Antriebe haben den Vorteil, die Anziehkraft mit größerem Hebelarm zu übertragen, benötigen aber einen entsprechenden Freiraum, um das Werkzeug anzusetzen (wie bei einem Steckschlüssel) und ggf. auch Raum für seine Bedienung (wie bei einem Schraubenschlüssel). Innenliegende Antriebe bieten grundsätzlich einen kleineren Hebelarm für die Kraftübertragung beim Anziehen und sind in ihren einfachen Formen stärker hinsichtlich Ausreißen gefährdet (z.B. ein einfacher Schlitz). Neuere Antriebe (kreuz- oder sternförmige wie Pozidriv, Phillips oder Torx) bieten diesbezüglich deutliche Verbesserungen. 2.2.4 Schaft

Verschiedene Schaftformen leiten sich aus fertigungstechnischen oder funktionalen Anforderungen an die Verbindung ab. Sie betreffen die Länge des Gewindes (z. B. Gewinde annähernd bis Kopf, Formgruppe A nach DIN 962) oder das Verhältnis von Schaftzu Gewindedurchmesser wie beispielsweise bei ( 8) t Dehnschaft- oder Taillenschrauben: Der Schaftdurchmesser ist kleiner als der Kerndurchmesser (ø d3, 2) um die Nachgiebigkeit der Schraube gegenüber axialen Zug zu vergrößern. t Dünnschaftschrauben: Der Schaftdurchmesser ist etwa gleich dem Flankendurchmesser (Formgruppe B nach DIN 962). t Vollschaftschrauben: Der Schaftdurchmesser ist gleich dem Gewindedurchmesser (Formgruppe C nach DIN 962). DIN 7968, 7999

t Passschrauben: Bei diesen muss der Schaft möglichst passgenau an der Lochwandung anliegen. Dennoch sind Toleranzen von rund 0,5 mm erforderlich, um die Schraube in das Bohrloch überhaupt einführen zu können. Der Schaftdurchmesser ist größer als der Gewindedurchmesser (ø d, 2), eine Grundvoraussetzung für das Anliegen des Schraubenschafts an der Lochwandung. t Schrauben mit Ansatzschaft: Der Schaftdurchmesser ist groß genug, dass eine Schulterfläche, also eine Ansatz für die Anpresskraft, entsteht.

2.2.5 Schaftende DIN EN ISO 4753

Das Schrauben- oder Schaftende ( ) ist durch fertigungsund montagetechnische Anforderungen bestimmt. Als Zentrierhilfe beim Einfädeln in die Bohrung, beispielsweise bei automatisierten Fertigungsanlagen, dienen zylindrische Einführzapfen (PF, PC); zum punktgenauen Ansetzen werden konische Ansatzspitzen (CN, TC) verwendet. Schabenuten dienen zum Mitnehmen von Partikeln im Muttergewinde während des Eindrehens. Verschiedene schneidende Schaftenden erlauben die Herstellung von

5. An-, Einpressen

137

6.1

6.15

6.8 Sechskant

6.2

6.16

6.9 Vierkant

6.3

6.17

6.10

6.18

Achtkant

Schlitz

Kreuzloch

6.19

6.12 Kreuzschlitz (Phillips)

Zwölfzahn

6.6

LinksRechtsrädel (Kordel)

Innenzwölfzahn

6.11

6.5

Rädel

Innenkeilprofil

Dreikant

6.4

Knebel

Innenvierkant

Fünfkant

6.13 Kreuzschlitz (Pozidriv)

Innensechskant

6.7

6.14 Flügel

Innendreikant

7 Übersicht über Antriebsformen mit Ordnungsnummern nach VDI 2232, DIN ISO 1891.

4.1

Vollschaft Gewinde annähernd Schaftdurchmesser bis Kopf (Form A nach DIN 962) Gewindedurchmesser (Form C nach DIN 962)

4.2

4.3

Dünnschaft Schaftdurchmesser Flankendurchmesser (Form B nach DIN 962)

Dehnschaft Passschaft Schaftdurchmesser < Schaftdurchmesser > Kerndurchmesser Gewindedurchmesser

8 Übersicht über Schaftformen mit Ordnungsnummern nach DIN ISO 1891.

4.4

4.5

Ansatzschaft (mit Schulter)

138

XI Verbindungen

Gewindegrundlöchern (Sackbohrungen) und bei Blechschrauben das Selbstschneiden von Löchern. 2.2.6 Mutter DIN EN ISO 1661 DIN EN ISO 4032-4036 DIN EN ISO 8673-8675

Abschn. 2.3 Schraubensicherung, S. 140

DIN EN ISO 7089, 7090, 7092, 7093

Als Muttern kommen im Bauwesen bei Verbindungen für Tragwerke vorwiegend Sechskantmuttern nach Norm ( ) zum Einsatz. Hutmuttern (DIN 917, 1587) werden bei Verletzungsgefahr oder bei dichtenden Verschraubungen in Kombination mit Dichtscheiben eingesetzt. Für manuelles Anziehen ohne Werkzeug bei geringer Vorspannkraft dienen Flügel- (DIN 315) und Rändelmuttern (DIN 6303). Vier- oder Sechskant-Schweißmuttern (DIN 929) dienen der Sicherung der Verbindung ( ). Bei hochfesten Verbindungen im Stahlbau (HV-Verbindungen) werden Sechskantmuttern mit großen Schlüsselweiten zum Zweck des leichteren Eintragens des Drehmoments verwendet. Scheiben (Unterleg- oder Unterlagscheiben) ( ) werden unter Muttern und ggf. Schraubenköpfen eingesetzt, wenn t EFS 8FSLTUPGG EFS 'àHFUFJMF BOTPOTUFO àCFSCFBOTQSVDIU XJSE und deshalb mit einer überstehenden Scheibe eine größere Druckfläche zu schaffen ist (geringere Flächenpressung). Dies gilt insbesondere für verhältnismäßig weiche Werkstoffe wie Holz. t 4DIVU[EFS0CFSnÊDIFFNQmOEMJDIFS'àHFUFJMFWPS4DISBVCSJFfen t "CEFDLFOàCFSHSPFS4DISBVCMÚDIFS t 5PMFSBO[BVTHMFJDIWPO"CTUBOETNBFO t "VTHMFJDIEFS/FJHVOHWPO0CFSnÊDIFOEFS'àHFUFJMFoCFJTQJFMTweise bei Flanschen von L- und U-Stahlprofilen (siehe DIN 434, 435) Passschrauben und HV-Schrauben sind im Regelfall mit Unterlegscheiben (nach DIN 7989) zu montieren.

2.2.7 Normbezeichnung

Schrauben und Muttern werden gemäß der in DIN 962 festgeschriebenen Konvention anhand folgender Notierung gekennzeichnet ( 12). Beispiel: Bezeichnung einer Sechskantschraube mit Gewinde M16 und Nennlänge l = 50 mm, der Festigkeitsklasse 4.6, mit Sechskantmutter (Mu) der Festigkeitsklasse 5.2, zur Verwendung als feuerverzinkte Garnitur im Metallbau: Sechskantschraube DIN 7990 – M16 x 50 – Mu – 4.6 – tZn

5. An-, Einpressen

l

139

l

l

l

l

l

~45°

~45°

~45°

ø dp ø dp ø dp Ohne Kuppe (RL)

l

Kegelkuppe (CH)

Linsenkuppe (RN)

l ~90° ± 2°

l

Spitze (CN)

Spitze abgeflacht (TC)

Kurzer Zapfen (SD)

Langer Zapfen (LD)

l

ø dz ø dt

Kegelstumpf (FL)

~120° Ringschneide (CP)

ø dn

Schabenut (SC)

9 Übersicht über Schaftenden nach DIN EN ISO 4753. 33.2

28.1 Sechskantmutter 28.4

Sechskantmutter mit Flansch (Flanschmutter)

28.5

Einsatz

39.1

35.2

39.8 Zahnscheibe innengezahnt

Rändelmutter

40.3

36.6 Zwölfzahnmutter

SechskantSicherungsmutter

Federscheibe, geweilt

Hutmutter, niedrig

Vierkantmutter

Sicherungsteil

Federring

39.5

36.1

32.1

Scheibe

Hutmutter

SechskantAnschweiß-mutter 29.1

Ringmutter

Kronenmutter

35.1

28.7

37.2

38.1

34.1

Sechskantmutter mit Ansatz

33.1

SechskantSicherungs-mutter mit Kunststoffring

Scheibe mit Nase, außen

Zweilochmutter 37.1

10 Übersicht über Muttern nach DIN ISO 1891.

41.1 Flügelmutter

Splint

140

2.3

XI Verbindungen

Schraubensicherung DIN 25201-4

Der schraubentypische Mechanismus der Verbindungssicherung gegen Lockern und ungewolltes Lösen ist die Selbsthemmung der Schraube infolge Reibung ( , 13). Grundlage dafür ist die ausreichende Vorspannkraft der Verbindung, welche indessen nicht die Werte einer planmäßigen Vorspannung erreichen muss. Ist eine gewisse Vorspannung vorhanden, ist unter durchschnittlichen Bedingungen von einer zuverlässigen Sicherung der Verschraubung auszugehen. Die Normalkraft auf der Berührfläche zwischen Schraubenkopf (bzw. Mutter) und Verbindungspartner sowie auf den Flanken des Außen- und Innengewindes erzeugt einen Reibschluss und verhindert das selbsttätige Lösen der Schraube. Je größer die Vorspannkraft, desto größer auch der sichernde Reibschluss. Grundsätzlich gilt: t QMBONÊJH WPSHFTQBOOUF 4DISBVCFO TJOE TFMCTUIFNNFOE VOE folglich von sich aus gegen Losdrehen gesichert. t (MFJDIFT HJMU GàS Passschrauben unter vorwiegend ruhender Beanspruchung. t Passschrauben unter veränderlichen Lasten, insbesondere Wechselbelastungen, erfordern hingegen eine zusätzliche Sicherung. Über die Wirkung des reinen Anpressdrucks hinaus lassen sich verschiedene Maßnahmen ( ) zur dauerhaften zusätzlichen Sicherung einer Schraubenverbindung gegen zwei grundsätzliche Mechanismen des selbsttätigen Lösens treffen ( 14): t Lockern infolge Schwindens bzw. Kriechens des Werkstoffs. Man spricht dann von Setzsicherungen. Ihr Ziel ist, den Kraftschluss, der beim Lockern infolge Schwind- und Kriechverformung abgebaut wird, durch Vorspannkraft aufrechtzuerhalten, entweder durch tt &SIÚIFOEFS"VTHBOHTWPSTQBOOVOH tt &SIÚIVOH EFS Nachgiebigkeit der Verbindung: eine Vergrößerung der Klemmlänge l k der Schraube vergrößert ihre Dehnlänge und erlaubt größere Verformungen der Fügeteile bevor sich die Verbindung lockert. tt 7FSSJOHFSVOHEFT4FU[CFUSBHT[#EVSDI8BIMHFFJHOFUFS Werkstoffe oder Reduzierung der Trennflächenzahl tt 7FSHSÚFSVOHEFSÃCFSUSBHVOHTnÊDIF z. B. durch Scheiben) und Verringerung der Flächenpressung tt MBVGFOEF ,PNQFOTBUJPO EFT 4FU[CFUSBHT EVSDI GFEFSOEF Elemente (wie Spannscheiben)

5. An-, Einpressen

A

Benennung

141

B Schraube in

Schraube und Mutter

C Gewinde formende

D selbstbohrende

Sackloch

Schraube

Schraube

Zugänglichkeit

zweiseitig

einseitig

einseitig

einseitig

Gegengewinde

vorgefertigt

vorgefertigt

selbstgeformt

selbstgeformt

Ausführung

a

c

c

c a

c a

a b

b

b

Ausführungsschritte

b

1

Bauteil a bohren

Bauteil a bohren

Bauteil a bohren

2

Bauteil b bohren

Bauteil b bohren

Bauteil b bohren

3

Schraube durchstecken

Bauteil b gewinden

Schraube eindrehen

4

gegenhalten

Schraube eindrehen

5

Mutter festziehen

eventuell sichern

6

eventuell sichern

Schraube eindrehen

11 Montageaufwand verschiedener Ausführungsarten von (mittelbaren) Schraubverbindungen mit Darstellung der Einzelschritte 3 (vgl. auch die Übersicht in 16).

Beschichtung(fe)

–

Oberflächenschutz (fe)

–

Formbuchstabe für Kreuzschlitz (fe)

–

Produktklasse

–

Festigkeitsklasse, Härteklasse oder Werkstoff

–

Schlüsselweite (fe)

–

Formen nach Tabelle 2 (DIN 962) (fe)

–

Gewindelänge oder Schaftlänge (fe)

x

Nennlänge (bei Schrauben)

Gewinde und Gewindezusätze

x

Schaftform nach Tabelle 1 (DIN 962) (fe)

Norm-Hauptnummer

Benennung

–

12 Schema der Normbezeichnung einer Schraube oder Mutter (nach DIN 962).

142

XI Verbindungen

t selbsttätiges Losdrehen infolge Relativbewegungen zwischen den Berührflächen, beispielsweise aufgrund von Erschütterungen, insbesondere bei dynamischen Belastungen rechtwinklig zur Schraubenachse. Dies kann zum vollständigen Auseinanderfallen der Verbindung führen (Selbstlösen). Man setzt diesem Vorgang Losdrehsicherungen entgegen. Als Maßnahmen kommen in Frage tt EJF"VTHBOHTWPSTQBOOVOHFSIÚIFO tt EJF3FMBUJWCFXFHVOHFOEFS'àHFUFJMFRVFS[VS4DISBVCFOBDIse, die zu einem Losdrehen führen können, durch geeignetes Verdübeln oder Verstiften zu sperren tt EJF&MBTUJ[JUÊUEFS4DISBVCF[VFSIÚIFO tt FJOFO 'PSNTDIMVTT EVSDI HFFJHOFUF &MFNFOUF IFS[VTUFMMFO (z. B. Rippmuttern), entweder als reinen Formschluss oder als Klemmreibschluss tt FJOFO4UPGGTDIMVTTEVSDI4DIXFJVOHPEFS,MFCVOH[VTDIBGfen Ferner sind auch Maßnahmen gegen unbefugtes Lösen möglich. Verliersicherungen verhindern nicht das Losdrehen, halten aber die Elemente der Schraubverbindung auch im Fall eines Losdrehens zusammen. Die Sicherungsmaßnahmen sind in 15 zusammenfassend dargestellt.

c a

BF

13 Sicherung einer Schraube durch Selbsthemmung infolge Reibschlusses. Die Anpresskraft in Schraubenachse (¬ y) ruft Druckkräfte in den Berührflächen (BF) an der Schraubenkopfschulter und an den Flankenflächen des Gewindes (Detail) hervor. Dadurch entsteht ein Reibschluss (r in der Schlussartenmatrix SA) gegen Verdrehen in der Ebene xz und folglich gegen Lockern und Selbstlösen.

A S a,b =

(

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

r

r

Ef

Ef

Ef

Ef


BF y

x

b

)

5. An-, Einpressen

143

Maßnahmen

Mechanismus des selbsttätigen Lösens

Ausgangsvorspannung erhöhen Setzen Einebnen von Oberflächenrauheiten

bis zum Auseinanderfallen infolge des Aufhebens des Selbsthemmungsmomentes

Lockern

Setzbetrag herabsetzen

Lockerungssicherung vorsehen

Setzbetrag ausgleichen

Vorspannkraftabfall

bis zum endgültigen Gleichgewicht: inneres Losdrehmoment ≤ Selbsthemmungsmoment

Kraftschluss (Vorspannung) erhalten

Flächenpressung herabsetzen

Selbsttätiges Losdrehen

Relativbewegungen zwischen den Kontaktflächen

Kriechen zeitabhängiges Überschreiten der Werkstoff fließgrenze

Nachgiebigkeit erhöhen

Ausgangsvorspannung erhöhen

Querschlupf verringern Losdrehen verhindern


Losdrehsicherung vorsehen

Formschluss herstellen

Stoffschluss herstellen

Auseinanderfallen verhindern

Selbsthemmung erhöhen

14 Darstellung der Zusammenhänge des selbsttätigen Lösens (in Anlehnung an DIN 25201-4).

Verliersicherung vorsehen

144

XI Verbindungen

Lockerungssicherung Losdrehsicherung

Selbsttätiges Losdrehen

Lockern

Ursachen des Siche- Funktionsart Vorspannrungskraftabfalls art

Sicherungselement


Schrauben mit erhöhter Festigkeit


Vergrößern der Klemmlänge Vergrößern des Nachgiebigkeitsverhältnisses

Setzbetrag herabsetzen

weniger Trennfugen Verringern der Rautiefen Zweckmäßige Form- und Lagetoleranzen keine dicken Beschichtungen

Flächenpressung herabsetzen

Vergrößerung der Auflageflächen – mit verspannt nicht federnd

Scheibe nach DIN EN ISO 7089, DIN EN ISO 7090, DIN 7349, DIN EN ISO 7092, DIN EN ISO 7093-1

Setzbetrag ausgleichen

Kompensation durch Federkraft – mit verspannt federnd

Spannscheibe nach DIN 6796, profilierte Spannscheibe Kontaktscheibe gezahnt


Erhöhung der anfänglichen Vorspannkraft Nachziehen (Wartung)

Querschlupf verringern

Verwendung von Passschrauben Verdübeln oder Verstiften der Fügeteile


Erhöhung der Elastizität der Schraube

Formschluss herstellen

sperrend, z. T. mit verspannt

Stoffschluss herst.

verschweißt

adhäsiven Kraftschluss herstellen

klebend

klemmend Verliersicherung

Maßnahme

klemmreibschlüssig (quasi formschlüssig)

Rippschraube, Rippmutter Keilscheibenpaar

rein formschlüssig

profilierte Spannscheibe Sperrkantscheibe Profilring (aus nicht rostendem Stahl)

Flüssigklebstoff mikroverkapselter Klebstoff

Muttern mit Klemmteil nach DIN EN ISO 7040 DIN EN ISO 7042 Gewindeeinsätze Form B nach DIN 8140-1 Schrauben mit Kunststoffbeschichtung im Gewinde nach DIN 267-28 Kontermuttern

15 Übersicht über Maßnahmen zur Sicherung einer Schraubverbindung (in Anlehnung an DIN 25201-4).

5. An-, Einpressen

145

Beispiele für Sicherungselemente und Verbindungen

lk

lk

Elastischere Schraubverbindung durch Vergrößerung der Klemmlänge lk Schraubverbindung mit Unterlegscheiben

Schraubverbindung mit Verspannungsfeder

Schraubverbindung mit Spannscheibe (vor dem Anziehen)

Passschraubenverbindung ohne Querschlupf

Rippschraube (Sperrzahnschraube)

Verhinderung des Querschlupfs durch Verzahnung der Fügeteile (Warze in Loch)

Rippenscheibe

Fächerscheibe DIN 6798

Federring DIN 127

Schraubverbindung mit Kronenmutter DIN 935 und Splint DIN 934

Sicherungsblech DIN 93 Schweißmutter DIN 929

Zahnscheibe DIN 6797

Ripp- oder Sperrzahnmutter

Schraubverbindung mit selbst sichernder Mutter mit Polyamideinsatz nach DIN 982 Schraubverbindung mit Kontermutter

146

2.4

XI Verbindungen

Merkmale einer Schraubverbindung VDI 2232 Kap. XI-2 Kraftübertragung

In 16 ist eine bauweisen-, werkstoff- und branchenübergreifende Übersicht über Schraubverbindungen nach ( ) dargestellt. Als primäres Ordnungsmerkmal der Systematik dient hier nicht die Kraftübertragung, da diese Funktion – wie wir gesehen haben ( ) – richtungsabhängig ist und innerhalb einer gleichen Verbindung folglich verschiedene Werte annehmen kann. Zudem lässt sich keine eindeutige Zuordnung der Funktion der Kraftübertragung zur materiellen Ausführung der Verbindung herstellen. So können beispielsweise an einer Maschinenschraube je nach Ausführung der Verbindung verschiedene Mechanismen der Kraftübertragung wirksam werden. Gleichermaßen wurde davon Abstand genommen, den Werkstoff als primäres ordnendes Klassifikationsmerkmal zu verwenden. Dies ist in der Fachliteratur jedoch sehr häufig der Fall. Werkstoffspezifische Unterteilungen der Schraubenverbindungen ignorieren wichtige Gemeinsamkeiten in Kraftübertragung, Montage- und Wirkprinzip und erklären sich vielmehr aus der disziplinären Fragmentierung der Bauwelt. Stattdessen wurden für diese Klassifikation praktikablere Merkmale gewählt,4 und zwar in hierarchischer Rangfolge: t Zugänglichkeit der Schraubverbindung: Es wird zunächst unterschieden zwischen einseitig und zweiseitig zugänglichen Verbindungen sowie solchen, die aufgrund ihrer Ausführung grundsätzlich beide Varianten zulassen. Zweiseitig zugängliche Verbindungen setzen die Möglichkeit entweder des Übergreifens der zu fügenden Teile voraus, oder zumindest der Erreichbarkeit beider Enden. Die Zugänglichkeit stellt im Regelfall ein wichtiges Kriterium für die Bewertung des Montageaufwands und damit der Kosten dar, insbesondere bei automatisierten Herstellungsprozessen. t Mittelbar-, Unmittelbarkeit der Schraubverbindung: Bauübliche Schraubverbindungen sind im Regelfall mittelbar. Unmittelbare Verbindungen können ggf. zu einer Vereinfachung des Montagevorgangs führen. t "SU EFS Erzeugung des Gegengewindes: vorgefertigt oder während des Anziehvorgangs selbst geformt. Grundsätzlich sind Schraubverbindungen mit selbst geformtem Gegengewinde einfacher und schneller, und deshalb zumeist auch kostengünstiger, als solche mit vorgefertigtem Gegengewinde. Es entfallen die Vorgänge des Gewindeschneidens (gewindeformende Schraube) und ggf. auch des Gewindebohrens (selbst bohrende Schraube). Voraussetzung für selbstformende Schraubenverbindungen ist das geeignete Härteverhältnis zwischen Schrauben- und Fügeteilwerkstoff und fallweise auch geeignete Elementdicken (wie bei Blechschraubenverbindungen), bzw. die Einführung eines Zusatzelements (Dübel).

5. An-, Einpressen

147

Die Übersicht in 16 beabsichtigt nicht, die Vielzahl von Schraubenformen erschöpfend darzustellen. Stattdessen werden einzelne Merkmale (Schraubenkopf, -spitze, Antrieb etc.) in einem Zugriffsteil nach Art eines Katalogs in möglichen Varianten dargestellt. Sie lassen sich in vielfältigen Kombinationen – je nach spezifischer Anforderung an die Schraubenverbindung – zu einer ausführbaren Schraubenform zusammensetzen. Nicht alle Kombinationen sind sinnvoll: eine selbstzentrierende Schraube für einen automatisierten Fertigungsprozess wird nicht mit flacher Spitze ausgeführt, sondern mit Zentrierstift usw. Die Wahl ist selbstverständlich dem planenden Urteilsvermögen des Konstrukteurs überlassen. Die gewählte Systematik erfasst die heute üblichen Schraubenverbindungen und setzt gleichzeitig den Rahmen für theoretisch denkbare Varianten (wie etwa die Ordnungsnummern 4, 5, 6), die zwar gegenwärtig in der Technik nicht bekannt sind, aber unter bestimmten Voraussetzungen ein technisches Verbindungsproblem lösen könnten oder auch möglicherweise zukünftig zu erwarten sind. In den folgenden Abschnitten sollen die wichtigsten baurelevanten Schraubverbindungen behandelt werden. Wie aus der Übersicht in 16 hervorgeht, handelt es sich bei bauüblichen Schraubverbindungen sehr oft um mittelbare, entweder zweioder einseitig zugängliche Ausführungen. Die anderen Kategorien sind im Vergleich als eher untergeordnet zu bewerten. Mittelbare, einoder zweiseitig zugängliche Schraubverbindungen stehen folglich im Mittelpunkt der folgenden Betrachtungen. Wegen ihrer Bedeutung für den Konstrukteur stehen Verbindungen für Primärtragwerke im Vordergrund. Die restlichen baurelevanten Verbindungen, die in außerordentlich zahlreichen Ausführungsvarianten auftreten, können an dieser Stelle nur ansatzweise diskutiert werden.

16 (umseitig) Übersicht der Schraubverbindungen (nach VDI 2232) und bauübliche Beispiele rechts. a, b Verbindungspartner, Fügeteile c Verbindungsmittel f Teil gestellfest , von dieser Seite zugänglich

b

Zusatzfunktion dichtend

Kopfform innen

rechts

Technische Regeln, Bemerkungen

außen

1 Dichtung mittels konischem Gewinde und Dichtmasse

3 Maschinen-, Dehn-, Haken-, Hammerschraube DIN 186/88 DIN 261 DIN 609 DIN 920/21 DIN 931 DIN 2510 DIN 6914 DIN 7984/99 DIN 25192 DIN EN ISO 2009/10 DIN EN ISO 4018 DIN EN ISO 4762 DIN EN ISO 7045, -47 DIN EN ISO 8765 DIN EN ISO 10642

Metall, Kunststoff

Maschinenschraube –

5

5 existiert nicht

6

6 existiert nicht

7

7 Flachrund-, Halbrund-, Zylinder-, Senkschraube mit Nase/Vierkant-/Oval-/ Rippenansatz,Klammerschraube,Tellerschraube, DIN: 605; 605; 607/8; 5903/06; 15237; 792; ANSI B18.5/B18.9

9

9 Verschlussschraube, Ringschraube DIN 906, DIN 908-10 DIN 7604 DIN 580

11 c a

b

12 c

losdrehgesichert

ø < 10 mm ø < 100 mm

a b

10 –

11 Steinschraube T-Nutenschraube Ankerschraube DIN 529 DIN 787 DIN 797

ø < 10 mm

10 a b

dichtend

8 existiert nicht

12 Selbstform-, Gewindeform-, Gewindeschneid-, Holz-, Blechschraube DIN 7513/16 DIN ISO: 1479; 1481, -83; 7049, -51 DIN EN ISO 10666

selbstbohrend, dichtend

Gewindeformschraube

8

Holz, Metall, Kunststoff

b a

Nutenschraube

Ösenschraube

Verschlussschraube

–

c

Holz, Metall

b

Metall, Beton

a

verdrehsicher

–

4 existiert nicht

Schlosschraube

4

–

b

Holz, Metall, Kunststoff, Beton

vorgefertigt

mittelbar unmitt.

sgf. vgf. sgf. vorgefertigt

mittelbar

sgf. vorgefertigt

unmittelbar

selbstgeformt vorgefertigt

mittelbar

selbstgeformt

einseitig

Gewinde

2 nicht bekannt

c

3

Antrieb Spitze

links

b

c

Anhang

Wahlteil

2 a

ein- und zweiseitig

Dimensionsbereich

Einsatzbereich

a

Metall, Kunststoff

vorgefertigt

Rohrverschraubung

1

–

sgf.

unmittelbar

Zugänglichkeit der Verbindungsteile Art der Verschraubung Art des Gegengewindes

Anordnungsbeispiel

a

zweiseitig

Zugriffsteil

Hauptteil

Gliederungsteil

b2 a

a

b1

b

Gewindefitting

Maschinenschraube Maschinenschraube einseitig zugänglich a

Maschinenschraube ein-/zweiseitig zugänglich

a

c

Gabelspannschloss

a

c

a

c

c

Gewindebolzen zweiseitig zugänglich

b b

b

b

( ) Schraubbolzen a

c

Ringdübel mit Schraubbolzen

a

c

b

b

Schraube in Mero-Knoten Schweißbolzen

Ankerschiene und -schraube

Kippdübel

Maschinenschraube unmittelbar

a

c

c

a

b (f)

a c b (f) b (f)

a c

a

c

b (f)

Holzschraube

b (f)

Betonschraube

Gasbetondübel

Porenbetondübel

a

Mauerdübel

a c

c2

a c2

c

c2

Ziegelhohlraumdübel a

c2

a

a

c1 b (f) c1

c1

b (f) b2 (f)

c1 b (f)

b (f) b (f)

150

2.5

XI Verbindungen

Zweiseitig zugängliche Schraubverbindungen c

a

b

Übersicht in 16

Abschn. 2.6, S. S. 160

Zweiseitig zugängliche Schraubverbindungen besitzen eine große Bedeutung im Hochbau, insbesondere im Bereich der Verbindungen für Primärtragwerke. Sie treten fast ausnahmslos in ihrer mittelbaren Ausführungsart in Erscheinung. Mittelbare Schraubverbindungen, d. h. solche, bei denen zwei Verbindungselemente oder Fügeteile a und b mit Hilfe eines zum Zweck der Fügung eingeführten Verbindungsmittels c – der Schraube inklusive Zusatzteilen – verbunden werden, machen den Großteil der bauüblichen differenzialen Verbindungen aus. Unmittelbare Schraubverbindungen, d. h. solche, bei denen die zu fügenden Bauteile selbst verschraubt werden, sind im Hochbau selten ( ). Dies hängt zu einem großen Teil mit den bauüblichen zumeist großen Dimensionen der Fügeteile und den besonderen Anforderungen des Hochbaus zusammen, die einen Schraubvorgang am Bauteil selbst eher erschweren bzw. erst gar nicht erforderlich machen. Ähnliches gilt auch für einseitig zugängliche Schraubverbindungen ( ). Dessen ungeachtet gibt es einzelne Bereiche (wie den Seilbau), wo unmittelbare Schraubverbindungen durchaus üblich sind. Zweiseitig zugängliche mittelbare Schraubverbindungen, wie sie im Hochbau häufig auftreten, sind zwar grundsätzlich mit einem etwas größeren Herstellungs- und Montageaufwand verbunden als einseitig zugängliche (vgl. Gegenüberstellung in 11), doch weisen sie einen wichtigen Vorteil auf: das Vorbereiten eines vorgeformten Gegengewindes in oder an einem der beteiligten Fügeteile wie bei den einseitig zugänglichen (vorgeformten) Schraubverbindungen ist bei dieser Verbindungsart nicht erforderlich. Der Verschraubungsvorgang erfolgt fast ausnahmslos nicht an einem der Fügeteile, sondern am Verbindungsmittel selbst (Schraube, Mutter). Dadurch entfällt das aufwendige Vorfertigen des Gegengewindes im Fügeteil und es kann auf industriell vorgefertigte Massenprodukte (Schraubengarnituren) zurückgegriffen werden. Durch ein Übermaß zwischen Bohrloch in den Fügeteilen und Schraubenschaft – der notfalls auch mit einfachen Mitteln auf der Baustelle herstellbar ist – lassen sich gewisse Toleranzen – und zwar additiv an beiden Fügeteilen – aufnehmen, die bei der einseitig zugänglichen Verschraubung mit (vorgeformtem) Gegengewinde im festen Fügeteil nicht möglich sind. Diesem Vorzug der Durchsteckverbindung kommt bei der Montage im Bauwesen eine außerordentlich große Bedeutung zu. Die bauübliche zweiseitig zugängliche mittelbare Schraubverbindung, oder mit anderen Worten die durchgesteckte Schraubenverbindung mit Mutter, hat hinsichtlich der Kraftleitung quer zur Schraubenachse den Vorteil, dass das Gewinde auf den – kurzen – Schaftabschnitt im Bereich der Mutter beschränkt werden kann, so dass der glatte Schaftabschnitt theoretisch über die gesamte Bohrlochlänge Kräfte durch Schaftpressung und Lochleibung übertragen kann. Des weiteren gilt zweierlei: einerseits ist eine zweiseitig zugängliche Verbindung im Regelfall robuster gegen Fehler, bzw. bietet mehr Korrekturmöglichkeiten als bei nur einseitiger Zugänglichkeit. Andererseits lässt sich daraus nur dann wirklich Nutzen ziehen, wenn

5. An-, Einpressen

151

ein einzelner Monteur die zu fügenden Bauteile umgreifen kann. Aus diesem Grunde sind zweiseitig zugängliche Durchsteckverbindungen durch großflächige Hüllbauteile, wie beispielsweise Fassaden oder Decken, bei denen ein Umgreifen sozusagen per definitionem unmöglich ist, im Hochbau nur selten anzutreffen. Schraubverbindungen spielen im Stahlhochbau eine wichtige Rolle und gehören zusammen mit der Schweißtechnik zu den Standardverbindungen dieser Bauweise ( ). Gegenüber dem Schweißen zeichnen sich Schraubverbindungen aus durch die Vorteile der

2.5.1 Stahl mit Stahl Band 2, Kap. IX-3 Stahlbau

t Lösbarkeit: ein Vorteil im Hinblick auf einen Rückbau oder auf eine nachträgliche Verstärkung der Verbindung, t EFSeinfachen manuellen Montage auf der Baustelle: Schrauben ist mit geringerem Aufwand verbunden als Schweißen. Die nicht ungefährliche Schweißung über Kopf wird im Hochbau möglichst umgangen und durch eine Schraubverbindung ersetzt, t TPXJFEFSXFJUHFIFOEFOUnabhängigkeit der Montage von Umgebungsbedingungen. Schweißarbeiten sind unter kontrollierten Witterungsbedingungen auszuführen. Sie setzen eine strenge Qualitätskontrolle voraus. Im Stahlbau werden gemeinhin die folgenden Schraubentypen eingesetzt:

t 4DISBVCFOUZQFO

t Rohe Sechskantschrauben R (normalfeste Schrauben) nach DIN 7990: unbearbeitet, mit Lochspiel t Sechskant-Passschrauben P (normalfeste Passschrauben) nach DIN 7968: ohne Lochspiel t hochfeste Sechskantschrauben (hochfeste Schraube), System HR nach DIN EN 14399-3 (Festigkeitsklassen 8.8 und 10.9) oder System HV (Festigkeitsklasse 10.9) t hochfeste Sechskant-Passschrauben HP (hochfeste Passschraube) nach DIN 7999 t Senkschrauben nach DIN 7969 Die Werkstoffe für Schrauben im Einsatz ohne besondere Anforderungen sind in der DIN EN ISO 898-1 festgelegt. Es werden die Festigkeitsklassen 3.6 bis 12.9 unterschieden: Das Kennzeichen der Festigkeitsklasse besteht aus zwei Zahlen: t EJF FSTUF ;BIM FOUTQSJDIU 1/ 100 der Nennzugfestigkeit in N/ mm2

t 8FSLTUPGGF

152

XI Verbindungen

t EJF[XFJUF;BIMHJCUEBTGBDIFEFTVerhältnisses der unteren Streckgrenze ReL zur Nennfestigkeit Rm, Nenn an (Streckgrenzenverhältnis) Die Multiplikation der beiden Zahlen ergibt 1/10 der Streckgrenze in N/mm2. Beispiel: Festigkeitsklasse 8.8 Nennzugfestigkeit untere Streckgrenze

Band 1, Kap. V-6, Abschn. 2. Korrosion von metallischen Werkstoffen, S. 622 ff

t ,MBTTFOWPO7FSCJOEVOHFOJN4UBIMbau

= 800 N/mm2 = 8 · 100 N/mm2 = 0,8 · 800 N/mm2 = 640 N/mm2

Daneben sind Schrauben aus wetterfestem Stahl oder aus legierten Stählen (z. B. nicht rostende) im Gebrauch. Sie sind ferner auch verzinkt oder mit anderen Überzügen versehen erhältlich ( ). Hochfeste Schrauben (HV) werden aus Stahl der Festigkeitsklasse 10.9 gefertigt. Stahlbauverbindungen werden hinsichtlich des Prinzips der Kraftübertragung quer zur Schraubenachse, also hinsichtlich ihrer mechanischen Wirkungsweise unter Scherbelastung, in zwei große Gruppen eingeteilt: t Scher-Lochleibungsverbindungen (SL): einfachere Schraubverbindungen des Stahlbaus ohne spezielle Anforderungen. Sie treten im Hochbau insbesondere bei gelenkigen Knoten in Erscheinung. Die Kraftübertragung unter Scherbelastung findet im wesenlichen über tt Scherbeanspruchung des Schraubenschafts tt Lochleibung an der Bohrlochwandung

Kap. XI-4 Zusammensetzen

statt. Sie versagt entweder durch Abscheren des Schraubenschafts oder durch Ausreißen des Bohrlochs unter Beanspruchung der Schraubverbindung. Die Anziehvorspannung der Schraube ist nur gering, gerade ausreichend, um die Schraube vor selbsttätigem Losdrehen zu sichern (handfester Anzug). Sie ist für die Haupttragwirkung der Schraube nicht ansetzbar und hierfür rechnerisch nicht ansetzbar. Im Wesentlichen erfolgt die Kraftübertragung quer zur Schraubenachse über reinen Formschluss (f) wenn ein größeres Spiel besteht, oder über quasi Formschluss (Ef) wenn praktisch kein Spiel, aber dennoch keine Vorspannung existiert. Aufgrund des Spiels, der bei dieser Verbindungsart zugunsten der einfachen Herstellung in Kauf genommen wird, sind SL-Verbindungen verhältnismäßig nachgiebig. Der bei dieser Schraubverbindungsart unvermeidliche Schlupf ist kennzeichnend für die rein formschlüssigen Verbindungen wie sie in Kapitel XI-4 ( ) diskutiert werden. SL-Schraubverbindungen sind in ihrer mecha-

5. An-, Einpressen

153

nischen Wirkungsweise kaum von formschlüssigen Bolzenverbindungen zu unterscheiden und stellen deshalb gewissermaßen eine Übergangsform dar. Die Anziehvorspannung kann dann als eine besondere Art der Stiftsicherung betrachtet werden. t Gleitfeste Verbindungen (GV): Verbindungen mit erhöhten Anforderungen an die Kraftübertragung. Sie treten im Hochbau bei hoch belasteten Knoten auf, insbesondere bei biegesteifen Verbindungen. Sie bieten aufgrund ihrer starren, nicht nachgiebigen, schlupffreien Fügung eine Alternative zu Schweißverbindungen, die vor allem bei der Baustellenmontage gegenüber dem Schweißen Vorzüge bietet. Sie sind jedoch – im Vergleich zu SL-Verbindungen – mit erhöhtem Ausführungsaufwand verbunden. Es ist eine planmäßig festgelegte Mindest-Anziehvorspannung durch ein entsprechendes Anziehdrehmoment aufzubringen, also eine vorab berechnete Sollvorspannung. Die dadurch entstehende Pressung der Fügeteilflächen induziert einen Reibschluss (r), der für die Kraftübertragung quer zur Schraubenachse verantwortlich ist. Ein Kontakt zwischen Schraubenschaft und Bohrlochwandung ist grundsätzlich nicht erforderlich, die Schraube kann mit Lochspiel montiert werden. SL- und GV-Verbindungen lassen sich in folgenden Varianten ausführen ( 18): Scher-Lochleibungsverbindung aus normalfesten (oder auch hochfesten) Schrauben. Es besteht ein Spiel zwischen Schraubenschaft und Bohrlochwandung. Die Kraftübertragung quer zur Schraubenachse (Richtung ¬ x, z) erfolgt über reinen Formschluss (f). Bei größerer Anziehvorspannung herrscht längs der Schraubenachse (Richtung ¬ y) ein quasi Formschluss (Ef) ohne Spiel, bei kleinem Anziehdrehmoment ebenfalls reiner Formschluss (f) mit Spiel. Hochfeste Schrauben (Festigkeitsklassen 8.8 und 10.9) weisen einen größeren Scherwiderstand auf als normalfeste.

Scher-Lochleibungsverbindungen mit Lochspiel (SL)

Scher-Lochleibungsverbindung aus Passschrauben. Es besteht praktisch kein Spiel zwischen Schraubenschaft und Bohrlochwandung. Die Kraftübertragung quer zur Schraubenachse (Richtung ¬ x, z) erfolgt über quasi Formschluss (Ef), praktisch ohne Spiel. Eine SLP-Verbindung ist im Vergleich zu einer einfachen SL-Verbindung wesentlich starrer und weist eine größere Kraft übertragende Kontaktfläche zwischen Schraubenschaft und Bohrlochwandung auf.

Scher-Lochleibungsverbindungen mit Passung (SLP)

Werden bei Verwendung hochfester Schrauben oder hochfester Passschrauben diese vorgespannt, spricht man von einer SLV- bzw. SLVP-Verbindung. Sie sind in ihrem Wirkprinzip dennoch nicht mit GV-Verbindungen vergleichbar. Die Vorspannung dient hier einer verformungsarmen Übertragung von Zug- und Druckkräften axial über den Schraubenschaft.

planmäßig vorgespannte ScherLochleibungsverbindungen ohne und mit Passung (SLV, SLVP)

154

XI Verbindungen

gleitfeste, planmäßig vorgespannte Verbindung (GV)

Gleitfeste Verbindung aus hochfesten Schrauben unter planmäßiger Vorspannung. Die Kraftübertragung quer zur Schraubenachse erfolgt über Reibschluss (r). Kein Kontakt zwischen Schraubenschaft und Bohrlochwandung.

gleitfeste, planmäßig vorgespannte Verbindung mit Passung (GVP)

Gleitfeste Verbindung aus hochfesten Passschrauben unter festgelegter Vorspannung. Die Kraftübertragung quer zur Schraubenachse erfolgt über eine Kombination aus Reibschluss (r) in den sich berührenden Fügeteilflächen oder je nach Lastfall quasiFormschluss (Ef) praktisch ohne Spiel zwischen dem Schraubenschaft und der Bohrlochwandung.

t #FTPOEFSIFJUFO gleitfester Verbindungen

Folgende besondere Anforderungen werden an planmäßig vorgespannte, gleitfeste Verbindungen gestellt: t Hochfeste Schrauben nach DIN EN 14399-3 und -4 weisen vergrößerte Schlüsselweiten auf, um die hohen Anziehdrehmomente sicher aufbringen zu können. t )PDIGFTUFSchraubverbindungen sind mit Scheiben vorgeschriebenen Typs (nach DIN EN 14399-5 oder 6) unter der Mutter (FK 8.8) oder unter Kopf und Mutter (FK 10.9) auszuführen.

A

B

C

D

E

t %JFSFJCTDIMàTTJHF,SBGUXJSLVOHEFSSchraubverbindung ist nicht nur von der Vorspannkraft, sondern auch von der Rauigkeit der Fügeteiloberflächen, d. h. von ihrem Reibbeiwert +, abhängig. Diese Oberflächen werden deshalb entsprechend behandelt: sie werden gereinigt (Strahlen, Drahtbürste) und ggf. mit gleitfesten Anstrichen (z. B. Alkali-Silikat-Zinkstaubfarbe) oder sonstigen Beschichtungen versehen. t %JF WPSHFTDISJFCFOFO "O[JFIESFINPNFOUF XFSEFO FOUXFEFS manuell per Drehmomentenschlüssel aufgebracht oder maschinell durch elektrisch oder pneumatisch betriebene Verschraubungsgeräte.

17 Die im Stahlbau häufigsten Schraubengarnituren: A Sechskantschraube (R) nach DIN 7990 B Sechskant-Passschraube (P) nach DIN 7968 C hochfeste Sechskantschraube (HR, HV) nach DIN EN 14399-3 oder -4 D hochfeste Sechskantschraube (HP) nach DIN 7999 E

Senkschraube nach DIN 7969

5. An-, Einpressen

155

Lastzustand

Montagezustand

c

Schlussartenmatrix y: quasi-Formschluss (ohne Spiel): geringe Anziehvorspannung

Spiel

a

*

SL

s1

s1

s2

A

S a,b =

s2

(ggf. Spiel)

b

Spiel

(

f

f

Ef

Ef

Ef

(r) (r)

f

f

Ef

Ef Ef

)

**

x, z: reiner Formschluss (mit Spiel): Lochleibung und Schaftpressung y: quasi-Formschluss (ohne Spiel): geringe Anziehvorspannung

c s

SLP

Scher-Lochleibungsverbindungen

Schnitt

s1

s1

s2

s

A S a,b =

s2

(

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

(r) (r)

Ef

Ef

Ef

Ef Ef

)

**

x, z: quasi-Formschluss (minimales Spiel): Lochleibung und Schaftpressung

c

a

y: Kraftschluss (ohne Spiel): große Anziehvorspannung

Spiel

GV

s

Gleitfeste Verbindungen

s

A

s

S a,b =

Ef

Ef

Ef

r

r

r

r

Ef

Ef

)

y: Kraftschluss (ohne Spiel): große Anziehvorspannung

a

s

GVP

r

E

x, z: Reibschluss: Pressung der Fügeteilflächen

b

c

(

r

s

s s b

y

A

S a,b =

(

r/Ef r/Ef Ef E

Ef

r

Ef r

r/Ef r/Ef Ef

Ef

)

x, z: Reibschluss: Pressung der Fügeteilflächen kombiniert mit quasi-Formschluss (minimales Spiel): Lochleibung und Schaftpressung

x

* Bei kleinem Anziehdrehmoment kann zwischen den Fügeteilen a und b in Richtung y auch ein Spiel bestehen. Die Schlussart ist dann reiner Formschluss f ** Nicht maßgeblich für die Kraftleitungsfunktion der Verbindung, statisch nicht ansetzbar

S a,b =

(

x y z

-x -y -z


)


18 Übersicht der stahlbautypischen Klassen von Schraubverbindungen mit Darstellung der in den 12 Richtungssinnen jeweils wirkenden Schlussarten (Schlussartenmatrix).

156

XI Verbindungen

2.5.2 Holz mit Holz

Zweiseitig zugängliche mittelbare Schraubverbindungen treten im modernen ingenieurmäßigen Holzbau in folgenden Formen auf: t 7FSCJOEVOHFONJUSchraubenbolzen und Gewindestangen. Es besteht ein Spiel zwischen Bohrloch und Schraubenschaft. t 7FSCJOEVOHFONJUPassbolzen. Es besteht praktisch kein Spiel zwischen Bohrloch und Schraubenschaft.

Kap. XI-2, Abschn. 5. Besonderheiten der Werkstoffe bei der Kraftübertragung, S. 62

t 7FSCJOEVOHFO NJU Schraubenbolzen und Gewindestangen Normentwurf E DIN EN 14592, Februar 2003

Sie gehörten nicht zum Repertoire historischer zimmermannsmäßiger Verbindungen, da Innengewinde, wie sie für diesen Verbindungstyp notwendig sind, technisch erst spät umgesetzt werden konnten. Wenngleich Schrauben aus Holz grundsätzlich herstellbar sind, bestehen moderne Schrauben im Holzbau durchweg aus Stahl. Aus der Kombination der beiden Werkstoffe in der Verbindung ergeben sich gewisse Besonderheiten der Schraubverbindungen im Holzbau gegenüber denen im Stahlhochbau, die bereits diskutiert wurden (). Bolzen im Sinne der DIN 1052 sind ( 19) alle Schraubenbolzen und Bolzen ähnlicher Bauart. Sie sind mit Kopf und Mutter versehen und werden nach Vorbohren der Bolzenlöcher mit geringem Spiel eingebaut und anschließend fest angezogen. [12.4, (1)] Gewindestangen im Sinne dieser Norm sind Gewindebolzen M6 bis M30 nach DIN 976-1. [12.4, (2)]

Schraubentypen

Es kommen die gleichen Schraubentypen (nach DIN EN ISO 4016) mit Muttern (nach DIN EN ISO 4032 bis -36) wie auch Gewindestangen wie im Stahlbau zum Einsatz. Mindestfestigkeitsklasse nach DIN EN ISO 898-1 ist für Schraubenbolzen 3.6, für Gewindestangen 4.8.

mechanisches Wirkprinzip

Das planmäßig vorgesehene Spiel zwischen Schraube und Lochwandung () erlaubt eine schnelle Montage, erhöht aber die Nachgiebigkeit der Verbindung im Vergleich zu anderen Stiftverbindungen mit Passsitz (wie Stabdübel oder Passbolzen) deutlich. Schraubenbolzen können aus diesem Grunde nicht mit anderen (steiferen) Verbindungsarten im gleichen Knoten kombiniert werden. Wie bei allen anderen Stiftverbindungen des Holzbaus handelt es sich um eine Scher-Lochleibungsverbindung. Wegen der Nachgiebigkeit des Werkstoffs erfahren die Schraubenschäfte zusätzlich zur Scherbeanspruchung Biegung. Anders als im Stahlbau, wo der Schlupf durch ausreichenden Reibschluss zwischen den Fügeteilen (vorgespannte GV-Verbindungen) aufgehoben werden kann, ist in das Holz eine zur Herstellung eines tragfähigen Reibschlusses ausreichende Anziehvorspannung nicht eintragbar. Dem steht die Empfindlichkeit des Faserwerkstoffs Holz gegenüber Querpressung

1 mm über Nenndurchmesser des Bolzens

5. An-, Einpressen

157

Lochspiel a

c

y: quasi-Formschluss (ohne Spiel): geringe Anziehvorspannung yz, xy: quasi-Formschluss (ohne Spiel): geringe Anziehvorspannung

A

S a,b = b

S a,b =

y

x

(

x y z

-x -y -z

(

f

f

Ef

Ef

Ef

(r) (r)

f

f

Ef

Ef Ef

)

zx: Reibschluss infolge Anziehvorspannung: statisch nicht ansetzbar

x, z: reiner Formschluss (mit Spiel): Lochleibung und Schaftpressung


)


a2 a2

a2 a2

19 Mechanisches Wirkprinzip einer Schraubbolzenverbindung, dargestellt anhand der Schlussartenmatrix SAa, b.

Faserrichtung

a1 a1

a1 a1

F

F

F F

F

F a2,c

F a2,t

F

a1,t

a1,c

a1

parallel zur Faserrichtung

(3 + 2 · cos ) · d

a2

rechtwinklig zur Faserrichtung

4·d

a1,t

beanspruchtes Hirnholzende

7·d

a1,c

unbeanspruchtes Hirnholzende

7 · d · sin

a2,t

beanspruchter Rand

3·d

a2,c

unbeanspruchter Rand

3·d

(jedoch mindestens 4 · d)

(jedoch mindestens 80 mm) (jedoch mindestens 4 · d)

20 Mindestabstände von Schraubbolzen und Gewindestangen in Abhängigkeit ihres Nenndurchmessers d nach DIN 1052, 12.4 (9).

158

XI Verbindungen

Übersicht auf 18, Punkt 4.3 in Kap. XI-2, Abschn. 5. Besonderheiten der Werkstoffe bei der Kraftübertragung, S. 65

Dicke * 0,3 · Stiftdurchmesser d, Scheibendurchmesser * 3 · d

entgegen ( ). Wie bei herkömmlichen Scher-Lochleibungsverschraubungen des Stahlbaus auch, übernimmt der – nur begrenzte – Anpressdruck infolge Anziehdrehmoments im Wesentlichen nur die Stiftsicherung bzw. die Sicherung anderer beteiligter Verbindungsmittel wie beispielsweise Einlass- oder Einpressdübel. Um diesen Druck ohne größere Pressungen in das Holz zu leiten, sind unter Schraubenkopf und Mutter Scheiben nach DIN EN ISO 7089 erforderlich (). Dabei ist stets die Schwindtendez des langsam austrocknenden Holzes zu berücksichtigen, die dazu führen kann, dass sich der Anpressdruck der Verschraubung abbaut. Deshalb ist auf Folgendes zu achten: falls zur Sicherstellung der Tragfähigkeit und der Steifigkeit der Konstruktion erforderlich, sollten sie nachgezogen werden, wenn das Holz die Ausgleichsfeuchte erreicht hat. [DIN 1052, 12.4 (5)]

Einsatz

Aufgrund der großen Nachgiebigkeit von Bolzenverbindungen gilt der Grundsatz: Bolzenverbindungen sind nicht in Dauerbauten zu verwenden, bei denen es auf Steifigkeit und Formbeständigkeit der Konstruktion ankommt. [DIN 1052, 12.4 (6)]

Abschn. 5.2 Verbindungen aus Dübeln besonderer Bauart > 5.2.2 Mechanisches Wirkprinzip, S. 188

Schraubengruppierungen DIN 1052, 12.4 (9)

t 7FSCJOEVOHFONJUPassbolzen

Abschn. 5.1 Stabdübelverbindungen in Holz und Holzwerkstoffen, S. 182

Sie sind folglich im Einsatz für Primärtragwerke nur für temporäre Bauten, einfache Dach- und Hallentragwerke, Gerüste u. ä. einsetzbar. Sie werden ferner auch als Zusatzelement zur Sicherung von Dübelverbindungen ( ) verwendet. Es sind Mindestabstände zwischen den Bolzen nach Norm einzuhalten ( ) ( 20). Aufgrund der Anisotropie des Holzes ist bei der Festlegung der Bolzenabstände der Winkel _ der Kraftwirkung bezüglich der Faserrichtung zu berücksichtigen sowie auch der Abstand von Hirnholzende oder Rändern, um ein Abscheren oder Ausreißen zu verhindern. Wie bei anderen Passschrauben ist bei Passbolzen der Schaftdurchmesser größer als der Gewindedurchmesser. Das Bohrloch wird mit dem gleichen Durchmesser wie der des Schaftes gebohrt. Der Schaft liegt ohne Spiel press an der Lochwandung an. Im Gegensatz zum gewöhnlichen Schraubbolzen entsteht rechtwinklig zur Schraubenachse ein steiferer quasi-Formschluss (Ef), wodurch die Verbindung insgesamt steifer wird. Passbolzen sind in ihrer mechanischen Wirkung mit den Stabdübeln ( ) vergleichbar und werden in der DIN 1052 ähnlich wie diese behandelt. Ihre Abstände sind leicht abweichend von denen der Schraubbolzen wie auf 22 dargestellt geregelt.

5. An-, Einpressen

159

a

c kein Lochspiel: ø Loch = ø Bolzen

y: quasi-Formschluss (ohne Spiel): geringe Anziehvorspannung yz, xy: quasi-Formschluss (ohne Spiel): geringe Anziehvorspannung

A S a,b = b

(

S a,b =

y

x

x y z

-x -y -z


(

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

(r) (r)

Ef

Ef

Ef

Ef

)


x, z: quasi-Formschluss (ohne Spiel): Lochleibung und Schaftpressung/-biegung

)


21 Ausführung und mechanisches Wirkprinzip einer Passbolzenverbindung, dargestellt anhand der Schlussartenmatrix SAa, b.

einschnittige Bolzenverbindung (NH oder BSH)

zweischnittige Bolzenverbindung mit Stahllaschen außen (NH oder BSH)

zweischnittige Bolzenverbindung (NH oder BSH)

zweischnittige Bolzenverbindung mit eingeschlitzter Stahllasche (NH oder BSH)

22 Exemplarische vorwiegend zugbeanspruchte Schraubbolzenverbindungen ohne und mit Stahllaschen. Die einschnittige Verbindung links oben leitet die Kräfte exzentrisch weiter. Die so entstehenden Versatzmomente müssen von den Bauteilen aufnehmbar sein.

a1


(3 + 2 · cos ) · d

a2


3·d

a1,t


7·d

a1,c


7 · d · sin

a2,t

beanspruchter Rand

3·d

a2,c


3·d

(jedoch mindestens 80 mm) (jedoch mindestens 3 · d) 23 Mindestabstände von Passbolzen (und Stabdübeln) in Abhängigkeit ihres Nenndurchmessers d nach DIN 1052, 12.3 (12). Die Abstandsmaße ai sind in 20 definiert.

160

2.6

XI Verbindungen

Einseitig zugängliche Schraubverbindungen 11

c

a

b

aus diesem Grunde bevorzugen Monteure für die Befestigung von Fassadenelementen an Massivteilen oftmals Dübelverbindungen anstatt vorbereiteter eingegossener Gewindehülsen, die selten am richtigen Ort liegen 11, Variante D

11, Variante C

11

Grundsätzlich ist hinsichtlich der Montage die einseitige Zugänglichkeit einer Schraubverbindung als Vorteil zu bewerten, da gegenüber der zweiseitigen Variante Arbeitsgänge entfallen ( ) und in bestimmten Situationen, bei denen eine Seite nicht zugänglich ist, dennoch geschraubt werden kann. Bei der Bewertung von weiter gehenden Vor- und Nachteilen einseitig zugänglicher Schraubverbindungen im Hochbau ist zwischen den beiden Varianten der selbstformenden und der vorgefertigten Verbindung deutlich zu unterscheiden. Einseitig zugängliche Schraubverbindungen mit vorgeformtem Gegengewinde im Fügeteil selbst werden wegen des verhältnismäßig großen Aufwandes und der verringerten Toleranzspanne – weil Toleranzen nur an einem Fügeteil aufnehmbar sind – im Hochbau vergleichsweise selten eingesetzt. Indessen wird diese Problematik durch die für Schraubbefestigungen an Massivbauteilen außerordentlich erfolgreiche Variante der Dübel- und Ankertechnik in gewisser Weise umgangen. Ein Element mit dem nötigen vorgefertigten Gegengewinde (die Ankerhülse) – bzw. ein vorgefertigtes Teil (der Dübel) aus wesentlich weicherem Material als das der Fügeteile, in das ein Gewinde von der Schraube leicht selbst geformt werden kann – wird in einem mit einfachen Mitteln herzustellenden Bohrloch (Sackloch) eingeführt und mittels verschiedener Schlussarten (Form-, Reib-, Stoffschluss) fixiert. Da das Bohrloch auf der Baustelle nach Bedarf exakt gesetzt werden kann, entfällt das Toleranzproblem wie oben angesprochen weitgehend (). Einseitig zugängliche selbstformende Schraubverbindungen machen in ihrer selbstbohrenden Variante () den Aufwand für die Herstellung des Gegengewindes – und eines vorbereiteten Bohrlochs – unnötig. Sie können grundsätzlich an jedem Punkt angesetzt werden und umgehen dadurch jegliches Toleranzproblem. Voraussetzung für die Ausführbarkeit Gewinde bohrender Schraubverbindungen ist das richtige Verhältnis zwischen der Festigkeit und Härte des Schraubenmaterials und derjenigen des Grundwerkstoffs der Fügeteile, bzw. des Fügeteils, in welches das selbstschneidende Gewinde eindringt. Dies ist nicht bei allen Werkstoffen gegeben, so dass diese Variante praktisch nur in den Kombinationen von Stahlschrauben mit Holz oder mit mehr oder weniger dünnen Blechteilen realisierbar ist. Selbstformende Schraubverbindungen in ihrer gewindeschneidenden Variante () erfordern ein vorab gesetztes Bohrloch, in dessen Wandungen anschließend das Gewinde beim Eindrehen der Schraube selbsttätig geschnitten wird. Die Auswahl infrage kommender Werkstoffe, bzw. Werkstoffdicken, vergrößert sich, so dass beispielsweise Stahlschrauben sich in Beton direkt eindrehen lassen (Schraubanker, ). Nachteilig ist die grundsätzlich geringere Tragfähigkeit dieser Schraubverbindungen, da sie wegen der notwendigen großen Schneidkraft – welche eine große Eindrehkraft bedingt – grundsätzlich nur mit großer Gewindesteigung ausführbar sind. Bei kleinerer Steigung wäre die erforderliche Eindrehkraft zu groß. Dies verringert im eingebauten Zustand die erreichbare

5. An-, Einpressen

161

Schweißbolzen

a a

c

c

c

a

b (f)

b (f)

A Schweißbolzen

a

c2

B Mero-Knoten

a c

b (f) c1

C Pressleistenverschraubung b (f)

E Schweißbolzen mit Innengewinde

D Direktverschraubung im Bauteil b (f)

b (f)

b (f)

a2

a1

a

F Gewindefitting

G Gabelspannschloss

b (f) c2

b

b (f)

a

a

c

c1 c

H Ankerschiene

I Kippdübel

24 Beispiele für einseitig zugängliche Schraubverbindungen.

162

XI Verbindungen

Verankerungskraft im Werkstoff des Fügeteils, weshalb derartige Verbindungen nur bei untergeordneten Bauteilen mit begrenzter Belastung einsetzbar sind. Ferner ist bei gewindeschneidenden Schrauben aus offensichtlichen Gründen keine Vergütung des Innengewindes möglich, was die Zugtragfähigkeit der Verbindung wiederum mindert. Aus den gleichen Gründen wie bei zweiseitig zugänglichen Schraubverbindungen sind auch einseitig zugängliche im Hochbau fast ausnahmslos mittelbare Verbindungen. 2.6.1 mit vorgeformtem Gegengewinde

t 7FSTDISBVCVOHJO4UBIM Abschn. 2.6, S. 160

Schweißbolzen mit Mutter DIN EN ISO 13918 Bolzen und Keramikringe zum Lichtbogenbolzenschweißen (und Vornorm prEN ISO 13918 siehe auch Kap. XI-8, Abschn. 2.9 Bolzenschweißverfahren, S. 254

Gewindehülsen DIN EN ISO 13918, 4.9

Seil- und Zugstabverankerung

Sie treten im Hochbau vorwiegend in den folgenden Varianten auf: Das Gegengewinde kann direkt in das zu fügende Bauteil geschnitten werden ( 24 D). Die damit verbundenen Nachteile für Bauverbindungen sind oben angesprochen worden ( ). Öfter tritt diese Variante der Schraubverbindung in Fällen auf, bei denen die Erzeugung des Gegengewindes im Fügeteil entfällt und dieses in einem gesonderten Verbindungselement vorgeformt ist. Ein Beispiel sind Fachwerkknoten wie in 24 B. Ferner finden sich auch folgende Lösungen: Schweißbolzen sind Gewindestifte, die in einem speziellen automatischen Schweißverfahren () auf Stahlbauteile aufgesetzt werden. Sie kommen insbesondere bei Hüllkonstruktionen wie beispielsweise Fassaden oder Überdachungen zum Einsatz, wo eine einseitige Zugänglichkeit der Verbindung eine Grundvoraussetzung darstellt ( 24 A). Auf diese kann zur Herstellung der Verbindung eine Mutter aufgeschraubt werden. Schweißbolzen lassen sich nach Norm ( ) auch als Stift mit Innengewinde (IT) bzw. als Gewindehülse ausführen. In diese kann ein Schraubenschaft direkt eingedreht werden ( 24 E). Auch auf Ausziehen beanspruchte Seilkopfverschraubungen wie in 24 F und G gehören zu dieser Kategorie.

t 7FSTDISBVCVOH JO NJOFSBMJTDIFO Werkstoffen (rein formschlüssig)

Eine einseitig zugängliche Schraubverankerung mit vorgeformtem Gegengewinde in mineralischen Werkstoffen erfolgt ausschließlich über entsprechende Verbindungsmittel. In ihrer formschlüssigen Variante sind dies Ankerschienen ( 24 H) oder einbetonierte Gewindehülsen.

t 7FSTDISBVCVOH JO NJOFSBMJTDIFO Werks tof fen (reibschlüssig oder klemmreibschlüssig)

Verbindungen mit Dübeln und Schwerlastankern für den Massivbau weisen wie angesprochen eine Doppelcharakteristik auf: einerseits als Press-, Form- oder Stoffverbindungen – was die Verbindung zwischen einem Dübel oder einem Anker mit dem Grundwerkstoff angeht –, andererseits als Schraubverbindungen – wenn man die Verbindung zwischen der Schraube und der Ankerhülse oder zwischen der Mutter und der Ankerstange als

5. An-, Einpressen

163

Ankerbolzen

1

a

Fall 1

c

A S a,b =

Spreizclip

y: Kraftschluss: Anziehvorspannung der Mutter y: Reibschluss: Spreizwirkung im Spreizclip infolge Zurückziehens des Konusbolzens beim Anziehen der Mutter

(

Ef

Ef

Ef

Ef

E

Ef

(r) (r)

Ef

Ef

Ef

Ef

)

A S c,b =

(

zx: Reibschluss infolge Spreizkraft gegen Verdrehung*

Ef

Ef

Ef

r

Ef

r

r

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

)

Konusbolzen

x, z: quasi Formschluss (ohne Spiel): Lochleibung und Schaftpressung oder alternativ Reibschluss r

x, z: quasi Formschluss (ohne Spiel): strammer Sitz der Ankerhülse im Bohrloch

b

1 Ankerbolzen mit Spreizclip und Konusbolzen für Durchsteckmontage

2 a Fall 2

A

S a,b =

c

y: Kraftschluss: Anziehvorspannung der Mutter y: Klemmreibschluss: Ausfüllen des konischen Bohrlochabschnitts (Hinterschnitt) durch Einschlagen der Ankerhülse beim Setzen

(

Ef

Ef

Ef

rf

Ef

(r) (r)

Ef

Ef

Ef

Ef Ef

)

A

S c,b =

(


Ef

Ef

Ef

Ef

rf

Ef

r

r

Ef

Ef

Ef

Ef

)

Spreizflanken

x, z: quasi Formschluss (ohne Spiel): Lochleibung und Schaftpressung oder alternativ Reibschluss r

Konusbolzen Hinterschnitt

x, z: quasi Formschluss (ohne Spiel): strammer Sitz der Ankerhülse im Bohrloch

2 Hinterschnittanker (hier Bolzenversion, Vorsteckmontage) Einschlagen der Ankerhülse über den Konus und Einspreizen in den Hinterschnitt

b

3 c2 a

Fall 3

y: Kraftschluss: Anziehvorspannung der Mutter y: Klemmreibschluss: Ausfüllen des konischen Bohrlochabschnitts (Hinterschnitt) durch Einschlagen eines innenliegenden Spreizstiftes beim Setzen

Spreizhülse Spreizstift

A S a,b =

c1

(

Ef

Ef

Ef

rf

Ef

(r) (r)

Ef

Ef

Ef

Ef Ef

)

A

S c,b =

(


Ef

Ef

Ef

rf

Ef

r

r

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

)

Spreizflanken

x, z: quasi Formschluss (ohne Spiel): Lochleibung und Schaftpressungoder alternativ Reibschluss r

Hinterschnitt

3 Hinterschnittanker mit Innengewinde (Vorsteckmontage) Einschlagen eines innenliegenden Spreizstiftes im Innern der Spreizhülse (c1), zuletzt Eindrehen der Schraube mit metrischem Gewinde (c2)

b

(

S a,b =

y

x

x y z

-x -y -z


)

* Dieser Reibschluss muss größer sein als derjenige zwischen Ankerhülse und Schraube bzw. Ankerbolzen und Mutter


25 Ausführung und mechanisches Wirkprinzip von Stahlankern in Beton ohne (1) und mit Hinterschnitt (2, 3), dargestellt anhand der Schlussartenmatrix SAa, b.

164

XI Verbindungen

siehe auch verwandte Verbund- oder Injektionsdübelverbindungen nach dem Prinzip des Urformens in Kap. XI-6, Abschn. 2.4.2, S. 210

Ausführungen

maßgebliches Merkmal betrachtet. Der besseren Übersichtlichkeit halber sollen sie an dieser Stelle anhand ihrer Schraubcharakteristik klassifiziert werden, die praktisch allen Verbindungen dieser Art gemeinsam ist - mit Ausnahme einiger Injektionsdübel, die in Kapitel XI-6 diskutiert werden. Bei dieser Art von Verbindung ist stets ein Dübel- oder Ankerelement als Zusatzteil beteiligt. Es handelt sich in der modernen Bautechnik entweder um Kunststoff- oder Metallspreizdübel. Letztere haben als Schwerlastanker die größere Tragfähigkeit und werden unterschieden in: 5 t drehmomentkontrolliert spreizende Dübel t wegkontrolliert spreizende Dübel


Die Kraftwirkung reibschlüssiger Dübelschraubverbindungen beruht auf zwei mechanischen Prinzipien: t Schnittfläche c1/b, 25-3) dem tangentialen Kraftschluss (= Reibschluss r), der zwischen der Spreizschale des Dübels und der Bohrlochwandung entsteht. Dieser Schluss ist abhängig vom Druck, der infolge Spreizwirkung von innen auf die Spreizschale aufgebracht und von dieser auf die Bohrlochwandung übertragen wird. Diese Spreizwirkung kann entstehen durch: tt EJFJOEFO%àCFMFJOESJOHFOEFSchraube. Sie verdrängt die Spreizschale nach außen und presst sie gegen die Bohrlochwand (herkömmlicher Kunststoffdübel, 29-1) oder verdreht sie in einem Hohlraum (Mauer- oder Hohlraumdübel, 29-2) tt FJOKonusbolzen am Ende des Schraubenstiftes, der beim Anziehen desselben in die Spreizhülse zurückgezogen wird und die Spreizwirkung hervorruft ( 25-1). Dieses Spreizprinzip setzt die Anziehkraft der Schraube in Schaftachse (¬y) voraus, die allein am Konus, nicht an der Innenseite der Dübelhülse ansetzt (Bolzenanker, Hülsenanker, drehmomentkontrolliert, s. u.). tt FJOJOOFOMJFHFOEFSTFQBSBUFSStift, der mit einem Einschlagwerkzeug eingetrieben wird und die Spreizwirkung an der Ankerhülse erzeugt (Einschlaganker, wegkontrolliert, s. u.) ( 25-2, 3). t Schnittfläche c1/c 2 ) dem quasi-Formschluss (Ef), der zwischen Dübelinnenseite (c1) und Schraubenflanken (c 2 ) beim Eindrehen der Schraube entsteht. Bei Ankern mit Konusbolzen handelt es sich dabei um einen Klemmreibschluss (r f).

5. An-, Einpressen

165

Der Reibschluss zwischen Dübelhülse und Bohrlochwand muss notwendigerweise größer sein als der zwischen Dübel und Gewindeflanken der Schraube. Ansonsten würde die Dübelhülse bei Eindrehen der Schraube mitdrehen, so dass kein Anziehen der Verbindung möglich wäre. Einige Dübelarten (wie Kunststoffdübel) weisen entsprechende Profilierungen auf, um vor Aufbringen der endgültigen Spreizkraft – also während des Eindrehens der Schraube – zeitweilig eine ausreichende Verklammerung des Dübels mit der Bohrlochwandung zu gewährleisten. Spreizdübel sind auch für gerissenen Untergrund geeignet, da sie aufgrund ihrer elastischen Federwirkung (Nachspreizwirkung) Risse neutralisieren können. Nachteilig wirkt sich die Kraftwirkung der Verankerung indessen bei kleinen Achs- und Randabständen aus, da die Gefahr des Abplatzens des Untergrunds besteht. Bei einigen Dübelarten wird die reibschlüssige Wirkung durch eine Hinterschneidung des Bohrlochs (zylindrisch-konische Ausführung durch Schwenken der Bohrmaschine), d. h. durch einen zusätzlichen Formschluss ergänzt. Bei spröden Werkstoffen wirkt dieser Formschluss durch Hinterschneidung als vorwiegende Schlussart ( 25-2, 3). Bolzenanker und Hülsenanker ( 25-1) wirken wie oben beschrieben durch einen Konus und werden mit einem vorgeschriebenen Anziehdrehmoment unter Verwendung eines kalibrierten Drehmomentschlüssels vorgespannt. Hierdurch wird die Vorspannkraft reguliert, die den Konus in die Ankerhülse zurückzieht und den Spreizclip aktiviert.

drehmomentkontrolliert spreizende Dübel

Es handelt sich um Einschlagdübel mit Außen- oder Innengewinde und sind für Vorsteckmontage geeignet ( 25-2, 3). Ein zugehöriges Setzwerkzeug oder Setzstift wird einen festgelegten Wegbetrag in die Dübelhülse eingeführt und ruft die Spreizwirkung und damit den erforderlichen Reibschluss oder Klemmreibschluss hervor. Beim Einschlagen des konischen Stifts entstehen sehr große Spreizkräfte, so dass größere Achs- und Randabstände erforderlich sind als bei drehmomentkontrolliert spreizenden Dübeln und kein Einsatz in gerissenem Untergrund möglich ist.

wegkontrollier t spreizende Dübel

Verbund- oder Injektionsdübel ( ) bestehen aus einer Ankerstange mit Gewinde (c) oder einer Innengewindehülse (c1), in welche anschließend eine Schraube oder Gewindestange eingedreht wird. Ankerstange oder -hülse werden in einem speziellen Mörtel verankert, der beim Montieren in das Bohrloch eingeführt wird. Da die wesentliche Kraftwirkung in diesem Fall durch den Verguss des Ankers im Bohrloch hervorgerufen wird, also durch das Fügeverfahren Urformen, und eine Schraubverbindung oftmals nur am hervorstehenden Ende der Ankerstange existiert, soll diese Art der Verbindung im Kapitel XI-6 im Rahmen der Verbindungen durch Urformen behandelt werden ( ).

t 7F S T D ISBVCVOH JO NJOFSB lischen Werkstof fen (formschlüssig bzw. adhäsiv kraftschlüssig) Kap. XI-6, Übersicht in 17, S. 154

Kap. XI-6, Abschn. 2.4.2 Verbundoder Injektionsdübel, S. 210

166

XI Verbindungen

2.6.2 mit selbstgeformtem Gegengewinde

Es ist offensichtlich kein Zufall, dass die ältesten Schraubenverbindungen Holzschraubenverbindungen sind. Das ehedem technisch nicht herstellbare vorgeformte Gegengewinde erübrigt sich bei diesem Gewinde formenden bzw. selbstbohrenden Schraubentyp. Holzschrauben sind seit dem 16. Jh. belegt.6 Die mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs Holz sind gut für selbstformende Schrauben geeignet. Die geringe, zwischen den Holzarten stark schwankende Festigkeit sowie die Anisotropie des Werkstoffs begünstigen die Anwendung Gewinde formender Schrauben. Dabei ist die Spaltneigung im Hirnholz zu beachten. Erst mit der industriellen Fertigung von Schrauben waren die Gewindeformen und Werkstofffestigkeiten herstellbar, die es erlaubten, Schrauben auch in Stahl selbstformend zu befestigen. Für die Schraubbefestigung in mineralischen Werkstoffen wie Mauerwerk oder Beton, in welche selbstschneidende Schrauben (Schraubanker) erst neuerdings und unter kontrollierten Bedingungen direkt befestigt werden können, wurden zunächst Holzdübel als Zwischenelement verwendet. Sie boten der Schraube in einem selbst geformten Innengewinde Halt und wurden durch die Spreizwirkung der Schraube reibschlüssig im mineralischen Untergrund festgehalten. Auch Faserfüllungen wurden für diesen Zweck verwendet. Mit der Blecheinhüllung dieser Faserstopfen entstanden die ersten modernen Dübel, die gewissermaßen ein Zwischenelement oder Hilfsfügeteil des primären Verbindungsmittels, der Schraube, darstellen. Dübel bieten der Gewinde formenden Schraube – auch heute noch oftmals Holzschrauben – ein schneidbares Material, auf welches sie ihre Kraftwirkung über das Gewinde übertragen können. Ihrerseits stellen die Dübel durch verschiedene Schlussarten wie Form-, Reib- oder Stoffschluss die Verbindung mit dem mineralischen Untergrund her. Aus dieser Perspektive, bei welcher die Schraube das Primärelement, der Dübel das Zusatzelement darstellt, möchten wir die selbstformenden Schraubverbindungen mit Ankern und Dübeln, die heute eine große bauliche Bedeutung erlangt haben, an dieser Stelle unter der Kategorie der Verbindungen durch An- und Einpressen diskutieren (). Dadurch wird dem Fügeverfahren der Schraube der Vorrang gegeben. Die Schlusswirkung des Dübels hingegen tritt dadurch eher in den Hintergrund.

Abschn. ‚Verschraubung in mineralischen Werkstoffen (quasi-formschlüssig)‘ weiter unten

t 7FSTDISBVCVOHJO4UBIM

Selbstformende Schrauben kommen im Stahlhochbau in folgenden Ausführungen vor ( 26): t Gewinde schneidende oder furchende Schrauben, die in ein vorgebohrtes Loch eingedreht werden und das Gegengewinde selbsttätig in die Bohrlochwandungen einschneiden. t selbstbohrende Schrauben, die sich das Loch mittels einer geeigneten Schraubenspitze selbst schneiden. Dies ist nur bei begrenzten Bauteildicken möglich, weshalb derlei Blechschrauben nur bei begrenztem Schaftdurchmesser für dünnere Bleche

Eindring-/ Durchdringungstiefe in mm

Werkstoff des Verankerungsteils

Zusatzfunktion

Gewinde furchende Schraube

Länge des Befestigers in mm

Nr. a

vorgefertigt

Formvarianten

Typisches Beispiel

Durchmesser des Befestigers in mm

167

Werkstoff des Befesti- gers in mm

Benennung

Kernloch

5. An-, Einpressen

200

20

S 235

spielfrei

Bemerkungen/ Varianten

Querschnitt kreisförmig

b

1

C-Stahl Stahl A2

ø8

z. B. SFS Topseal Spitzenzone trilobular

c

2

C-Stahl

bis ø 6,3

100

20

Stahl

dichtend z. B. SFS Speedform

3

4

C-Stahl

C-Stahl Stahl A2

bis ø 8

bis ø 4,8

50

150

2 · 0,9

2 · 1,5

Stahl S 235 verzinkt Holz Thermoplast

Teilweise Sondergewindespitzen z. B. SFS spedec IF Querschneiden freie Spitze

Stahl S 235 verzinkt

selbstbohrende Schraube

nicht vorgefertigt

z. B. Bulten, Bergner a

Spitze gefräst

b c

5

C-Stahl

bis ø 6,3

50

2 · 1,5

Stahl S 235 verzinkt

überdrehsicher z. B. SFS spedec SL Spitze gefräst

6

C-Stahl

bis ø 6,3

100

10 bis 12

Stahl S 235

dichtend z. B. SFS spedec SD

7

C-Stahl und Kunststoff

8

Stahl A2

bis ø 8

100

bis ø 6,3

50

6

Stahl S 235

dichtend

Stahl S 355

dichtend nicht rostend

Spannuten gezwickt Kopf: Kunststoff umspritzt

Bohrschraube komplett aus Stahl A2

z. B. SFS spedec SX

26 Übersicht über selbstformende Schrauben für Fügeteile aus Stahl (in Anlehnung an VDI 2232, 5.2).

verwendbar sind. Sie erlauben eine deutliche Zeitersparnis im Vergleich mit anderen Schraubentypen, da der Vorgang des Vorbohrens entfällt ( ). Selbstformende Schrauben müssen aus einem Werkstoff hergestellt sein, der mindestens 40% härter als der zu durchbohrende Grundwerkstoff ist (Stahl einsatzgehärtet und angelassen, ).

siehe die Übersicht in 11, S. 141

DIN EN ISO 7085

168

XI Verbindungen

t 7FSTDISBVCVOHJO)PM[VOE)PM[XFSLstoffen DIN 1052, 12.6

Schraubentypen

Holzschrauben, also Metallschrauben zum Eindrehen in Holz oder Holzwerkstoffen, sind selbstformende Schrauben, die bei einem Nenndurchmesser < 8 mm entweder ohne oder mit Vorbohrung, bei einem Nenndurchmesser > 8 mm notwendigerweise mit Vorbohrung montiert werden. Die Festlegungen der DIN 1052 zu Holzschraubenverbindungen gelten für Schrauben mit Gewinde nach DIN 7998 mit mindestens 4 mm Nenndurchmesser. Gängige Holzschraubentypen für Verbindungen in Primärtragwerken sind

DIN 97

t Senk-Holzschrauben

DIN 96

t Halbrund-Holzschrauben

DIN 571

t Sechskant-Holzschrauben Daneben sind für Gipswerkstoff-Holz-Verbindungen Schnellbauschrauben nach DIN 18182-2 zulässig.


Schraubenverbindungen sind im Regelfall einschnittige Verbindungen. Sie wirken quer zur Schraubenachse aufgrund des selbstgeformten Gewindes im Holz in Form eines quasi-Formschlusses ohne Spiel (Ef). Sie sind in dieser Hinsicht der Wirkung von Nägeln vergleichbar. Sie werden je nach Schlankheit des Schaftes auf zweierlei Art beansprucht: t BVG Abscheren bei gedrungenen Schäften, insbesondere bei Verwendung von Stahllaschen. t PEFSBVGBiegung bei schlanken Schäften.

DIN 1052, 12.6 (2)

Der Grundwerkstoff Holz wird auf Lochleibung beansprucht. Diese Beanspruchung ist insbesondere bei gedrungenen Schrauben für die Bemessung maßgeblich. Als kraftschlüssig wirksam kann nur der Gewindeteil angesetzt werden, der in das Fügeteil jenseits der Scherfläche (b, 25) eindringt. Holzschrauben weisen Nägeln und anderen stiftförmigen Verbindungsmitteln gegenüber einen hohen Ausziehwiderstand auf, der sich aus der engen Verzahnung des Gewindeteils mit dem Grundwerkstoff ergibt. Das Anziehdrehmoment erzeugt einen steifen Kraftschluss (Ef), der beide Verbindungspartner aneinanderpresst. Wie bei allen anderen Schraubentypen wirkt in Drehrichtung um die Schraubenachse ein Reibschluss (r) zwischen Innengewinde im Holz und Gewindeflanken, welcher auf der Anziehvorspannung beruht. Er sichert die Schraube gegen selbsttätiges Losdrehen. Für die Fügeteile hat dieser Reibschluss indessen keine Bedeutung, da Holzschraubenverbindungen aus mindestens zwei Schrauben zu bestehen haben ( ). Ein belastendes Drehmoment kann nur über den Hebelarm zwischen den beiden (oder mehreren) Befestigungs-

5. An-, Einpressen

169

punkten aufgenommen werden. Der Ausziehwiderstand kann durch die Verwendung von Unterlegscheiben unter dem Schraubenkopf verstärkt werden, da ein Eindrücken oder Durchreißen desselben bei Zugbeanspruchung des angeschraubten Fügeteils (a) verhindert wird. Holzschrauben dürfen aufgrund ihrer Spaltwirkung bei Verbindungen im Primärtragwerken nicht in Hirnholz eingedreht werden. Holzschraubenverbindungen eignen sich für das Fügen von Holz mit Holz wie auch von Holz mit Holzwerkstoffen und Stahlblechen. Es handelt sich – im Vergleich beispielsweise zu Nagelverbindungen – um montagetechnisch aufwendige Verbindungen, da Schraubenverbindungen zumeist vorzubohren sind, und zwar ab ds = 8 mm mit jeweils verschiedenen Durchmessern für Schaft (ø=Schaftdurchmesser ds ) und Gewinde (ø= 0,7 · ds ) ( ). Gemeinsam mit Nägeln weisen Holzschrauben den Vorzug des einseitigen Setzens, d. h. der einseitigen Zugänglichkeit auf. Nägeln gegenüber zeichnen sie sich durch hohen Ausziehwiderstand aus. Mindestabstände zwischen Holzschrauben und zu den Fügeteilrändern sind in der DIN 1052 wie bei Nagelverbindungen ( ) geregelt. Die moderne Verbindungstechnik hat verschiedene Schraubenverbindungen hervorgebracht, die ohne Hilfsfügeteile wie Dübel unmittelbar in mineralische Grundwerkstoffe eingeschraubt werden. Dazu zählen:

Einsatz

DIN 1052, 12.6 (3)

Schraubengruppierungen Abschn. 4.1.1 Nägel (Nä), S. 174

t 7FSTDISBVCVOH JO NJOFSBMJTDIFO Werkstoffen (quasi formschlüssig)

Schraubanker, auch als Betonschrauben bezeichnet, werden in ein vorgebohrtes Loch eingedreht und schneiden sich mit den Gewindeflanken selbsttätig ein Innengewinde ( 28-1). Es entsteht ein quasi-Formschluss (Ef) zwischen Beton und Gewindeflanken. Schraubanker gelten als Schwerlastanker, sind bezüglich ihrer Tragfähigkeit mit eingemörtelten, einbetonierten oder geklebten Ankerstangen indessen nicht zu vergleichen. Sie erzeugen im Gegensatz zu anderen Ankersystemen keinen Spreizdruck auf das Fügeteil, so dass geringe Randabstände möglich sind. Sie können mit Hilfe eines Schlagschraubers sehr rasch montiert werden und eignen sich insbesondere für Verbindungen mit zahlreichen Befestigungspunkten. Sie lassen sich in Durchsteckmontage einführen und erlauben folglich große Schnelligkeit beim Setzen.7 Schraubanker können unter vorwiegend ruhender Belastung in bewehrtem und unbewehrtem Normalbeton der Festigkeitsklasse C20/25 bis C 50/60 verwendet werden.

Schraubanker

Die in 29-2 und -3 dargestellten Porenbetondübel werden ähnlich wie Gewinde formende Schrauben in ein vorgebohrtes Loch eingedreht. Die Verschraubung erfolgt zweistufig, zunächst wird der Dübel (c1), anschließend die Schraube (c2) eingedreht. Die Schraube kann mit metrischem Gewinde (links) oder mit Holzschraubengewin-

Porenbetondübel

170

XI Verbindungen

SechskantHolzschraube (DIN 571)

HalbrundHolzschraube mit Schitz (DIN 96)

Senk-Holzschraube mit Kreuzschitz (DIN 97)

de (rechts) ausgeführt werden und befestigt das anzuschließende Fügeteil (a). Es handelt sich um Vorsteckmontage. Das selbstformende Gewinde des Dübels erzeugt einen quasi-Formschluss (Ef) zwischen Porenbeton-Untergrund und Gewindeflanken. Es können nur begrenzte Lasten aufgenommen werden. Porenbetondübel sind nur für den Innenausbau geeignet.

y: Kraftschluss: infolge Anziehvorspannung a

c

c

a

a

c

yz, xy: quasi Formschluss (ohne Spiel): geringe Anziehvorspannung

A S a,b =

b

b

b

S a,b =

y

x

(

x y z

-x -y -z


(

Ef

Ef

Ef

E

Ef

(r) (r)

Ef

Ef

Ef

Ef Ef

)


x, z: quasi Formschluss (ohne Spiel): Lochleibung und Schaftpressung/-biegung

)


27 Ausführung und mechanisches Wirkprinzip einer Holzschraubenverbindung, dargestellt anhand der Schlussartenmatrix SAa, b.

5. An-, Einpressen

1 Betonschraube/ Schraubanker

171

a

c2 a

c

c2

y: Kraftschluss: infolge Anziehvorspannung

3 Porenbetondübel

2 Turbo-Porenbetondübel

A

a

S a,b =

Ef

Ef

E

Ef

(r) (r)

Ef

Ef

Ef

Ef Ef

yz, xy: quasi Formschluss (ohne Spiel)

)


x, z: quasi Formschluss (ohne Spiel): Lochleibung und Schaftpressung/-biegung oder alternativ Reibschluss r

c1

c1

(

Ef

quasi-Formschluss: strammer Sitz (ohne Spiel) des Dübels im Grundwerkstoff

b

b

A S c1,b =

b

(

S a,b =

y

x

x y z

-x -y -z

)


(

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

E

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

)

-y: Kraftschluss: infolge Anziehvorspannung der Schraube


28 Ausführung und mechanisches Wirkprinzip eines Schraubankers (1) für Normalbeton und zweier schraubbarer Porenbetondübel (2, 3), dargestellt anhand der Schlussartenmatrix SAa, b.

1 Verschraubung in Kunststoffpreizdübel (Beton)

2 Verschraubung in Kunststoffpreizdübel (Hohlziegel) y: Kraftschluss: infolge Anziehvorspannung

c2

c2

a

a

yz, xy: quasi Formschluss (ohne Spiel): geringe Anziehvorspannung

A S a,b =

c1 c1

(

Ef

Ef

Ef

E

Ef

(r) (r)

Ef

Ef

Ef

Ef Ef

)

zx: Reibschluss infolge Anziehvorspannung: statisch nicht ansetzbar b

b

S a,b =

y

x

(

x y z

-x -y -z


y: Reibschluss: infolge Spreizkraft oder alternativ Klemmreibschluss rf

)


A S c ,b = 1

(

Ef

Ef

Ef

Ef

r

r

r

r

Ef

Ef

Ef

Ef

)

x, z: quasi Formschluss (ohne Spiel): strammer Sitz des Dübels c1 im Bohrloch

x, z: quasi Formschluss (ohne Spiel): Lochleibung und Schaftpressung/-biegung oder alternativ Reibschluss r * Dieser Reibschluss muss größer sein als derjenige zwischen Dübel und Schraube


29 Ausführung und mechanisches Wirkprinzip von Kunststoff-Spreizdübeln in Beton (1) und Hohlziegel (2), dargestellt anhand der Schlussartenmatrix SAa, b.

172

3.

XI Verbindungen

Klemmen, Klammern Kap. XI-3, Abschn. 4.2 (ON 432) sowie 4.3 (ON 433), S. 78

3.1

Klammerverbindungen in Holz und Holzwerkstoffen (Kl)

beispielsweise 3 und 4 in Kap. XI-4, S. 109

3.1.1

Klammern DIN 1052, 12.7

Zu dieser Kategorie zählen Verbindungen, bei denen mittels elastischer Federkraft oder durch plastische Verformung der Fügeteile eine Pressverbindung hergestellt wird. Das Fügeverfahren ist in Kapitel XI-3 beschrieben ( ). Industrielle Verfahren der Nagelherstellung haben vergleichsweise frühzeitig auch maschinelle Verfahren des Nageleintreibens hervorgebracht. Mit Nagelmaschinen war es zum ersten Mal möglich, dünne Klammern unter explosionsartiger Krafteinwirkung zu setzen. Dadurch entstand ein schnelles und effizientes Fügeverfahren für den Holzbau. Heute werden Klammerverbindungen insbesondere bei der Herstellung von Holztafeln in Werksfertigung verwendet. Dabei werden beplankende Holzwerkstoffplatten auf tragenden Holzrippen befestigt. Daneben sind auch Bauklammern nach DIN 7961 im Einsatz. Sie dienen zu untergeordneten Zwecken wie etwa zur Sicherung ansonsten formschlüssiger Holzverbindungen, beispielsweise bei einer Verklammerung an Stirnstößen von Holzbalken über einem Auflager (). Klammern für Holz-Holz- und Holzwerkstoff-Holzverbindungen nach DIN 1052 bestehen aus Stahldraht mit Querschnittsfläche zwischen 1,7 mm2 und 3,5 mm2. Der Nenndurchmesser d entspricht dem Drahtdurchmesser. Die Querschnittsbreite b des Klammerstifts oder -schafts (Maß quer zur Klammerebene) ist im Regelfall etwas größer als die Dicke d ( 31). Die Klammerstifte müssen mindestens bis auf die halbe Länge beharzt sein (lH ), um das Eintreiben zu erleichtern und den Ausziehwiderstand etwas zu erhöhen.

t.FDIBOJTDIFT8JSLQSJO[JQ

Klammern sind hinsichtlich ihrer mechanischen Wirkungsweise vergleichbar mit Nägeln, genau genommen mit einem glattschaftigen Nagelpaar. Die Eindringtiefe im Bauteil jenseits der Schnittfläche muss mindestens 8 · d betragen.

tKlammergruppierungen

Die Achs- und Randabstände von Klammern sind in DIN 1052, 12.7 (8) festgelegt ( 32). Der größte Abstand zwischen Klammern sollte bei Holzwerkstoffen in Faserrichtung kleiner als 80 · d, rechtwinklig zur Faserrichtung kleiner als 40 · d sein.

Klammer

Holzwerkstoffplatte

30 Mögliche Varianten des Klammereinsatzes bei der Herstellung von Holztafelelementen.

5. An-, Einpressen

1 Klammer bündig

173

2 Klammer versenkt

y: quasi-Formschluss (ohne Spiel) Versenkung ≤ 2 mm bei HWSt

a

c

d

bR

a

c

A

S a,b = b

A

Ef

Ef

Ef

Ef

(Ef) (Ef)

Ef

Ef

Ef

Ef

)

zx: quasi-Formschluss (ohne Spiel): Verdrehungsbehinderung durch Doppelstift: statisch nicht ansetzbar

x, z: quasi Formschluss (ohne Spiel): Scher- Lochleibungsbeanspruchung am Stift

A-A

lH

ln

A

(

Ef

Ef

bR ≥ 5,8 · d

y: Reibschluss: Reibung des Klammerstifts am Holz

l ≤ 65 · d

A

S c,b = b

b

S a,b =

y

x

(

x y z

-x -y -z


(

Ef

Ef

Ef

Ef

r

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

)

zx: quasi-Formschluss (ohne Spiel): Verdrehungsbehinderung durch Doppelstift

x, z: strammer Sitz des Klammerschafts im Holz

)


a2,t

31 Ausführung und mechanisches Wirkprinzip von Klammern in Holz oder Holzwerkstoffen, dargestellt anhand der Schlussartenmatrix SAa, b.

a1

a2

a1

a1

a2,c

F

a1,t

Faserrichtung

a2

F = Kraftrichtung

a1,c



30°

(10 + 5 · cos ) · d

30°

(15 + 5 · cos ) · d

30°

(5 + 10 · sin ) · d

30°

10 · d

a1,t


(15 + 5 · cos ) · d

a1,c


15 · d

a2,t

beanspruchter Rand

(10 + 5 · sin ) · d

a2,c


(5 + 5 · sin ) · d

32 Mindestabstände von Klammern in Abhängigkeit des Nenndurchmessers d des Klammerschafts nach DIN 1052, 12.7 (8). Die Abstandsmaße ai sind in 20 definiert. _ ist der Winkel zwischen Kraft- und Holzfaserrichtung, ` ist der Winkel zwischen Klammerrücken und Holzfaserrichtung.

174

4.

XI Verbindungen

Nageln Kap. XI-3, Abschn. 4.5 Nageln, Einschlagen, S. 78

4.1

Nagelverbindungen in Holz und Holzwerkstoffen (Nä)

4.1.1

Nägel (Nä)

Beim Nageln handelt es sich im Sinne der DIN 8593 um ein Einpressen von Nägeln, also Drahtstiften, als Verbindungsmittel in das volle Material. Die Fügeteile werden dabei aneinandergepresst. Nagelverbindungen sind die technisch einfachsten und auch ältesten mechanischen Holzverbindungen. Sie sind als handgeschmiedete Eisen-, Bronze- und Kupfernägel bereits seit der Antike bekannt. Das Herstellungsprinzip der Verbindung – das Eintreiben eines Nagelstifts durch Schlagen ohne weitere Vorbereitungen – ist einfach in der Durchführung, ohne aufwendigere Hilfsmittel von Hand ausführbar und erlaubt eine rasche Montage. Nagelverbindungen waren die Grundlage der Holzrippenbauweisen im amerikanischen Westen und werden auch heute noch in mechanisierter Variante unter Einsatz von Pressluftnaglern ausgiebig eingesetzt. Als Nägel (Nä) gelten im Sinne der DIN 1052 ( 34, )

DIN 1052, 12.5.1 (1) DIN EN 10230, Teil 1 DIN 1143, Teil 1

Stifte mit glatter, gerauter, angerollter oder gerillter Schaftform mit rundem Flachkopf oder flachem Senkkopf mit oder ohne Einsenkung nach DIN EN 10230-1.

Unter bestimmten Einschränkungen sind auch Nageltypen zulässig, die von dieser Norm abweichen. Die Nägel mit angerolltem Schaft werden auch als Sondernägel (SNä) (Rillennägel, Schraubnägel) bezeichnet. 4.1.2 Mechanisches Wirkprinzip

Kap. XI-2, Abschn. 5.2.2 Zugstöße > differenziales Fügen, S. 66

Nägel lassen sich als verhältnismäßig dünne Stifte in dichten Nagelanordnungen in das Holz schlagen und erzielen auf diese Weise eine gute Kraftverteilung im nachgiebigen Grundwerkstoff Holz. Der Nachteil der großen Steifigkeitsunterschiede zwischen dem Grundwerkstoff und dem Metallverbindungsmittel ( ) tritt bei dichten Nagelverbindungen mit dünnen Stiften eher in den Hintergrund. Nagelverbindungen gelten als verhältnismäßig steife Verbindungen. Verbindungen mit weniger zahlreichen, dickeren Nägeln verhalten sich hingegen nachgiebiger und sind in ihrem Verformungsverhalten eher mit Bolzen- oder Dübelverbindungen vergleichbar. Nägel sind vergleichsweise elastische Verbindungsmittel, die auf Abscheren und infolge ihrer großen Schlankheit auch stark auf Biegung beansprucht werden. Sie weisen eine nur beschränkte Tiefenwirkung auf. Die Hauptbeanspruchung von Nägeln erfolgt ( 33): t RVFS[VS/BHFMBDITFBVGAbscheren in der/den Schnittfläche(n) sowie in direkter Folge auf Lochleibung des Holzes und Biegung des schlanken Nagelschafts im plastisch verformten Holz ringsum. t JO/BHFMBDITFBVG;VH EIBVG Herausziehen, ggf. auch auf Durchziehen des Nagelkopfes durch das kopfseitige Fügeteil hindurch.

5. An-, Einpressen

1 Nagel (Nä) mit glattem Schaft

c

175

2 Rillennagel (RNä)

c

a

3 Schraubnagel (SNä)

a

c

y: quasi-Formschluss (ohne Spiel)

dn

dn

a

dn

A

S a,b =

l

d

(

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

(r) (r)

Ef

Ef

Ef

Ef

)

zx: Reibschluss: Verdrehungsbehinderung: statisch nicht ansetzbar


y: Reibschluss: Reibung des Nagelstifts am Holz (wird bei profilierten Sondernägeln 2, 3 zum wirksameren quasi-Formschluss Ef) d

d

b

(

S a,b =

y

A S c,b =

b

b x y z

-x -y -z


)

(

Ef

Ef

Ef

Ef

r

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

)

zx: quasi-Formschluss (ohne Spiel): wie oben

x, z: strammer Sitz des Nagelstifts im Holz


x

33 Ausführung und mechanisches Wirkprinzip von Nägeln in Holz oder Holzwerkstoffen, dargestellt anhand der Schlussartenmatrix SAa, b.

120° - 150°

32°

30° - 60°

dn

dn

dn

dn

dn

dn

dn

dn

dn

dn

dn

d Gipsplattenngel mit glattem Schaft

l

d FederkopfSchraubnagel

l

d mit glattem Schaft und Senkkopf

l

d

Leichtbauplattenstift mit glattem Schaft

d Leichtbauplattenstifte mit glattem Schaft

l

d mit Vierkantschaft und rundem Stauchkopf

l

d mit gerilltem Schaft und Senkkopf

l

d mit glattem Schaft und rundem Stauchkopf

l

d mit Vierkantschaft und Senkkopf

l

d mit gerilltem Schaft und Senkkopf

l

d mit glattem Schaft und Senkkopf

l

l

dn

34 Verschiedene Nageltypen nach DIN EN 10230-1 mit Definition der Nagellänge l, des charakteristischen Nennmaßes d und des Kopfdurchmessers dn.

176

XI Verbindungen

DIN 1052, 12.8.1 (3)

DIN 1052, 12.5.2 (7)

DIN 1052, 12.5.1 (5)

Die bei Nagelverbindungen wirkende vorwiegende Schlussart ist ein quasi-Formschluss ohne Spiel (Ef) mit press aneinander anliegender Stift- und Holzoberfläche, der sich aus dem Einpressen des Nagels und dem daraus folgenden Verdrängen der Holzfasern ergibt. Ein Kraftschluss in Nagelachse (E) ist zwar beschränkt vorhanden, ist jedoch nicht ausreichend, um eine reibschlüssige Verbindung – wie bei GV-Verbindungen des Stahlbaus – zu schaffen. Er kann wegen der Empfindlichkeit des Holzes gegen Querpressung auch nicht zuverlässig aufrechterhalten werden. Der Widerstand gegen Ausziehen beruht auf dem Reibschluss (r) zwischen dem Nagelschaft und der Lochwandung. Dieser schwächt sich jedoch mit der Zeit infolge Schwindens des Holzes ab. Er kann durch Einsatz von profilierten Sondernägeln deutlich erhöht werden. Je nach Schaftprofilierung wirkt dann ein Klemmreibschluss (rf) oder ein quasi-Formschluss (Ef). Ein Vorbohren der Nagelverbindung ( 35) verringert zwar die Spaltwirkung des Nagels, indem das seitliche Verdrängen der Faser unterbunden wird, verringert jedoch gleichzeitig die Presswirkung der Lochwandung am Nagelschaft und damit auch den Reibschluss. Deswegen dürfen glattschaftige Nägel bei Vorbohrung nicht auf Herausziehen beansprucht werden (). Ferner führt ein Vorbohren auch zu einer Querschnittsschwächung, was beim einfachen Verdrängen der Faser praktisch nicht zutrifft. Gegen Verdrehen um die Nagelachse wirkt zwar ein Reibschluss (r), er ist aber wegen der nur begrenzten Anpresskraft nur wenig wirksam. Aus diesem Grunde ist kein Widerstand gegen Verdrehung um die Stiftachse (¬ y) ansetzbar. Ein Verdrehen wird stattdessen durch den Hebelarm einer Mehrfachnagelung verhindert. Aus diesem Grunde sind stets mindestens zwei Nagelungen in einer Verbindung oder auch insgesamt in der Befestigung eines Fügeteils vorgeschrieben: Ein Anschluss muss mindestens zwei Nägel enthalten. Dies gilt nicht für die Befestigung von Schalungen, Trag- und Konterlatten und die Zwischenanschlüsse von Windrispen, auch nicht für die Befestigungen von Sparren und Pfetten auf Bindern und Rähmen sowie von Querträgern auf Rahmenhölzern, wenn diese Bauteile insgesamt mit mindestens zwei Nägeln angeschlossen sind.

Nägel sind grundsätzlich rechtwinklig zur Faser einzuschlagen, und zwar derart, dass der Nagelkopf mit der Holzoberfläche bündig abschließt ( ). Die Spaltwirkung des Nagels lässt sich dadurch auf nur eine Richtung – gleichzeitig quer zur Faser und quer zur Nagelachse – beschränken ( 35). Schrägnagelungen sind bei Einhaltung entsprechender Vorgaben ebenfalls realisierbar und erlauben die Nagelung von Stumpfstößen von den Seiten her ( 36). Nagelungen parallel zur Faser, d. h. solche die ins Hirnholz eindringen, dürfen nach DIN 1052 nicht als Verbindungen mit tragender Funktion angerechnet werden, da die Spreizwirkung des eindringenden Nagels das Holz in jeder beliebigen Richtung quer zur Nagelachse leicht aufspalten kann ( 35). Die Mindestdicken ti,req (Holzdicken oder Eindringtiefen von Nägeln

5. An-, Einpressen

Nagelung ohne Vorbohrung

Nagelung parallel zur Faser

Nagelung mit Vorbohrung

le

f

lef

x

Nagelung rechtwinklig zur Faser

35 Spaltwirkung einer Nagelung in Abhängigkeit ihrer Orientierung bezüglich der Faserrichtung (links): beim Nageln rechtwinklig zur Faser (oben) wirken nur in einer Hauptrichtung (¬y) größere Spaltkräfte. Hingegen wirken bei Nagelung parallel zur Faser (im Hirnholz) Spaltkräfte in allen radialen Richtungen ausgehend von der Nagelachse. Ein Vorbohren (rechts unten) schneidet die Fasern ab und verhindert ein Verdrängen derselben (wie rechts oben); dadurch verringert sich die Spaltgefahr und der Nagelschaft wird in Beanspruchungsrichtung (also in Faserrichtung ¬x) besser gegen Ausreißen gestützt.

≥ 10 d

y

177

36 Nagelung rechtwinklig zur Faserrichtung des Holzes (links) und Schrägnagelung (rechts) gemäß DIN 1052, 12.8.1. Einschlagtiefe lef.

nicht vorgebohrt

a1


vorgebohrt

k420 kg/m

420 kg/m k500 kg/m

d5 mm: (5 + 5 · cos ) · d

(7 + 8 · cos ) · d

(3 + 2 · cos ) · d

3

3

3

d5 mm: (5 + 7 · cos ) · d a2


5·d

7·d

3·d

a1,t


d5 mm: (7 + 5 · cos ) · d

(15 + 5 · cos ) · d

(7 + 5 · cos ) · d

15 · d

7·d

(3 + 4 · sin ) · d

d5 mm: (10 + 5 · cos ) · d a1,c


d5 mm: 7 · d d5 mm: 10 · d

a2,t

beanspruchter Rand

d5 mm: (5 + 2 · sin ) · d

d5 mm: (7 + 2 · sin ) · d

a2,c


d5 mm: (5 + 5 · sin ) · d

d5 mm: (7 + 5 · sin ) · d

5·d

7·d

3·d

37 Mindestabstände von Nägeln in Abhängigkeit des Schaftdurchmessers d nach DIN 1052, 12.5.2 (10). Die Abstandsmaße ai links sowie der Winkel _ sind in 20 definiert. lk ist die charakteristische Rohdichte des Holzes.

178

XI Verbindungen

DIN 1052, 12.5.2 (5)

4.1.3 Nagelgruppierungen

Anmerkungen in Kap. XI-2, Abschn. 5.2.4 Anordnung von stiftförmigen Verbindungsmitteln im Holzbau, S. 68

Achs- und Randabstände von Nagelverbindungen in einem Anschluss finden sich in 37. Dabei ist darauf zu achten, dass t JO 'BTFSSJDIUVOH JO FJOFS "DITF mögliche Nagelrisslinie) eingeschlagene Nägel um diese Achse wechselseitig (um 1/2 d) versetzt angeordnet werden können ( ). Hierdurch wird ein Aufspalten verhindert.

DIN 1052, 12.5.2 (11)

t BVDIMaximalabstände zwischen in Faserrichtung hintereinander angeordneten Nägeln einzuhalten sind, um dem Verwerfen und Verziehen der Fügeteile entgegen zu wirken.8 Für Holz gilt: max. 40 · d parallel, max. 20 · d rechtwinklig zur Faser; für Holzwerkstoffe: max. 40 · d in allen Richtungen ( ).

DIN 1052, 12.5.2 (12)

t /ÊHFM EJFJO[XFJTDIOJUUJHFO7FSCJOEVOHFOWPOCFJEFO4FJUFOJO nicht vorgebohrte Nagellöcher eingeschlagen sind, dürfen sich nach Norm im Mittelholz gegenseitig übergreifen, wenn der verbleibende Abstand zwischen Nagelspitze und Schnittfläche größer ist als 4 · d ( ).

DIN 1052, 12.5.2 (14), bzw. 12.5.3 (9)

4.1.4

mit rundem Querschnitt für Bauteile aus Nadelholz) dürfen nach () mit 9 · d angenommen werden.

Verstärkung von Nagelverbindungen DIN 1052, 12.5.3 für Holzwerkstoff-HolzNagelverbindungen DIN 1052, 12.5.4 für Stahlblech-Holz-Nagelverbindungen Kap. XI-2, Abschn. 5.2.5 Knotenverstärkungen im Holzbau siehe auch 19 auf S. 69

t CFJ NFISFSFO JO 'BTFSSJDIUVOH IJOUFSFJOBOEFS BOHFPSEOFUFO Nägeln mit d > 6 mm eine (abgeminderte) wirksame Anzahl nef nach festgelegtem Verfahren ( , analog zu Stabdübeln und Passbolzen) anzusetzen ist, um die Spaltgefahr zu verringern. Nagelverbindungen können durch den Einsatz von Fügeteilen aus Werkstoffen mit erhöhter Festigkeit und Steifigkeit, wie Holzwerkstoffplatten oder Stahlbleche, in ihrer Tragfähigkeit verbessert werden ( ). Ihre Anwendung ist in der Norm geregelt ( ). Stahlbleche können bei Dicken zwischen 1 und 1,75 mm durchgenagelt werden, Bleche mit größeren Dicken sind vorzubohren. Knotenplatten aus steiferem Material verbessern den Widerstand der Verbindung gegen Lochleibungsbeanspruchung, reduzieren die Gefahr des Durchziehens des Nagelkopfes und können eine Einspannung des Nagelkopfes bewirken, welche die Biegung des Nagelschafts unter Belastung reduziert. Dabei kann durch Einsatz von Sondernägeln ein höherer Ausziehwiderstand ausgenutzt werden. Folgende Systeme mit bauaufsichtlicher Zulassung haben sich am Markt etabliert: 9 t System Greim: Stahlblech-Holz-Nagelverbindung vornehmlich für Fachwerkknoten mit einteiligen Querschnitten aus Vollholz oder BSH ( 38). Ebene, feuerverzinkte Stahlknotenbleche mit Dicken zwischen 1 und 1,75 mm werden ohne vorbohren durchgenagelt. t Paslode Stahlblech-Holz-Nagelverbindung: zur Herstellung von

5. An-, Einpressen

179

38 Nagelgruppierung an einem Stabknoten. Die Nägel durchdringen mehrere Lagen eingeschlitzter Knotenbleche.

39 Stahlblech-Holz-Nagelverbindung nach dem System Greim.

180

XI Verbindungen

Fachwerkknoten aus einteiligen Querschnitten aus Vollholz oder BSH ( 39). Die 2 bis 3 mm dicken eingeschlitzten feuerverzinkten Knotenbleche werden unter Verwendung eines speziellen Eintreibgeräts in einem Arbeitsgang durchgenagelt. 4.2

Nagelplatten

DIN 1052, 13.2

DIN 1052, 13.2.1 (2)

DIN 1052, 13.2.3

4.3

Verbindungen mit Stahlblechformteilen (Holzverbindern)

Nagelplatten sind eine Neuentwicklung des modernen ingenieurmäßigen Holzbaus und werden zumeist für die industrielle werksseitige Fertigung von Fachwerkknoten angewendet ( 40, 41). Ihr Einsatz ist in der Norm geregelt ( ). Nagelplatten im Sinne der Norm sind Elemente aus verzinktem oder korrosionsbeständigem Stahlblech von mindestens 1 mm Nenndicke, die nagel- oder dübelartige Ausstanzungen besitzen, so dass einseitig etwa rechtwinklig zur Plattenebene abgebogene Nägel entstehen.

Nagelplatten werden auf Knoten von Stäben mit einteiligem Querschnitt beidseitig symmetrisch aufgepresst. Es können mehrere anschließende Stäbe durch ein Nagelplattenpaar befestigt werden. Das Einpressen erfolgt werksseitig mit Hilfe spezieller Pressvorrichtungen. Nagelplatten sind folglich nicht als Montagefügungen geeignet. Wegen der mangelnden seitlichen Steifigkeit von Nagelplattenanschlüssen müssen die Transport- und Montagezustände entsprechend gefertigter Binder berücksichtigt werden ( ). Es sind auch Systeme mit bauaufsichtlicher Zulassung im Einsatz, wie Multi-Krallen-Dübel (MKD). Dies sind hoch belastbare Großdübel aus schweren Doppelnagelplatten. MKD sind als Knotenelement für zweioder dreiteilige Stäbe aus Vollholz, BSH oder aus Furnierschichtholz (z. B. Kerto®-Schichtholz) geeignet. Die Nagelung erfolgt von der Schnittfläche aus und ist von außen nicht sichtbar.10 Stahlblechformteile, auch als Holzverbinder bezeichnet, sind Elemente aus kaltverformtem, galvanisiertem oder nicht rostendem Stahlblech, die in zahlreichen Ausführungen für verschiedene Anschlussgeometrien am Markt erhältlich sind ( 42, 43). Die Lochungen für die Nagelbefestigung am Holz sind vorbereitet und erlauben eine rasche Montage. Wegen der kombinierten Scher- und Zugbeanspruchung der Nägel sind Stahlblechformteile grundsätzlich mit Sondernägeln zu befestigen. Die Lochungen sind etwas größer als der Nenndurchmesser des Nagels, eine konische Ausweitung des Nagelschafts unter dem Kopf sorgt für eine feste Halterung der Stahlblechformteile.9

5. An-, Einpressen

181

40 Nagelplatte innen liegend.

42 Stahlblechformteil

41 Nagelplatte außen liegend.

43 Stahlblechformteil

182

5.

XI Verbindungen

Einpressen Kap. XI-3, Abschn. 4.4 Fügen durch Pressverbindung, S. 78

Kap. XI-4 Zusammensetzen

5.1

Stabdübelverbindungen in Holz und Holzwerkstoffen

Abschn. 2.5. zweiseitig zugängliche mittelbare Schraubverbindungen > 2.5.2 Holz mit Holz > Schraubbolzen und Gewindestangen ebenda > Passbolzen

5.1.1

Stabdübel DIN 1052, 12.3 und Anhang G 3.1

Im Folgenden werden bauübliche Verbindungen diskutiert, bei denen ein inneres Fügeteil oder Verbindungsmittel in ein anderes, äußeres Fügeteil eingepresst wird (). Wie die Bezeichnung Pressen deutlich macht, ist eine Mindestkraftwirkung für die Herstellung der Verbindung erforderlich. Stifte, die ohne größere Krafteinwirkung in eine Bohrung eingeführt werden, gehören nicht zu dieser Kategorie, sondern sind der Gruppe Zusammensetzen ( ) zuzuordnen. Die wirkende Hauptschlussart ist ein Kraftschluss, normal oder tangential. Stabdübel sind bevorzugte Verbindungen des Holzbaus, da sie die Vorzüge der schnellen und einfachen Herstellbarkeit – auch auf der Baustelle – mit der Fähigkeit verbinden, Fügungen hoher Steifigkeit zu erzeugen. Sie sind in der Lage, große Belastungen zu übertragen. Im Gegensatz zu der wesentlich nachgiebigeren Schraubbolzenverbindung ( ) weisen Stabdübelverbindungen eine hohe Formbeständigkeit auf. Passbolzenverbindungen (ohne Spiel, ) sind hingegen in ihrer Tragfähigkeit mit Stabdübelverbindungen vergleichbar. Stabdübel sind nach ( ) schlanke zylindrische Stifte aus Stahl der Festigkeitsklassen S 235, S 275 oder S 355 nach DIN EN 10025 oder aus Hartholz gemäß bauaufsichtlicher Zulassung. Sie weisen zur Erleichterung des Einpressens in das Holz und zur Verhinderung des Splitterns Abfasungen an den Enden auf. Sie haben gemäß der Norm einen Mindestdurchmesser von 6 mm und einen Größtdurchmesser von 30 mm.

5.1.2 Mechanisches Wirkprinzip

Die Tragwirkung des Stabdübels beruht auf seinem strammen Sitz (Passsitz) im Bohrloch, weshalb dieser mit Durchmesser gleich dem Nenndurchmesser d des Stabdübels zu bohren ist. Der Stift wird folglich unter Krafteinwirkung eingeschlagen, d. h. in das Bohrloch eingepresst. Es entsteht eine begrenzte Spreizwirkung, welche zwischen Stift und Bohrlochwandung einen Reibschluss r hervorruft ( 44). Dieser wirkt gegen Herausziehen und hält die Fügeteile aneinander fest. Er stellt gleichzeitig die Sicherung des Stifts gegen Herausfallen her. Gegen Scherbeanspruchung wirkt die Verbindung durch den Lochleibungswiderstand am Holz, bzw. anderen beteiligten Materialien wie Holzwerkstoffen oder Stahl, und durch die Scherfestigkeit des Stifts. Sie hat im Gegensatz zu einer Schraubbolzenverbindung keinen Schlupf (quasi-Formschluss Ef)

5.1.3 Einsatz

Stabdübel können bei Holz-Holz-Verbindungen, aber gleichfalls bei Holzwerkstoff-Holz- und Stahlblech-Holzverbindungen eingesetzt werden. Bei letzteren darf nach der Norm ( ) der Lochdurchmesser des innen liegenden Blechs 1 mm größer als der Nenndurchmesser d des Stabdübels sein, was das Eintreiben des Stifts erleichtert. Bei außenliegenden Blechen sind anstelle der Stabdübel Passbolzen zu verwenden, und zwar zur Aufnahme der Lochleibung mit vollem Schaftquerschnitt über die gesamte Dicke

DIN 1052, 12.3 (1)

5. An-, Einpressen

1 Stabdübel (St) (volle Traglänge )

c

a

183

2 Stabdübel mit zwei eingeleimten Holzstopfen (reduzierte Traglänge, zweiseitig )

c

3 Stabdübel mit einem eingeleimten Holzstopfen (reduzierte Traglänge, einseitig)

a

c

y: Reibschluss zwischen Stabdübel und Lochwandung

30°

a

A S a,b1,2 =

(

Ef

Ef

Ef

Ef

r

Ef

(r) (r)

Ef

Ef

Ef

Ef

)

zx: Reibschluss: Verdrehungsbehinderung: statisch nicht ansetzbar

l

lt

lt

lt


y: Reibschluss: Reibung zwischen Stabdübel und Lochwandung

b1

b2

b1

S a,b =

y

x

b1

b2

(

x y z

-x -y -z

d

b2 yz -yz zx -zx xy -xy

A

S c,b1,2 =

)

(

Ef

Ef

Ef

Ef

r

Ef

r

r

Ef

Ef

Ef

Ef

)

zx: Reibung zwischen Stabdübel und Lochwandung

x, z: strammer Sitz des Stabdübels im Holz


des Blechs. Anders als bei den beteiligten Holzteilen würde der Reibschluss am Blech nicht zu seiner Lagesicherung ausreichen. Diese Aufgabe müssen Schraubenkopf und Mutter des Passbolzens durch ihre Klemmwirkung übernehmen. Tragende Verbindungen mit Stabdübeln sollten mindestens vier Scherflächen besitzen. Dabei sollten mindestens zwei Stabdübel vorhanden sein.

Stabdübelverbindungen können auch verdeckt (Variante 3, z. B. mit Holzstopfen) oder auch nur einseitig zugänglich (Variante 3, mit oder ohne Stopfen) ausgeführt werden, wobei dann eine reduzierte Traglänge anzusetzen ist. Hierdurch ist eine Verbesserung des Brand- und Korrosionsschutzes möglich. Wie andere stiftförmige Verbindungsmittel des Holzbaus, lassen sich Stabdübel in ihrer Tragfähigkeit verbessern, indem ihre Enden in steifere Knotenplatten aus Holzwerkstoff oder Stahlblech bzw. in auf- oder eingeleimten Absperrungen eingespannt werden (). Hierdurch lässt sich die Biegung des Stifts reduzieren. Für hintereinander in Faserrichtung angeordnete Stabdübel gilt das allgemein für stiftförmige Verbindungsmittel im Holzbau Gesagte ( ). Die Achs- und Randabstände sind in gleicher Weise für Stabdübel und Passbolzen in der Norm ( ) geregelt und in 23 wiedergegeben. Bei biegesteifen Rahmenecken kommen im Holzbau oftmals Stabdübelkreise zum Einsatz.

44 Ausführung und mechanisches Wirkprinzip von Stabdübeln in Holz oder Holzwerkstoffen, dargestellt anhand der Schlussartenmatrix SAa, b.

DIN 1052, 12.3 (3)

Kap. XI-2, Abschn. 5.2.5 Knotenverstärkungen im Holzbau, 19, S. 69

5.1.4

Stabdübelgruppierungen

Kap. XI-2, Abschn. 5.2.4 Anordnung von stiftförmigen Verbindungsmitteln im Holzbau, S. 68 DIN 1052, 12.3 (12)

184

5.2

XI Verbindungen

Verbindungen aus Dübeln besonderer Bauart DIN 1052, 13.3

DIN EN 912

Dübel besonderer Bauart sind ein charakteristisches Verbindungsmittel des modernen ingenieurmäßigen Holzbaus, das sich aus dem herkömmlichen quaderförmigen Zimmermannsdübel aus Hartholz entwickelt hat. Die einfachen Zimmermannsdübel sowie auch die T-Dübel aus Stahl bewirken eine Schubverzahnung zwischen zwei längs aneinander anliegenden Holzteilen und wurden traditionellerweise für das Zusammenbinden mehrteiliger Querschnitte verwendet. Moderne Dübel besonderer Bauart sind nach der Definition der Norm ( ): eine im Allgemeinen aus einer Scheibe, aus einer mit Zähnen versehenen Scheibe oder aus einem Ring bestehende Vorrichtung, die, wenn sie teilweise in beide oder in eine Kontaktfläche zweier Holzteile eingebettet und durch einen Klemmbolzen zusammengehalten wird, in der Lage ist, eine Last von einem Teil in ein anderes zu übertragen.

5.2.1 Dübelarten

Es wird hinsichtlich der Übergreifung des Dübels in das Holz grundsätzlich unterschieden zwischen: t zweiseitigen Dübeln besonderer Bauart: Sie weisen symmetrischen Querschnitt auf, der in beide Kontaktflächen von zwei sich berührenden Holzteilen eingebettet ist. Zweiseitige Dübel sind nur für die Verbindung zweier Holzteile geeignet. Beispiele für zweiseitige Dübel sind die Typen A4, C1, C6, C10 und D1 in 47 und 48. tVOEeinseitigen Dübeln besonderer Bauart: Sie sind nur auf einer Seite in eine Holzkontaktfläche eingebettet. Einseitige Dübel erlauben neben Holz-Holz-Verbindungen auch die Verbindung zwischen Holz und Stahlteilen. Beispiele für einseitige Dübel sind die Typen B1, B4, C2, C7 und C11 in 47 und 48.

DIN EN 912

Dübel besonderer Bauart werden hinsichtlich ihrer Ausführung laut Norm ( ) in folgende Gruppen eingeteilt: t (SVQQFA: Ringdübel: zweiseitiger Dübel besonderer Bauart, der als geschlossener Ring oder als Ring mit einem Spalt auf einer Stelle des Umfangs ausgebildet ist. t (SVQQFB: Scheibendübel: einseitiger Dübel besonderer Bauart, der aus einer Kreisscheibe mit einem Flansch entlang des Umfangs auf einer Seite der Scheibe besteht. t (SVQQFC: Scheibendübel mit Zähnen: ein Dübel besonderer Bauart, der aus einer Scheibe mit dreieckförmigen Zähnen entlang des Scheibenrandes oder mit Dornen auf der Scheibe besteht; ein mit Zähnen versehener Scheibendübel kann zweiseitig oder einseitig sein.

5. An-, Einpressen

185

Klemmbolzen

Hartholzdübel

T-Dübel

45 Zimmermannsdübel aus Hartholz (links) und T-Dübel aus Metall (rechts) sind Vorgänger des modernen Dübels besonderer Bauart.

Klemmbolzen

Scheibe

Ringdübel

Ausfräsung

Scheibe Mutter

46 Überlappende Verbindung mit Ringdübeln (Einlassdübel).

186

XI Verbindungen

Ringdübel mit beidseits abgerundeten Seitenflächen, mit V-förmigem Trennschnitt. Werkstoff: Grauguss

t 45 hc

r

45

dc a

Ringdübel Typ A 4

45

Scheibendübel aus kreisrunder Scheibe mit umlaufendem Flansch und zylindrischer Nabe, mit konzentrischem Bolzenloch in Scheibenmitte Flansch und Nabe befinden sich auf gegenüberliegenden Flächen der Scheibe. Zwei Schraubenlöcher beidseits des Bolzenlochs. Werkstoff: Aluminiumgusslegierung

d4 dc

hc

a2

r

r

h1

90

d1

t

t

t1

a1 d3

d2

Scheibendübel Typ B 1

d1

t

Scheibendübel aus kreisrunder Scheibe mit umlaufendem Flansch und Loch in Scheibenmitte. Werkstoff: Grauguss

hc

r r

dc

t

t hc

h1 hc

dc

d1

d1

dc

d2

hc

h3 t

dc

dc > 95 mm

h3

dc < 95 mm

hc

Scheibendübel mit Zähnen Typ C 1

t

t

dc

h1 h2

Scheibendübel Typ B 4

d1


dc < 95 mm

d1 dc > 95 mm

Zweiseitiger Dübel aus kreisförmiger Scheibe, deren Ränder derart eingeschnitten und aufgebogen sind, dass auf den gegenüberliegenden Seiten wechselweise dreieckförmige Zähne unter 90° zur Scheibenfläche hervorstehen. Die Zähne müssen gleichmäßig über den Scheibenumfang und – bei Dübeln mit einem Durchmesser größer als 95 mm – über den Bolzenlochumfang in der Scheibenmitte verteilt sein. Jede Scheibe besitzt beidseits des Bolzenlochs zwei Nagellöcher. Werkstoff: kalt gewalztes Band ohne Überzug, aus weichen Stählen zum Kaltumformen Einseitiger Dübel aus kreisrunder Scheibe, deren Ränder derart eingeschnitten und aufgebogen sind, dass auf einer Scheibenseite wechselweise dreieckförmige Zähne unter 90° zur Scheibenfläche hervorstehen. Die Zähne müssen gleichmäßig über den Scheibenumfang und – bei Dübeln mit einem Durchmesser größer als 95 mm – zusätzlich zwischen dem Scheibenumfang und dem Bolzenloch in der Scheibenmitte verteilt sein. Am Bolzenrand steht zur selben Seite wie die Zähne ein Flansch hervor. Jede Scheibe besitzt beidseits des Bolzenlochs zwei Nagellöcher. Werkstoff: kalt gewalztes Band ohne Überzug, aus weichen Stählen zum Kaltumformen

5. An-, Einpressen

187

Zweiseitiger Dübel aus kreisrunder Scheibe mit einem Bolzenloch in Scheibenmitte. Zwischen Scheibenmittelpunkt und Scheibenrand können beidseits des Bolzenlochs zwei Nagellöcher gebohrt sein. Die Scheibenränder sind derart eingeschnitten und aufgebogen, dass 24 dreieckförmige Zähne entstehen, die gleichmäßig über den Scheibenumfang verteilt sind und wechselweise auf den gegenüberliegenden Seiten unter 90° zur Scheibenfläche hervorstehen. Werkstoff: kontinuierlich feuerverzinkter weicher Stahl zum Kaltumformen.

t

a


hc

dc

d1

a


Einseitiger Dübel aus kreisrunder Scheibe mit einem Bolzenloch in Scheibenmitte. Zwischen Scheibenmittelpunkt und Scheibenrand können beidseits des Bolzenlochs zwei Nagellöcher gebohrt sein. Die Scheibenränder sind derart eingeschnitten und aufgebogen, dass 12 dreieckförmige Zähne entstehen, die gleichmäßig über den Scheibenumfang verteilt sind und auf einer Seite unter 90° zur Scheibenfläche hervorstehen. Am Bolzenlochrand steht zur selben Seite wie die Zähne ein Flansch hervor. Werkstoff: kontinuierlich feuerverzinkter weicher Stahl zum Kaltumformen.

hc

dc h1 t

d1

7,5°

Zweiseitiger Dübel, der aus einem Scheibenring mit Zähnen auf beiden Seiten besteht. Die Zähne sind gleich weit voneinander entfernt und entweder in einem oder in zwei Kreisen auf beiden Seiten des Scheibenrings angeordnet. Im Fall zweier Zahnkreise sind die Zähne gegeneinander versetzt angeordnet. Die Zahnform entspricht einem Kegel mit abgestumpfter Spitze. Werkstoff: Temperguss

d4

t

hc

120°


d1 d2 d3 dc 7,5°

d4

t

hc

r

d1


h1

120° d5

Einseitiger Dübel aus einem Scheibenring mit Zähnen auf einer Scheibenseite. Die Zähne sind gleich weit voneinander entfernt und entweder in einem oder in zwei Kreisen angeordnet. Bei zwei Zahnkreisen sind die Zähne jeweils gegeneinander versetzt. Die Zahnform entspricht einem Kegel mit abgestumpfter Spitze. Jeder Dübel besitzt in seiner Mitte ein Bolzenloch mit einem umlaufenden Flansch, auf derselben Scheibenseite wie die Zähne. Werkstoff: Temperguss

d2 d3 dc

hc

d1

d2 dc

Dübel Typ D 1

Zweiseitiger Dübel aus runder Holzscheibe, deren Rand derart abgeschrägt ist, dass ihr Durchmesser zur Mittelebene hin zunimmt. Die Scheibe besitzt ein Bolzenloch in scheibenmitte. Werkstoff: fehlerfreies Eichenholz, Rohdichte mind. 600 kg/m3, Holzfeuchte max. 18%. Holzfaserrichtung rechtwinklig zur Bolzenachse.

47, 48 Auswahl von Dübeln besonderer Bauart nach DIN EN 912.

188

XI Verbindungen

t (SVQQFD: sonstige Dübel besonderer Bauart Hinsichtlich der Art der Herstellung der Verbindung wird unterschieden zwischen t Einlassdübeln: Die Dübel werden in vorab gefräste oder gebohrte Aussparungen im Holz eingelassen. Wenngleich keine planmäßige Einpresskraft für die Herstellung der Verbindung nötig ist – aber durchaus für die Sicherung derselben –, so herrscht doch ein strammer Sitz des Dübels in der Aussparung (quasiFormschluss Ef) ohne Spiel. Aus diesem Grunde soll auch diese Variante in der Kategorie An-, Einpressen behandelt werden. Es handelt sich im Wesentlichen um Ringdübel der Gruppe A sowie Scheibendübel der Gruppen B und D. t Einpressdübel: Die Dübel werden ohne vorbereitete Aussparung gleichzeitig mit dem Zusammenbringen der Fügeteile in das Holz eingepresst. Dies sind im Wesentlichen die Scheibendübel mit Zähnen der Gruppe C. 5.2.2 Mechanisches Wirkprinzip

DIN 1052, 13.3.1 (12)

Die Hauptbeanspruchung einer Verbindung mit Dübeln besonderer Bauart ist das Abscheren der beteiligten Fügeteile entlang der Schnittfläche oder Schnittflächen. Die zweiseitigen Dübel sind mit dem Holz der Fügeteile beidseitig verzahnt oder verkrallt und übertragen die Kraft durch einen quasi-Formschluss Ef ohne Spiel ( 49). Dies gilt auch für Einlassdübel, da ein Schlupf aufgrund anfänglichen Spiels vor Krafteinleitung nicht zulässig ist. In Richtung rechtwinklig zur Schnittfläche (¬y) werden die Fügeteile durch eine ausreichende Anpresskraft des Sicherungsbolzens, bzw. anderer stiftförmiger Verbindungsmittel, zusammengehalten. Erforderlichenfalls ist der Bolzen nachzuziehen, insbesondere bei Schwinden des Holzes. Die Anpressvorspannung des Bolzens bietet auch die nötige Kippsicherung der Verbindung (Rotationsebenen yz und xy), da infolge der unumgänglichen Kraftumlenkung Kippmomente entstehen, welche die Stabilität der Verbindung gefährden. Es erfolgt indessen keine primäre Kraftübertragung über den Bolzen. Jeder einzelne Dübel ist mit einem Bolzen zu sichern. Die Übertragung der Anpressvorspannung auf das Holz ist durch Scheiben ausreichenden Durchmessers zu gewährleisten. Bei Verbindungen mit Dübeln besonderer Bauart ist die Querschnittsschwächung infolge des Dübels zu berücksichtigen. Dies erfolgt nach Norm () durch Ansatz einer für jeden Dübeltyp charakteristischen Dübelfehlfläche 6A. Auch die Schwächung durch das Bolzenbohrloch – abzüglich der Einlass-/Einpresstiefe he des Dübels – ist in Rechnung zu stellen.

5. An-, Einpressen

189

1 kein Spiel

Lochspiel y: quasi-Formschluss (ohne Spiel): geringe Anziehvorspannung des Schraubbolzens, nur zur Sicherung der Verbindung

a c2

yz, xy: quasi-Formschluss (ohne Spiel): geringe Anziehvorspannung des Sicherungsbolzens: Kippsicherung

Fall 1: he

A S a,b =

(

Ef

Ef

Ef

Ef

(r) (r)

Ef

Ef

Ef

Ef Ef

)


hc

c1

Ef

x, z: quasi-Formschluss (ohne Spiel): Lochleibung des Holzes und Scherbeanspruchung des Dübelprofils (Hauptbeanspruchung)

ø dc

b Einlassdübel

1 Ringdübel Typ A 1 (Einlassdübel) mit Sicherungsbolzen

2

Lochspiel y: quasi-Formschluss (ohne Spiel): geringe Anziehvorspannung des Schraubbolzens, nur zur Sicherung der Verbindung

a c2

yz, xy: quasi-Formschluss (ohne Spiel): geringe Anziehvorspannung des Sicherungsbolzens: Kippsicherung

Fall 2: he

A S a,b =

(

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

)

zx: quasi-Formschluss (ohne Spiel): infolge Verkrallung der Dübelzähne im Holz, bzw. infolge Mehfachverdübelung

hc

c1

Ef

x, z: quasi-Formschluss (ohne Spiel): Lochleibung des Holzes und Scherbeanspruchung des Dübelprofils (Hauptbeanspruchung)

ø dc

Einpressdübel

b Heftnagel

2 Scheibendübel mit Zähnen Typ C 1 (Einpressdübel) mit Sicherungsbolzen (und Heftnägel für zeitweilige Lagesicherung während des Pressvorgangs)

(

S a,b = y

x y z

-x -y -z


)

b als gestellfest angenommen x

49 Ausführung und mechanisches Wirkprinzip von Verbindungen mit Dübeln besonderer Bauart in Holz oder Holzwerkstoffen, dargestellt anhand der Schlussartenmatrix SAa, b.

190

XI Verbindungen

Klemmbolzen

Scheibe

Heftnägel Scheibendübel mit Zähnen

Scheibe Mutter

50 Überlappende Verbindung mit Scheibendübeln mit Zähnen (Einpressdübel).

5. An-, Einpressen

191

Klemmbolzen

Scheibe

Stahlblech

Heftnagel einseitiger Ringdübel Ausfräsung

51 Überlappende Stahlblech-Holz-Verbindung mit einseitigen Ringdübeln (Einlassdübel).

Scheibe Mutter

Ausfräsung Ringdübel

Scheibe Klemmbolzen

Rundstahl mit Querbohrung

52 Stumpfer Hirnholzanschluss mit Ringdübeln (Einlassdübel).

192

XI Verbindungen

5.2.3 Einsatz

Verbindungen mit Dübeln besonderer Bauart eignen sich für überlappende Stabknoten unter Zug-, Querkraft- und Druckbeanspruchung, wobei die Schnittfläche jeweils stets auf Abscheren beansprucht wird. Es lassen sich nur Fügeteile aus Vollholz, BSH, Balkenschichtholz und Furnierschichtholz ohne Querlagen (Faserverlauf! ) verbinden. Für Laubhölzer sind wegen ihrer größeren Dichte nur Ring- und Scheibendübel, also keine Einpressdübel, zulässig. Einseitige Dübel der Typen B1, C2, C4 oder C11 ( 41.1, 41.2) lassen sich ferner für Stahlblech-Holz-Verbindungen verwenden. Die Kraft wird vom Dübel durch den Bolzenschaft über Lochleibung auf das Stahlblech übertragen. Dübel besonderer Bauart der Gruppen A1 (ø dc ) 126 mm), C1 (ø dc ) 140 mm) und C10 sind auch für stumpfe rechtwinklige oder schräge (q * 45°) Hirnholzstöße geeignet (). Dabei stößt eine Hirnholzfläche von Vollholz, BSH oder Balkenschichtholz seitlich stumpf an einen Stab. Die Verbindung ist wiederum mit jeweils einem Bolzen pro Dübel zu sichern, der in eine Klemmvorrichtung am Bolzenende eingreift – ein Rundstahl mit Querbohrung, ein Formstück oder eine Scheibe mit Mutter. Einpressdübel sind wegen ihrer Spreizwirkung auf das gegen Aufspalten empfindliche Hirnholz für diesen Einsatz nicht zulässig. Einzuhaltende Achs-, Randabstände sowie Mindestdicken der Fügeteile sind in der Norm geregelt ().

DIN 1052, 13.3.1 (7)

mit charakteristischer Rohdichte lk < 500 kg/m3

DIN 1052, 13.3.4

DIN 1052, 13.3.4 (3)

5.2.4 Gruppierungen von Dübeln besonderer Bauart DIN 1052, 13.3.2 (14) und 13.3.3 (12)

Die Mindestdübelabstände untereinander und von den Fügeteilrändern sind abhängig vom Dübeltyp in der Norm ( ) geregelt und in 53-55 wiedergegeben. Bei Verbindungen mit Dübeldurchmesser bzw. -seitenlängen * 130 mm sind, wenn zwei oder mehr Dübel in Kraftrichtung hintereinander angeordnet sind, an den Enden der Außenhölzer oder -laschen zusätzliche Bolzen als Klemmbolzen anzuordnen.11 Diese Maßnahme soll das Aufbiegen der Enden unter Biegebeanspruchung infolge Versatzmoments der Überlappung verhindern.

5. An-, Einpressen

193

a1


(1,2 + 0,8 · cos ) · dc

a2


1,2 · dc

a1,t


2 · dc *

a1,c


30°

1,2 · dc

30°

(0,4 + 1,6 · sin ) · dc

a2,t

beanspruchter Rand

(0,6 + 0,2 · sin ) · dc

a2,c


0,6 · dc

53 Mindestabstände von Ring- und Scheibendübeln in Abhängigkeit des Dübeldurchmessers dc nach DIN 1052, 13.3.2 (14). Die Abstandsmaße ai sowie der Winkel _ sind in 20 definiert.

* siehe auch DIN 1052, 13.3.2 (9)

a1


(1,2 + 0,3 · cos ) · dc

a2


1,2 · dc

a1,t


1,5 · dc *

a1,c


30°

1,2 · dc

30°

(0,9 + 0,6 · sin ) · dc

a2,t

beanspruchter Rand

(0,6 + 0,2 · sin ) · dc

a2,c


0,6 · dc

54 Mindestabstände von Scheibendübeln mit Zähnen der Typen C1 bis C5 in Abhängigkeit des Dübeldurchmessers dc nach DIN 1052, 13.3.3 (12). Die Abstandsmaße ai sowie der Winkel _ sind in 20 definiert.

Bei den Dübeltypen C3 und C4 ist für dc die größte Seitenlänge a2 des Dübels, bei Dübeltyp C5 für dc die Seitenlänge d des Dübels einzusetzen * siehe auch DIN 1052, 13.3.3 (9)

a1


(1,2 + 0,8 · cos ) · dc

a2


1,2 · dc

a1,t


2 · dc *

a1,c


30°

1,2 · dc

30°

(0,4 + 1,6 · sin ) · dc

a2,t

beanspruchter Rand

(0,6 + 0,2 · sin ) · dc

a2,c


0,6 · dc

* siehe auch DIN 1052, 13.3.3 (9)

55 Mindestabstände von Scheibendübeln mit Dornen der Typen C10 und C11 in Abhängigkeit des Dübeldurchmessers dc nach DIN 1052, 13.3.3 (12). Die Abstandsmaße ai sowie der Winkel _ sind in 20 definiert.

194

6.

XI Verbindungen

Verkeilen Kap. XI-3, Abschn. 4.6 Verkeilen (ON 436), S. 154 VDI/VDE 2251 Bl. 1, 3.

6.1


FQ

_

F

F’Q

y

x

56 Idealtypische Keilverbindung. Für die Herstellung sind neben der Eintriebskraft F auch Gegenkräfte FQ und F‘Q notwendig. _ = Keilwinkel.

VDI/VDE 2251 Bl. 1, 3.1

Keilverbindungen kommen zustande durch das Fügeverfahren Verkeilen wie in Kapitel XI-3 definiert ( ). Mindestens ein Fügeteil muss mit einer Keil- oder Kegelfläche ausgestattet sein, die sich beim Montieren unter Krafteinwirkung mit dem Verbindungspartner verspannt. Keilverbindungen sind im Bauwesen eher selten. Einzelne Beispiele werden weiter unten angesprochen. Sie finden sich vorzugsweise bei provisorischen Verbindungen, bei denen man von der leichten und schnellen Herstellbarkeit sowie auch der einfachen Lösbarkeit von Keilverbindungen profitiert. Auch bei der Justierung von Bauoder Anschlussteilen während der Montage kommen häufig Keilverbindungen zum Einsatz, da sie eine präzise maßliche Einstellung durch einfaches Dosieren der Einschlagskraft des Keils oder Kegels erlauben. Das Einnivellieren von Anschlussplatten beispielsweise wird oft mithilfe von Keilen durchgeführt. Auch die Möglichkeit der Nachjustierbarkeit nach einem bestimmten Zeitraum, beispielsweise nach teilweisem Abbau der Vorspannkraft durch Schwinden der Fügeteile oder sonstige Verformungen, ist gegeben. Die Kraftübertragung ( 56) beruht bei Keilverbindungen auf der Wirkung eines Formschlusses ohne Spiel (Ef), der sich einstellt, sobald der Keil in Richtung ¬ -x eingetrieben ist. Gleichzeitig wird beim Eintreiben ein Reibschluss (r), hergestellt, der die Verbindung gegen Lösen – entgegen der Keilschubrichtung, d. h. in ¬ x – sichert (Selbsthemmung). Dieser Schluss setzt eine ausreichende Reibung an den Kontaktflächen und somit neben genügender Oberflächenrauigkeit auch eine ausreichende normale Kraftwirkung auf diesen voraus. Letztere wird bei der Keilverbindung durch das Einschlagen des Keils hergestellt, was einer Vorspannung der Verbindung gleichkommt. Auf der Aufrechterhaltung dieser Vorspannkraft beruht die Dauerhaftigkeit der Verbindung. Sie ist nicht imstande, Bewegungen aufzunehmen und gilt als eine in allen Bewegungssinnen feste Verbindung. Bedeutsam für die Verbindungsvorspannung ist die geometrische Gestaltung der Keilflächen: Ein kleiner Winkel _ des Keiles ergibt hohe Spannkraft. Die obere Grenze der Neigung eines Keiles ist durch die Reibeigenschaften der Verbindungspartner gegeben: tan _ 5 0,1. Nach unten ist der Winkel des Keiles durch die Gefahr eingeengt, dass die Verbindungspartner „fressen“; tan _ 5 0,01. Die Toleranzen der Lage der oder des Verbindungspartners […] zum Keil sind in Keilschubrichtung um den Faktor 1/tan _ des jeweiligen Keilwinkels _ größer als die Toleranzen an der Verbindungsstelle in Normalkraftrichtung ( ).

Einen Überblick über Gestaltungsvarianten von Keil und Keilspalt gibt 57. Konstruktive Ausführungen von Keilverbindungen zeigt 58.

5. An-, Einpressen

Prinzip

195

Keilwirkung durch A Keil

A Keil

Keil und Keilspalt

A Keilspalt

Bemerkungen

Anwendung

Hohe Kantenpressung, Teil A muss weicher als Keil sein- Kante von Teil A passt sich an 1)

Bei geringen Forderungen an Genauigkeit und Kräfte

Geringerer Pressdruck - Teil A muss weicher als Keil seon - Mantelfläche von Teil A passt sich an 1)

Für Schraubund Drehkeilverbindungen

Flächen sind angepasst Niedrige spezifische Flächenpressung Werkstoffpaarung beliebig 1)

Für häufige Betätigung

Hohe Kantenpressung - Teil A muss härter als der Keil sein. Kante des Keils passt sich an 1)

Bei geringeren Forderungen an Genauigkeit und Kräfte

57 Ausführungsprinzipien von Keil und Keilspalt bei Keilverbindungen nach VDI/ VDE 2251, 3. Diese sind auch für Verbindungen mit Kegelflächen, Drehkeilen und Schraubkeilen anwendbar.

1) elastisch bzw. plastisch Gestaltung der Verbindung Verbindung

Spannwirkung über

mit Keilfläche

mit Kegelfläche

Schubkeil

unmittelbar

Drehkeil

Schraubkeil

Schubkeil

mittelbar Drehkeil 58 Verbindungsmöglichkeiten bei Keilverbindungen nach VDI/VDE 2251, 3.

196

6.2

XI Verbindungen

Keilverbindungen im Bauwesen

Kap. XI-4, Abschn. 3.2 Verbindungen quer anstoßender Stäbe > keilgesicherte Verzapfung, S. 110 siehe 19 Band 2, Kap. IX-3, Abschn. 3.3.1, S. 506 siehe 42 VDI/VDE 2251 Bl. 1, 3.

1

16

2

15

3

4

5 6

14

59 Schrägseilverankerung für den Brückenbau: ein Beispiel für den Einsatz einer Keilverbindung im Bauwesen. Die Spannlitzen sind mittels dreiteiliger Keile (1) im Ankerblock (15) verankert. 1 Keile 2 Stauchröhrchen 3 Ringmutter 4 Dichtungsscheiben 5 Abstandhalter 6 Andruckplatte 7 Elastomere Lager 8 Klemme 9 HDPE Verrohrung 10 Füllmaterial 11 Lagerrohr 12 Aussparungsrohr 13 Litzen 14 Auflagerplatte 15 Ankerblock 16 Kappe

Keilverbindungen fanden sich im Holzbau beim traditionellen handwerklichen Zimmermannsbau, dort jedoch eher als sekundäre Verbindungen für die Sicherung einer formschlüssigen Hauptverbindung gegen selbsttätiges Lösen. Beispiele finden sich in Kapitel XI-4 ( ). Im Stahlbau finden sich vereinzelte Beispiele für Keilverbindungen wie der Fachwerkknoten von K. Wachsmann in Kapitel IX (). Derartige Lösungen haben sich in der Praxis indessen nicht durchsetzen können. Schrägseile werden bei Brückenbauwerken vielfach mithilfe von Keilen verankert ( 59). Im Spannbetonbau werden zur Verankerung von Spannlitzen bei nachträglicher Vorspannung ebenfalls Keilverbindungen eingesetzt. Rechts sind beispielhaft Verankerungsplatten für Spannlitzen dargestellt, wie sie im Spannbetonbau herkömmlicherweise verwendet werden ( 60).

7

13

12

8

11

9

10

5. An-, Einpressen

197

øP

Ankertromplatte

HP

øAH

Koppelankerkörper H

HAH

Keilsicherungsplatte KS

øH

øKS

Koppelhülse H

DKS LH

Litzenzahl

04

07

09

12

Durchmesser øP

mm 130

170

225

Höhe

mm 120

128

150

160

15

19

22

24

27

31

280

310

325

360

195

206

227

250

200

225

240

255

Ankertromplatte

HP

Koppelankerkörper H Durchmesser øAH mm

90

115

HAH mm

55

65

Höhe

70

80

80

95

100

100

105

115

203

244.5

254

292

298.5

318

330

210

210

240

250

250

260

280

Koppelhülse H

Durchmesser øH

mm

Höhe

mm 160

LH

121

152,4 193,7 180

190

Keilsicherungsplatte KS

Durchmesser øKS Höhe

mm

75

120

145

175

182

210

210

DKS mm

5

5

10

10

10

10

10

60 Verankerungsplatten für Litzenspannanker, Ausführung mit Verbund (Herst.: BBR CONA CMI).

198

XI Verbindungen

Anmerkungen

1 2

3 4

5

6 7 8

9

10 11

gemäß Definition der VDI/VDE 2251, Feinwerkelemente – verbindungen, Übersicht, August 1991 gemäß Definition der DIN 8593, Fertigungsverfahren Fügen, Teil 0: Allgemeines: Einordnung, Unterteilung, Begriffe; Ausgabe September 2003 nach Bögel G (1983), S. 30 vgl. hierzu die Überlegungen in Bögel G (1983) Konstruktionskatalog „Schraubenverbindungen“ in VDI-Berichte 493, VDI-Verlag, Düsseldorf Die folgenden Ausführungen zu Dübelverbindungen basieren im Wesentlichen auf: Adolf Würth GmbH & Co KG (Hg.) (2006) Ratgeber Befestigungstechnik, S. 15 f nach Bögel G (1983), S. 23, im Werk De Re Metallica, 1556, zum erstenmal erwähnt Adolf Würth GmbH & Co KG (Hg.) (2006) Ratgeber Befestigungstechnik, S. 62 f Ehlbeck J, Hättich R: Ingenieur-Holzverbindungen mit mechanischen Verbindungsmitteln, in von Halász R, Scheer C (Hrg.) (1986) HolzbauTaschenbuch, Bd. 1, S. 107 Informationsdienst Holz (Hg.) (1991) Holzbau-Handbuch, Reihe 2: Tragwerksplanung, Teil 2 Verbindungsmittel, Folge 2 genauere Nachweise – Sonderbauarten Informationsdienst Holz (Hg.) (1991), S. 30 DIN 1052, 13.3.1 (8)

1. Allgemeines 1.1 Schlussarten 1.2 Merkmale 1.3 Fügeverfahren und Bauweise 2. Verbindungen durch Urformen im Stahlbetonbau 2.1 Arbeitsfugen 2.2 Verbund zwischen Stahl und Beton 2.3 Mechanisches Wirkprinzip 2.4 Verbindungen zur Krafteinleitung in Stahlbetonbauteile 2.4.1 Anker 2.4.2 Verbund- oder Injektionsdübel 2.4.3 Kopfbolzendübelverankerungen 2.4.4 Ankerschienen 2.4.5 Querkraftelemente 2.5 Verbindungen zur lokalen Kraftübertragung zwischen Stahlbetonbauteilen 2.5.1 Lineare Verbindungen zwischen Flächenbauteilen 2.5.2 Vergussfugen bei Stützeneinspannungen 3. Verbindungen von Stahlbauteilen durch Urformen 4. Verbindungen zur Krafteinleitung in Holzbauteile Anmerkungen

XI

VERBINDUNGEN



XII

ÄUSSERE HÜLLEN



XIII

INNERE HÜLLEN



200

1.

XI Verbindungen


1.1

Schlussarten

Verbindungen durch Urformen entstehen im Hochbau durch Fügeverfahren, bei denen zwei oder mehrere Fügeteile durch dazwischengebrachten formlosen Stoff zusammengefügt werden. Daneben sind Fügeverfahren in Gebrauch, bei denen feste Teile, zumeist Metallteile, in formlosem Stoff vollständig eingebettet werden zum Zweck der Verbesserung der Trageigenschaften – der Bewehrung – eines Bauteils, so dass ein Verbundbauteil entsteht. Ein gutes Beispiel hierfür stellt das Einbetten von Stahlbewehrung in Beton zum Zweck der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften dar. In Einzelfällen kommen auch Fügeverfahren durch Urformen zum Einsatz, bei denen ein Teil aus formlosem Stoff an einem festen Teil durch Auftragen ergänzt wird – beispielsweise bei einer Auftragsschweißung. Die Verbundwirkung bei Verbindungen durch Urformen beruht im Wesentlichen auf der vollflächigen Umhüllung zumindest eines Fügeteils, oder eines Teilbereichs desselben, durch formlosen Stoff, der anschließend verfestigt und – erst – dadurch die gewünschte Kraftübertragung zwischen den Fügeteilen ermöglicht. Der formlose Stoff passt sich aufgrund seiner ursprünglichen Plastizität an die Gestalt des festen Fügeteils an und liegt nach Erhärten – zunächst – fugenlos und kontinuierlich vollflächig an diesem an. Je nach beteiligten Werkstoffen und je nach Formgebung der Fügeteile können dabei unterschiedliche Schlussarten wirken: t adhäsiver Kraftschluss (m) infolge spezifischer Haftung: es wirken vornehmlich die elektromagnetischen Molekularkräfte an den Grenzflächen der sich berührenden Fügeteile, also jeweils eines festen und eines anfänglich formlosen, später aber erhärtenden Fügeteils. t Reibschluss (r) infolge Reibung und zur Berührfläche orthogonaler Kraftwirkung

ein loses Spiel entsteht nie beim Verguss, sondern ggf. nachträglich, beispielsweise durch Schwindprozesse an einem der Fügeteile oder gar an beiden

t Formschluss (f, Ef) infolge der aufgrund der Formgebung oder Oberflächenbeschaffenheit des festen Fügeteils ggf. entstehenden Verzahnung mit dem formlosen Stoff. Je nachdem, wie groß das Spiel zwischen den Fügeteilen ist, herrscht (häufiger) ein quasi-Formschluss (Ef) ohne Spiel oder (seltener) ein reiner Form- oder Berührungsschluss (f) mit Spiel ( ).

6. Fügen durch Urformen

201

1 Arbeitsfuge im Betonbau: für den folgenden Betonierabschnitt vorbereitete Anschlussstäbe.

2 Profilierter Fuß einer Fertigteilstütze für den Verguss in einem Köcherfundament.

3 Im Werk vergossene Fugen eines Deckenelements mit Ziegel-Hohlkörpern. Der leere Fugenraum in der Mitte wird zwecks Herstellung eines Schubverbunds auf der Baustelle vergossen.

202

1.2

XI Verbindungen

Merkmale

Beim Fügen durch Urformen sind stets mindestens ein festes Fügeteil und formloser Stoff am Verbund beteiligt, der entweder Hohlräume zwischen festen Fügeteilen ausfüllt, in Schalungen gegossen wird oder – in selteneren Fällen – plastisch an feste Fügeteile angeformt wird. Dabei wird nach Aushärten des Gussstoffes aufgrund seines satten Anliegens an den Grenzflächen der Fügeteile eine Art quasi-Materialkontinuums geschaffen. Dies trifft zwar auf das Volumen und die Gestalt der Verbindung zu, nicht aber auf das Stoffgefüge, das an der Kontaktfuge zwischen Fügeteil und Gusswerkstoff notwendigerweise unterbrochen ist. Dies ist deshalb der Fall, weil entweder: t unterschiedliche Werkstoffe an einer Berührfläche aneinanderstoßen, zwischen denen aus chemisch-physikalischen Gründen von vornherein kein echtes Stoffkontinuum entstehen kann, t PEFSEFSgleiche Werkstoff in verschiedenen Aggregatzuständen –einmal fest, einmal formlos – an der Fuge in Kontakt steht (wie beispielsweise Beton in einer Arbeitsfuge), wobei der feste Werkstoff an seiner Grenzfläche nicht löslich ist und infolgedessen aus physikalischen Gründen kein vollständig störungsfreies Stoffkontinuum entstehen kann. Hierin unterscheiden sich Fügungen durch Urformen grundsätzlich von echten stoffschlüssigen Verbindungen wie beispielsweise Schweißen, bei denen dank der Löslichkeit des Feststoffs eine grenzschichtüberschreitende bzw. -aufhebende atomare oder molekulare Verbindung hergestellt wird. Haftung und Reibschluss spielen beim Fügen durch Urformen gemessen am Formschluss in der Regel eine nur untergeordnete Rolle, da die Schluss erzeugenden Kräfte bei letzterem bei der Mehrzahl der bautechnischen Anwendungen wesentlich größer sind. Auch unter diesem Gesichtspunkt unterscheiden sich Verbindungen durch Urformen von haftwirksamen Verbindungen wie beispielsweise Löten oder Kleben. Aus der spezifischen Art der Herstellung von Verbindungen durch Urformen leitet sich ihr Merkmal als bedingt lösbare oder nicht lösbare Verbindungen ab: t 'àHVOHFOJOGPMHF6N "OPEFS"VTHJFFONJUGPSNMPTFN4UPGG der anschließend erhärtet, lassen sich nur durch Zerstören oder plastisches Verformen zumindest des beteiligten Verbindungsmittels – bei mittelbaren Verbindungen – wieder lösen. Derlei Verbindungen gelten als bedingt lösbar, sofern die eigentlichen Fügeteile unversehrt bleiben. Die Bewahrung der Trennfuge zwischen festem Fügeteil und Verbindungselement aus ausgehärtetem formlosem Stoff begünstigt diesen Vorgang.


203

t *TUFJOFTEFS'àHFUFJMFTFMCTUBVTGPSNMPTFN4UPGGJO'PSNFJOFS Matrix rings um darin eingebettete feste Fügeteile gegossen – eine unmittelbare Verbindung, wie beispielsweise beim bewehrten Beton –, so kann die Verbindung nur durch Zerstörung oder plastische Verformung mindestens eines der Fügeteile gelöst werden und gilt folglich als nicht lösbar. Dies ist die Hauptursache, weshalb alle Stahl-Beton-Verbundbauweisen für Recyclingzwecke wenig geeignet sind. Fügen durch Urformen setzt einen formlosen Werkstoff voraus, der die nötige Viskosität besitzt, um feste Verbindungspartner satt und vollflächig zu umschließen oder sich an diese anzuschmiegen, so dass nach Aushärten ein Formschluss entsteht. Diese Voraussetzung erfüllt der Beton. Es lässt sich behaupten, dass der Beton- und Stahlbetonbau auf dem Fügeprinzip durch Urformen basieren. Der Verbund zwischen Bewehrungsstahl und umgebender Betonmatrix ist eine Variante einer Verbindung durch Urformen. Zahlreiche Verbindungen des Fertigteilbaus durch Fugenverguss gehen auf das gleiche Fügeprinzip zurück. Auch das Gießen von Betonbauteilen in Mauerkonstruktionen (z. B. Betonpfeiler in Mauern) lässt sich zumeist dem Prinzip des Fügens durch Urformen zurechnen. Verbindungen durch Urformen kommen auch bei Betonverbundbauweisen mit den Werkstoffen Stahl und Holz zum Einsatz. Dabei wird eine Aufbetonschicht auf einer tragenden Konstruktion aus Stahl oder Holz vergossen. Der gewünschte Schubverbund zwischen den Werkstoffen wird durch Eingießen von Schubverbindern aus Metall oder durch formschlüssigen Verguss auf entsprechend profilierten Flächen erzeugt (). Im Stahlbau sind Fügungen durch Urformen nur selten anzutreffen. Ein Beispiel stellt der Verguss von Seilenden in Fittings unter Verwendung von geschmolzenem Blei dar.

1.3


zu Verbundbauweisen: Kap. XIII-2, Abschn. 5.1.4 und 6.1.6 zur Holz-BetonVerbunddecke und 6.2.2 zur StahlBeton-Verbunddecke

204

XI Verbindungen

2.

Verbindungen durch Urformen im Stahlbetonbau

2.1

Arbeitsfugen

2.2

Verbund zwischen Stahl und Beton

Die Verbindung durch Urformen mit größter bautechnischer Bedeutung ist mit Gewissheit diejenige zwischen dem Bewehrungsstahl und der umgebenden Betonmatrix. Dies gilt sowohl für Betonstähle wie auch für Bewehrungsfasern. Dabei umschließt der Frischbeton die Bewehrungselemente vollständig und erzeugt nach dem Abbinden einen Schluss mit der eingebetteten Bewehrung. Dieser Verbund stellt die mechanische Voraussetzung für die Tragfähigkeit von bewehrtem Beton dar, indem er ein statisches Gleichgewicht zwischen dem druckfesten (aber zugempfindlichen) Beton und dem zugfesten (aber bei Druckbeanspruchung knickgefährdeten) Stahlstab oder der Bewehrungsfaser herstellt.

2.3


Das mechanische Wirkprinzip des Verbunds zwischen Beton und Stahl, bzw. zwischen Beton und Beton, in Arbeitsfugen und im Verbundwerkstoff Stahlbeton ist außerordentlich komplex und lässt sich in diesem Zusammenhang nur ansatzweise darstellen ( ).1 Der Verbund zwischen Stahl und Beton beruht auf folgenden Schlussarten ( 7):

Band 1, Kap. III-7, Abschn. 2. Mechanische Eigenschaften, S. 193

wie oben beschrieben in Abschn. 1.1 Schlussarten

Jede Arbeitsfuge im Ortbetonbau folgt dem Prinzip des Fügens durch Urformen, da sich der Frischbeton des nachfolgenden Betonierabschnitts an den ausgehärteten Beton des vorgängigen anpasst ( 4 bis 6). Zwischen beiden Betonkörpern besteht bei einer fachgerecht ausgeführten Arbeitsfuge eine geschlossene Fuge mit Haftung. Kontaktfugen ohne zusätzliche Bewehrung sind im Betonbau indessen selten und zumeist auf Fälle beschränkt, bei denen nur untergeordnete Aufgaben zu erfüllen sind. Bewehrte Arbeitsfugen, wie sie im Stahlbetonbau den Standard darstellen, sind folglich im Zusammenhang mit der Kraftwirkung der Bewehrung zu untersuchen.

t adhäsiver Kraftschluss (m) in Form einer spezifischen Haftung (). Die Schlusswirkung infolge Adhäsion ist nahezu vernachlässigbar. Sie wirkt nur für kleine Verbundkräfte und versagt frühzeitig Es tritt dann ein Schlupf ein (Lastniveau 1). t Reibschluss (r) infolge Reibung und zur Berührfläche orthogonaler Druckkraft. Reibung tritt nach Überwindung der anfänglichen Haftkraft in Funktion (Lastniveau 2). Es ist ein Querdruck auf die Berührfuge erforderlich, um diese Schlussart zu aktivieren. Wirkt hingegen Zug auf die Trennfuge, kann diese Schlussart nicht wirksam werden. Dies wird bei der Bemessung durch entsprechende Erhöhung oder Minderung der angesetzten Verbundkraft berücksichtigt. Der Reibschluss spielt im modernen Stahlbetonbau eine nur untergeordnete Rolle. Dies trifft nicht auf ältere Stahlbetonausführungen zu, bei denen Bewehrungsstähle oder -eisen unprofiliert verarbeitet wurden. t Formschluss in der Variante als quasi-Formschluss (Ef) ohne Spiel infolge der Verzahnung von Betonmatrix und profiliertem


205

1

3

2 F

BA 2

AF

BA 1 y

BA 1

BA 1

y

x

y

x

x

4 - 6 Entstehen einer Arbeitsfuge AF im Betonbau zwischen zwei zeitlich versetzten Betonierabschnitten BA 1 und BA 2. F Frischbeton.

Verbindung zwischen Bewehrungsstahl a und Beton b (warmgeschlagen)

Lastniveau 1

A S a,b =

(

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m m

)

a

(

)

Lastniveau 2

A S a,b =

b

Lastniveau 3

(

S a,b =

y

x

x y z

-x -y -z


A

S a,b =

(

r

r

r

r

r r

r

r

r

r

r

r

Ef

Ef

Ef

Ef

(

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

) )

alle: adhäsiver Kraftschluss: infolge Haftung zwischen a und b

alle: Reibschluss: infolge Reibung und Querdruck auf die Grenzfläche zwischen a und b

alle: quasi-Formschluss (ohne Spiel): infolge Verzahnung der Profilierung von a in der Matrix b

)


7 Mechanisches Wirkprinzip des Verbunds zwischen Bewehrungsstahl a und Betonmatrix b, dargestellt anhand der Schlussartenmatrix SAa, b für progressiv ansteigende Lastniveaus 1 bis 3. Lastniveau 3 ist maßgeblich für die maximale Tragfähigkeit des Verbunds. Die Verbindung durch Urformen zwischen den Fügeteilen a und b setzt prinzipiell nur einseitige Zugänglichkeit voraus, ist jedoch aufgrund der zylindrischen Geometrie des Stabs ringsum allseitig wirksam.

206

XI Verbindungen

Betonstahl, mit gebogenem profilierten oder unprofilierten Betonstahl oder auch mit verdrehter, gekerbter oder verhakter Faser. Diese Schlussart weist die höchste Tragfähigkeit auf – wenngleich eine geringere Steifigkeit als der Haftverbund – und ist für die Aufnahme der größten Verbundkräfte maßgeblich (Lastniveau 3). Formschluss infolge Rippenpressung ruft im umgebenden Beton ringförmige Querzugspannungen hervor.

DIN 1045-3, 8.4. (5)

An einer Arbeitsfuge ist – wie wir gesehen haben – das Materialkontinuum des Betons gestört, die Bewehrung läuft hingegen über die Trennfläche durch (Anschlussstäbe) ( 8 bis 11). Die Kontaktfuge zwischen Betonierabschnitten verhält sich hinsichtlich der Übertragung von Druckkräften rechtwinklig zu ihrer Ebene praktisch wie ein Stoffkontinuum, da bei fachgerechtem Betonieren eine satte vollflächige Berührung zwischen den Volumina der Betonierabschnitte herrscht und die Kraft unmittelbar über Kontakt übertragen wird. In dieser Richtung herrscht quasi-Formschluss Ef ohne Spiel. Kritischer ist hingegen, dass an der Arbeitsfuge die Zugfestigkeit der intakten Betonmatrix gemindert ist. Diese ist erforderlich, um die erwähnten Querzugspannungen aufzunehmen und erfordert zumeist eine gründliche Säuberung der Betonfläche von Staub und Partikeln (mit Drahtbürste oder Wasserstrahl) vor dem Betonieren, damit ein größtmöglicher Haftverbund zwischen dem Zementleim des Frischbetons und insbesondere dem möglichst freigelegten Zuschlag der festen Betonfläche entsteht ( ).2 Zusätzlich wird eine doppelte Verbügelung im Bereich des Bewehrungsstoßes vorgesehen. Für die Aufnahme von Querkräften an der Fuge ist hingegen ein ausreichender Form- sowie ein zusätzlicher Reibschluss erforderlich.


207

1

2

A

BA 1

BA 1 y

y

x

x

3

4 BA 2

BA 2 F

AF

BA 1 y

BA 1 y

x

x

8 - 11 Entstehen einer Arbeitsfuge AF im Betonbau zwischen zwei zeitlich versetzten Betonierabschnitten BA 1 und BA 2 mit Bewehrung. A: Anschlussstäbe, F: Frischbeton.

208

2.4

XI Verbindungen

Verbindungen zur lokalen Krafteinleitung in Stahlbetonbauteile Abschn. 2.3 Mechanisches Wirkprinzip

2.4.1 Anker

Kap. XI-4, Abschn. 4.1.3 Stützenanschlüsse, S. 118 DIN ENV 1993-1-1, Anhang L.2

DIN 7992, DIN 188

DIN 529

Verschiedene Einbauteile aus Stahl mit der Aufgabe, Kräfte in ein Stahlbetonbauteil einzuleiten, werden durch Urformen mit dem Beton gefügt. Das mechanische Wirkprinzip ist vergleichbar mit dem oben Beschriebenen ( ). Je nach einzuleitender Kraft muss ggf. zusätzliche Bewehrung oder sonstige Verstärkungsteile im Umkreis des lokalen Verankerungselements eingelegt werden. Ankerkonstruktionen sind Verbindungen durch Urformen, weil sie durch Einbettung von Stahlteilen (Ankern) im Beton oder in anderen Vergussstoffen entstehen und das Ziel verfolgen, Kräfte aus externen Bauteilen in das Betonbauteil einzuleiten. Sie treten beispielsweise in Form von Ankerschrauben oder Zugankern in Betonfundamenten auf. Dort übernehmen sie die Sicherung von aufgesetzten Bauelementen, beispielsweise Stützen ( ). Ankerschrauben sind für die Fixierung von Stützenauflagerungen während Montage und Betrieb notwendig und können nach Norm () im Fundament verankert werden mittels eines Hakens, einer Scheibe, anderen im Beton eingelassenen Lastverteilungselementen oder sonstigen zugelassenen Befestigungsmitteln ( 12). Anker lassen sich beim Vergießen des Fundaments einbetonieren ( 12 und 13) oder nachträglich in einem für diesen Zweck im Fundament ausgesparten Ankerschacht ( 14 und 15). Lösungen nach der ersten Variante lassen sich dann realisieren, wenn die Einhaltung engerer Toleranzen beim Fundamentverguss möglich ist. Dennoch sind größere Bohrlöcher in der Fußplatte sowie größere Unterlagscheiben vorzusehen, um unvermeidliche Maßabweichungen aufzunehmen. Präziser lassen sich die Anker bei Vorhaltung eines Ankerschachts justieren. Nach Einjustieren der Stütze wird der Schacht mitsamt den Ankerstäben mit Vergussbeton oder Mörtel verfüllt – ggf. über eine Abschrägung – und die Fußplatte unterstopft.3 Für größere Ausziehbelastungen, wie sie am Fuß eingespannter Stützen auftreten, werden Zuganker mit Hammerkopfschrauben nach Norm ( ) eingesetzt ( 15). Die Einleitung der Kräfte in das Fundament erfolgt über doppelte U-Winkel, die vorab bei Fundamentverguss einbetoniert werden. Für geringere Ausziehkräfte, beispielsweise zum Einsatz als Transport- und Montageanker, sind Steinschrauben nach Norm ( ) geeignet ( 16).


A

a

F

FP A

209

M

a

b

A

F

S B

FP

A

M

b

12 Ankerschrauben mit Haken und mit Scheibe nach DIN ENV 1993-1-1, L.2 für geringe Kräfte.

13 Ankerschrauben mit angeschweißtem Winkelprofil, eingegossen in das Fundament. A F FP M H S B W

W H

a

A

AS

b

S

F

AS FP

A

a

M

A AS F

FP

AS

A

Ankerschraube Fundament Fußplatte Mörtel Haken Scheibe Bohrung (vergrößert) Winkel

M

b

Sch

Sch

14 Ankerschrauben mit in Ankerschacht einbetoniertem Winkel. 4

3,5 d

W

f

30 d

15 Zuganker mit Hammerkopfschraube und Doppelwinkel in Ankerschacht einbetoniert für größere Ankerkräfte. 4 d

W

d W

W

c

4,5 d

2,5 d

6 d 2,5 d

≤10 d

2,5 d

6d

5,5 d c/2 ≤7,5 d

c = 2,5 d + 80

c/2 5,5 d

A F FP M AS W Sch

Ankerschraube Fundament Fußplatte Mörtel Ankerschacht Stahlwinkel Schräge zum Verguss des Ankerschachts

R c øa

1

2

3

4

5

6

7

16 Steinschrauben nach DIN 529. Die Maße des Raumbedarfs R für den Schaft der Steinschraube im Beton sind in der Norm geregelt.

210

XI Verbindungen

2.4.2 Verbund- oder Injektionsdübel

Verbund- oder Injektionsdübel bestehen aus einer Ankerstange mit Gewinde (c) oder einer Innengewindehülse (c1), in welche anschließend eine Schraube oder Gewindestange eingedreht wird ( 17-1 bis -3). Ankerstange oder -hülse werden in einem speziellen Mörtel verankert, der beim Montieren in das Bohrloch eingeführt wird ( ).

siehe auch verwandte Ankerverbindungen nach dem Prinzip des An- und Einpressens in Kap. XI-5, Abschn. 2.6 Einseitig zugängliche Schraubverbindungen > 2.6.1 mit vorgeformtem Gegengewinde > Verschraubung in mineralischen Werkstoffen (reibschlüssig oder klemmreibschlüssig), S. 162

t NFDIBOJTDIFT8JSLQSJO[JQ

Der Mörtel schafft einen adhäsiven Kraftschluss (m) an den zwei Schnittflächen an Ankerstift (c) und Untergrund (b) bzw. an Ankerhülse (c1) und Untergrund. Zur zuverlässigen Herstellung der Haftung zwischen Mörtel und Bohrlochwandung ist eine gründliche Entfernung des Bohrmehls (Ausblasen, Ausbürsten) erforderlich. Der Mörtel kann mit Kartuschen eingespritzt oder in Patronen in das Bohrloch eingeführt werden, die beim Ankersetzen zerbrechen und so den Abbindeprozess in Gang setzen. Die Mörtelmasse benötigt eine gewisse Zeit zum Aushärten, während der die Verbindung nicht belastet werden kann. Die reine Haftwirkung infolge adhäsiven Kraftschlusses (m) zwischen Mörtel und Ankerelement (Stift oder Hülse) wird verstärkt durch geeignete Profilierungen am Verbindungsmittel (c, c1), die eine zusätzliche Verzahnung, und damit einen quasi-Formschluss (Ef) hervorrufen. Bei Ankerstangen ist dies das Gewinde selbst. Dübelverbindungen durch Urformen erzeugen kaum Spreizkräfte. Erst nach Anziehen der Verbindung wirkt ein begrenzter Spreizdruck auf die Bohrlochflanken. Im Vergleich zu metallischen Spreizdübeln können wesentlich kleinere Achs- und Randabstände realisiert werden. Sie sind jedoch im Regelfall nicht für gerissenen Untergrund geeignet. Einige Verbindungsarten schaffen – zusätzlich zum adhäsiven Kraftschluss – zwischen Vergusskörper und umgebendem Werkstoff auch einen zusätzlichen quasi-Formschluss (Ef) durch die Hinterschneidung des Bohrlochs (wie beispielsweise bei PorenbetonInjektionsdübeln) oder durch das Verdrängen des Mörtels innerhalb eines Netzes in die Hohlräume des Untergrunds (HohlziegelInjektionsdübel). Nach Verstreichen der vorgeschriebenen Aushärtezeit des Mörtels kann das Anbauteil durch Aufbringen der erforderlichen Anziehvorspannung montiert werden.


211

1

a

y: Kraftschluss: Anziehvorspannung der Mutter adhäsiver Kraftschluss und quasi-Formschluss durch Einbettung der Gewindestange (c) im Mörtel c

A S a,b = M

(

Ef

Ef

Ef

Ef

E

Ef

r

r

Ef

Ef

Ef

Ef

)

A S c,b =

(

m/Ef m/Ef m/Ef m/Ef m/Ef m/Ef m/Ef m/Ef m/Ef m/Ef m/Ef m/Ef

)

x, z: quasi-Formschluss (ohne Spiel): Lochleibung und Schaftpressung

M

1 Injektionssystem aus Gewinderstange (c) und hochfestem Zweikomponenten-Injektionsmörtel (M) b

a

2

y: Kraftschluss: Anziehvorspannung der Mutter adhäsiver Kraftschluss und quasi-Formschluss durch Einbettung der profilierten Ankerstange (c) im Mörtel c

A S a,b = M

(

Ef

Ef

Ef

Ef

E

Ef

r

r

Ef

Ef

Ef

Ef

)

A S c,b =

(


)

x, z: quasi-Formschluss (ohne Spiel): Lochleibung und Schaftpressung 2 Injektionssystem aus Ankerstange (c) und hochfestem ZweikomponentenInjektionsmörtel (M) b c1

y: Kraftschluss: Anziehvorspannung der Mutter

c2

3

c2

a

a

M

adhäsiver Kraftschluss und quasi-Formschluss durch Einbettung des geriffelten Innengewindeankers (c1) im Mörtel

c1

P

A S a,b =

(

r

r

Ef

Ef

E

Ef

r

r

r

r

Ef

Ef

)

A

S c1,b =

(


)

x, z: Reibschluss infolge Anziehvorspannung der Schraube 3 Injektionssystem aus Innengewindeanker (c1) mit Profilierung, Schraube mit metrischem Gewinde (c2) und Injektionsmörtel (M) in einer Patrone (P) b

b

(

S a,b =

y

x

x y z

-x -y -z


)


17 Ausführung und mechanisches Wirkprinzip von Injektions- oder Verbundankern in Beton, dargestellt anhand der Schlussartenmatrix SAa, b.

212

XI Verbindungen

2.4.3 Kopfbolzendübelverankerungen

Ankerplatten für die Befestigung von Stahlteilen, die anschließend auf die Platte geschweißt werden, können mit Kopfbolzendübeln im Beton verankert werden ( 18). Der Ausziehwiderstand wird durch formschlüssige Verzahnung des Bolzenkopfs (ø mindesten 1,6 · d) im Beton hergestellt.

2.4.4 Ankerschienen

Eine lineare Anschlussmöglichkeit bieten Ankerschienen, die ähnlich wie die oben angesprochenen Ankerplatte durch Urformen mit dem Beton verbunden werden ( 19). Dies geschieht durch Einbetten im Beton von Verankerungselementen, die an die Schienen angeschweißt sind.

2.4.5 Querkraftelemente

Querkraftdorne oder Schubverbinder sind dazu geeignet, Querkräfte zwischen anstoßenden Betonbauteilen zu übertragen und erlauben, aufwendige und Raum beanspruchende Konsolenauflager zu ersetzen. Die Verankerung der zumeist vorgefertigten Anschlusselemente im Beton erfolgt durch Urformen, also durch Eingießen eines Bewehrungskorbs in den Beton der anstoßenden Betonierabschnitte ( 20). Die Kraftübertragung zwischen den Bauteilen selbst erfolgt formschlüssig über Metallteile. Es lassen sich verschiedene Bewegungsfreiheiten vorhalten ().

siehe das Beispiel in 17 b a K

a

b

A BA 1

QD

FF

GH

RS BA 2

K

L

b a

y

BK A

x

18 Ankerplatte mit Kopfbolzendübelverankerung K im Beton. Anschlusslaschen A können an die Platte angeschweißt werden. Dabei lassen sich die nötigen Toleranzen in Richtung ¬y, z aufnehmen. Toleranzen in Richtung ¬x können ggf. durch ein Langloch L kompensiert werden.

MF 1

MF 2

BK GK

y

x

19 Ankerschiene A mit Verankerung im Beton durch Kopfbolzendübel K.

20 In zwei anstoßende Betonbauteile eingebetteter Querkraftdorn, der eine schubfeste (¬ y) aber gleitfähige Verbindung (¬ x, ggf. auch ¬ z) herstellt (Herst.: Frank). Das Element ist durch Urformen mit dem Beton verbunden. Die Querkraft zwischen den Bewehrungselementen wird durch einen Schubdorn QD übertragen, der gleitend in eine Hülse GH eingreift. BA Bauabschnitt 1, 2 QD Querkraftdorn aus Titan, Stahl verzinkt oder nicht rostend GH Gleithülse BK Bewehrungskorb RS Horizontal-Regulierstift zum Justieren der Gleithülse GH GK Gewindekappe zum Festklemmen des Regulierstifts RS MF Mehrzweckflansch FF Fugenfüllung


213

Eine bautechnisch außerordentlich bedeutende Verbindung zur Kraftübertragung zwischen Stahlbetonbauteilen ist die bereits diskutierte Arbeitsfuge (), welche Kräfte zwischen zeitlich versetzt gegossenen Betonierabschnitten leitet. Neben dieser herkömmlichen Verbindung des Ortbetonbaus existieren zahlreiche Verbindungen des Fertigteilbaus, welche die Aufgabe haben, Kräfte zwischen anstoßenden Fertigteilen zu übertragen.

2.5

Verbindungen durch Urformen kommen im Fertigteilbau insbesondere als Platten- oder Scheibenstöße von Decken- oder Wandbauteilen vor. Sie entstehen durch den Verguss von Fugenräumen zwischen den zumeist eigens zu diesem Zweck profilierten Elementkanten ( 21).

2.5.1 Lineare Verbindungen zwischen Flächenbauteilen

Deckenelemente mit Vergussfugen im Fertigteilbau sind im Regelfall einachsig, parallel zur betrachteten Stoßfuge spannende Platten, die durch den Verguss zu einem homogenen Element gefügt werden (). Sie sind zwei unterschiedlichen Beanspruchungen unterworfen, nämlich den Plattenschnittkräften infolge Gravitationslasten rechtwinklig zu ihrer Ebene sowie zumeist auch den Scheibenschnittkräften in ihrer Ebene infolge Kraftwirkungen aus ihrer aussteifenden Funktion. Letztere sind bei Wandbauten mit ihren kleineren Abständen zwischen aussteifenden Wandscheiben geringer als bei Skelettbauten, bei denen die Kräfte zu weiter entfernten Festpunkten – wie Kernen – zu leiten sind. Bei Plattenwirkung übernehmen die Deckenstöße die Querkraftübertragung zwischen benachbarten Deckenelementen, erlauben folglich eine Querverteilung () der Lasten in der Platte und erzwingen gleichzeitig eine geometrische Kontinuität über den Stoß hinweg. Zu diesem Zweck erfolgt eine Verzahnung, also ein quasi-Formschluss (Ef), zwischen dem entsprechend profilierten Deckenelement und dem ausgegossenen Fugenraum, der nach Aushärten wie ein Schubdübel wirkt ( 22, 25, 26). Die Schubfestigkeit der Fuge kann beispielsweise durch Mattenbewehrung gesteigert werden ( 23). Zusätzlich ist durch entsprechende Schlaufenbewehrung des Fugenraums eine begrenzte Querbiegung aufnehmbar ( 24). Grundsätzlich kann behauptet werden, dass die Übertragung von Plattenschnittgrößen, insbesondere Momente – also Querbiegung, über vergossene Betonfertigteilfugen eine untergeordnete Bedeutung hat, da eine Durchleitung von Zugbeanspruchungen konstruktiv schwer zu realisieren ist. Lediglich die Querverteilung von lokalen Beanspruchungen rechtwinklig zur Fläche über die Fuge hinweg sowie Scheibenschubkräfte können bei entsprechender konstruktiver Ausbildung der Vergussfuge aufgenommen werden (). Die Scheibenwirkung erfordert eine Querkraftübertragung in Elementebene, die durch eine Profilierung der Fuge in ihrer Länge ermöglicht wird. Hierdurch entsteht – ähnlich wie bei der Verzahnung durch Kantenprofilierung – ein Formschluss zwischen den anstoßenden Elementen für Querkräfte in ihrer Ebene. Die Profilierung

Verbindungen zur Kraftübertragung zwischen Stahlbetonbauteilen

Abschn. 2.1 Arbeitsfugen

tDeckenstöße

Kap. XIII-2, Abschn. 5.1.2. Vorgefertigte und halb vorgefertigte Deckensysteme aus Stahlbeton, S. 766

Band 2, Kap. VIII-1, Abschn. 2.1 Ein- und zweiachsiger Lastabtrag > 2.1.1 Tragverhalten, S. 156

zur grundsätzlichen Unterscheidung von Querverteilung und Querbiegung vgl. Band 2, Kap. VIII-1, Abschn. 2.1 Ein- und zweiachsiger Lastabtrag, S. 156

214

XI Verbindungen

lässt sich in Form dübelartiger Noppen an den Fugenflanken ( 27) oder in Längsachse gezahnter bzw. gewellter Fugengeometrie ausführen ( 28). t Wandstöße

Die Übertragung der Plattenschnittkräfte infolge Horizontallasten, wie beispielsweise aus Wind, ist bei Stößen von Wandelementen über Niveau im Fertigteilbau untergeordnet gegenüber der Scheibenwirkung, die ihnen als aussteifende Elemente zumeist zukommt. Gegenüber Querkraftbeanspruchung kann bei stehenden Fugen zwischen Wänden – anders als bei liegenden – die Auflast nicht genutzt werden, da dann ein Überdrücken der Querkräfte durch Wirkung des Reibschlusses nicht möglich ist, weshalb sie grundsätzlich verzahnt ausgeführt werden ( 31).5 Zur Erhöhung ihrer Schubtragfähigkeit kann die stehende Fuge auch wie in 30 dargestellt bewehrt werden.

Kap. XIII-3, Abschn. 1.1.1 Tragende Innenwände, S. 857

t kombinierte Wand- und Deckenstöße

Beispielhafte Ausführungen von kombinierten Wand- und Deckenstößen werden in Kapitel IX behandelt ( ).

Band 2, Kap. IX-4, Abschn. 6.3.1 Wandbauweisen, S. 548, insbesondere 53 bis 56

FT 1

BV

F

FT 2

21 Unbewehrte Vergussfuge zwischen Fertigteilen FT 1 und FT 2. BV: Betonverguss (querkraftfähig). 22 Kraftfluss an der Fuge in 21 unter Querkraftbeanspruchung. Es ist die verzahnende Wirkung des Vergusskörpers erkennbar. Schematische Darstellung des Verlaufs der Hauptspannungstrajektorien (nach Bindseil,1991).

a

c

b

F

y

x

FT 1

SM

BV

FT 2

FT 1

Druck Zug Druckkontaktfläche Lösen des Haftverbunds

QB

LB BV

FT 2

23 Verstärkung der Schubsteifigkeit der Verbindung in 21 durch eingelegte Stoßmatten SM (querkraftfähig). 24 Aktivierung einer begrenzten Querbiegesteifigkeit der Fuge in 21 durch Schlaufenbewehrung (Querbewehrung QB) und eingefädeltem Bewehrungsstab als Längsbewehrung LB (momentenfähig).

a

c

b

a

c

y

y

x

x

b


FT 1

BV

a

c

215

FT 2

FT 1

BV

a

b

y

FT 2

c

FT 1

c

FT 2

b

y

x

x

25 Stoß zweier Leichtbeton-Hohlplattenelemente durch Verguss nach DIN 4213 (querkraftfähig).

BV

a

b

y

PR

x

26 Stoß zweier Leichtbeton-Hohlplattenelemente durch Verguss nach DIN 4213 (Nut- und Feder) (querkraftfähig).

27 Vergussfuge zwischen zwei Deckenelementen mit Profilierung PR der Fugenflanken zur Querkraftübertragung in Scheibenebene.

BV

FT 1 Sch

Ft 2

FT 1 BV

Sch

Ft 2

Sch

28 Schematische Darstellung eines Scheibenstoßes (links) mit Querkraftbeanspruchung in Scheibenebene (Sch) (¬ xy) mit geeigneter Fugenverzahnung auf einem Auflager A und eines kombinierten Scheiben- und Plattenstoßes (rechts) zwischen zwei frei spannenden Deckenelementen mit Querkraftbeanspruchung aus Scheiben- (Sch) und Plattenwirkung (Pl) (¬ xz). BV: Betonverguss, FT: Fertigteile.

A

Sch Pl

z y x

Pl

(Pl) FT 1

PR

BV

FT 2

FT 1

QB

BV

BV FT 2

(Pl)

FT 2 FT 1

Sch

LB

a

c

a

b

c

z

y

y

x

29 Unbewehrte Vergussfuge zwischen zwei anstoßenden Wandelementen im Fertigteilbau mit seitlich geschlossenem Fugenraum. Der Vergussbeton wird von oben eingefüllt (¬ z).

Sch

b

y x

30 Bewehrte Vergussfuge zwischen zwei anstoßenden Wandelementen im Fertigteilbau mit Querbewehrung QB in Schlaufenform und Längsbewehrung LB.

x

31 Vergussfuge zwischen zwei anstoßenden Wandelementen im Fertigteilbau mit Profilierung der Fugenflanken zur vorwiegenden Aufnahme von Querkraft (¬ z) aus Scheibenbeanspruchung Sch, nur begrenzt rechtwinklig dazu (¬ x) aus Plattenwirkung Pl.

216

XI Verbindungen

2.5.2 Vergussfugen bei Stützeneinspannungen

Im Fertigteilbau werden häufig Köcher- und Blockfundamente eingesetzt, welche unter Wahrung eines hohen Vorfertigungsgrads die fertigteiltypische Stützeneinspannung erlauben. Die Verbindung zwischen dem Stützenfuß und dem Fundamentkörper erfolgt dabei durch Urformen, indem der Zwischenraum zwischen beiden Fügeteilen mit Vergussbeton verfüllt wird. Es entsteht eine reib- und formschlüssige Verbindung, bei der die Stützenmomente durch Druckkontakt und entsprechenden Hebelarm im Bereich der Stützeneinbindung aufgenommen werden ( 32, 36).

DIN EN 1992-1-1, 10.9.6

t Köcherfundamente

Köcherfundamente bestehen aus einer Fundamentplatte und einem aufgehenden Köcher, in dem die Stütze während der Montage durch Keile gesichert, ausgerichtet und anschließend durch Verguss eingespannt wird ( 33). Sie lassen sich sowohl vor Ort gießen wie auch vorfertigen. Die Normalkraft der Stütze wird vorwiegend als Druck über den Stützenfuß auf die Fundamentplatte übertragen (Bemessung auf Durchstanzen) ( 32). Der Verguss stellt den Formschluss her zur Aufnahme der auf die Stütze wirkenden Momente und Querkräfte über ein Kräftepaar. Durch eine Verzahnung in der Vergussfuge können auch Normalkräfte, insbesondere Zugkräfte, oberhalb des Stützenfußes abgeleitet werden.

t Blockfundamente

Bei Blockfundamenten wird der Köcher weggelassen mit dem Ziel, möglichst Bauhöhe einzusparen ( 34). Sie werden vor Ort gegossen. Der Normaldruck durch die Stütze kann nunmehr nicht über den Restquerschnitt d des Fundaments unter der Stütze aufgenommen werden, sondern muss durch Mantelreibung bzw. -verzahnung mittels geeigneter Profilierung der Flanken des Stützenfußes und der Wandung der Aussparung im Fundamentkörper an diesen übertragen werden. Eine Profilierung in der Aussparung lässt sich beispielsweise durch Verwendung einer Wellrohrschalung ausführen.

t WPSHFGFSUJHUFKöcherfundamente

Ein ähnlicher profilierter Verbund durch Verguss ist auch bei vorgefertigten Köcherfundamenten ( 35) erforderlich, da die stark reduzierte Dicke der Grundplatte nicht ausreicht, um den Stützendruck aufzunehmen. Der für die Stützeneinspannung verantwortliche Köcher ist durch Versteifungsrippen seitlich gehalten.6

32 (rechts) Ausführung und mechanisches Wirkprinzip des Verbunds zwischen Fertigteilstütze a und Köcherfundament b mittels Verguss c, dargestellt anhand der Schlussartenmatrix SAa, b.


217

a a c c

b b

33 Vor Ort gegossenes Köcherfundament mit Vergussfuge zwischen den profilierten Oberflächen der Stütze a und des Köchers b.

d

y

y

34 Vor Ort gegossenes Blockfundament mit Vergussfuge wie links.

x

x

M

a

c

D h

b

R

D

35 Vorgefertigtes Köcherfundament mit Vergussfuge wie links und Versteifungsrippen R (nach Pauser, 1998). S: Sandschicht, M: Magerbetonschicht.

S

y

y

M x

36 Übertragung des Stützenmoments M auf den Köcher durch Druckkraft D (Kontakt) und Hebelarm h.

x

Verbindung zwischen Fertigteilstütze a und Köcherfundament b mittels Verguss c

(

y: Gravitationsschluss: infolge Eigen- und Auflast yz, xy: quasi-Formschluss an der Kontaktfläche zwischen Stütze a und Verguss c sowie zwischen diesem und Köcher b. Diese Verdrehungsbehinderung bewirkt die Hauptfunktion der Stützeneinspannung

)

a c

A

S a,b =

b

(

S a,b = x

x y z

-x -y -z

Ef Ef

Ef

(Ef) (Ef)

Ef Ef

Ef Ef

g

)

xz: quasi-Formschluss an der Kontaktfläche zwischen a und b sowie zwischen c und b bei eckigem Stützen- und Köcherquerschnitt (keine maßgebliche Beanspruchung).

-y: quasi-Formschluss an der Stützengrundfläche zur Übertragung von Eigen- und Auflast von a auf b: neben der Stützeneinspannung eine Hauptfunktion der Verbindung

c

y

(

Ef Ef


)


x, z: quasi-Formschluss: Aufnahme der Querkräfte

218

3.

XI Verbindungen

Verbindungen von Stahlbauteilen durch Urformen

DIN 18800-1, 5.3.2 und DIN EN 13411-4

Obgleich der Werkstoff Stahl grundsätzlich gießbar ist, sind Verbindungen durch Urformen im Stahlbau dennoch selten anzutreffen. Die für den Verguss von Stahl erforderlichen Temperaturen und technischen Vorkehrungen sind für Fügezwecke im Bauwesen bislang nicht sinnvoll umsetzbar. Ein eher vereinzeltes Beispiel für das Verbinden von Stahlteilen durch Urformen – allerdings bei Verwendung eines Nichteisenmetalls als Gusswerkstoff – ist die Verankerung von Drahtseilen in Seilköpfen oder -hülsen mittels Verguss ( 38) ( ). Dabei wird das besenförmig aufgezwirbelte Ende eines Seils in einem kegelförmigen Hohlraum der Seilhülse mit flüssigem Metall oder Kunststoff derart vergossen, dass einerseits ein reib- und formschlüssiger Verbund zwischen Drähten und Vergussmaterial sowie andererseits ein klemmreibschlüssiger Verbund zwischen dem konischen Vergusskörper und der Seilhülse entsteht ( 37). Das auf diese Weise konfektionierte Seil kann mittels Gewinde oder Anschlagsflächen am Seilkopf an anderen Stahlteilen verankert werden. Grundsätzlich lässt sich der Verguss herstellen durch:

DIN EN 13411-4, Anhang A

t Vergussmittel auf Metallbasis: es kommen Legierungen auf Bleibasis (Schmelzpunkt ca. 240°), Zink (419°) oder Legierungen auf Zinkbasis (380°) in Betracht.

DIN EN 13411-4, Anhang B

t Vergussmittel auf Kunstharzbasis: Kunststoffe auf PolyesterBasis mit anorganischem Füllstoff und geeigneten Aushärtemitteln. Auf das satte Ausfüllen des Vergussraums ist sorgfältig zu achten. Seilhülsen müssen bei Metallverguss vorgewärmt werden, um ein zu rasches Abkühlen des Vergussmittels zu verhindern. Die aufgefächerten Drähte werden zur Verbesserung des Haftverbunds mit dem Vergusswerkstoff vorbehandelt. Etwaiges Schrumpfen des Vergusskörpers beim Abkühlen wird durch die klemmreibschlüssige Verbindung mit der konisch geformten Seilhülse kompensiert. Das Seil kann in der Nähe des Austritts aus der Seilhülse mit zusätzlichem Korrosionsschutz versehen werden.

4.

Verbindungen zur Krafteinleitung in Holzbauteile DIN 1052, 14.3 prEN 1995-2

Mechanische Verbindungsmittel aus Stahl wie Stahlstäbe oder Gewindebolzen lassen sich in Bohrlöchern im Holz mithilfe von Epoxidharzen einkleben ( ) ( 39). In Frage kommen nach Norm Gewindebolzen mit metrischem Gewinde nach DIN 976-1 und Betonrippenstähle nach DIN 488-1 mit Nenndurchmesser d von mindestens 6 mm und höchstens 30 mm. Wegen des hier vornehmlich wirkenden Formschlusses Ef ohne Spiel zwischen dem Kleber und der profilierten Oberfläche dieser mechanischen Verbindungsmittel sowie ggf. auch zwischen dem Kleber und einer aufgerauten Bohrlochwandung liegt in diesem Fall ein Fügen durch Urformen vor. Zusätzlich kommt die Haftwirkung infolge adhäsiven Kraftschlusses m zwischen Kleber und Holz bzw. die – allerdings eher untergeordnete und deshalb nicht ansetzbare – zwischen


219

Verbindung zwischen Drahtseil a und Seilhülse b mittels Verguss c

(

)

y: Klemmreibschluss: infolge Reibung und Klemmwirkung an der konischen Grenzfläche zwischen Vergusskörper c und Seilhülse b. Hauptbeanspruchung der Verbindung, alle anderen sind aufgrund der fehlenden Biegesteifigkeit des Seils a unmaßgeblich und statisch nicht ansetzbar

a

c

A

b

(

S a,b =

y

x

S

x y z

S a,b =

-x -y -z


(

(Ef) (Ef)

(Ef) (Ef)

(Ef)

(r) (r)

(Ef) (Ef)

(Ef) (Ef)

rf

)

)

37 Ausführung und mechanisches Wirkprinzip des Verbunds zwischen Seil a und Seilhülse b mittels Verguss c, dargestellt anhand der Schlussartenmatrix SAa, b


AB

SH

V

G

A

GS EK a

b

38 Ausführung eines Seilkopfvergusses zur Verankerung eines Seilendes (Herst.: Pfeifer). S Seil AB Abbindung SH Seilhülse V Vergusskörper G Gewinde A anschließendes Bauteil

c HB

39 In Holz eingeklebte Gewindestange, hier parallel zur Faserrichtung. GS Gewindestange EK Epoxidharzkleber HB Holz- oder BSH-Bauteil Mindestabstände von rechtwinklig zur Stabac

uchten Stäben rallel zur Faserrichtung eingeklebte Stahlstäbe

rechtwinklig zur Faserrichtung eingeklebte Stahlstäbe

a2

=5·d

a2,c

= 2,5 · d

a2

=4·d

siehe 23 in Kap. XI-5

Mindestabstände v rallel zur Stabac

uchten Stäben rallel zur Faserrichtung eingeklebte Stahlstäbe

rechtwinklig zur Faserrichtung eingeklebte Stahlstäbe

a2

=5·d

a2,c

= 2,5 · d

a1

=4·d

a2

=4·d

a1,c

= 2,5 · d

a2,c

= 2,5 · d

40 Mindestabstände von in Holz eingeklebten Stahlstäben in Abhängigkeit ihres Nenndurchmessers d nach DIN 1052, 14.3. Die Abstandsmaße ai sind in Kap. XI-5, 20 definiert.

220

XI Verbindungen

Kleber und Stahl hinzu. Beim statischen Nachweis der Verbindung sind nach Norm geregelte Mindestabstände zwischen Stäben in Abhängigkeit ihres Nenndurchmessers d einzuhalten ( 40). Dabei ist jeweils zu unterscheiden, ob die Stäbe rechtwinklig zu oder entlang ihrer Achse beansprucht werden. Gewindestangen können parallel oder rechtwinklig zum Faserverlauf eingeklebt werden. In Holz eingeklebte Stahlstäbe werden vornehmlich zur Verstärkung von Holzbauteilen, zur verbesserten lokalen Krafteinleitung – oft im Auflagerbereich – sowie für Schubverbindungen wie beispielsweise bei Holz-Beton-Verbundkonstruktionen eingesetzt.

Anmerkungen

1

2

3 4 5 6

Näheres in der Fachliteratur, beispielsweise: Bergmeister K, Wörner JD (Hg.) (2005) Beton-Kalender, Band 2, S. 112 Franz G (1980) Konstruktionslehre des Stahlbetons Leonhardt F (1984) Vorlesungen über Massivbau Siehe die Vorschriften der DIN 1045-3, 8.4 (5): „Arbeitsfugen sind so auszubilden, dass alle dort auftretenden Beanspruchungen aufgenommen werden können und ein ausreichender Verbund der Betonschichten sichergestellt ist. Vor dem Weiterbetonieren sind Verunreinigungen, Zementschlempe und loser Beton zu entfernen und die Arbeitsfugen ausreichend vorzunässen. Zum Zeitpunkt des Anbetonierens muss die Oberfläche des älteren Betons mattfeucht sein, damit sich der Zementleim des neu eingebrachten Betons mit dem älteren Beton gut verbinden kann.“ Petersen Ch (1994), S. 597 Maßangaben nach Petersen Ch (1994) Stahlbau, S. 596 f Bindseil P (1991) Stahlbetonfertigteile – Konstruktion, Berechnung, Ausführung, Düsseldorf, S. 89 Bindseil P (1991), S. 159 ff und Pauser A (1998) Beton im Hochbau: Handbuch für den konstruktiven Vorentwurf, Düsseldorf, S. 133 ff

1. Allgemeines 1.1 Schlussarten 1.2 Merkmale 1.3 Fügeverfahren und Bauweise 2. Nieten 2.1 Arten von Nietverbindungen 2.1.1 Vollniete 2.1.2 Hohlniete 2.1.3 Schließringniete 2.1.4 Blindniete 2.2 Mechanisches Wirkprinzip 3. Falzen und Bördeln von Feinblech 3.1 Mechanisches Wirkprinzip 4. Verpressen und Quetschen Anmerkungen

XI

VERBINDUNGEN



XII

ÄUSSERE HÜLLEN



XIII

INNERE HÜLLEN



222

1.

XI Verbindungen


Verbindungen durch Umformen – gemeint ist vorwiegend plastisches Umformen – entstehen im Wesentlichen in zwei Arbeitsschritten: dem Positionieren der Fügeteile zueinander (unmittelbar), oder der Fügeteile inklusive Verbindungsmitteln (mittelbar), und dem nachfolgenden Umformen eines oder mehrerer Fügeteile, bzw. des beteiligten Verbindungsmittels derart, dass die gewünschte Schlusswirkung hergestellt und ein ungewolltes Lösen der Verbindung verhindert wird.

1.1

Schlussarten

Die Verbundwirkung von Verbindungen durch Umformen beruht grundsätzlich auf dem Formschluss, und zwar als reiner Formoder Berührschluss (f) mit Spiel oder als quasi-Formschluss oder nicht nachgiebiger elastischer Kraftschluss (Ef) ohne Spiel.

1.2

Merkmale

Zum Zweck der Schaffung der Schluss erzeugenden Umformung ist eine Kraftwirkung erforderlich, also eine Verformkraft (V) und die zugehörige Reaktion, eine Haltekraft (H). Letztere kann auf die gegebene Unbeweglichkeit der (gestellfesten) Fügeteile zurückzuführen, oder durch geeignete Mittel während des Montagevorgangs (Gegenhalten) aufzubringen sein. Die Umformung erfolgt zumeist plastisch – also dauerhaft –, in Einzelfällen auch elastisch, sofern das elastische Rückfedern in die Ausgangsposition durch Formschluss verhindert wird. Dies geschieht beispielsweise beim Flechten oder Weben von elastisch federnden Fügeteilen. In Abhängigkeit von der Art und dem Maß der Verformung, die für das Herstellen der Verbindung stattfindet, wie auch vom beteiligten Werkstoff, ist eine Verbindung durch Umformen als lösbar oder unlösbar einzustufen (). Die meisten bauüblichen Verbindungen durch Umformen sind vielmehr als bedingt lösbar zu bezeichnen, da die Fügeteile sich bei unmittelbaren Verbindungen im Bedarfsfall – zumindest in der Theorie, kaum hingegen in der Praxis – zurückverformen lassen und bei mittelbaren nur das Verbindungsmittel zerstört oder plastisch zurückverformt werden muss.

zur Definition der Lösbarkeit vgl. Kap. XI-1, Abschn. 3.2 funktionale Anforderungen an eine Verbindung > 3.2.5 aus der Forderung nach Veränderbarkeit oder Recyclingfähigkeit der Konstruktion, S. 20

1.3


Verbindungen durch Umformen lassen sich einleuchtenderweise nur mit Fügeteilen oder Verbindungsmitteln aus solchen Werkstoffen herstellen, welche die für die Verbundwirkung nötige Umformung zulassen. Mineralische Werkstoffe scheiden für dieses Fügeprinzip aufgrund ihrer spröden Werkstoffcharakteristik von vornherein aus, übliches Bauholz ebenfalls – nicht aber dünne elastische Holzstäbe oder -streifen, die sich verflechten lassen. Metalle hingegen sind grundsätzlich gut geeignet, sofern sie die notwendige Zähigkeit besitzen. Bei unmittelbaren Verbindungen betrifft diese Forderung die Fügeteile selbst, bei mittelbaren nur das Verbindungsmittel. Grundsätzlich spricht deshalb nichts dagegen, spröde Fügeteile mit zähfesten Verbindungsmitteln durch Umformen der letzteren zu fügen, wenngleich diese Kombination im Bauwesen selten vorkommt. Fügeverfahren durch Umformen waren im Stahlhochbau ehemals durch die Nietverbindung vertreten, bis diese Fügetechnik durch

7. Fügen durch Umformen

Schweiß- und Schraubverbindungen verdrängt wurde. Sie tritt im modernen Stahlhochbau nicht mehr auf. Hingegen sind Nietverbindungen im Leichtbau, insbesondere bei leichten Hüll- oder Ausbauteilen, nach wie vor weit verbreitet. Wie auch bei Klebungen der Fall, sind moderne Nietverbindungen für den Leichtbau oftmals aus dem Automobilbau oder der Luft- und Raumfahrttechnik übernommen worden, wo sie gegenüber anderen Fügetechniken deutlich vorherrschen. Dort spielen dynamische Belastungen, wie sie im Hochbau eher selten maßgeblich sind, eine bestimmende Rolle. Klebungen und Schweißverbindungen zeigen in dieser Hinsicht gegenüber Nietverbindungen Schwächen. Schraubenverbindungen sind gegen selbsttätiges Losdrehen gefährdet und müssen unter dynamischen Lasten stets dauerhaft gesichert werden, was den Montageaufwand vergrößert. Ein großer Vorteil von Nietverbindungen im Vergleich mit dem Schweißen ist, dass sich durch Nieten auch unterschiedliche Werkstoffe untereinander fügen lassen, was die Schweißtechnik nicht zulässt. Sind Teile aus Leichtmetallen zu fügen – wie eben häufig im Leichtbau der Fall –, ist Schweißen darüber hinaus nur bedingt einsetzbar, da es das Stoffgefüge des Werkstoffs zu sehr stört. Für derlei Anwendungen sind Niete prädestiniert. Niete für tragende Verbindungen wurden stets glühend geschlagen, um die plastische Formbarkeit des Werkstoffs zu erhöhen. Stahlbauteile in Dimensionen, wie sie für Primärtragwerke erforderlich sind, lassen sich unter den heute im Bauwesen herrschenden Verhältnissen nicht sinnvoll nach diesem Fügeverfahren verbinden. Der Aufwand für Glühen und Schlagen ist unverhältnismäßig groß, so dass heute auf andere Verbindungsarten ausgewichen wird. Deshalb tritt das Fügen durch Umformen bei mittel- wie auch unmittelbaren tragenden Verbindungen im Stahlhochbau praktisch nicht mehr auf. Hingegen sind Fügeverfahren durch Umformen im Seilbau verbreitet, beispielsweise beim Verseilen oder Spleißen. Zahlreiche im Maschinenbau gängige Fügeverfahren durch Umformen kommen bei der industriellen Werksfertigung von Bauprodukten, beispielsweise leichte Fassaden, zum Einsatz, zählen jedoch nicht zu den herkömmlichen Baufügungen im engeren Sinne. In den folgenden Abschnitten soll im Rahmen des Möglichen ein Überblick über die wichtigsten hochbaurelevanten Fügeverfahren durch Umformen gegeben werden.

223

224

2.

XI Verbindungen

Nieten

VDI 2232, 5.2

Nietverbindungen1 sind historisch älter als Schraubenverbindungen. Sie erfordern keine Gewindeherstellung – im vorindustriellen Bauwesen eine heikle, erst spät entwickelte Technik – und lassen sich durch Stauchung des überstehenden Endes eines durchgesteckten Stifts handwerklich mit einfachsten Hilfsmitteln herstellen. Sie sind in ihrer Einfachheit mit Nagelverbindungen vergleichbar, erlauben jedoch anders als diese das Fügen metallischer Teile untereinander. Nietverbindungen werden in der Norm folgendermaßen definiert ( ): Die Nietverbindung ist eine nicht lösbare feste oder bewegliche Verbindung eines oder mehrerer Teile mit einem Hilfsfügeteil (Niet) oder mit einem Gestaltelement eines Verbindungspartners (Nietzapfen), das bei der Montage plastisch verformt wird.

2.1

Arten von Nietverbindungen

DIN 124

entwickelt in den 1920er Jahren vom deutschen Hersteller Emhart unter der Markenbezeichnung POP-Niet, später umgangssprachlich als Poppniet bezeichnet 2 VDI 2232, 5.2 DIN EN ISO 14588

Die Blindnietverbindung ist eine feste Verbindung eines oder mehrerer Teile mit einem Verbindungsmittel (Blindniet) oder einem Gestaltelement eines Verbindungspartners, das beim Setzen eine plastische Verformung zum Schließkopf durch eine Kraft in Richtung der Nietachse erfährt. Die Schließkopfbildung erfordert die Zugänglichkeit der Verbindungsstelle nur von einer Seite.

Kap. XI-3, Abschn. 4

Die generelle Unterteilung in die Gruppen Blind- und Nichtblindnietverbindungen wie in 1 vorgenommen, orientiert sich folglich an ihrer Zugänglichkeit. Hinsichtlich morphologischer Merkmale lässt sich ferner eine Unterscheidung treffen in ( ):

Beispiel in 1, Nr. 1, 4

2.1.1

Die Zusammenstellung auf 1 gibt einen generellen Überblick über Nietverbindungen, klassifiziert nach dem Primärmerkmal der Zugänglichkeit. Beim herkömmlichen Niet ist beidseitige Zugänglichkeit erforderlich, da von der einen Seite der Stift durchgesteckt, auf der anderen Seite der Setzkopf geformt werden muss. Selbst während des Umformvorgangs ist beidseitige Zugänglichkeit notwendig, da geschlagen und gegengehalten werden muss. Eine technische Errungenschaft stellte die Entwicklung von Blindnieten dar, also solchen, die nur einseitige Zugänglichkeit erfordern (). Die allgemeine Definition nach Norm ( ) lautet:

t Vollniete (oder Zapfenniete)

Beispiel in 1, Nr. 7

t Hohlniete (oder Hohlzapfenniete)


t Schließringniete

Vollniete DIN 124, DIN 660 Halbrundniete DIN 302, DIN 661 Senkniete DIN 662 Linsenniete, DIN 674 Flachrundniete

Vollniete sind Niete, bei denen das Ende eines vollen Nietschafts zu einem Schließkopf gestaucht wird. Die klassische Form des Niets im Hochbau war der Vollniet in seiner einfachsten Ausführung mit Halbrundkopf ( ). Niete wurden im Stahlhochbau im glühenden Zustand verarbeitet ( 2): zunächst in das Bohrloch bis zum Anschlag des Setzkopfs eingeschlagen, anschließend wurde

a b 1

Niet

sehr gering bis sehr groß

0,7 bis 40,0

mittel bis groß

0,5 bis 10,0

zum Teil

c H

V

b

c1

c2

c1

a

H

b 4

Nietzapfen

c2

Bereiche wie Nr. 1

Dornniet

c1

c1 Spreizniet

2,4 bis 6,4

gering

3,0 bis 6,4

b

c2

c

14,3 bis 33,4

–

–

Varianten: Vollnietzapfen Rohr-/Holhlnietzapfen Bereiche Bohrnietzapfen Senknietzapfen wie nur konstruktionsabhänNr. 1 gige Sonderformen

Hammer

–

1,9 bis 26,0

elektrisch beheiztes Nietwerkzeug

–

–

a

H

b 7

–

0,3 bis 75,0

Varianten: Durchziehniet Zugdornniet Becherniet auch Schraubdorn mögl. lt. Patentschrift: selbstlochend mittels Bohrspitze am Dornende

a

V 6

gering bis mittel

Siehe Nr. 1

–

Handnietgeräte, Druckluft geräte

a b

5

mittelbar

siehe Nr. 1

V

H V

einseitig

10,0

in Sonderfällen

Bolzenniet

Varianten: Vollniet Zweispitzniet Rohr-/Holhlniet Halbhohlniet Hohlniet m. Kappe Vorwiegend Normteile div. Sonderformen lieferbar

0,8 bis 44,5

nein

unmittelbar

3

Hydraulische und pneumatische Setzwerkzeuge

Bemerkungen/ Varianten

–

nein

b

nein

a

H V

Handnietgeräte, Druckluftge räte

0,8 bis 136,0

nein

Schließringniet

mittel

2

nein

a

groß

beidseitig

mittelbar

c2 H V

Ansetzmasch. (be einigen Varianten) sonst: Niethammer, Gegenhalter, Nietstempel

Zusatz- Klemmfunkti- bereich onen

z. T. Zierkappen

in mm

Nietwerkzeug

Nichtbrechende Dorne: Aufsteckhalterung

Nr.

Nietnenndurchmesser

Selbstlochend

Haltekraft (H) und Verformkraft (V)

Beispiel

Bezeichnung

Zugbruchlast

Angriffsseite von

225

Scherbruchlast

Mittelbarkeit

Zugänglichkeit


Sprengniet

–

–

2,6 bis 10,0

Anstelle Stift: Schraube möglich

wird nicht mehr hergestellt

a 8

Gewindeniet

1 Übersicht über Nietverbindungen nach VDI 2232, 5.2.

mittel

3,0 bis 16,1

nein

unmittelbar

b H V

Handnietgeräte, Druckluft geräte, ölpneumatische Nietgeräte

Funktionen einer Schraube bzw. Mutter

V

0,25 bis 7,5

Varianten: Einnietmutter Dorn-Gewinde-Niet lt. Patentschrift: selbstlochend mittels Bohrspitze am Dornende

226

XI Verbindungen

der hervortretende Teil des Nietschafts von der Gegenseite mittels eines Döppers (Schließkopfdöpper) zu einem halbrunden Schließkopf geschlagen, also durch Verformkraft geknetet, wobei mit einem Setzkopfdöpper auf der anderen Seite gegengehalten wurde – die nötige Haltekraft aufbietend. Beim Abkühlen des Niets erfolgt eine Schrumpfung, welche die Verbindung unter eine gewisse Vorspannung setzt. Durch das Schlagen des plastisch knetbaren, rot glühenden Nietschafts wird das Bohrloch im Allgemeinen satt ausgefüllt – es herrscht also kein loses Spiel. Vollniete aus Leichtmetalllegierungen (geglüht und nicht geglüht) sind heute im Leichtbau im Einsatz. 2.1.2 Hohlniete DIN 6791 Halbhohlniete

2.1.3 Schließringniete DIN 29594, DIN 65157 Schließringe DIN 65155 Schließring-Passniete DIN 65156 Schließring-Passniete mit Senkkopf

2.1.4 Blindniete DIN EN ISO 15973 bis 15976 geschlossene Blindniete DIN EN ISO 15977 bis 15984 und 16582 bis 16585 offene Blindniete

Kap. XI-5, Abschn. 2.6 Einseitig zugängliche Schraubverbindungen > 2.6.1 mit vorgeformtem Gegengewinde > Verschraubung in mineralischen Werkstoffen, S. 162


Niete, bei denen der Bund des hülsenförmig endenden Nietschafts aufgeweitet oder aufgebördelt wird ( 3). Hohlniete werden auch aus Band gezogen (DIN 7339) oder aus Rohrmaterial gefertigt (Rohrniete nach DIN 7340). Schließringniete oder -bolzen sind zweiteilige Niete aus Schließring und Schließringbolzen. Der Schließring wird auf das profilierte Ende des Bolzens durch Stauchen aufgepresst. 4 bis 7 zeigen eine beidseitig zugängliche Variante (Nichtblindniet). Es existieren auch Blindnietverbindungen, die nach dem Prinzip des Schließringniets hergestellt werden. Bei Schließringbolzen nach DIN 65155 kann das Stauchen des Schließrings ohne Gegenhalter auf der Setzkopfseite, also einseitig von der Gegenseite aus erfolgen. Der Schließringdöpper stützt sich an einem profilierten, über den Schließring überstehenden Zugteil des Bolzenschafts ab und staucht den Schließring. Danach reißt das Zugteil an der Sollbruchstelle zum Bolzenschaft ab und wird entfernt. Wie in 1 unter der Kategorie der einseitig zugänglichen Nietverbindungen dargestellt, sind mehrere Herstellungsprinzipien für die Umformung des nicht zugänglichen Teils eines Blindniets von der Gegenseite aus anwendbar: t Sollbruchdorn mit Kopf ( 8 - 11): ein Nietdorn mit Sollbruchstelle ist in einer Niethülse eingebettet. An seinem auf der Setzkopfseite überstehenden Ende wird axiale Zugkraft ausgeübt, so dass der Nietdornkopf das Ende der Niethülse auf der Gegenseite derart verformt, dass ein Formschluss entsteht. Durch progressive Krafteinwirkung wird der Nietdorn an der Sollbruchstelle abgetrennt und dadurch der überstehende Teil entfernt. Die von der Stiftkopfseite aus aktivierte Spreizwirkung der Niethülse zeigt eine gewisse Verwandtschaft mit Fügeprinzipien von Spreizdübeln wie sie an anderer Stelle diskutiert werden ( ). t Explosivkraft (Sprengniet): eine kleine Menge Sprengstoff in einem Hohlteil des Bolzenschafts wird zur Detonation gebracht und spreizt den Bund des Hohlschafts. Es bildet sich ein Formschluss (heute nicht mehr gebräuchlich).


227

1

SED

2

2 Schematische Darstellung des Setzens eines Vollniets 3 (Nicht-Blindniet).

a

SEK

a, b c SEK SLD SED SLD RS NH

c a

c SLK

b

RS b NH

3 Halbhohlniet mit Flachrundkopf nach DIN 6791 (Nicht-Blindniet) beim Einfädeln (1) und nach dem Umformen (2).

SLD

1

2 SED

a

Fügeteile Verbindungsmittel: Vollniet Setzkopf Schließkopf Setzkopfdöpper (Gegenhalter) Schließkopfdöpper Rohlingschaft Niederhalter zum Blechschließen (bei Maschinennietung)

c1

SRB

c2

SR

SED

b

SRD

3

4

4-7 Schematische Darstellung des Setzens eines Schließringniets (Nicht-Blindniet): 1 2 3 4

Einführen des Schließringbolzens Ansetzen von Setzkopfdöpper (Gegenhalter und Schließringdöpper Stauchen des Schließrings Fertige Nietverbindung

SRB SR SED SRD

Schließringbolzen Schließring Setzkopfdöpper Schließringdöpper

228

XI Verbindungen

t Gewindedorn: Ein Gewindestift mit oder ohne Kopf wird von der Einsteckseite aus angezogen und bewirkt die Umformung der Niethülse oder eines darüber greifenden Schließrings, so dass ein Formschluss entsteht ( 16, 17).

8, 9 Schematische Darstellung des Setzens eines geschlossenen Dornniets (Blindniet) mit Flachkopf nach DIN EN ISO 15973 bis 76: Einführen des Dornniets in das Bohrloch (im oberen Blech größeres Spiel zum leichteren Ausrichten) – Aufbringen der Zugkraft F 2 Verformen des überstehenden Endes der Niethülse und Schaffung des Formschlusses – gleichzeitig Ausfüllen der Bohrung durch Stauchung der Niethülse – Abbrechen des Nietdorns an der Sollbruchstelle ND Nietdorn NH Niethülse SBS Sollbruchstelle F axiale Zugkraft

1

1

10, 11 Schematische Darstellung des Setzens eines offenen Dornniets (Blindniet) mit Flachkopf nach DIN EN ISO 15977, -79, -81, -83: Einführen des Dornniets in das Bohrloch (im oberen Blech größeres Spiel zum leichteren Ausrichten) – Aufbringen der Zugkraft F 2 Verformen des überstehenden Endes der Niethülse und Schaffung des Formschlusses – gleichzeitig Ausfüllen der Bohrung durch Stauchung der Niethülse – Abbrechen des Nietdorns an der Sollbruchstelle ND Nietdorn NH Niethülse SBS Sollbruchstelle F axiale Zugkraft

a

2

F

c2

ND

c1

NH

b SBS

1

2

F

1

a

c2

ND

c1

NH

b SBS


229

1

2 a

b

c1

SRB

c2

SBS

SR

ZT

4

3

12-15 Schematische Darstellung des Setzens eines Schließring-Passbolzens (Nicht-Blindniet) nach DIN 65155: 1

F

1

Einführen des Passbolzens in das Bohrloch und Aufschieben des Schließrings von der Gegenseite 2 Aufsetzen des Schließringdöppers – Stützung am Zugteil des Bolzens 3 Stauchung des Schließrings durch Aufbringen der Presskraft F 4 Abreißen des Zugteils an der Sollbruchstelle und Abziehen des Schließringdöppers SRB Schließring-Passbolzen SR Schließring SBS Sollbruchstelle ZT Zugteil des Bolzenschafts SRD Schließringdöpper F axiale Zugkraft

F

2

F WZ

c3 a

GD

c1

NH

b

c2

16, 17 Schematische Darstellung des Setzens eines Gewindedornniets (Blindniet): Aufpressen des Schließrings auf die konische Niethülse infolge Zugs durch den Gewindenietdorn.

SR

WZ GD NH SR ZT F

Werkzeug Gewindenietdorn Niethülse Schließring Zugteil des Bolzenschafts axiale Zugkraft

230

2.2

XI Verbindungen


Die Umformung des Niets behindert die Bewegung im Gegensinn zur Montagerichtung, also das Auseinanderfallen der Verbindung, und sichert somit die Verbindung im von Anfang an einzigen möglichen Bewegungssinn. Die wirkende Hauptschlussart ist ein Formschluss ( 18). Je nach Ausführung der Verbindung handelt es sich quer zur Stiftachse (¬ x, z) um einen reinen Berühr- oder Formschluss (f) wenn loses Spiel herrscht, oder quasi-Formschluss (Ef) bei Passsitz. Dies ist zumeist dann der Fall, wenn durch die axiale Pressung des Nietschafts oder der Niethülse der Werkstoff seitlich verdrängt wird und dieser das Bohrloch satt ausfüllt. Bei warm geschlagenen Nieten und dem vorgeschriebenen kleinen Übermaß des Bohrlochs von 1 mm trifft dies stets zu. Sofern eine ausreichende Anpresskraft des Niets auf die Fügeteile wirkt – dies stellt sich beispielsweise durch die Schrumpfung eines warm geschlagenen Niets nach Erkalten ein –, kann sich quer zur Nietachse auch ein beschränkter Reibschluss (r) zwischen den Grenzflächen der Fügeteile einstellen. Wird die Belastung der Verbindung in dieser Richtung groß genug, wird der Schlupf überwunden, der Nietschaft drückt sich gegen die Bohrlochwandung und es wirkt wiederum ein Formschluss. Gegen Verdrehen um die Nietachse (Rotation in der Ebene xz) wirkt beim Einzelniet nur ein möglicher Reibschluss infolge Anpresskraft auf die Fügeteile. Wie bei anderen Stiftverbindungen tritt diese Schlussart deshalb nicht in Funktion, weil der Anschluss stets aus mehr als einem Niet besteht. Drehmomente werden dann durch Formschluss an der Nietgruppe aufgenommen.

Verbindung zweier Bleche a und b mittels Vollniet c (warm geschlagen) x, z: quasi-Formschluss (ohne Spiel): strammes Anliegen der Lochwandung am Nietschaft; wenn Spiel vorhanden: reiner Formschluss f Teilweise Reibschluss r an der Schnittfläche zwischen a und b infolge Anpressens durch Teilvorspannung (Schrumpfung)

c a SLK

y: quasi-Formschluss (ohne Spiel): Anliegen der Setz- und Schließkopfflächen infolge Vorspannung durch Schrumpfen SEK

b

A

S a,b =

(

S a,b =

y

x

x y z

-x -y -z


)


(

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

(r) (r)

Ef

Ef

Ef

Ef

Ef

)

yz, xy: quasi-Formschluss (ohne Spiel)

zx: Reibschluss: Aktiviert durch Anpresskraft der Nietköpfe: statisch nicht ansetzbar

18 Ausführung und mechanisches Wirkprinzip einer Vollnietverbindung, dargestellt anhand der Schlussartenmatrix SAa, b.


231

Als weiteres bauübliches Fügeverfahren durch Umformen gilt das Falzen und Bördeln von dünnen Blechen wie im Rahmen von Spenglerarbeiten für die Dacheindeckung oder die Fassadenverkleidung im Gebrauch ( ). Dabei wird die leichte Verformbarkeit der dünnen Bleche aus biegeweichem Werkstoff (Kupfer, Titanzink, Aluminium) ausgenutzt, die das Herstellen der Fügung auch auf der Baustelle mit handwerklichen oder maschinellen Mitteln erlaubt. Die Fügung durch unmittelbares Umformen ohne stiftförmige Verbindungsmittel wie Schrauben, Nägel oder Niete kommt der primären Aufgabe dieser Blechkonstruktionen, nämlich dem Dichten gegen Wasser und Wind, entgegen, da keinerlei Bohrungen in der ansonsten dichten Blechhaut erforderlich sind. Die erhöhte Ausbildung der Stöße (Stehfalz) ist auf das Bestreben zurückzuführen, die gefährdete Stoßfuge aus der Wasser führenden Ebene (der flach liegenden Blechhaut, ) emporzuheben. Gleichzeitig erfahren die dünnen Blechbahnen durch die Stehfalze eine gewisse Versteifung. Das Falzen oder Bördeln der Bleche (in der Fachsprache: Schare) untereinander erfolgt stets gemeinsam mit einem Haltewinkel, der so genannten Haft, welcher die Befestigung der Blechbahnen auf der tragenden Unterlage gegen Verschieben quer zum Falz und gegen Abheben bewirkt ( 19-24 und 25-27). Bei gebördelten Aluminiumblechen ( 28) übernehmen Halteklipps auch die Stützung der Bleche.

3.

Es wirkt grundsätzlich ein reiner Formschluss f mit losem Spiel zwischen den Fügeteilen, sowohl zwischen Blechen wie auch zwischen Blechen und Haften oder Klipps ( 28). In Richtung der Stehfalze (¬ z) ist der Formschluss bei dieser Verbindungsart nicht wirksam, wenngleich die Bahnen auch in dieser Richtung durch Querfalze (bei Längsstößen oder an First und Traufe) zumeist – zusätzlich – formschlüssig gehalten sind. Stattdessen wirkt in dieser Richtung ein Reibschluss zwischen den anliegenden Falzflächen. Damit die Temperaturdehnungen aufgenommen werden können, werden grundsätzlich (bis auf einen Fixpunkt) gleitende Schiebehafte verwendet.

3.1

Falzen und Bördeln von Feinblech

weiterführende Aussagen zu konstruktiven Lösungen finden sich in Kap. XII-5, Abschn. 2.2.9 Dächer mit Deckung aus Metall, S. 510

Band 2, Kap. X, Abschn. 6.8 Fuge mit Aufkantung vorne, S. 638 Das zugrundeliegende Dichtprinzip wird ebd. in Abschn. 3. Entwurflich-konzeptionelle Maßnahmen, S. 608, angesprochen


232

XI Verbindungen

1

3

2

Schar a

Schar b

Haft

y

y

y x

x

4

x

5

y

y

x

x

19-24 Herstellung eines Doppelstehfalzes im manuellen Verfahren.

1

2

3

Schar a (Oberfalz) Schar b (Unterfalz) y

Haft x

25-27 Herstellung eines Doppelstehfalzes im maschinellen Verfahren. Beide Blechschare werden mit Ober- und Unterfalz vorgebogen.

y

y x

x


1

Gefälzte Verbindung zwischen Blech a und Haft b gemeinsam mit Blech b' (Stehfalz)

233

2

Gebördelte Verbindung zwischen Blech a und Blech b über Halteklipp b'

b'

a

a

b

x: reiner Formschluss (mit Spiel): Berührschluss zwischen den umgeformten Blechen a, b bzw. zwischen gefälztem Blech a und der Haft b Behinderung des seitlichen Verschiebens der Bleche, jedoch federnd zur Aufnahme der Temperaturdehnungen y: reiner Formschluss (mit Spiel): Behinderung des Abhebens durch gemeinsames Fälzen mit Haft in Fall 1, (Sicherung gegen gemeinsames Abheb durch Kopf des Halteklipps b' in Fall 2)

b

A

S a,b = b'

(

f

f

f

f

f

f

f

f

0

0

f

f

yz: reiner Formschlus (mit Spiel)

)

zx: reiner Formschlus (mit Spiel) xy: reiner Formschlus (mit Spiel) infolge Doppe halterung jeder Bahn

-y: reiner Formschluss (mit Spiel): Aufliegen der Bleche auf flächiger Unte (Fall 1) oder auf Halteklipp b' (Fall 2)

(

S a,b =

y

x y z

-x -y -z


)


x

z: Bewegungsfreiheit: Temperaturdehnungen in Richtung z werden durch gleitendes Haft (Schiebehaft) aufgenommen. Fixierung an externem Punkt (Festhaft)

28 Ausführung und mechanisches Wirkprinzip von Falz- oder Bördelverbindungen von Feinblechen, dargestellt anhand der Schlussartenmatrix SAa, b.

D

H

29 Gebördelter Anschluss anstoßender Klemmrippenprofile D aus Aluminium (Herst.: Kalzip™) über einem Halteklipp H.

234

4.

XI Verbindungen

Verpressen und Quetschen

Einzelne Verbindungen des Bauwesens werden durch Umschließen eines Fügeteils mit einem anderen Fügeteil oder einem Verbindungsmittel und nachträgliches Verpressen oder Quetschen hergestellt, so dass das Fügeteil durch elastische oder häufiger plastische Verformung eine form- und kraftschlüssige Verbindung mit dem Verbindungspartner eingeht ( ). Ein Beispiel für diese Kategorie sind Endverbindungen für Drahtseile aus Stahldraht, die durch Pressklemmen und Verpressen hergestellt werden, sogenannte Pressfittings ( 30, 31), sowie Drahtseilklemmen mit u-förmigem Klemmbügel ( 32).

VDI/VDE 2251, Bl. 1, 5.

Kap. XI-3, Abschn. 6.2.12 und 6.2.13 DIN EN 13411-3, -3/A1 sowie -3 Berichtigung 1 DIN EN 13411-5

S

PK

KBü KBa

G

a-a

a

DK S

PK

S

K

K a

a

a y

y

y

x

30 Endpressklemme eines Seils.

a-a

x

31 Verpresste rückgebogene Seilschlaufe mit Kausche gemäß DIN EN 13411-3.

x

32 Seilschlaufe: Drahtseilklemmen mit uförmigem Klemmbügel, mit Kausche; gemäß DIN EN 13411-5. S PK G K KBü KBa DK

Anmerkungen

1

2 3

Seil Pressklemme Gewinde Kausche Klemmbügel Klemmbacke Drahtseilklemme

Laut Duden (Hg.) (2006) Die deutsche Rechtschreibung sind die Varianten der Niet, das Niet oder auch die Niete zulässig. In Fachkreisen ist der Niet, Plural die Niete vorherrschend. Laut Strassmann (2006) leitet sich das Wort Niet von althochdeutsch hniutan (= befestigen) her, während der umgangssprachliche Begriff die Niete (Plural: die Nieten) auf holländisch niet (= nichts) zurückzuführen ist. Strassmann B (2006) nach Beitz W, Grote K H (Hg.) (2001) Dubbel – Taschenbuch für den Maschinenbau, S. G 36

1. Allgemeines 1.1 Schlussarten 1.2 Merkmale 1.3 Fügeverfahren und Bauweise 2. Schweißen von Stahlbauteilen 2.1 Schweißverfahren 2.1.1 Schmelzschweißverfahren 2.1.2 Pressschweißverfahren 2.2 Schweißeignung von Stählen 2.3 Schweißnähte 2.3.1 Stoßarten 2.3.2 Schweißnahtarten 2.3.3 Schweißnahtvorbereitung 2.4 Einfluss der Wärme auf die Verbindung 2.5 Einfluss des Stoffgefüges auf die Verbindung 2.6 Sicherheit von Schweißverbindungen 2.7 Mechanisches Wirkprinzip 2.8 Konstruktive Standardlösungen 2.9 Bolzenschweißverfahren 3. Kleben von Metallbauteilen 3.1 Mechanisches Wirkprinzip 3.2 Einsatz 3.3 Klebstoffe 3.4 Konstruktive Gestaltung von Klebeverbindungen 4. Kleben von Holzbauteilen 4.1 Mechanisches Wirkprinzip 4.2 Einsatz 4.3 Klebstoffe 4.4 Voraussetzungen für die Klebung 4.5 Konstruktive Ausführung von Klebefugen 4.5.1 Schäftungsverbindungen 4.5.2 Keilzinkenverbindungen 4.6 Zusammengesetzte Bauteile Anmerkungen

XI

VERBINDUNGEN



XII

ÄUSSERE HÜLLEN



XIII

INNERE HÜLLEN



236

1.

XI Verbindungen

Allgemeines DIN 8593, ON 4.6 bis 4.8, zusammengefasst in Kap. XI-3 Fügeverfahren

1.1

Schlussarten DIN 8593-0

Verbindungen, die durch das Verfahren des Stoffvereinigens hergestellt werden, umfassen die Fügetechniken des Schweißens, Lötens und Klebens. Dabei ist das Schweißen hinsichtlich der Art des Zusammenhalts der Verbindung vom Kleben und Löten deutlich zu unterscheiden. Nach der Norm ( ) sind die Fügeverfahren des Stoffvereinigens dadurch gekennzeichnet, dass Bindekräfte zwischen Werkstoffen aktiviert werden. Diese lassen sich grundsätzlich auf zwei fundamental unterschiedliche physikalische Wirkungen und auf zwei damit zusammenhängende Schlussarten zurückführen: t ,PIÊTJPO innerhalb der Verbindung zwischen Teilen eines gleichen Materials (z. B. Schweißen). Bei einer Kohäsion zwischen Fügeteilen wirken stoffliche 7BMFO[LSÊGUF. Die zur Wirkung kommende Schlussart ist der Stoffschluss (s). Schweißverbindungen beruhen auf der Wirkung der Kohäsion bzw. des darauf beruhenden Stoffschlusses.

Band 1, Kap. III-1, Abschn. 7.4, S. 86 DIN EN 923, 2.6

zur Auffassung der Adhäsion als Kraftschluss (nicht als Stoffschluss) siehe die Bemerkungen in Kap. XI-2, Abschn. 3.2 Stoffschluss, S. 50 sowie 3.3.1 Normaler Kraftschluss, S. 51

t PEFS"EIÊTJPO zwischen gleichen oder auch unterschiedlichen Werkstoffen. Es wirken dann (SFO[nÊDIFOCJOEVOHFO, die aus chemischer Sicht als – im Vergleich zu Valenzkräften schwächere – Nebenvalenzbindungen gelten (). Adhäsion wird nach Norm wiederum differenziert in ( ): tt TQF[JmTDIF "EIÊTJPO infolge zwischenmolekularer Kräfte (Nebenvalenzkräfte). Die wirksame Schlussart rechtwinklig zur Berührfläche der Fügeteile ist der normal wirkende BEIÊsive Kraftschluss (m) (). Diese ist für die Fügungen durch Kleben und Löten kennzeichnend und stellt die Grundlage für ihren Zusammenhalt dar. Ferner wirkt in der Berührfläche selbst, also tangential, ein Reibschluss (r), induziert durch die normale Kraftwirkung der Adhäsion bzw. des adhäsiven Kraftschlusses und der Rauigkeit der Berührflächen. tt und NFDIBOJTDIF"EIÊTJPO, die auf dem Verankern durch Klebflächenrauigkeit und/oder Absorption in porösen Fügewerkstoffen beruht. Die wirkende Schlussart ist in diesem Fall der quasi-Formschluss (Ef). Sie spielt bei Fügungen durch Kleben und Löten eine eher untergeordnete Rolle und ist vielmehr kennzeichnend für das Fügen durch Urformen. Die mechanische Adhäsion spielt auch beim oben angesprochenen Reibschluss der spezifischen Adhäsion eine Rolle. Durch die Herstellung eines Stoffschlusses ist zwangsläufig für alle denkbaren Richtungssinne der Beanspruchung diese Schlussart wirksam und sind gleichzeitig alle anderen Schlussarten ausgeschlossen. Dies schlägt sich deutlich sichtbar in der vollständigen Belegung der Schlussartenmatrix mit dem Stoffschluss s nieder.

8. Fügen durch Stoffvereinigen

237

Bei Adhäsion zwischen Fügeteilen kommen – wie diskutiert – verschiedene Schussarten je nach betrachtetem möglichen Bewegungssinn zur Wirkung, teilweise in Kombination miteinander. Effektiv sind indessen, wie auch beim Stoffschluss, durch diese Art der Fügung stets alle Richtungssinne gesperrt. Die meisten Fügungen nach dem Verfahren des Stoffvereinigens basieren auf dem integrierenden Bauprinzip. Lokal begrenzte Schweißungen (Punktschweißung), Lötungen oder Klebungen können indessen auch dem differenzialen Bauprinzip zugeordnet werden, stellen aber eher die Ausnahme dar. Verbindungen durch Stoffvereinigen sind grundsätzlich unlösbar. Nur in Ausnahmefällen, zumeist bei Verbindungen, die nicht zur Aufnahme größerer Kräfte, also nicht für den Einsatz in Primärtragwerken geeignet sind, ist ein Lösen ohne Schädigung der Fügeteile möglich. Der wesentliche Vorteil dieses Fügeverfahrens, nämlich dass es ein kontinuierliches Stoffgefüge oder einen Verbund zwischen Werkstoffen derart erzeugt, dass es einem ungestörten Materialkontinuum sehr nahe kommt, ist ursächlich mit dem Nachteil verknüpft, einen vergleichsweise hohen Aufwand für das Lösen zu verursachen. Verbindungen durch Stoffvereinigen sind deshalb in den seltensten Fällen als recyclingfreundlich zu bewerten. Es liegt des weiteren in der Natur dieser Verbindungsart, dass zwischen den Fügeteilen kein loses Spiel herrscht und – wie angesprochen – auch keine Gleichzeitigkeit von Bindung und Bewegungsfreiheit in verschiedenen Raumrichtungen wie bei anderen Verbindungsarten möglich. Die unterschiedslos in allen Richtungen wirkenden, Schluss erzeugenden atomaren oder molekularen Bindungskräfte bzw. elektromagnetischen Nebenvalenzkräfte verhindern diese Möglichkeit (). Nichtsdestoweniger lassen sich Verbindungen durch Stoffvereinigen mit solchen nach anderen Fügeverfahren derart kombinieren, dass Relativbewegungen in der Verbindung – global betrachtet – zugelassen werden. Gute Beispiele hierfür sind Verbindungen des Stahlbaus aus geschweißten Teilen mit einem oder mehreren Freiheitsgraden wie in Kapitel XI-4 näher untersucht (). Verbindungen durch Stoffvereinigen sind im Wesentlichen auf die Holz- und Stahlbauweisen beschränkt. Das Schweißen von Stahlbauteilen schafft einen echten Stoffverbund zwischen den Fügeteilen, während Holzbauteile nach dem Prinzip der Adhäsion geklebt (geleimt) werden. Auch Klebungen von Stahlbauteilen untereinander oder mit Betonteilen – wie auch vereinzelt von Stahlbetonfertigteilen untereinander – unter Verwendung von Kunstharzklebern haben sich in der modernen Bautechnik durchgesetzt (). Mineralische Werkstoffe werden zwar in der Mauertechnik mit Klebemörtel verarbeitet, doch ist die dabei wirkende Adhäsionskraft nur gering und trägt kaum etwas zur Tragfähigkeit der Verbindung bei. Wie bei herkömmlichen Mörteln auch, steht bei der Klebe- bzw. Zwischenschicht in der Steinfuge die ausgleichende Funktion im Vor-

1.2

Merkmale

Abschn. 2.7, 3.1 und 4.1 Mechanisches Wirkprinzip

Kap. XI-4, Abschn. 4 Zusammensetzen von Stahlbauteilen, S. 117

1.3


wie beispielsweise Klebebewehrung von Betonbauteilen oder Injektionsanker, wenngleich letztere einen Übergangsform zum Fügen durch Urformen darstellen und deshalb in Kap. XI-6, Abschn. 2.4.2 behandelt werden.

238

XI Verbindungen

dergrund. Ansonsten existiert kein Verfahren, das imstande wäre, die Grenzflächen mineralischer Werkstoffe in geeigneter Wiese aufzulösen, um einen echten Stoffverbund, also einen Stoffschluss, herzustellen. Einen mineralischen Stoffschluss zu schaffen vermag ausschließlich der Werkstoff Beton im Zustand des formbaren Frischbetons. Hingegen kann eine fachgerecht ausgeführte Arbeitsfuge im Betonbau als eine Fügung durch adhäsiven Kraftschluss, in ihrer Wirkung vergleichbar mit einer Klebung, aufgefasst werden. In diesem Sinne ist sie in ihrer Tragfähigkeit gleichzustellen mit der Haftung zwischen Zuschlag und Zementstein. Klebungen im Holzbau haben im Rahmen des modernen ingenieurmäßigen Holzbaus eine große Bedeutung erlangt, sind indessen mit der Einschränkung behaftet, nur als Werksfügung einsetzbar zu sein. Neben Stahl lassen sich auch Kunststoffe durch Schweißen verbinden. Auch Klebungen wie das Kaltschweißen sind für diesen Zweck geeignet. 2.

Schweißen von Stahlbauteilen Kap. XI-3 , Abschn. 7.1 Schweißen von Metallen, S. 94

Kap. XI-3 , Abschn. 7.2 Schweißen von Kunststoffen, S. 94

DIN ISO 857-1, 3.1 sowie DIN EN 14610, 2.1 (diese Norm ersetzt die DIN 857-1 weitgehend)

2.1

Schweißverfahren DIN 8593-6, DIN EN ISO 4063, DIN EN 14610 sowie E DIN 1910-100

2.1.1

Ein Überblick über Schweißverfahren findet sich in Kapitel XI ( ). Wegen seiner großen baulichen Bedeutung soll in diesem Kapitel das 4DIXFJFOWPO4UÊIMFO behandelt werden. Das Schweißen von Kunststoffen gewinnt in letzter Zeit im Zuge des experimentellen Einsatzes von Kunststoffen in Primärtragwerken an Bedeutung, stellt jedoch dessen ungeachtet im Hochbau eine Sondertechnik dar. Kunststoffschweißen kommt häufiger bei der industriellen Herstellung (Vorfertigung) von Bauprodukten und -komponenten zum Einsatz sowie auch insbesondere im Rohrleitungsbau, gehört aber im Allgemeinen – noch – nicht zum Arbeitsrepertoire des Baukonstrukteurs. Ein Überblick findet sich in Kapitel XI ( ). Nach Definition der Norm ist das Schweißen von Metallen ein Vorgang, der Metall(e) unter Aufwand von Wärme und/oder Druck derart verbindet, dass sich ein kontinuierlicher innerer Aufbau des verbundenen Metalls bzw. der verbundenen Metalle ergibt.

Eine Auswahl der für den Stahlhochbau relevanten Schweißverfahren und ihre Einordnung in die Gesamtsystematik gemäß der Norm ( ) findet sich in 1.

Schmelzschweißverfahren

Die im Stahlhochbau am häufigsten angewandten Schweißverfahren zählen zur Gruppe der Schmelzschweißverfahren. Dazu gehören:

t Lichtbogenschweißen

t Lichtbogenschweißen: Der Werkstoff wird durch äußere Energiezufuhr aufgeschmolzen. Es stellt sich infolge elektrischer Spannung ein Lichtbogen zwischen Elektrode und Werkstück ein. Im Lichtbogen herrschen Temperaturen von rund 4500°C. Der Lichtbogen und das Schmelzbad sind gegen die Einwirkung der Luftgase (O, N) zu schützen. Dies erfolgt durch Elektrodenumhüllungen, Schweißpulver oder Schutzgase. 2


Übersicht aller Schweißverfahren

239

Auswahl im Stahlhochbau üblicher Schweißverfahren

Schweißen von Metallen 3.1 Pressschweißen 3.1.1 Pressschweißen durch festen Körper 3.1.2 Pressschweißen durch Flüssigkeit 3.1.3 Pressschweißen durch Gas 3.1.4 Pressschweißen durch elektr. Gasentladung

3.1.4.3 Hubzündungs-Bolzenschweißen mit Keramikring

3.1.5 Pressschweißen durch Strahlung

3.1.4.4 Kondensatorentladungs-Bolzenschw. m. Hubzündung

3.1.6 Pressschweißen durch Bewegung von Masse

3.1.4.5 Kondensatorentladungs-Bolzenschw. m. Spitzenzündung

3.1.7 Pressschweißen durch elektrischen Strom

3.1.7.2 Widerstands-Punktschweißen

3.2 Schmelzschweißen

3.1.7.10 Abbrennstumpfschweißen

3.2.2 Schmelzschweißen durch Flüssigkeit 3.2.3 Schmelzschweißen durch Gas

3.2.3.1 Gasschmelzschweißen (Autogenschweißen)

3.2.4 Schmelzschweißen durch elektr. Gasentladung

3.2.4.1 Lichtbogenschweißen (Elektroschweißen)

3.2.5 Schmelzschweißen durch Strahlung

3.2.4.4 Offenes Lichtbogenhandschweißen

3.2.7 Schmelzschweißen durch elektrischen Strom

Offenes mechanisches Lichtbogenschweißen 3.2.4.7 Unterpulverschweißen 3.2.4.13 Metall-Schutzgasschweißen 3.2.4.14 Metall-Inertgasschweißen (MIG) 3.2.4.15 Metall-Aktivgasschweißen (MAG) 3.2.4.21 Wolfram-Inertgasschweißen (WIG)

1 Übersicht über Schweißverfahren nach DIN 8593-6 und DIN EN 14610 (linke Spalte) und Auswahl der wichtigsten im Stahlhochbau zum Einsatz kommenden Verfahren (rechte Spalte) (in Anlehnung an 1). Die Ordnungsnummern entsprechen der Systematik der DIN EN 14610.

tt Lichtbogenhandschweißen: wichtigstes Schweißverfahren im Stahlhochbau. Die umhüllte Elektrode schmilzt unter der Wirkung des Lichtbogens und führt Werkstoff in das Schmelzbad zu. Die abbrennende Umhüllung setzt ein Gas als Schutz gegen die Lufteinwirkung frei. Der Werkstoff der Elektrode (Zusatzwerkstoff) ist in seiner chemischen Zusammensetzung auf den Werkstoff der Fügeteile sowie auf die nach dem Schweißen zu erwartenden Eigenschaften abgestimmt. tt mechanisches Lichtbogenschweißen: bei automatischem Abspulen einer Rollenelektrode.

240

XI Verbindungen

tt Unterpulverschweißen: Es werden blanke Draht- oder Bandelektroden und ein aufgeschüttetes Schweißpulver verwendet. Das schmelzende Pulver bildet eine geschmolzene Schlacke, die den Lichtbogen vollständig einhüllt und das Schmelzbad von der Atmosphäre abschirmt. tt Schutzgasschweißen: Schweißverfahren mit Drahtelektrode, wobei der Lichtbogen und das Schmelzbad gegenüber der Atmosphäre durch einen Mantel aus Gas geschützt werden, der von einer äußeren Quelle zugeführt wird. Die wichtigsten Verfahren: Metall-Inertgasschweißen (MIG): Der Schutz wird durch ein inertes Gas (Argon, Helium) bewirkt. Metall-Aktivgasschweißen (MAG): Der Schutz wird durch ein chemisch aktives, O und N bindendes Gas bewirkt. Wolfram-Inertgasschweißen (WIG): Elektrode aus reinem oder legiertem Wolfram, wobei der Lichtbogen und die Schweißzone durch einen Mantel aus inertem Gas geschützt werden. Lichtbogenschweißen ist das bevorzugte Verfahren für die Herstellung von stark beanspruchten Verbindungen im Stahlhochbau, insbesondere im Einsatz für Primärtragwerke. t Gasschmelzschweißen

2.1.2 Pressschweißverfahren

t Gasschmelzschweißen (Autogenschweißen): Die zum Schweißen benötigte Wärme wird von der Verbrennung eines Brenngases oder eines Brenngasgemisches (z. B. Acetylen, Propan, Wasserstoff ) geliefert, dem Sauerstoff zugemischt wird. Gasschweißen ist ein handwerklich geprägtes Schweißverfahren für untergeordnete Schweißaufgaben, insbesondere für Reparaturen oder für die Herstellung industrieller Bauprodukte aus Feinblech. Neben den angesprochenen Schmelzschweißverfahren kommen im Hochbau für spezielle Anwendungen auch einige Pressschweißverfahren zum Einsatz. Dies sind:

t Bolzenschweißen

t Bolzenschweißen: Dabei werden Kopfbolzendübel für den Verbundbau oder Gewindebolzen mit einem Setzgerät auf Stahlflächen stumpf aufgeschweißt.

t 1VOLUTDIXFJFO

t Punktschweißen ( ): Widerstandsschweißverfahren, d. h. Pressschweißen, bei dem die zum Schweißen erforderliche Wärme durch den Widerstand gegenüber einem elektrischen Strom erzeugt wird, der durch die Schweißzone fließt. Die Schweißverbindung entsteht punktförmig in den Werkstücken zwischen den Punktschweißelektroden. Sie ist annähernd gleich groß wie die

DIN ENV 1993-1-3, 8.5


241

Elektrodenenden. Während des Vorgangs wird auf die Elektrode Presskraft ausgeübt, welche den lokal aufgeschmolzenen Werkstoff zur Verbindung bringt. t Abbrennstumpfschweißen

t Abbrennstumpfschweißen: Widerstandsschweißen, bei dem die Erwärmung durch fortschreitende und wiederholte gegenseitige Näherung der unter Strom stehenden Werkstücke erfolgt. Die Flächen gehen in einen teigigen Zustand über; anschließend werden sie zusammengepresst und in einem Stauchwulst gefügt. Schweißgeeignete Stähle und Schweißzusatzmittel müssen ausreichende ;ÊIJHLFJU aufweisen, um die Dehnungen aufnehmen zu können, die aufgrund des Schweißprozesses lokal auftreten. Wichtiges Ziel der Stahlsortenwahl ist es also, Brüche infolge spröden Werkstoffversagens auszuschließen. Die maßgeblichen Größen für die Zähigkeit von Grundmaterial und Schweißgut sind die Streckgrenze, Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Mindestkerbschlagarbeit ( ). Hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung ist der Wert des ,PIMFOTUPGGÊRVJWBMFOUT$&7 nach DIN 10025-1 maßgeblich. Niedrige CEV-Werte gewährleisten eine gute Schweißeignung des Stahls. Daneben wird zur Erfassung der Schweißeignung auch eine Abwandlung des CEV-Wertes herangezogen: der pcm-Wert, der den Kohlenstoffgehalt des Stahls stärker in Ansatz bringt und einen wichtigen Anhaltspunkt für die Beurteilung der Kaltrissgefahr in der Wärmeeinflusszone (WEZ) der Schweißnaht darstellt.3 Folgende Einflussgrößen auf die Sprödbruchgefahr sind bei der Stahlsortenwahl zu erfassen und ggf. zu beschränken ( ): t tiefste zulässige) Einsatztemperatur t Spannungszustand: maximal zulässige Spannungskonzentrationen t maximal zulässige) Dehngeschwindigkeit t maximal zulässiger) Kaltumformgrad t maximal zulässige) Erzeugnisdicke t maximal zulässige) *OIPNPHFOJUÊUEFS;ÊIJHLFJU t 4JDIFSIFJUTBOGPSEFSVOHFO

2.2

4DIXFJFJHOVOHWPO4UÊIMFO

Band 1, Kap. IV-3, Abschn. 1.2.2 Schweißgeeignete Feinkornstähle, S. 289 DIN EN 1993-1-8, 4. sowie DIN 8528-1 und DASt-Richtlinie 009 sowie DIN EN 10025-1, -3, -4

DASt-Richtlinie 009, 3.

242

2.3

XI Verbindungen

4DIXFJOÊIUF

dies gilt nicht für Pressschweißverbindungen, die im Bauwesen jedoch eher für Sonderaufgaben eingesetzt werden

Die Schweißung von zwei Fügeteilen nach dem im Bauwesen am häufigsten vorkommenden Schmelzschweißverfahren erfolgt in den meisten baupraktischen Fällen in Form von 4DIXFJOÊIten an Fugenflanken oder Seitenflächen der in einem bestimmten Winkel aufeinanderstoßenden Fügeteile (). Dies macht einen fundamentalen Unterschied bezüglich anderen stoffvereinigenden Fügeverfahren des Bauwesens aus, namentlich den Klebungen ( 2). Anders als bei letzteren, die eine vollflächige Haftung zwischen Berührungsflächen erlauben, ist das Aufschmelzen von Metallen und die Zugabe von Schweißgut, wie es für das Verschweißen der meisten bauüblichen Fügeteile erforderlich ist, im Wesentlichen nur in einem fortschreitenden linearen Prozess des Nahtauftragens realisierbar. Dabei sind des weiteren die Nahtdicken begrenzt, so dass zur Herstellung dickerer Nähte mehrere Durchgänge (Lagen) erforderlich sind. Für die Nahtherstellung ist dabei stets eine geeignete Zugänglichkeit für die Elektrode nötig. Verfahrenstechnisch ist beim Schweißen ferner ein vollflächiger Überlappungs- oder Parallelstoß durch die hohe Wärmeleitfähigkeit und -speicherfähigkeit der zu fügenden Bleche begrenzt, da Stahl beim herkömmlichen Schweißvorgang in der Fläche nicht ausreichend gut erwärmbar ist. Als Folge dieser werkstoffpezifischen Besonderheit gilt für Schmelzschweißverbindungen des Stahlbaus: t /JDIUEVSDIHFTDIXFJUF7FSCJOEVOHFOTJOEJOJISFN2VFSTDIOJUU geschwächt. Einige Verbindungen (beispielsweise Überlappungsstöße) erlauben grundsätzlich kein Durchschweißen. t %VSDIHFTDIXFJUF7FSCJOEVOHFOTDIBGGFOFJOF%VSDIHÊOHJHLFJU EFTUSBHFOEFO2VFSTDIOJUUT TJOEKFEPDINJUFOUTQSFDIFOEFN Aufwand verbunden – es ist eine Nahtvorbereitung sowie mehrere Schweißlagen erforderlich. t 'àSEJFElektrode nicht zugängliche Orte erlauben keine Schweißung (Ausnahme: Punktschweißung). Anders als bei Klebungen – oder auch Pressschweißungen – lassen sich deshalb aneinander anliegende Fugenflächen wegen fehlender Zugänglichkeit durch Schweißung nicht vollflächig miteinander fügen. Eine Verschweißung ist nur an ihren – zugänglichen – Rändern oder entlang einem Lochprofil (Lochschweißung) möglich.

DIN EN ISO 6947

Weiterhin sind beim Konzipieren einer Schweißverbindung die jeweiligen Arbeitspositionen zu berücksichtigen ( 3). Ihre Bezeichnungen sind normativ festgelegt ( ) und richten sich nach dem Neigungs- und Drehwinkel der Naht gegenüber der horizontalen Bezugsebene. Es ist stets zu bedenken, dass das plastisch-flüssige Schweißgut der Wirkung der Schwerkraft unterworfen ist. Der Schwierigkeitsgrad der Schweißung steigt infolgedessen zwischen einer Wannenschweißung und einer Überkopfschweißung kontinuierlich an. Überkopfschweißungen werden aus diesem Grunde,


Stoßart

243

Ausführung als Klebung

Ausführung als Schmelzschweißung

K

Stumpfstoß

Bemerkung

Nicht durchgeschweißte oder durchgeschweißte Stumpfstöße herstellbar

S

a

b

S

a

K

b

S

a

b

a

b

K S

a

b

Parallelstoß

a

a

Loch

a S

K

b

Vollflächiger Verbund an einem Parallelstoß als Schweißung nicht ausführbar, Schweißverbund nur durch Einführen von Löchern oder Schlitzen (Loch-, Schlitznaht)

S

b

a

Überlappungssstoß

b

S

a S S

K b

Am Überlappungsstoß lässt sich ein Schweißverbund nur an den Kanten herstellen

b

2 Gegenüberstellung möglicher Ausführungen von Bauteilstößen jeweils als Klebung und als bauübliche Schmelzschweißung. a,b Verbindungspartner K Klebung S Schweißung

Wanne PA Horizontalvertikal PD

Horizontalvertikal PD

Quer PC

HorizontalÜberkopf PD

Quer PC

Überkopf PE

HorizontalÜberkopf PD

3 Vereinfachte Darstellung der Arbeits-Hauptpositionen beim Schweißen mit zugehörigen Identifikationskürzeln nach DIN EN ISO 6947.

244

XI Verbindungen

auch wegen der Gefährlichkeit abtropfenden Schweißgutes, bei Montagearbeiten im Hochbau gewöhnlich vermieden. 2.3.1 Stoßarten

Je nach Lage der Verbindungspartner zueinander unterscheidet man t Stumpfstöße t T-Stöße t Überlappungsstöße

2.3.2 Schweißnahtarten

Gemäß Norm ( ) wird unterschieden zwischen folgenden Schweißnahtarten ( 4):

DIN ENV 1993-1-1, 6.6.1

t ,FIMOÊIUF: sie entstehen an einer konkaven Ecke zwischen zwei Fügeteilen. Öffnungswinkel 60° bis 120° (unter 60° als nicht durchgeschweißt einzustufen). Kehlnähte dürfen unterbrochen geschweißt werden. Bei unterbrochenen Kehlnähten unter Bewitterung ist auf den Korrosionsschutz zu achten. Kehlnähte erfordern im Regelfall keine Schweißnahtvorbereitung (s. u.). t 4DIMJU[OÊIUF: dies sind Kehlnähte in Langlöchern (Schlitzen) t 4UVNQGOÊIUF: durchgeschweißt oder nicht durchgeschweißt: tt BMTdurchgeschweißte 4UVNQGOÊIUF gelten solche, bei denen vollständiger Einbrand und Verschmelzung des Schweißwerkstoffes und des Grundwerkstoffes über die gesamte Dicke der Verbindung erfolgt. tt BMTnicht durchgeschweißte 4UVNQGOÊIUF gelten solche, bei denen die Durchdringung kleiner ist als die volle Dicke des Grundwerkstoffes (Querschnittsschwächung!). Stumpfnähte dürfen nicht unterbrochen geschweißt werden. Sie lassen sich ausführen als tt V-Naht: einseitig dreieckförmige Fugenvorbereitung. Öffnungswinkel ca. 60° bis 45°. tt Doppel-V-Naht: zweiseitige Schweißung mit gleichem Öffnungswinkel wie V-Naht, jedoch geringerer Menge Schweißgut bei gleicher Blechdicke; deshalb für größere Blechdicken gut geeignet. Abwechselndes Einbringen der Schweißlagen. sowie in weiteren Nahtformen wie K-, Y-Naht etc, siehe 4. DIN ENV 1993-1-3, 8.6.3

t Lochschweißungen ( ): erfolgen rings um Lochprofile. Sie dür-


245

Art der Verbindung

Schweißnahtart Stumpfstoß

T-Stoß

überlappter Stoß

Kehlnaht

Schlitznaht

Loch

durchgeschweißte Naht *

V-Naht

HV-Naht

Doppel-V-Naht

Doppel-HV-Naht

U-Naht

J-Naht

Doppel-U-Naht

Doppel-J-Naht

nicht durchgeschweißte Naht *

Doppel-Y-Naht

Doppel-HY-Naht

Doppel-U-Naht Lochschweißung

*) Stumpfnähte können manchmal ohne Schweißnahtvorbereitung der jeweiligen Verbindungsteile ausgeführt werden. 4 Übliche Schweißnahtarten nach DIN ENV 1993-1-1, 6.6.2.1.

XI Verbindungen

Werkstückdicke t

Symbol nach ISO 2553

Schnitt

mm t+1

r=t t

Kanten bördeln

Art der Schweißnahtvorbereitung

246

2

Winkel

a

Spalt b

b

°

mm

–

–

Steg- und Flankenhöhe c, h mm

–

13

t

I-Fuge

6 b 8

b

3t 8

–

141

c

52

0 3, 111, 13, 141

3t 10

40° 60°

4

8t 12

6° 8°

–

52 d

1 b 4

111 13 141

2

t c

–

1 d

15

V-Fuge

t

3 111 141 512

b

60°

2 c 4

1t 5 Ggf. mit Schweißbadsicherung

3t 20

8° 12°

4

3

c

t

=

R6

U-Fuge

12

111 13 141 t 40

111 141

t

c

60° 1 b 3

10

–

2

h

Doppel-V-Fuge

Mit Schweißbadsicherung

–

b

5 Auswahl einiger Arten der Schweißnahtvorbereitung nach DIN EN ISO 9692-1

e

t 2

3t 20

b

d

Meist ohne Zusatzwerkstoff

c

t

Y-Fuge

5t 40

b

b c

Bemerkungen e

–

a

Ausführung

3, 111, 141

t

4

Empfohlener Schweißprozess c

Für Schweißen in Position PC nach ISO 6947 2VFSposition) auch größer und/oder unsymmetrisch die Maße gelten für den gehefteten Zustand Ordnungsnummer des Schweißprozesses nach DIN EN ISO 4063. Der Hinweis auf den Schweißprozess bedeutet nicht, dass er für den gesamten Bereich der Werkstückdicken anwendbar ist. Symbol und Kennzahl in ISO 2552: 1992 noch nicht genormt Zusätzlich Angabe der üblichen Einsatzdicken für die jeweilige Nahtart

40° 60°

(h t/3)

13 3t 20


247

fen nur zur Schubübertragung, zur Vermeidung von Beulen oder Trennen überlappender anliegender Bleche, oder zur Verbindung der Komponenten mehrteiliger Bauteile verwendet werden. t )PIMLFIMOÊIUF: werden in konkaven Fugenräumen, beispielsweise zwischen anliegenden Rundprofilen oder ausgerundeten Hohlprofilen ausgeführt. Die Kantenprofile der zu fügenden Werkstücke sind für die Schweißung ggf. vorzubereiten (Schweißnahtvorbereitung, 5) ( ). Dies geschieht durch Ablängen und Profilieren mittels mechanischer Trennverfahren, häufiger durch Brennschneiden, bei nicht brennschneidbaren Stählen (Cr-Ni-Stähle) mit Plasma-Lichtbogen (Plasmaschneiden). Unlegierte Stahlbleche bis 12 mm Dicke lassen sich mit dem Laserstrahl schneiden.4 Durch eine Fugenvorbereitung wird die geeignete Lage der Fügeteile zueinander festgelegt sowie ggf. der Hohlraum geschaffen, der beim Schweißvorgang mit dem Schweißgut ausgefüllt wird. Das Ziel ist, ausreichend zugängliche Fugenflankenfläche zu erzeugen, um eine innige Verbindung zwischen Grundmaterial und Schweißnaht zu ermöglichen. Herkömmlicherweise werden V- oder U-förmige Schnittprofile erzeugt.

x

Kante der Schweißnahtvorbereitung

Schmelzlinie, Bindezone

S Schweißnaht WEZ Wärmeeinflusszone GW unbeeinflusster Grundwerkstoff

–

+

Druck (Stauchung)

–

Zug (Streckung)

Zug (Streckung)

+

y

x

Wärmeeinflusszone

x

6 Schematische Darstellung des Wärmeeinflusses auf eine Schmelzschweißverbindung nach DIN 1910, Teil 11 mit ungefährer Temperaturverteilung im Bereich der Naht.

&JOnVTTEFS8ÊSNFBVGEJF7FSCJOEVOH

Druck (Stauchung)

–

Zug (Streckung)

+

Druck (Stauchung)

+


z

Temperaturdehnung

Temperaturdehnung y

Druck (Stauchung)

–

Temperaturdehnung

Zug (Streckung)

GW

WEZ

S

Temperatur

DIN EN ISO 9692-1

Temperaturdehnung

Anders als bei anderen Verbindungsarten des Bauwesens erfolgt beim Schweißen im Bereich der Fügung eine rasche und starke &SXÊSNVOH und Abkühlung des Grundwerkstoffs der Verbindungsteile. Diese Erwärmung beeinflusst auch die Nahzone der Schweißung (Wärmeeinflusszone WEZ, 6), so dass diese sich zusammen mit dem Schweißgut entsprechend dehnt. Die Naht wird dabei jedoch vom umgebenden, nicht beeinflussten Grundwerkstoff

2.3.3 Schweißnahtvorbereitung

7 Schematische Darstellung der Entstehung von Eigenspannungen bei einem Schweißvorgang. Zustand während des Erwärmens beim Schweißen (einachsiger Zustand ¬ y dargestellt).

z

x

8 Wie links, Zustand nach dem Abkühlen.

248

XI Verbindungen

Band 1, Kap. III-6, Abschn. 3. Materialstruktur, S. 176

behindert, so dass die Naht gestaucht und der Grundwerkstoff gestreckt wird ( 7). Nach Abkühlung und Schrumpfung der – gewissermaßen durch Stauchung vorab verkürzten – Naht kehren sich die Verhältnisse um: die Schweißnaht wird gestreckt, der umgebende Grundwerkstoff im Nahbereich gedrückt ( 8). Es bilden sich jeweils Druck- und Zugeigenspannungen (Schweißeigenspannungen), die nicht selten im Bereich der Streckgrenze liegen, fast immer mehrdimensional sind und verschiedene Auswirkungen haben können: Sie können zu Schrumpfungen und insbesondere Verwerfungen des geschweißten Bauteils führen. Dies betrifft insbesondere schlanke Bauteile. Hier ist ggf. ein Vorkrümmen angebracht. Durch ein nachträgliches Spannungsfreiglühen, bei dem das Gefüge der Schweißnaht, des beeinflussten und nicht beeinflussten Grundwerkstoffs durch Umkristallisation angeglichen werden (), lassen sich die Schweißeigenspannungen bei massiven Bauteilen abbauen. Das Bauteil kann auch manuell durch Richten mit der Flamme korrigiert werden. Eigenspannungen lassen sich durch Einhalten eines vorab festgelegten Schweißplans, der die Reihenfolge der Schweißarbeitsgänge vorgibt, und kontrollierte Wärmeführung in Grenzen halten.5 Aus Rekristallisationsprozessen infolge Schweißens resultiert ferner eine Sprödbruchgefahr. Der Sprödbruch ist ein gefährlicher Bruchmechanismus, der ohne Ankündigung schlagartig eintritt (Alterung).

ungünstig

9 Ausführung von einigen Schweißverbindungen mit verminderter Terrassenbruchgefahr (rechte Spalte).

günstig


249

Walzstahl, wie er im Stahlhochbau sehr häufig eingesetzt wird, gilt im Vergleich mit anderen Werkstoffen, wie insbesondere Holz, als ein weitgehend isotroper Werkstoff, weist aber dennoch in Walzrichtung ein geschichtetes Kristallitgefüge auf, das am deutlichsten beim blättrigen Auflösen durch Korrosion erkennbar ist ( ). Aus diesem Grunde kann es bei starker Belastung quer zur Walzrichtung zu einem Lamellen- oder Terrassenbruch ( ) LPNNFO XFOOHMFJDICFJIFVUJHFO2VBMJUÊUTTUÊIMFOEJFTF(FGBIS nur gering ist. Schweißnähte sollten dennoch nach Möglichkeit so angeordnet und ausgeführt werden, dass die Gefahr des Terrassenbruchs minimiert wird ( 9). Dazu gehört beispielsweise, dass stumpfe T-Stöße unter starker Zug- oder Biegezugbeanspruchung möglichst umgangen werden. Ansonsten ist Stahl mit Z-Güte zu verarbeiten. Schweißung der Fügeteile a und b mit Doppel-V-Naht c (zweiseitig zugängliche, mittelbare Verbindung)

Schweißung der Fügeteile a und b mit V-Naht c (einseitig zugängliche, mittelbare Verbindung)

2.5

Einfluss des Stoffgefüges auf die Verbindung

Band 1, Kap. III-6, Abschn. 7. Mechanische Eigenschaften, S. 183 DIN ENV ISO 1993-1-1, 6.6.3

Schweißung der Fügeteile a und b durch Pressschweißung (einseitig zugängliche, unmittelbare Verbindung)

alle: Stoffschluss infolge Schweißung a

a

a

c

c

A

S a,b =

b

b

s

s

s

s

s

s

s

s

s

s

s

)

b

S a,b =

y

(

s

(

x y z

-x -y -z


)


x

10 Ausführung und mechanisches Wirkprinzip von Schmelz- und Pressschweißverbindungen, dargestellt anhand der Schlussartenmatrix SAa, b.

SN S 11 I-Walzprofil (Formstahl, links) und aus Blechen geschweißtes I-Profil (rechts). SN = Schweißnaht.

SN

12 Zwei mögliche Ausführungen einer Profilversteifung mittels Stegblechen S. Eckausnehmungen zum freien Durchlaufen der Profilausrundung oder ggf. einer Schweißnaht bei geschweißten Profilen.

250

XI Verbindungen

2.6

Sicherheit von Schweißverbindungen

Die Güte einer Schweißverbindung, und folglich ihre Sicherheit über den Gebrauchszeitraum hinweg, ist von zahlreichen Faktoren abhängig. Diese umfassen werkstoff-, beanspruchungs- sowie auch konstruktions- und herstellungsbezogene Aspekte, die bei der Planung und Ausführung von Schweißverbindungen sorgfältig zu prüfen sind.6 Schweißarbeiten sind deshalb einer strengen 2VBMJUÊUTLPOUSPMMF [V VOUFS[JFIFO -BVGFOEF Gütekontrollen mit Hilfe zerstörender oder zerstörungsfreier Prüfverfahren haben die Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit von Schweißverbindungen sicherzustellen. Es sind ferner geeignete Arbeitsbedingungen für den Schweißvorgang zu gewährleisten, die im Allgemeinen auf einer Baustelle nicht gegeben sind. Aus diesem Grunde hat sich das Schweißen im Hochbau zu einer nahezu reinen Werkstattfügetechnik entwickelt, die für Montagezwecke eher selten Verwendung findet. Bei Montagestößen des Stahlhochbaus weicht man deshalb häufig auf Schraubverbindungen aus.

2.7


Da die mechanische Wirkung einer Schweißverbindung auf dem Herstellen eines kontinuierlichen, quasi ungestörten Stoffgefüges zwischen den Fügeteilen a und b bzw. zwischen den Fügeteilen und der Schweißnaht c beruht, wirkt in allen möglichen Richtungssinnen ein Stoffschluss s ( 10).

2.8

Konstruktive Standardlösungen

In 13-33 sind verschiedene exemplarische Standardlösungen für Schweißverbindungen des herkömmlichen Stahlhochbaus dargestellt. Es handelt sich um Konstruktionen aus Profilstahl bzw. aus Flachstahl geschweißte Bauteile. Es wird bei der konstruktiven Gestaltung der Schweißverbindungen darauf geachtet, dass t NÚHMJDITULFJOFSchweißnahtanhäufungen entstehen. Ggf. wird an einem Kreuzungspunkt mehrerer Schweißnähte an einem der anstoßenden Teile eine Ausnehmung vorgenommen (Beispiele: Ecken der Stegbleche in 12 oder der Konsolen in 21-23).

1

13 Biegesteifer Riegel-Stiel-Anschluss aus Walzprofilen. Übertragung der Biegezug- und Biegedruckkräfte auf das Stützenprofil mittels Steifen S. Gefahr des Terrassenbruchs durch Übertragung von Zugkräften im Punkt 1. 14 Ausführung analog zu 13, jedoch Durchführung des Obergurts O des Trägers bis zum äußeren Stützenflansch. Bessere Übertragung der Zugkräfte ohne Gefahr des Terrassenbruchs.

S

1

O


251

1

1

O

F

E

E S

G

15 Biegesteifer Riegel-Stiel-Anschluss aus Walzprofilen mit Ecksteife E. Übertragung der Biegezugkräfte auf den Rahmenstiel mittels durchgeführtem Obergurt des Riegelprofils (Punkt 1) und der Biegedruckkräfte mittels Steifen S.

16 Rahmenecke aus Walzprofilen mit Ecksteife E. In diesem Fall wird der Obergurt O durchlaufend ausgeführt (Walzprofil entsprechend geschnitten), um am Punkt 1 Zugkräfte rechtwinklig zum Flansch F zu vermeiden.

O

1 F

G F 2

17 Alternative Ausführung zu 16. Der Obergurt O wird stumpf am Flansch F gestoßen. Die Biegezugkräfte werden vorwiegend über eine aufgeschweißte Gurtplatte G auf den äußeren Gurt des Stiels übertragen.

18 Ausführung alternativ zu 17. Das Riegelprofil wird durchgängig ausgebildet, das Stielprofil stumpf dagegen gestoßen. Zugkräfte quer zum Flansch F am Punkt 2 werden wie in 17 durch Aufschweißen einer Gurtplatte G umgangen.

B

D

V

19 Rahmenecke aus vollständig geschweißten Profilen mit Voutung V am Riegelanschluss.

20 Rahmenecke aus vollständig geschweißten Profilen mit Diagonalsteife D im Schubfeld B der Rahmenecke.

252

XI Verbindungen

K

K

Q1

F

21 Konsole K an Stütze, für kleinere Lasten.

G

K

Q2

S

22 Mit Flansch F und Stegblech S verstärkte Konsole.

23 Konsole K an Stütze für Kranbahn. Die Stützenquerschnitte Q1 und Q2 sind in Abhängigkeit der abzutragenden Last gestuft ausgebildet.

S

S

S B B S S D

24 Einfacher Fachwerkknoten aus T- Formstählen ohne Knotenblech. Die Stege der Diagonalstäbe D werden ausgeschnitten und stumpf an den Steg des Gurtstabs G angeschweißt (S).

27 Geschweißter Fachwerkknoten aus T- und L-Formstählen mit Knotenblech B. 28 Geschweißter Fachwerkknoten aus IFormstahl und Rundrohre als Diagonalstäbe D mit Steife.

25 Einfacher geschweißter Fachwerkknoten aus T- und L-Formstählen mit Knotenblech B.

B

S

26 Geschweißter Fachwerkknoten aus T- und L-Formstählen mit Knotenblech B.

D


253

V

V

W

29 Geschweißter Anschluss zweier Rundrohrprofile: Schmale anschließende Rohre (Fälle 1 und 2) leiten die Kraft ungünstig in das größere Rohr ein und gefährden es auf Beulen (Verformung V jeweils bei Druck und Zug). Im Fall 3 wird die Kraft über die (in Kraftrichtung steiferen) seitlichen Rohrwandungsabschnitte wesentlich günstiger eingeleitet.

R

1

2

30 Geschweißter Anschluss eines U-Winkels W auf einem Rundrohrprofil R zur Auflagerung eines Trägers. Die Kraft wird durch die Schenkel des Winkels in die seitlichen Wandungsbereiche des Rohrs eingeleitet.

3

31 Geschweißter Fachwerkknoten aus Rundrohrprofilen. Stumpfer Anschluss.

D K

a-a

32 Geschweißter Fachwerkknoten aus Rundrohrprofilen mit Knotenblech K. Die Diagonalrohre sind an den Enden eingeschlitzt und ringsum mit dem Knotenblech verschweißt. Es ist ein entsprechend großes Knotenblech erforderlich, abhängig u. a. vom Diagonalenwinkel, das visuell stark in Erscheinung tritt. Die Krafteinleitung in das Gurtrohr ist problematisch, weshalb dieser Anschluss zwar konstruktiv einfach, aber nur für kleinere Kräfte geeignet ist.

a

a

K

33 Geschweißter Fachwerkknoten aus Rundrohrprofilen mit Knotenblech K wie in 32, jedoch mit durch das Gurtrohr durchgeführtem Knotenblech: bessere Einbindung des Blechs in das Rohr.

254

XI Verbindungen

9

t HSÚFSF;VHCFBOTQSVDIVOHFOSFDIUXJOLMJH[VFJOFS#MFDIFCFOF vermieden werden (Gefahr des Lamellen- oder Terrassenbruchs). Durch die geeignete Gestaltung der Schweißverbindung ( ) lassen sich die Zugkräfte im Regelfall in einem durchgehenden Stahlblech übertragen. t BSCFJUTBVGXFOEJHFSFVOE[FJUJOUFOTJWFSF4DIXFJBSCFJUFOWFSNJFden werden. So werden im Regelfall Ausrundungen von Walzprofilen (wie bei Stirnstößen von I-Profilen) nicht geschweißt. Hohe Lohnkosten führen zunehmend dazu, dass geschweißte Knoten so einfach wie möglich ausgeführt werden. Ausführungen von Rahmenecken ohne Ecksteifen ( 13, 14) werden aus diesem Grunde zunehmend bevorzugt. t HSVOETÊU[MJDI XJF CFJ BOEFSFO 7FSCJOEVOHTBSUFO BVDI FJOF adäquate Krafteinleitung vom einen zum anderen Fügeteil stattfindet. Hinsichtlich Beulen gefährdete Bleche – wie insbesondere Stegbleche von I-Profilen – sind entsprechend mit Hilfe von 2VFSCMFDIFO [V WFSTUFJGFO %JFT JTU BO EFO 3BINFOFDLFO EFS 13 - 20 deutlich erkennbar. Bei Rohrkonstruktionen allgemein (kalt- oder warmgefertigte Hohlprofile mit rundem, quadratischem oder rechteckigem Querschnitt) ist eine lokale Krafteinleitung rechtwinklig zur Rohrwandung möglichst zu umgehen ( 29- 33). Dies gilt in besonderem Maße für ebene Wandungen von eckigen Rohrprofilen.

2.9

Bolzenschweißverfahren DIN EN ISO 13918

34 Setzen eines Schweißbolzens mittels tragbarem Handgerät.

35 Auf einem Metallteil aufgeschweißter Schweißbolzen.

Die üblichen Bolzenschweißverfahren ( 36) erlauben ein rasches und präzises Setzen von Bolzen auf Stahloberflächen ohne aufwendige manuelle Schweißarbeit ( ). Es lassen sich Taktzeiten bis 3 Sekunden erzielen; der Schweißvorgang selbst dauert wenige Millisekunden. Es handelt sich um Entladungsschweißverfahren, also Pressschweißverfahren, bei denen die Wärme eines Lichtbogens ausgenutzt wird, der durch schnelle Entladung elektrischer Energie entsteht. Während oder nach der Entladung wird schlagartig


255

Druck aufgebracht. Bei Hubzündungs-Bolzenschweißen mit Keramikring wird durch Abheben der Bolzenspitze, die anfänglich das Werkstück berührt, die Entladung gezündet ( ). Der Keramikring schützt dabei die Entladung. Beim Bolzenschweißen mit Spitzenzündung schmilzt und verdampft eine speziell geformte Bolzenspitze infolge hoher Stromdichte und zündet den Lichtbogen. Es lassen sich Gewindebolzen, Stifte, Stifte mit Innengewinde oder Kopfbolzendübel für Verbundkonstruktionen befestigen.

Gewindebolzen mit reduziertem Schaft (RD)

Stift (UD)

Stift mit Innengewinde (IT)

Kopfbolzen (SD)

Gewindebolzen mit Flansch (FD)

Spitze vor dem Schweißen

Gewindebolzen (PD)

DIN EN ISO 14610, 3.1.4.2 bis 3.1.4.5

nach dem Schweißen

a

Schweißwulst

b

36 Einige beispielhafte Bolzenschweißverfahren gemäß DIN EN ISO 13918.

37 Vollautomatische zweiachsige CNCBolzenschweißanlage für Teile bis maximal 3000x1500 mm (Herst.: ASSchweißtechnik)

256

3.

XI Verbindungen

Kleben von Metallbauteilen VDI 2229

3.1


vgl. die Definition dieses Begriffs in Abschn. 1.1 Schlussarten, S. 236

Band 1, Kap. III-1, Abschn. 7.3 Metallbindung und 7.4 Nebenvalenzbindungen, S. 85 f

3.2

Einsatz

Klebeverbindungen von Metallbauteilen unterscheiden sich grundsätzlich von Schweißverbindungen sowohl in ihrer mechanischen Wirkungsweise wie auch – in direkter Folge davon – hinsichtlich ihrer baupraktischen Anwendung. Klebeverbindungen zählen zu den stoffvereinigenden Fügeverfahren und sind vorwiegend durch die Wirkung des BEIÊTJWFO Kraftschlusses (m) in der Grenzfläche zwischen Fügeteilen bzw. zwischen Fügeteil und Kleber gekennzeichnet. Sie beruhen – im Gegensatz zur stahlbautypischen Schweißung, die auf dem Stoffschluss beruht – nicht auf der Herstellung eines kontinuierlichen Stoffgefüges zwischen Fügeteilen des gleichen Materials, sondern auf der Haftwirkung, also insbesondere auf der spezifischen AdIÊTJPO zwischen einem Klebstoff und der Oberfläche der Fügeteile ( ). Zwar wirken sowohl beim Schweißen wie auch beim Kleben gleichermaßen elektromagnetische molekulare Bindungskräfte. Die beim Schweißen wirkenden Kräfte sind jedoch die Atomgitterkräfte einer Metallbindung, die eine wesentlich größere Bindekraft entfalten als die verhältnismäßig schwachen Nebenvalenzbindungen – vor allem van-der-Waals-Bindungen –, die beim Kleben als Adhäsionskräfte in Erscheinung treten ( ). Ferner sind für die Tragfähigkeit der Klebeverbindung auch die inneren Molekularbindekräfte des Klebstoffs selbst maßgeblich (,PIÊTJPO), die beim Metallkleben im Normalfall jedoch ebenfalls weit unterhalb der Werte der beteiligten metallischen Fügeteile liegen. Ein Vorteil von Metallklebeverbindungen gegenüber Schweißverbindungen ist indessen, dass sich Teile aus sehr unterschiedlichen Werkstoffen fügen lassen – was beim Schweißen nur in sehr engen Grenzen, nur innerhalb der Auswahl schweißbarer Metalle möglich ist –, so beispielsweise Verbindungspaare aus Stahl und Beton. Klebeflächen sind insbesondere gegen das 4DIÊMFO ( 38) äußerst empfindlich und deshalb bei asymmetrischen Verbindungen durch die Biegung infolge Exzentrizität besonders gefährdet. Günstiger verhalten sich Klebungen unter Scherung, weshalb Klebeverbindungen im Regelfall in Form von Überlappungen ausgeführt werden ( 40). Als Folge ihrer eingeschränkten Tragfähigkeit ergibt sich für Metallklebeverbindungen im Stahlhochbau bis heute ein – noch – vergleichsweise enges Einsatzspektrum. Sie kommen als Verbindungen in Primärtragwerken eher in Sonderfällen zum Einsatz, zumeist dort, wo ein nachträgliches Einführen von mechanischen Verbindungen nicht möglich ist, beispielsweise bei Sanierungen von Stahlbetonkonstruktionen, wenn Verstärkungen aus Stahl – oder auch Carbonfasergeweben – auf Betonflächen aufgebracht werden ( 39, 40). Spezifische Konstruktionsarten wie die Sandwichbauweise beruhen auf Metallklebeverbindungen. Sie kommen generell häufiger beim Fügen von Feinblechen zur Anwendung und sind oftmals aus der Luft- und Raumfahrttechnik übernommen worden. Klebeverbindungen sind im extremen Leichtbau, wo zahl-


257

a

c

b

1 Zug

2 Scheren

3 Schälen

38 Wesentliche Beanspruchungsarten einer Klebeverbindung zwischen Metallteilen

39 Verankerung einer nachträglich aufgebrachten externen Vorspannung mittels eines – zusätzlich zur mechanischen verbindung – auf den Beton aufgeklebten Ankerblocks.

40 Verstärkung einer Stahlbetondecke mittels kreuzweise verklebter Stahllamellen (Haupttragrichtung) und CFKLamellen (Lastquerverteilung).

258

XI Verbindungen

Kap. XI-5, Abschn. 2.3 Schraubensicherung, S. 140

3.3

Klebstoffe

Eine generelle Übersicht über Klebeverfahren gibt das Kapitel XI ( ). Für das Kleben von Metallen kommen zum Einsatz: 7

Kap. XI-3, Abschn. 9 Kleben, S. 98 sowie DIN EN 923

Band 1, Kap. III-8, Abschn. 2. Materialstruktur, S. 212 f Detaillierte Informationen zu Klebstofftypen und Herstellern gibt die VDI 2229, Tafel 5

3.4

reiche Nichteisenmetalle, wie Aluminium- oder Titanlegierungen, in verschiedenen Kombinationen untereinander sowie auch mit faserverstärkten Kunststoffteilen gefügt werden, weit verbreitet. An anderer Stelle angesprochen wird ferner der Einsatz zum Zweck der Schraubensicherung ( ).

Konstruktive Gestaltung von Klebeverbindungen Band 2, Kap. X Flächenstöße

Abschn. 4.5. Konstruktive Ausführung von Klebefugen, S. 262

t physikalisch abbindende Klebstoffe: das Abbinden beruht auf physikalischen Prozessen wie Ablüften von Lösungsmittel, Erstarren einer Schmelze oder Gelierung eines zweiphasigen Systems (Kontaktklebstoffe, Schmelzklebstoffe, Plastisole). t chemisch abbindende Klebstoffe (Reaktionsklebstoffe): sie bestehen vor dem Abbinden aus noch reaktionsfähigen niedermolekularen Verbindungen, die während des Abbindens in der Klebefuge in hochmolekulare, vernetzte Polymere überführt werden. Nach dem Reaktionstyp unterscheidet man zwischen Polymerisations-, Polyadditions- und Polykondensationsklebstoffen ( ). Fügeteilflächen werden zuvor gereinigt und entfettet ( ). Hinweise zur konstruktiven Gestaltung von Klebefugen finden sich in 41. Sie stehen in engem Zusammenhang zu generellen Grundsätzen der konstruktiven Gestaltung von Stößen wie sie in Kapitel X ( ) diskutiert werden. Grundsätzlich sind asymmetrische Ausbildungen des Anschlusses, wie bei einschnittigen Verbindungen, wegen der unvermeidlichen Versatzmomente ungünstig. Günstiger sind doppelte Überlappungen oder Schäftungen wie sie auch im Holzbau bei Klebungen üblich sind (). Klebetechnisch zwar vorteilhafte, geometrisch jedoch komplexere Fugengeometrien wie abgesetzte Doppellaschenverbindungen ( 40, Fall 8) oder etwa keilzinkenartige Stöße wie im Holzbau sind bei den im Metallkleben zur Anwendung kommenden Werkstoffen und Materialdicken nicht sinnvoll. Bei der Bewertung der konstruktiven Lösungen nach 40 ist stets die jeweils vorliegende Blechdicke zu berücksichtigen, da sie die Biegesteifigkeit der Fügeteile vorgibt. Es kommen auch kombinierte Fügetechniken aus einer Klebung und einer Verbindung mit mechanischen Verbindungsmitteln wie Schrauben, Niete oder Schweißpunkte zur Anwendung. Letztere übernehmen dabei oftmals die Sicherung gegen Versagen durch Abschälen. Klebungen werden vereinzelt auch zur Verbesserung einer Reibschlussverbindung (z. B. GV-Schraubenverbindung) eingesetzt. 8


Bezeichnung

Nr.

Stumpfer Stoß

1

Überlappung einschnittig

2

259

Fugengeometrie

a

c

Kommentar

b

Wenig klebegerechte Verbindungsform. Die Klebefläche ist insgesamt klein, für Zugkrafte in Bauteilebene (ungünstige Belastung!) ist sie gleich groß wie der Bauteilquerschnitt, aber viel schwächer.

b

Deutlich besser als 1, die Klebefläche kann durch Einstellung des Überlappungsmaßes so groß gestaltet werden wie erforderlich. Günstige Beanspruchung auf Abscheren. Gefahr des Abschälens durch Asymmetrie

b

Verbesserung gegenüber 2, weil die Verbindung durch die Abschrä gung der Fügeteilkanten besser gegen Aufschälen gesichert ist

b

Besser als 1 wegen durch Schäftung vergrößerter Klebefläche. Ihr Maß ist hingegen (anders als bei 2 und 3) durch die Bauteildicke und den möglichen Neigungswinkel des Schrägschnitts eingeschränkt

a c

Überlappung einschnittig zugeschärft

3

Schäftung

4

a

Laschenverbindung einfach

5

a

c2

c1

b

Vergrößerte Klebefläche durch Lasche, günstige Beanspruchung auf Abscheren zwischen Lasche und Fügeteile, jedoch Ausmittigkeit durch einseitige Lasche (Gefahr des Abschälens infolge Versatzmoments )

Laschenverbindung doppelt

6

a

c2

c1

b

Nahezu verdoppelte Klebefläche im Vergleich zu 5, günstigere Kraftverhältnisse dank symmetrischen Aufbaus. Wirkt wie eine Überlappung auf Abscheren (günstig)

Überlappung abgesetzt

7

a

b

Günstige Scherbeanspruchung der Klebefläche, jedoch aufwendig in der Herstellung und Schwächung der Fügeteilquerschnitte auf weniger als die Hälfte des ungeschwächten Bereichs

Doppellaschenverbindung abgesetzt

8

a

b

Deutliche Vergrößerung der Klebefläche gegenüber 7, jedoch gelten für diesen Fall die Nachteile von 7 in noch verschärfter Weise

a c c

c3 c

c2

c

c3

41 Wichtigste Varianten der Fugenausbildung bei einer Klebeverbindung von Metallteilen und Bewertung nach VDI 2229.

260

4.

XI Verbindungen

Kleben von Holzbauteilen

Kap. XI-2, Abschn. 5.2.2 Zugstöße, S. 64

Klebeverbindungen des Holzbaus, bzw. geleimte Verbindungen wie im herkömmlichen Sprachgebrauch üblich, sind stoffvereinigende Verbindungen nach dem integrierenden Bauprinzip, beruhen folglich auf der Verbundwirkung zwischen größeren #FSàISnÊDIFO zweier Fügeteile, nicht auf punktueller Fügung. Sie unterscheiden sich in ihrem Tragverhalten prinzipiell von den Verbindungen mit mechanischen Verbindungsmitteln. Sie sind demnach als starre Verbindungen des Holzbaus ( ) einzustufen.

4.1


Die den Verbund herstellende Schlussart ist der BEIÊTJWF Kraftschluss (m) ( 41). Es sind, wie bei allen anderen Stoff vereinigenden Fügeverfahren, in der Klebeverbindung selbst keine Bewegungsfreiheiten möglich. Der Zusammenhalt der Verbindung beruht auf TQF[JmTDIFS"EIÊTJPO, also auf der Wirkung zwischenmolekularer Bindekräfte zwischen Kleber und Holzfaser, wie auch auf der ,PIÊTJPO des Klebers selbst. Bei fachgerecht ausgeführten Klebeverbindungen sind diese beiden Bindekräfte größer als die Haftwirkung zwischen den Holzfasern, so dass die meisten Versagensfälle von Klebefugen auf das Aufbrechen der Holzstruktur (nicht der Klebung) zurückzuführen sind.

4.2

Einsatz

Klebeverbindungen für Primärtragwerke des Holzbaus gehören nicht zu den traditionellen Zimmermannsverbindungen, sondern sind aus dem modernen ingenieurmäßigen Holzbau hervorgegangen. Neben tragenden Verbindungen werden auch zahlreiche Bauprodukte aus Holz und Holzwerkstoffen durch den Einsatz von Leimtechnik industriell hergestellt ( ). Klebeverbindungen des Holzbaus sind keine Montageverbindungen, sondern lassen sich ausschließlich im Werk unter kontrollierten – insbesondere klimatischen – Herstellungsbedingungen durchführen, und zwar nach Norm nur von einem autorisierten Betrieb ( ). Es lassen sich Fügeteile aus Vollholz, Brettschichtholz, Balkenschichtholz, Furnierschichtholz, Brettsperrholz, Sperrholz, OSBPlatten und kunstharzgebundenen Spanplatten kleben. Es können auch mechanische Verbindungsmittel aus Stahl (Stahlstäbe, Gewindebolzen) in Bohrlöchern im Holz eingeklebt werden ( ). Wegen des hier vornehmlich wirkenden Formschlusses zwischen dem Kleber und den zumeist profilierten mechanischen Verbindungsmitteln liegt hier indessen eher ein Fügen durch Urformen vor ().

Band 1, Kap. IV-2 Holzprodukte

DIN 1052, 14.1 (2)

DIN 1052, 14.3

Kap. XI-6, Abschn. 4. Verbindungen zur Krafteinleitung in Holzbauteile, S. 218

4.3

Klebstoffe DIN EN 301

Für den Holzleimbau sind alle Klebstoffe nach Norm zulässig ( ). Heute sind im Holzbau nahezu ausschließlich Kunstharzleime gebräuchlich. Dazu zählen die folgenden Klebstoffe: 9 t thermoplastische Kunstharzleime, vor allem solche auf Polyvinylacetat-Basis (Dispersions- oder Emulsionskleber). Diese kommen für feuchtebelastete Bauteile nicht in Betracht, sondern finden vorwiegend in der Bautischlerei Verwendung. t IÊSUCBSF,VOTUIBS[MFJNF: Diese haben die größte Bedeutung


261

für den modernen Holzleimbau. Man unterscheidet folgende Klassen: tt 1IFOPM'PSNBMEFIZE,POEFOTBUJPOTQSPEVLUF Phenolharzleime) tt 3FTPSDJO'PSNBMEFIZE,POEFOTBUJPOTQSPEVLUF Resorcinharzleime) tt )BSOTUPGGVOE5IJPIBSOTUPGG,POEFOTBUJPOTQSPEVLUF Harnstoffharzleime) tt 5BOOJO 'PSNBMEFIZE ,POEFOTBUJPOTQSPEVLUF Tanninharze) tt 1PMZFTUFS %JJTP[ZBOBU,POEFOTBUJPOTQSPEVLUF Polyurethanharze) tt Epoxidharze Für die Außenverwendung sind nur Resorcinharzleime geeignet.10 Klebeflächen von Holzbauteilen müssen grundsätzlich glatt sein, d. h. gehobelt oder geschliffen ( ). Wie in Kapitel XI-2 ( ) dargelegt, lassen sich bei tragenden Bauteilen keine Klebungen in Schnittflächen rechtwinklig zur Holzfaser ausführen. Bei der flächigen Klebung von tragenden Bauteilen aus Holz darf der Anschnittwinkel zwischen Klebfuge und Faserrichtung des Holzes höchstens 15° betragen ( ). Die zu verklebenden Fügeteile sind während des größten Teils der Abbindezeit des Klebers unter Pressdruck zu halten. Dieser hat die Aufgabe, die Fügeteile während des Abbindens des Klebers in der Position zu fixieren sowie den Kleber in möglichst dünner Schicht gleichmäßig über die Klebefläche zu verteilen. Dünne Klebstoffschichten sind eine Voraussetzung für hohe Bindekraft. Der Anpressdruck kann durch externe Pressvorrichtungen (Spindel- oder Hydraulikpressen) oder bei dünneren Platten auch durch zusätzliche mechanische Verbindungsmittel wie Nägel oder Schrauben (Schraubenpressklebung) erzeugt werden.11

4.4

Voraussetzungen für die Klebung

DIN 1052, 14.1 (5) Kap. XI-2, Abschn. 5.2.2 Zugstöße, S. 64 DIN 1052, 14.1 (6)

262

4.5

XI Verbindungen

Konstruktive Ausführung von Klebefugen

4DIÊGUVOHTWFSCJOEVOHFO DIN 1052, 14.6

Kap. XI-2, Abschn. 5.2.2 Zugstöße, 18, Fall 2.2 Ausführung in Holz – Versagen, S. 65

4.5.2 Keilzinkenverbindungen DIN 1052, 14.5 sowie DIN EN 385 und DIN EN 387 DIN EN 385, 3.1

Im modernen Holzleimbau kommen grundsätzlich zwei Arten der Fugengestaltung zur Anwendung, nämlich die 4DIÊGUVOH und die Keilzinkenverbindung. Die 4DIÊGUVOH ist ein faserparalleler Stoß von Bauteilen aus Holz mit Klebflächenneigungen von höchstens 1:10 bezüglich der Faserrichtung ( 43). Die Eignung einer Schäftung für tragende Verbindungen beruht auf der deutlichen Vergrößerung der Klebefläche gegenüber einem einfachen Stumpfstoß infolge ihrer flachen Neigung sowie auf der Vermeidung vollständig faserparalleler Schnittflächen, die der Gefahr des Ablösens der fugennahen Faserlagen ausgesetzt sind (Beispiel: Überlappungsstoß, ). Schäftungen werden für dünne Hölzer und Holzwerkstoffe eingesetzt. Keilzinkenverbindungen sind die bevorzugten Klebeverbindungen für Holzbauteile ( 44). Ihre Tragwirkung beruht auf der Vervielfachung der gegenüber der Faserrichtung flach geneigten Klebefuge, wie sie bereits in der Schäftung in einfacher Ausführung verwirklicht wird. Eine Keilzinkenverbindung ist nach Norm ( ): eine selbstzentrierende Endverbindung, die gebildet wird, indem eine Reihe von gleichartigen, symmetrischen spitz zulaufenden Keilzinken in den Endstücken der Holzbauteile maschinell eingefräst und dann verklebt werden.

DIN EN 385 DIN EN 387

Es wird bei tragenden Verbindungen unterschieden zwischen Keilzinkenverbindungen zwischen einzelnen Hölzern, wie beispielsweise Einzellamellen von BSH ( ), und UniversalKeilzinkenverbindungen für BSH ( ). Ferner wird diese Verbindungsart auch für die Herstellung zahlreicher Holzprodukte ohne Primärtragfunktion, beispielsweise für den Fassadenbau oder den Innenausbau, verwendet. Die Symmetrieachse der Keilzinken muss stets parallel zur Holzfaserrichtung verlaufen. Wesentlich für die fachgerechte Ausführung einer Keilzinkenverbindung ist das so genannte Zinkenspiel, also der Abstand zwischen der Zinkenspitze und dem Zinkengrund, der gewährleistet, dass sich infolge des bei der Klebung anzuwenden Längspressdrucks ein sattes Anliegen der Zinkenflanken, also der Klebeflächen beider Fügeteile einstellt. Keilzinkenprofile werden in den meisten Fällen gefräst, seltener gesägt (Beispiel: TrigonitTräger). Universal-Keilzinkenverbindungen erlauben die Klebung hoch belasteter Anschlüsse in beliebigen Winkeln an Balken und Rahmenecken aus BSH. BSH-Bauteile lassen sich auch mit Eckstücken aus Furnierschichtholz und Baufurnier-Sperrholz (aus Nadel- oder Pappelholz) verkleben.


1

Schäftung der Fügeteile a und b mit Klebfläche c

2

263

Keilzinkenverbindung der Fügeteile a und b mit Klebflächen c

alle: Adhäsiver Kraftschluss infolge Klebung an den Kontaktflächen

a a

A

c

S a,b = c

(

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

)

b b

S a,b =

y

(

x y z

-x -y -z


)


x

42 Ausführung und mechanisches Wirkprinzip von Klebeverbindungen von Holzteilen, dargestellt anhand der Schlussartenmatrix SAa, b.

43 Einfache (oben) und doppelte (unten) 4DIÊGUVOH.

1

lt

l

c

x

44 Typisches Profil einer Keilzinkenverbindung.

b

p

a

bt

10

a, b Fügeteile c, c1 Klebefläche c2, c3 Laschen

c3

g

a

c2

c1

b

a

s

c

b

a, b c l p g bt lt s x

Fügeteile Klebefläche an den Zinkenflanken Zinkenlänge Zinkenteilung Zinkengrund Breite des Zinkengrundes Zinkenspiel Zinkenspitze Symmetrieachse des Zinkens

264

4.6

XI Verbindungen

Zusammengesetzte Bauteile

Starr durch eine Klebeverbindung zusammengesetzte Bauteile sind ( 45): t HFLMFCUF#JFHFTUÊCFNJUTDINBMFO4UFHFO t HFLMFCUF5BGFMFMFNFOUF t HFLMFCUF%SVDLTUÊCF

Band 1, Kap. IV-2, Abschn. 4. Zusammengesetzte Querschnitte, S. 282 f

Verschiedene Beispiele für industriell vorgefertigte, durch Klebung zusammengesetzte Holzbauteile finden sich in Kapitel IV ( ).

bef

hw q k

q k

hw

hw

k q

1

2

45 Mittels Klebung zusammengesetzte Bauteile: 1 Träger mit I-Profil, 2 Träger mit Kastenprofil, 3 Tafelelement. k bef

Klebung im Verbund mit der Rippe q wirksame Beplankungsbreite q 7PMMIPM[PEFS#4)2VFSTDIOJUU hw Holzwerkstoffplatte

3

bef


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Petersen Ch (1994) Stahlhochbau – Grundlagen der Berechnung und baulichen Ausbildung von Stahlbauten, S. 442 ff Petersen Ch (1994), S. 443 Schneider, K. J. (Hrg.) (2004) Bautabellen für Architekten, 8-64 Beitz W, Grote K-H (Hrg.) (2001) Dubbel – Taschenbuch für den Maschinenbau, S. G 10 Petersen Ch (1994), S. 449, Beitz W; Grote K-H (2001), S. G8 f; Köhler, Rögnitz Fertigungsgerechtes Gestalten von werkstücken, S. 39 f Eine ausführliche Darstellung ist in Petersen Ch (1994), S. 450 ff zu finden VDI 2229, 2.; Beitz W, Grote K-H (2001), S. G25 f Petersen Ch (1994), S. 575 Kolb H: Leimbauweisen, in von Halász R, Scheer C (Hrg.) (1986) Holzbau-Taschenbuch, Bd. 1, S. 120 Kolb H (1986), S. 124 Kolb H (1986), S. 133 f

265

Anmerkungen

XII ÄUSSERE HÜLLEN

1. Klassifikationen von äußeren Hüllen 1.1 Unterscheidung zwischen massiver und leichter Hüllkonstruktion - eine hierarchisch-lastbezogene Klassifikation 1.2 Klassifikation gemäß bauphysikalischer Beanspruchung aus der Lage am Gebäude 1.3 Klassifikation gemäß Werkstoff 1.4 Morphologisch-strukturelle Klassifikation 1.5 Gewählte Klassifikation von Gebäudehüllen 2. Baugeschichtliche Entwicklung von Gebäudehüllen 3. Räumliche Koordination von Primärtragwerk und äußerer Hülle 4. Dach und Wand 5. Dach 5.1 Prinzipien der Abführung des Regenwassers 5.2 Geneigtes Dach 5.2.1 Ableitung des Regenwassers 5.2.2 Bauphysikalische Gesichtspunkte 5.2.3 Entwurfliche Gesichtspunkte 5.2.4 Dachdeckung 5.2.5 Primärtragwerk 5.3 Flaches Dach 5.3.1 Primärtragwerk 5.3.2 Bauphysikalische Gesichtspunkte

XI

VERBINDUNGEN



XII

ÄUSSERE HÜLLEN



XIII

INNERE HÜLLEN



268

XII Äußere Hüllen

1.

Klassifikationen von äußeren Hüllen

1.1

Unterscheidung zwischen massiver und leichter Hüllkonstruktion - eine hierarchisch-lastbezogene Klassifikation

Band 1, Kap. II-6 Abschn. 11. Kennwerte, S. 189

Die Unterscheidung zwischen massiver und leichter Hüllkonstruktion gehört zum Standardrepertoire der Baufachsprache. Hierzu sind einige Anmerkungen zu machen. Die Merkmale massiv und leicht scheinen sich zunächst auf die Art des verwendeten Materials, also auf dessen spezifisches Eigengewicht oder Rohdichte, zu beziehen. Demnach werden Wandbauweisen in Ziegelmauerwerk herkömmlicherweise als massive, Holzbauweisen im Regelfall als leichte Hüllkonstruktionen bezeichnet. Auch Stahlkonstruktionen gelten als leicht, obgleich die Rohdichte von Stahl deutlich höher ist als die von Beton (). Dieser Sprachgebrauch ist indessen dem vergleichsweise geringen Gesamtgewicht des Stahltragwerks zuzuschreiben, das sich aus der hohen Festigkeit und Steifigkeit von Stahl und der daraus folgenden Schlankheit der Tragglieder ergibt. Auch wenn dies eine legitime und manchmal brauchbare Unterscheidung sein mag, so ist mit diesen Begriffen dennoch im Grunde eine andersartige Kategorisierung gemeint, und zwar in

eine grundsätzliche Unterteilung von Hüllen nach morphologischen Gesichtspunkten findet sich in Band 2, Kap. VII, Abschn. 1.2 Grundstrukturen von Hüllen, S. 81

t )àMMLPOTUSVLUJPOFO EJFHMFJDI[FJUJH#FTUBOEUFJMEFTPrimärtragwerks sind, also tragenden Charakter haben. Dies soll eigentlich mit dem Begriff der massiven Hülle zum Ausdruck kommen. Es handelt sich dabei in morphologischer Hinsicht in den meisten Fällen um Schalensysteme ( ). Vereinzelt sind in dieser Kategorie auch Mehrschichtverbund- oder Rippensysteme zu finden. Auch Membransysteme gehören – paradoxerweise – zur Kategorie der Hüllen, die primäre tragende Aufgaben wahrnehmen.

Abschn. 1.2, S. 269

t )àMMLPOTUSVLUJPOFO EJFFJO5FJMEFTSekundärtragwerks sind, folglich nicht tragenden Charakter haben. Für diese Art von Konstruktion steht herkömmlicherweise der Begriff leichte Hülle. Dies sind in den meisten Fällen aus morphologischer Sicht Rippensysteme ( ). Gelegentlich treten aber auch Schalen- und Mehrschichtverbundsysteme auf. Wiederum treten auch in dieser Gruppe Membransysteme auf. Beide Kategorien sind zwar im Regelfall jeweils mit schwerem und leichtem Material verbunden, aber nicht immer. Es erscheint deshalb zweckmäßiger, nicht die Rohdichte oder das Gesamtgewicht als entscheidendes Unterscheidungsmerkmal zu wählen, sondern das hierarchisch-lastbezogene Merkmal der t planmäßig hohen Belastung der Hülle, die zum Primärtragwerk zu rechnen ist, oder der t OVSleichten Belastung der Hülle, die Teil des Sekundärtragwerks ist, und ihrerseits am Primärtragwerk gelagert ist. Aus diesem Grunde soll im Folgenden von t Hüllen mit primärer Tragfunktion oder von

1. Grundsätzliches

269

t )àMMFONJUTFLVOEÊSFS5SBHGVOLUJPO die Rede sein. Wo aus Gründen des Kontexts dennoch die Begriffe der massiven und leichten Hülle verwendet werden, wie beispielsweise bei entwicklungsgeschichtlichen Überlegungen, sind im Wesentlichen diese beiden Kategorien gemeint. Hinsichtlich der unterschiedlichen bauphysikalischen – wie im Übrigen auch statischen – Beanspruchung der Hüllbauteile kann zunächst die fundamentale Unterscheidung getroffen werden zwischen

1.2

Klassifikation gemäß bauphysikalischer Beanspruchung aus der Lage am Gebäude

t erdberührten Hüllbauteilen und t nicht erdberührten oder aufgehenden Hüllbauteilen welche sich aus der jeweiligen spezifischen bauphysikalischen, insbesondere hygrischen und thermohygrischen Beanspruchung aus der jeweiligen Lage am Gebäude herleitet. Näheres hierzu findet sich in Kapitel V ( ). Die damit zusammenhängenden, jeweils deutlich divergierenden Anforderungen an die Hülle führen im Allgemeinen zu spezifischen konstruktiven Lösungen und funktionalen Schichtenaufbauten, die für die jeweilige Kategorie kennzeichnend und nicht ohne Weiteres auf die jeweils andere übertragbar sind ( ). Ähnlich wie auch die Unterscheidung zwischen massiver und leichter Hülle () ist die überlieferte Gliederung in

Band 1, Kap. V-1, Abschn. 4. Die elementaren Teilfunktionen von Hüllbauteilen im Gebäudezusammenhang, S. 350 ff

. 4. Dach, Wand, S. 278 Abschn. 1.1, S. 268

t Wände und Abschn. 4. Dach, Wand, S. 278

t Dächer mit ihren zugehörigen herkömmlichen Standardkonstruktionen bei gewissen Bauweisen, wie sie heute dem Stand der Technik entsprechen, wie etwa der Sandwichbauweise, oder auch beispielsweise bei Verglasungen (Fassaden-, aber auch Dachverglasungen), nicht immer im strikten Sinne anwendbar. Das Argument, es handele sich dabei um eine eher traditionell-historische Kategorisierung, die durch die Einführung moderner Bautechnik weitgehend hinfällig wurde, ist nicht ganz von der Hand zu weisen. Diese Bemerkung darf indessen nicht dazu verleiten, die unterschiedliche Witterungsbeanspruchung zwischen senkrechten und beispielsweise geneigten, umso mehr waagrechten Flächen zu ignorieren. Sie ist faktisch vorhanden, ist aber ein gradueller Faktor, der keine scharfen Grenzziehungen erlaubt und kann ähnlich wie die Tragfunktion () hinsichtlich des konstruktiven Aufbaus der Hülle im engeren Sinne nicht als verlässliches und aussagekräftiges Unterscheidungsmerkmal gelten.

Abschn. 1.1, S. 268

270

1.3


Klassifikation gemäß Werkstoff

Auch die Unterteilung in Hüllen aus verschiedenen Werkstoffen wie: t Stein t Beton t Holz t Metallen t Kunststoffen t Glas ist im Bauwesen üblich. Die enge Korrespondenz zwischen Werkstoff und Konstruktion ist zwar aus Perspektive der Verfasser unstrittig, doch haben insbesondere die industriellen Herstellungstechniken zu einem gewissen Verschwimmen der Grenzen geführt. Der beteiligte Werkstoff lässt infolgedessen wiederum keine wirklich zuverlässige Aussage zu der konstruktiven Natur der aus ihnen bestehenden Hüllkonstruktionen zu. Es lassen sich lediglich verhältnismäßig unscharfe Aussagen treffen:

Kap. XIII-2, Abschn. 5.1.2 vorgefertigte oder halb vorgefertigte Deckensysteme aus Stahlbeton, S. 766

t )àMMFOBVTStein und Beton sind zwar auch heute zumeist als Schalensysteme zu bezeichnen, aber bereits eine Dachkonstruktion aus Hohlplatten ( ) stellt beispielsweise eine Übergangsform zu Rippensystemen dar. t EFS 8FSLTUPGG Holz ist naturgemäß eng mit Rippensystemen verknüpft, doch tritt es auch in Form von Schalensystemen auf wie beispielsweise bei Dickholzbauweisen. t )àMMFOBVTMetallen treten häufig in Form von Rippensystemen auf, doch finden Metalle auch in Mehrschichtverbundsystemen wie bei Sandwichbauweisen Anwendung.

Abschn. 1.1, S. 268

1.4

Morphologisch-strukturelle Klassifikation Band 2, Kap. VII, Abschn. 1.2 Grundstrukturen von Hüllen, S. 81

Andererseits lassen sich beispielsweise Rippensysteme in allen aufgelisteten Werkstoffen – vielleicht mit Ausnahme von Stein – sinnvoll realisieren. Es wurde bereits darauf hingewiesen ( ), dass auch die Klassifikation massiv/leicht keine eindeutige Zuordnung der jeweiligen Werkstoffe erlaubt. Bezogen auf ihren strukturellen und konstruktiven Aufbau, der die konstruktive Gestalt oder Morphologie der Bauteile bestimmt, können Hüllen in die folgende Gruppen aufgeteilt werden ( ): t Schalensysteme, jeweils einfach oder doppelt

1. Grundsätzliches

271

t Mehrschichtverbundsysteme t Rippensysteme t punktgehaltene Hüllen t Membransysteme Jede einzelne dieser Gruppen kann im Sinne der Unterteilung nach hierarchisch-lastbezogenen Kriterien ( ) neben der eigentlichen Hüllfunktion sowohl primäre als auch sekundäre Tragfunktion übernehmen, also im herkömmlichen Sinne tragenden wie auch nicht tragenden Charakter haben. Dennoch kann – zumindest auf Wandbauteile bezogen – behauptet werden, dass Schalensysteme zumeist primäre Tragfunktion, Schalenersatz- und Rippensysteme zumeist eine sekundäre Tragfunktion übernehmen ( ). Membransysteme sind nicht eindeutig einer einzigen Gruppe zuzuordnen. Auch hinsichtlich der bauphysikalischen Beanspruchung () kann festgestellt werden, dass die überwiegende Mehrzahl der erdberührten Bauteile Schalensysteme sind, während die aufgehenden Hüllbauteile in Form aller besprochenen Varianten auftreten können. Hinsichtlich des Werkstoffs () lässt sich grob feststellen, dass die mineralischen Werkstoffe (Stein, Beton) vorzugsweise in Schalensystemen, die anderen Werkstoffe vorzugsweise in den restlichen Varianten auftreten. Wenngleich die herkömmliche Untergliederung in t massive Hüllen und t leichte Hüllen, die man wie oben ausgeführt durch die Begriffe der primären und sekundären Tragfunktion stärker präzisieren kann, sowie auch diejenige in t Wände und t Dächer und auch die Klassifikation nach Werkstoffen in bestimmten Zusammenhängen nach wie vor gute Dienste leisten, erscheint es von einer umfassenderen Perspektive aus dennoch aus pragmatischen Gründen angebrachter, zu einer morphologisch-strukturellen Klassifizierung nach Abschnitt 1.4 überzugehen. Diese erscheint dem Verständnis des zugrunde liegenden Konstruktionsprinzips bzw. der konstruktiven Morphologie dienlicher und erlaubt gleichzeitig fundamentale Dilemmata zu umgehen, nämlich dass

Abschn. 1.1, S. 268

wiederum Abschn. 1.1, S. 268 Abschn. 1.2, S. 269

Abschn. 1.3, S. 270

1.5

Gewählte Klassifikation von Gebäudehüllen

272


t EJFTragfunktion oftmals nur eine graduelle Unterscheidung darstellt, t EJF bauphysikalische Beanspruchung aus der Lage am Gebäude zumindest im Bereich der aufgehenden, nicht erdberührten Bauteile ebenfalls keine klaren qualitativen Grenzziehungen erlaubt t EFSWerkstoff keiner spezifischen Bauart eindeutig zugeordnet werden kann und diese drei Kriterien folglich von sich aus keinerlei Rückschlüsse auf den konstruktiven Aufbau der Hülle erlauben. Aus diesem Grunde werden die im Folgenden zu besprechenden Hüllkonstruktionen anhand ihres morphologisch strukturellen Aufbaus gemäß Abschnitt 1.4 als primärem Ordnungsmerkmal unterschieden und für die Zwecke unserer Betrachtung entsprechend bezeichnet und untergliedert. Maßgeblich für die Einordnung einer bestimmten Hüllkonstruktion ist folglich nicht allein das tragende Hauptelement des konstruktiven Aufbaus, sondern ggf. auch mit anderen, nicht lastbezogenen Funktionen belegte Elemente, wie beispielsweise Wetterschalen von Außenwänden. So wird beispielsweise zwischen einer einschaligen Außenwand, einer solchen mit addiertem äußerem Aufbau und einer zweischaligen unterschieden. Wegen der deutlich abweichenden funktionalen Anforderungen an äußere und innere Hüllen, ein Umstand, der sich naturgemäß in dem jeweiligen konstruktiven Aufbau deutlich niederschlägt, sollen die inneren Hüllen nicht in den Unterkapiteln der auf sie anwendbaren morphologischen Varianten diskutiert werden, sondern gesondert in Kapitel XIII. Dass einzelne tragende Konstruktionen sowohl für Außen- wie auch Innenhüllbauteile geeignet sind – hierzu zählen insbesondere solche für Flachdächer und Geschossdecken – ist hierbei notwendigerweise in Kauf zu nehmen. Auf solche Doppelzuordnungen wird im Text jeweils ausdrücklich hingewiesen.

1. Grundsätzliches

273

1 Massive tragende Außenwand (Schalensystem)

2 Leichte nicht tragende Außenwand (punktgehaltene Hülle)

274

2.


Baugeschichtliche Entwicklung von Gebäudehüllen

Während bei Dächern – man kann sie umschreiben als geneigte oder flach über Kopf gespannte äußere Hüllbauteile – stets sowohl Schalen- als auch Rippenkonstruktionen verwirklicht wurden, besitzt hingegen der Entwicklungsschritt der Fassade – also des senkrecht stehenden äußeren Hüllbauteils – von der traditionellen tragenden Mauer, in unserem Sinne einer Schalenkonstruktion mit primärer Tragfunktion, zur modernen leichten vorgehängten Fassade, zumeist einer Rippenkonstruktion mit sekundärer Tragfunktion, in der Entwicklungsgeschichte des zeitgenössischen Bauens eine außerordentlich große Bedeutung. Sie vollzieht sich naheliegenderweise parallel zur Abkehr von Scheibentragwerken und zur Einführung von Skeletttragwerken. Diese Neuerung erscheint nur deshalb als eine solche, weil sie aus der westlich-europäischen Perspektive wahrgenommen wird. In der Tat haben sich die herkömmlichen Bauweisen in unserem Kulturraum, und diese bestimmen sowohl Primär- als auch Sekundärtragwerk oder Hülle, fast immer ausschließlich an der konstruktiven Logik oder an den strukturellen Merkmalen der Schalensysteme orientiert. Auch dann, wenn die Schale in ein Stabwerk umgewandelt wird – wie beim historischen Holzständer- oder Bohlenbau oder dem Fachwerkbau –, behält sie dennoch ihren primären Charakter als tragendes, weitgehend homogenes Scheibenelement. Der Schritt zur konsequenten Trennung von Primär- und Sekundärtragwerk, also zum Skelettbau, und folgerichtigerweise auch zur Gebäudehülle in der Ausprägung als nicht tragendes Rippensystem, wurde in der westlichen Bautradition erst Mitte des 19. Jh. durch die Chicago School vollzogen. Das bauliche Konzept wurde später in Europa und den Vereinigten Staaten weiterentwickelt. Anders die östliche Bautradition, die in Form des Holzbaus bereits seit langer Zeit den Skelettbau verwirklichte. Wesentlicher Bestandteil der Skelettbauweisen war naturgemäß die nicht tragende Rippenhülle. Die Kenntnis japanischer und chinesischer Vorbilder war mit prägend für die Entwicklung der modernen Architektur und des zeitgenössischen Bauens im westlichen Kulturraum. Dieser qualitative Sprung hatte weitreichende Auswirkungen auf bautechnische Aspekte, aber auch auf die gesamte Konzeption von Gebäuden sowie auf den formalen Ausdruck derselben. Besonders große Bedeutung hat in diesem Zusammenhang die technische Weiterentwicklung von Glas, die sich parallel zu derjenigen der Skelettbauweisen ereignete. Da die Lasten, welche die moderne Rippenhülle zu tragen hat, nur gering sind, kann auch das extrem brüchige Material Glas umfangreich eingesetzt werden. Als Folge davon bot sich die Möglichkeit, Gebäudehüllen großflächig zu verglasen, ein bis dahin unvorstellbarer Gedanke im Bauwesen. Man machte fortan ausgiebig Gebrauch davon. Auch sozialpolitische Aspekte der gesellschaftlichen Offenheit von Gebäuden wurden – und werden – mit diesen neuen Bauweisen in Verbindung gebracht. Die Folgen dieses wahrhaft revolutionären Entwicklungssprungs wirken sich auch heute noch auf die Konstruktion, die Konzeption und das Erscheinungsbild von Gebäuden aus, auch wenn viele

1. Grundsätzliches

Einflüsse nicht immer deutlich erkennbar sind und sich manchmal unserer Aufmerksamkeit entziehen. Die Entwicklung der modernen Architektur und des zeitgenössischen Bauens, wie wir sie heute begreifen und praktizieren, ist ein gutes Beispiel für die engen Verflechtungen zwischen dem Entwurf und der Konstruktion wie wir sie in () kommentiert haben.

275

Band 1, Kap. I, Abschn. 3. Entwerfen und Konstruieren, S. 10 ff

3 Traditionelle Außenwand in Mauerwerk.

4 Moderne Außenwand aus Glas und Metall.

276

3.


Räumliche Koordination von Primärtragwerk und äußerer Hülle

z y x

5 Spannrichtung von Hüllelementen horizontal zwischen Stützen, alternativ zu den rechts gezeigten Varianten.

Die Frage der relativen räumlichen Lage von Hülle und Primärtragwerk stellt sich naturgemäß nur bei einer entsprechenden Trennung beider Teilsysteme, also bei Hüllen mit sekundärer Tragfunktion oder nicht tragenden Hüllen, wie sie bei Skeletttragwerken auftreten. Sie kann sich prinzipiell bei allen betrachteten morphologischen Varianten, vom Schalen- bis zum Rippen- oder sogar Membransystem stellen. Diese in ihren konstruktiven Auswirkungen schwerwiegende Festlegung, die bereits im planerischen Stadium zu treffen ist, beeinflusst nicht allein die konstruktive Ausformung der Elemente beider Teilsysteme, sondern setzt gleichzeitig Vorgaben hinsichtlich des bauphysikalischen Verhaltens der Gesamtkonstruktion. Dies betrifft in erster Linie den Wärmeschutz, jedoch auch andersartige Funktionen wie den Schall- oder auch Brandschutz. Die in 6 tabellarisch dargestellten relativen Lagen von Primärtragwerk und Hülle sind auf einen konventionellen Geshossbau bezogen, doch können analoge Überlegungen auf jede erdenkliche Bauwerksgeometrie übertragen werden. Die Systematik ergibt sich unter Berücksichtigung denkbarer Lagen der horizontalen (Decken) sowie der vertikalen Teile (Stützen) des Tragwerks. Obgleich alle Varianten theoretisch möglich sind, besitzen sie dennoch nicht die gleiche bautechnische Bedeutung. Folgende Kombinationen weisen wesentliche Vorteile auf: t Hülle vor Stützen und Decken (1.1): Dies ist ein bautechnisch außerordentlich bedeutsamer Fall, der in den meisten baulichen Lösungen mit Trennung von Primärtragwerk und Hülle zum Einsatz kommt. Bauphysikalisch werden hierbei die günstigsten Verhältnisse geschaffen, da das Tragwerk vollständig eingehüllt ist. Üblicherweise werden die Hüllelemente an den Deckenkanten befestigt (Fall 1.1), so dass sie statisch gesehen zwischen diesen spannen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Geschosshöhe gemessen am Stützenabstand zumeist die kleinere Spannweite darstellt. Gleichermaßen ist aber auch die dazu orthogonale Spannrichtung möglich (wie auf 5), wenn beispielsweise die Stützen enger beieinander liegen oder sich dies aus andersartigen planerischen Überlegungen anbietet. Bei dieser Variante sind die Hüllelemente nur an den Stützen befestigt. t Deckenkanten vorkragend - Stützen zurückgesetzt (1.3): auskragende Deckenkanten können in einem bestimmten Zusammenhang vorteilhaft sein, beispielsweise als Witterungsschutz, Brandschutz oder als Balkonfläche. Die Problematik der Wärmebrückenwirkung des durch die Hülle durchlaufenden Deckenquerschnitts wird bei der heute im Hochbau häufigsten Deckenkonstruktion, der Massivdecke, durch eine konstruktive thermische Trennung derselben im Bereich der Dämmebene der Hülle gelöst.

1. Grundsätzliches

277

Deckenkante zurückgesetzt

Deckenkante außen bündig

z

z y x

Deckenkante vorkragend

z y

1.1

x

y

1.2

1.3

x

Stütze zurückgesetzt

z

z y x

z y

2.1

x

y

2.2

x

2.3

Stütze bündig

z

z y x

z y

3.1

x

y

3.2

x

3.3

Stütze hervorstehend 6 Systematische Übersicht möglicher relativer Lagen der Hülle bezüglich senkrechten sowie auch waagrechten Tragwerksbauteilen.

Die restlichen Varianten sind zwar technisch realisierbar und können in einem bestimmten Planungszusammenhang gewisse Vorteile bieten, sind aber wegen der Wärmebrückenwirkung mit entsprechend aufwendigen Zusatzmaßnahmen wie Verkleidungen u. ä. verbunden.

278

4.


Dach und Wand


In Kapitel VII sind verschiedene konstruktive Aufbauten von Hüllbauteilen unter Berücksichtigung der grundsätzlichen konstruktiven Gegebenheiten, die sich aus ihrem spezifischen konstruktiven Gefüge herleiten, diskutiert worden. Darüber hinaus wurden dort auch Besonderheiten aus der jeweiligen räumlichen Lage des Hüllbauteils besprochen. Sie bestimmt den Bezug des Flächenbauteils zur Wirkrichtung der Schwerkraft und zur Hauptbewitterungsrichtung, also zur Lotrechten. Je nach Lage des Hüllbauteils gegenüber der Lotrechten ergeben sich besondere Anforderungen an das Bauteil, ein Umstand, der zu einem spezifischen konstruktiven Aufbau führen kann, aber nicht muss. Als Schlussfolgerung unserer bisherigen Überlegungen lässt sich festhalten, dass der konstruktive Aufbau eines Hüllbauteils nicht notwendigerweise eine direkte Folge seiner Lage im Gebäudezusammenhang () ist, oder anders formuliert: dass Wand und Dach nicht per se jeweils anders konstruiert sein müssen, sondern dass der Aufbau eines Hüllbauteils sich sinnvollerweise aus der Bewertung der Gesamtheit der jeweils herrschenden Anforderungen und Randbedingungen ableitet. Aus dieser Perspektive kann es unter bestimmten Randbedingungen sinnvoll sein, das gleiche konstruktive Aufbauprinzip für eine Wand- und eine Dachfläche zu wählen. Diese These entspricht einem umfassenden funktionalen Ansatz im Gegensatz zum eher vordergründig merkmalsbezogenen, welcher auf der herkömmlichen Unterscheidung zwischen typischen Wandund Dachkonstruktionen basiert. Dessen ungeachtet ist es dennoch notwendig, in den folgenden Abschnitten auf die Besonderheiten von Dach- und Wandbauteilen einzugehen und herkömmliche konstruktive Lösungen zu behandeln, nicht zuletzt deshalb, weil die gegenwärtige Bautechnik – mehr als man vermuten könnte – ihre historischen Wurzeln, beharrlicher als man oftmals annimmt, bewahrt und der Stand der Technik dies noch weitestgehend widerspiegelt.

1. Grundsätzliches

279

7 Deutliche Differenzierung von Dach und Wand bei traditionellen Bauweisen (Arch.: Schmitthenner).

8 Moderne kontinuierliche Hülle ohne Differenzierung von Dach und Wand (Arch.: V. Burgstaller).

280


5.

Dach

Man unterscheidet bei Dachkonstruktionen zwei unterschiedliche Prinzipien des Dichtens gegen Wasser ( 9) ( ):

5.1

Prinzipien der Abführung des Regenwassers DIN 4108-3, 4.3.3.

Allgemeine Angaben zur Dachentwässerung finden sich in DIN EN 12056-3 und DIN 1986100

2% empfohlenes Mindestgefälle nach DIN 18531-1, 6.4

5.2

Geneigtes Dach

Band 1, Kap. V-3, Abschn. 3. Konstruktive Aufbauten hinsichtlich ihrer thermohygrischen Funktionsweise, S. 522 ff


t1SJO[JQEFTAbleitens t1SJO[JQEFTSperrens Beim Prinzip des Ableitens von Niederschlagswasser mittels Dachdeckungen ist eine Wasserdichtigkeit der Dachfläche im Regelfall nicht gegeben, es genügt Regensicherheit, also die Fähigkeit, das Niederschlagswasser weitestgehend abzuhalten. Niederschlagswasser wird durch ein Gefälle so rasch wie möglich kontrolliert abgeführt. Je steiler das Gefälle, d. h. je größer die Fließgeschwindigkeit des Wassers, desto geringer werden die Anforderungen an die Regendichtheit ausfallen. Es liegt auf der Hand, dass geneigte Dächer diesem Prinzip folgen. Im Gegensatz dazu setzt das Sperren von Niederschlagswasser mittels Abdichtungen eine uneingeschränkte Wasserdichtheit der Dachfläche voraus. Wegen der Wasserundurchlässigkeit der Dachfläche ist das rasche Abführen des Niederschlagswassers für Zwecke des Dichtens – anders als beim Ableiten – nicht unerlässlich. Wasser wird dennoch zumeist mittels flacher Gefälle () von der Dachfläche kontrolliert abgeführt. Dies geschieht auch mit der Absicht, das Aufstauen des Wassers zu vermeiden, da sperrende Dächer wannenartig mit Randaufkantungen ausgebildet werden. Zu den sperrenden Dächern zählen die Flachdächer. Herkömmliche geneigte Dachkonstruktionen können hinsichtlich des zugrunde liegenden morphologischen Prinzips mit Außenwandkonstruktionen in Rippenbauweise oftmals weitestgehend gleichgesetzt werden. Ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal gegenüber Außenwandkonstruktionen ergibt sich aus der besonderen Witterungbeanspruchung geneigter Dächer: das wetterzugewandte Schichtenpaket, das die Hauptaufgabe des Wetterschutzes übernimmt. Es kann fallweise auch das Durch- bzw. Belüftungsprinzip der Hüllkonstruktion von dem einer Außenwand abweichen ( ). Es gibt Hüllkonstruktionen, die sowohl für Außenwände wie auch für Dächer geeignet sind. Die konstruktiven Unterschiede zwischen Außenwänden und Dächern leiten sich gewissermaßen entwicklungsgeschichtlich her: traditionellerweise wurden geneigte Dächer mit schuppenartigen Ziegel- oder ähnlichen Deckungen belegt, da kontinuierliche Oberflächen mit den nötigen Dichteigenschaften technisch nicht realisierbar waren. Schuppungen sind gegenüber der Witterung teildurchlässig und erfordern spezifische Unterkonstruktionen, welche imstande sind, der infolge der Neigung bezüglich der Lotrechten stärkeren Witterungsbeanspruchung () zu widerstehen. Die für Dachkonstruktionen so bezeichnende Wetterhaut oder -schale soll in ihrem Funktionsprinzip und Aufbau im Folgenden näher betrachtet werden.

1. Grundsätzliches

281

9 Prinzipien der Abführung von Niederschlagswasser von Dachflächen: oben Ableiten, unten Sperren.

10 Flache und steil geneigte Dachformen in Abhängigkeit der klimatischen Verhältnisse.

11 Prinzip der Schuppung mit ebenen Teilen.

12 Steinhäuser im Tessin. Schuppung durch Verwendung flacher Steinplatten aus Sedimentgestein.

282


5.2.1 Ableitung des Regenwassers

Beim geneigten Dach wird Niederschlagswasser nach dem Prinzip des Ableitens abgeführt. Hierbei findet eine schnelle Ableitung des Niederschlagswassers nach außen infolge der Dachneigung statt. Dadurch vermindert sich die Beanspruchung der vielfältigen Fugen einer herkömmlichen Dachdeckung im Vergleich zu einer ebenen Fläche (). Je größer die Regen- und Windbeanspruchung eines geneigten Daches, desto größer sollte das Dachgefälle sein. Deshalb haben Klimaregionen mit starken Niederschlägen entwicklungsgeschichtlich Dachformen mit großen Neigungen, trockenere Gegenden hingegen solche mit kleineren Neigungen () hervorgebracht ( 10). Von seinem dichttechnischen Funktionsprinzip her ist ein geneigtes Dach mit herkömmlicher Deckung als

Prinzip des Sperrens bei flachen Dächern, Abschn. 5.3

siehe das mitteleuropäische Sparrendach im Vergleich mit dem mediterranen Pfettendach

t regensicher, aber gleichzeitig als t nicht wasserdicht zu bezeichnen.

zu ein- und mehrstufigen Dichtprinzipien vgl. Band 1, Kap. V-3, Abschn. 1. Die thermohygrischen Schutzfunktionen, S. 508

5.2.2 Bauphysikalische Gesichtspunkte

Die Schuppung der Dachdeckung, die mehrfache Überlappung von kleinen Teilen, kombiniert mit dem erforderlichen Gefälle ( 11, 12) stellt ein typisches Beispiel einer mehrstufigen Dichtung dar ( ). Da Dachdeckungen in traditioneller Bautechnik zwangsläufig mit einem hohen Fugenanteil gefertigt werden mussten, war ein Dichten gegen Niederschlagswasser stets in mehreren Stufen erforderlich. Dies trifft im Wesentlichen auch auf moderne dachstein- oder dachplattengedeckte Ausführungen zu. Durch Fugen eingedrungenes Wasser wird aufgefangen (früher im nicht bewohnten Dachraum, heute von der Deckunterlage), so dass es ohne Schaden anzurichten kontrolliert abfließt bzw. verdunstet. Die 13 bis 15 zeigen die entwicklungsgeschichtliche Linie von einer primitiven Urhütte ohne funktional getrennte Belüftung bis zu einfachen geneigten Dachvarianten. Der Begriff der Belüftung ist in diesem Zusammenhang deutlich zu differenzieren: Bei der Urform der Hütte mit geneigtem Dach sorgte ein einziger Luftstrom für die Abführung verbrauchter Raumluft – auch von Rauch einer offener Feuerstelle im Innern – und von außen eingedrungener Feuchtigkeit. Es fand eine Kombination von Innenraumlüftung und bautechnisch wirksamer Durch- bzw. Unterlüftung der Konstruktion statt ( 13). Eine Trennung zwischen beiden Luftströmen war bereits beim traditionellen Haus mit nicht bewohntem Dachraum gegeben. Das durchlüftete, nicht zu Wohnzwecken genutzte, also nicht ausgebaute Dach war viele Jahrhunderte die Regel ( 14). Mit zunehmender Verknappung von Wohnraum wurden die Dachgeschosse für Wohnzwecke genutzt (15). Heute werden Dach-räume in den meisten Fällen ausgebaut, was dem Wirkprinzip des geneigten Dachs nicht entspricht, zum Aufreißen von Öffnungen in der Dachfläche zwingt und bestenfalls bedingt nutzbare Räume schafft.

1. Grundsätzliches

283

A

L

13 Variante A: Luftführung in Urhütte mit Feuerstelle: Frischluftzufuhr, Entfeuchtung und Entrauchung durch einen einzigen Luftstrom L. Kombinierte Raumlüftung und Entfeuchtung der Konstruktion.

C

B WH

L2

L1

14 Variante B: Luftstrom L1 zur Innenraumlüftung und Luftstrom L2 in nicht ausgebautem Dachraum zum Zweck der Entfeuchtung. Getrennte Luftströme für Raumlüftung und Entfeuchtung der Konstruktion.

L2

L1

15 Variante C: Luftstrom L1 zur Innenraumlüftung und Luftstrom L2 unter der Dachdeckung zum Zweck der Abführung von Feuchte aus dem Dämmpaket und aus Niederschlag. Es besteht die Gefahr einer Durchfeuchtung des Dämmpakets von außen. Abhilfe schafft die nächste Variante D ( 16).

284


D WH

E WH

UD

UDK L2

L1

16 Variante D: Luftstrom L1 zur Innenraumlüftung und Luftstrom L2 unter der Dachdeckung zum Zweck der Abführung von Feuchte aus Niederschlag. Über dem Dämmpaket wird eine Wassersperre in Form eines Unterdachs (UD) eingeführt, die das Dämmpaket zuverlässig vor Feuchte von außen schützt. Da keine Diffusion mehr vom Dämmpaket nach außen möglich ist, muss sicher gestellt sein, dass keine Kondensation im Dämmpaket auftritt. Dies entspricht dem Aufbau eines modernen nicht belüfteten Dachs mit belüfteter Dachdeckung.

L2

L1

17 Variante E: Luftführung wie bei Variante D. Über dem Dämmpaket wird eine regensichere aber diffusionsoffene Unterdeckung (UDK) eingeführt, die eine teilweise Entfeuchtung des Dämmpakets erlaubt. Dies entspricht dem Aufbau eines modernen nicht belüfteten Dachs mit Unterdeckung und belüfteter Dachdeckung.

1. Grundsätzliches

285

F

G WH

WH

USP

UD

L2

L2

L3

L3

L1

L1

18 Variante F: Luftstrom L1 zur Innenraumlüftung, Luftstrom L2 zur Abführung von Feuchte aus Niederschlag und Luftstrom L3 zum Zweck der Entfeuchtung des Dämmpakets. Zwischen L2 und L3 wasser- und diffusionsdichtes Unterdach UD. Dies entspricht dem Aufbau eines modernen belüfteten Dachs mit Unterdach und belüfteter Dachdeckung. Die Bezeichnung belüftetes Dach leitet sich einzig aus der Existenz des Luftstroms L3 her.

19 Variante G: Durchlüftung wie in Variante F. Zwischen L2 und L3 befindet sich indessen eine regensichere, aber diffusionsoffene Unterspannung USP. Dies entspricht dem Aufbau eines modernen belüfteten Dachs mit Dachdeckung und Unterspannung.

H

I WH

WH

UD UD

L3

L1

20 Variante H: Es findet keine Durchlüftung der Dachkonstruktion statt. Dies entspricht dem Aufbau eines modernen nicht belüfteten Dachs mit nicht belüfteter Dachdeckung.

L1

21 Variante I: Es findet eine Durchlüftung unterhalb des Unterdachs (UD) zur Abführung der Feuchte im Dämmpaket statt. Dies entspricht dem Aufbau eines modernen belüfteten Dachs mit nicht belüfteter Dachdeckung.

286


Kap. XII-5, Abschn. 2.2.5 Zusatzmaßnahmen zur Verbesserung der Dichtwirkung, S. 480

Die Varianten A, B und C auf 13 bis 15 haben in der dargestellten Form heute indessen keine bautechnische Bedeutung. Dem aktuellen bautechnischen Stand entsprechen die Varianten auf 16 - 21. Die dichttechnische Pufferfunktion des nicht ausgebauten Dachraums übernimmt bei modernen ausgebauten Dächern mit belüfteter Dachdeckung, wie wir sie im Folgenden als gegenwärtigen Standard voraussetzen, das Schichtenpaket über der Deckunterlage. Wesentlich ist der Luftraum zwischen Deckung/ Lattung und der zusätzlichen Dichtschicht, also der Luftstrom L2 . Spätestens an dieser Schicht muss Dichtigkeit herrschen, ansonsten dringt Feuchte in die Dämmschicht. Diese Sicherheitsschicht kann ausgeführt werden als ( ): t XBTTFSEJDIUFTPEFSregensicheres Unterdach (UD): im Regelfall eine vollwertige Abdichtung auf Schalung ( 22, 23) t regensichere Unterdeckung (UDK) aus Bahnen oder Platten ( 24) t PEFSJOWFSFJOGBDIUFS'PSNBMT unterstützend) regensichere aber diffusionsoffene Unterspannung (USP), frei spannend oder durchhängend, ohne Schalung als Unterlage ( 25)

nur im Holzbau wird gelegentlich eine diffusionsoffene Folie außenseitig als Feuchteschutz am Dämmpaket angeordnet, vgl. Kap. XII-5, Abschn. 2.1.1 Holzrahmenwände > Wetterhaut, insbesondere 40,41

Zum Begriff des belüfteten und nicht belüfteten Dachs sowie der belüfteten und nicht belüfteten Dachdeckung vgl. DIN 4108-3, 4.3.3.1 zum thermohygrischen Verhalten von Dachaufbauten vgl. auch Band 1, Kap. V-3, Abschn. 3.12 Nicht belüftetes geneigtes Dach, S. 538 sowie Abschn. 3.13 Belüftetes geneigtes Dach, S. 540

Die Dichtschicht unter der Dachdeckung – Unterdach, Unterdeckung oder Unterspannbahn –, welche beim geneigten Dach die Funktion der Wetterschale übernimmt, ist eines der wenigen Unterscheidungsmerkmale des grundlegenden konstruktiven Aufbaus eines Dachs gegenüber dem einer stehenden Außenwand. Während bei letzterer eine wasser- und diffusionsdichte Haut an der Außenseite des Wandaufbaus vermieden wird (), um ein Ausdiffundieren von Feuchte so weit wie möglich zu unterstützen, wird infolge der stärkeren Feuchtebelastung eines Dachs einer Sicherung gegen von außen eindringende Feuchte der Vorrang gegeben. Man sperrt von außen eintretende Feuchte und nimmt dabei wenn nötig in Kauf, dass keine Feuchte durch diese Haut nach außen ausdiffundieren kann. Es ist deshalb sicherzustellen, dass kein Dampf von innen in die Konstruktion dringt. Dies setzt eine fachgerecht ausgeführte Dampfsperre oder zumindest eine in ihrer Diffusionswiderstand voraus. Dieses Konstruktionsprinzip (Variante D in 16) entspricht dem des modernen nicht belüfteten geneigten Dachs ( ) (). Anstatt der wasser- und diffusionsdichten Sperrbahn eines Unterdachs lässt sich auch eine regensichere aber diffusionsoffene Unterspannung einbauen, die ein teilweises Ausdiffundieren allfälliger Feuchte aus dem Dämmpaket erlaubt (Variante E in 17). Zur größeren Sicherheit gegen Dampfkondensation an der Unterseite des Unterdaches kann eine zusätzliche Unter- oder Belüftung des Dämmpakets des Dachs vorgesehen werden. Der darin entstehende Luftstrom L3 hat die Aufgabe, im Dämmpaket ggf. auftretende Feuchte nach außen abzuführen. Er erfüllt demnach eine andere Aufgabe als der Luftstrom L2 und ist von diesem getrennt auszuführen.

1. Grundsätzliches

WH

287

UD

UL 1

b

DP

a-a

z

b

WH a UL 1

WH

UL 1

UD

UL 2

a-a

Wetterhaut (Eindeckung) Unterlüftung Unterdach Unterdeckung Unterspannung Dämmpaket

b UL 1

y

Dampf UD

WH UL UD UDK USP DP

z

WH a

y

b

DP

Dampf UD

Wasser

Wasser UL 2

a

a

DP z

22, 23 Schematische Darstellung eines Dachaufbaus mit wasser- und dampfdichtem Unterdach, links ohne, rechts mit Belüftung des Dachs. Es herrscht eine hygrische Trennung zwischen Oberund Unterseite des Unterdachs.

DP

z

x

x

b-b

WH

UL 1 UDK

b

DP

z

a-a

b

WH a UL 1

b-b

WH

a-a

UL 1 USP

WH

UL 2

z

a

b UL 1

y

y

Dampf UDK

b

DP

Dampf USP

Wasser

24 Schematische Darstellung eines Dachaufbaus mit regensicherer Unterdeckung, Dach nicht belüftet.

Wasser UL 2

a

a

DP z

25 Schematische Darstellung eines Dachaufbaus mit regensicherer, aber dampfdurchlässiger Unterspannung, Dach belüftet. Es herrscht eine Dampfdiffusion zwischen Ober- und Unterseite der Unterspannbahn.

DP

z

x

x

b-b

UL 1

D L KL

SB

BP

b

b-b

SB

D

BP

UL 1

D L KL

USB

b

b

a-a D

a

OK Restaufbau

L

a-a z

b

a-a D

OK Restaufbau

D

a

b

z

a

KL

OK Restaufbau

b

z

L KL

y

y

y

SB UL 1 a

UL 1

a

SB

OK

a

BP

Re s

OK

tau

fba

u

z

b-b

26 Exemplarische Ausführung eines Aufbaus mit Ziegeldeckung oberhalb eines Unterdachs gemäß dem Prinzip in 22, 23 (Restaufbau darunter nicht dargestellt).

x

USB

Re s

tau

fba

u

x

Re s

tau

fba

z

OK

BP

u

z

b-b

27 Exemplarische Ausführung eines Aufbaus mit Stehfalzblecheindeckung oberhalb eines Unterdachs gemäß dem Prinzip in 22, 23 (Restaufbau darunter nicht dargestellt), Dachdeckung in diesem Fall nicht belüftet.

x

b-b

28 Exemplarische Ausführung eines Aufbaus mit Ziegeldeckung oberhalb einer Unterspannbahn gemäß dem Prinzip in 25 (Restaufbau darunter nicht dargestellt).

288


Dieses Prinzip entspricht dem des modernen belüfteten geneigten Dachs ( 18, Variante F). Wiederum kann das wasser- und diffusionsdichte Unterdach durch eine regensichere aber diffusionsoffene Unterspannung substituiert werden ( 19 Variante G). Belüftete und nicht belüftete Varianten von Dachaufbauten mit belüfteter Dachdeckung jeweils mit Unterdach, Unterdeckung und Unterspannung sind schematisch in 20 bis 23 dargestellt. Ferner sind grundsätzlich auch nicht belüftete Dachdeckungen realisierbar, sofern die Gefahr, dass Wasser in größeren Mengen von außen in die Konstruktion tritt, nicht besteht. Dies ist bei Dachdeckungen mit geringem Fugenanteil wie beispielsweise Stehfalzblechdeckungen der Fall ( 27). 5.2.3 Entwurfliche Gesichtspunkte

Die Notwendigkeit der Schaffung einer gesondert gestalteten geneigten Überdeckungsfläche hat die architektonische Formgebung bei überlieferten Bautypen tiefgreifend beeinflusst. Die zunächst aus technischen Einschränkungen und Notwendigkeiten entsprungenen Dachformen sind im Laufe der Baugeschichte zu eigenständigen Form- und Stilelementen geworden, haben sich tief in die kollektive Erinnerung eingeprägt und charakterisieren gewissermaßen das Urbild des Hauses. Einige entwurfliche Folgen können folgendermaßen umrissen werden: t %ÊDIFSTJOE[VNFJTUBMTFJHFOTUÊOEJHFBSDIJUFLUPOJTDIF(FTUBMtelemente erkennbar und formal als solche behandelt ( 29). Dies äußert sich beispielsweise in der Anwendung anderer Materialien als bei Außenwänden – dies ist naturgemäß technisch gerechtfertigt – oder in der Randausbildung in Form über- oder vorstehender Traufen oder Ortgänge – dies ist ebenfalls technisch nachvollziehbar. t #JMEVOHFJOFToWPSNBMTJOEFS3FHFMOJDIU[V"VGFOUIBMUT[XFDLFO genutzten – Dachraums ( 30). Traditionell wurden diese Räume entweder gar nicht oder zu untergeordneten Zwecken genutzt. Dieses Volumen wirkte als Pufferraum in thermischer wie auch dichttechnischer Hinsicht.

Künzel H M, Sedlbauer K (2001) ‚Steildächer – feuchte- und wärnetechnische Ausbildung‘, in Bauphysik-Kalender (2001), Ernst & Sohn, Berlin

t "VT VOTFSFS IFVUJHFO 4JDIU LBOO CFIBVQUFU XFSEFO EBTT CFJ geneigten Dächern ein vergleichsweise hoher konstruktiver Aufwand gemessen an der Aufgabe, gegen Niederschlagswasser zu dichten, getrieben wird. Dieser Standpunkt wurde bereits von den Pionieren der klassischen Moderne vertreten, die das Flachdach – vielleicht damals etwas zu optimistisch – als die Dachform der Zukunft priesen. Auf etwas bescheidenerem Niveau sind indessen auch bei geneigten Dächern heute Bestrebungen erkennbar, die Konstruktion zu vereinfachen; so etwa beim Verzicht auf Belüftung des Dachs – also Ausbildung eines Warmdachs –, eine Lösung, die sich heute langsam als Standard etabliert ( ).

1. Grundsätzliches

289

29 Häuser der Toradja in Palawa, Indonesien.

30 Niedersächsischer Fachwerkgiebel. Dachräume waren traditionell nicht ständig bewohnt. In der Regel waren sie Nebennutzungen vorbehalten.

32 Eine regelmäßige Grundrissgeometrie ergibt einfache geneigte Dachformen mit wenigen Verschneidungen und Anschlüssen (oben), ganz im Gegenteil zu einer verwinkelten Grundrissgeometrie (unten).

31 Dichttechnisch aufwendige Dachverschneidungen durch Öffnungen in der Dachfläche, hier Gaube.

290


Eine weitere Antwort auf dieses Missverhältnis zwischen baulichem Aufwand und bauphysikalischer Wirkung ist die Praxis, Dachräume nicht wie ehedem lediglich als Speicher zu nutzen, sondern konsequent für Wohnzwecke auszubauen. Dass sich dann angesichts der technischen Möglichkeiten moderner Hüllkonstruktionen tatsächlich die Grundsatzfrage nach dem Sinn einer herkömmlichen geneigten Dachform stellt, sei hier nur am Rande angemerkt. t ,FOO[FJDIOFOEGàSHFOFJHUF%BDIGPSNFOJTUEJFHSVOETÊU[MJDIF Schwierigkeit, Öffnungen einzuarbeiten ( 31). Hierin unterscheiden sich geneigte Dächer nicht wesentlich von gemauerten Außenwänden, bei denen zwar Öffnungen unverzichtbar sind, aber dennoch vordergründig betrachtet einen Schwachpunkt der Hülle darstellen und (folglich) – zumindest im klassischen Mauerwerksbau – strengen Einschränkungen hinsichtlich Form, Größe und Lage unterworfen sind. Insbesondere bei herkömmlichen geneigten Dachkonstruktionen sind Öffnungen im eigentlichen Sinne ein Notbehelf, der mit Sparrenauswechslungen und mehr oder weniger aufwendigen konstruktiven Anschlüssen verbunden ist. t ,PNQMFYFSF(SVOESJTTHFPNFUSJFOGàISFOCFJHFOFJHUFO%ÊDIFSO zu einer Vielzahl von Kehlen und Graten. Ein geneigtes Dach fordert deshalb in der Regel auch regelmäßige rechteckige Grundrisse, um Versprünge und Verschneidungen möglichst auf ein Minimum zu begrenzen ( 32). 5.2.4 Dachdeckung

zum Begriff und zum dichttechnischen Verhalten von offenen Fugen vgl. Band 2, Kap. X, Abschn. 4.1 Die offene Fuge, S. 611

wie z. B. durch Anwendung großformatiger Tafeln, Platten als Deckungselemente wie beispielsweise durch Ausbildung von Falzfugen oder bei Stehfalzblechdeckung Kap. XII-5, Abschn. 2.2.6 Dächer mit Deckung aus Dachziegeln oder Dachsteinen, S. 482

Dachdeckungen bilden die der Witterung exponierte Wetterhaut von Dachaufbauten. Sie bestehen in der Regel aus sich schuppenartig überdeckenden, ebenen oder profilierten plattenoder tafelförmigen Deckelementen. Zwischen diesen entstehen teilweise offene Fugen ( ). Unter ungünstigen Verhältnissen wie Treibregen, Flugschnee, Vereisungen oder Schneeablagerungen ist nicht auszuschließen, dass Feuchte die Dachdeckung durch diese Fugen durchdringt. Je flacher das Dach, desto gravierender stellt sich das Problem der weitgehend offenen Fugen der herkömmlichen Dachdeckung. Deshalb sind unterhalb gewisser Mindestdachneigungen bestimmte Dachdeckungen nicht mehr ausführbar. Bei extrem flachen Dachneigungen ist der Fugenanteil deutlich zu reduzieren (), bzw. die Dichttechnik dieser Fugen zu ändern (). Traditionelles Deckungsmaterial ist gebrannter Ton in Form des Dachziegels (). Die einfachste Ausführung als ebene Platte (Biberschwanzziegel) erfordert eine dicht gepackte Deckung mehrerer Lagen gegeneinander versetzter Ziegel und eine verhältnismäßig große Neigung. In der weiteren Entwicklung entstanden verschiedene Formsteine, die eine erhöhte Fugendichtheit bieten. Sie funktionieren in den einfachsten Fällen durch Trennung von Fugenebene und Wasser

1. Grundsätzliches

291

33 Traditionelle Flachdachformen in Nordafrika.

34 Beispiele für Gefälleausbildungen beim Flachdach.

292


führender Ebene – durch Höherlegen und Abdeckung offener Fugen wie bei der Mönch- und Nonnendeckung –, oder wie bei moderneren, in der Regel industriell gefertigten Ziegeln, durch eine – zumeist mehrfache – Falzung der Ziegelfuge. Dank dieser dichttechnischen Verbesserung sind bei heutigen Falzziegeldächern auch verhältnismäßig geringe Neigungen realisierbar. 5.2.5 Primärtragwerk

die Betrachtungen über angreifende Kräfte in Band 2, Kap. VII, Abschn. 3. Doppelte Schalensysteme, S. 94 Abschn. 5.3.1, S. 294

Näheres hierzu findet sich in Kap. XII-5, Abschn. 3.2 Geneigte Dächer, S. 566

Band 2, Kap. VIII-2, Abschn. 2.1.4 Geneigte Dächer aus Stabscharen > Pfettendächer, S. 260, > Binderdächer, S. 264, Abschn. 2.2.1 > Sparrendächer, S. 266

5.3

Flaches Dach

Der konstruktive Aufbau von Wetterschalen, wie sie als Deckung auf geneigten Dächern in Erscheinung treten, ist bei diesen aufgrund der räumlichen Lage bezüglich der Lotrechten einer Schubbeanspruchung (Abgleiten) ausgesetzt ( ). Diese macht eine Rückverankerung an der tragenden Konstruktion, also am Primärtragwerk, erforderlich. Dies gilt nicht für flache Dächer ( ). Aus diesem Grunde sind geneigte Dachflächen häufig als integrierte Hüll- und Tragpakete ausgebildet, bei denen einhüllende Konstruktion und tragendes Hauptgerippe (Sparren) dicht beieinander liegen bzw. ineinander verschränkt sind, so dass die Hebelarme der Verankerung zwischen Außenhaut und Primärtragwerk klein gehalten werden. Erst in letzter Zeit haben sich auch Bedachungssysteme durchgesetzt, bei denen das Hüllpaket thermisch getrennt, oberhalb der tragenden Sparrenkonstruktion durchlaufend, als so genannte Aufsparrendämmung ausgebildet ist (). Diese Art von geneigten Dachkonstruktionen ähnelt in ihrem Aufbau den flachen Dächern und hat insbesondere bauphysikalische Vorzüge. Wie bei flachen Dächern auch, schafft das Tragwerk bei diesen Systemen eine durchgängige tragende Unterlage, auf der dann die erforderlichen Lagen schichtweise aufgebaut werden. Primärtragwerke von geneigten Dächern, also in herkömmlicher Bezeichnung Dachstühle, beeinflussen durch ihr übergeordnetes Tragsystem den eigentlichen konstruktiven Aufbau der Dachhülle nur eingeschränkt. Die herkömmlichen Kategorien von Dachtragwerken sind in ihrem Tragverhalten in Kapitel VIII beschrieben (). Im Gegensatz zu den meisten geneigten Dächern, die dichttechnisch nach dem Prinzip des Ableitens funktionieren und nicht unbedingt wasserdicht ausgebildet sein müssen, folgen Flachdächer dem Prinzip des Sperrens. Sie sind nicht nur tregensicher, sondern auch twasserdicht.

DIN 4108, 4.3.3.1

Die Sperrfunktion wird technisch verwirklicht durch das Verschweißen von überlappenden mehrlagigen Folien zum Sperren, d. h. durch vollflächiges kontinuierliches Abdichten der Dachfläche. Man spricht im Gegensatz zur Dachdeckung geneigter Dächer von einer Dachabdichtung ( ). Im Unterschied zum geneigten Dach erfolgt ein einstufiges Dichten statt mehrstufigem wie beim geneigten Dach. Die Sperrbahn

1. Grundsätzliches

293

35 Gegenüberstellung von traditioneller Massivbauweise mit geneigtem Dach und Skelettbauweise mit Flachdach, Kompensation für die überbaute Grundfläche durch Dachgarten. (Le Corbusier, “5 Punkte einer neuen Architektur“). 36 Die innen liegenden Regenrohre sind beim Flachdach gegen Frost geschützt (Le Corbusier).

37 Terrassierte Wohnhäuser auf den Kykladen.

38 Gerichtetes Holztragwerk.

294


muss so ausgeführt sein, dass sie uneingeschränkte Sicherheit bietet. Eine einzige Undichtigkeit in der Sperrschicht führt unweigerlich zu einem Bauschaden, der die gesamte Konstruktion – nicht nur lokal – in Mitleidenschaft zieht. Wegen des geringen oder sogar nicht vorhandenen Gefälles der Dachfläche besteht beim Flachdach die Gefahr des Aufstauens des Niederschlagswassers. Zwecks Verringerung des Schadensrisikos muss die Wasserdichtheit folglich für den Notfall bis an eine festgelegte Oberkante garantiert sein. Charakteristisch für Flachdächer ist aus diesem Grunde die Ausbildung einer Wanne mit den dazugehörigen Aufkantungen. Die Sperrebene wird hochgezogen und findet auf einer bestimmten Höhe ihren Abschluss. Aufkantungen sind auch als seitliche Fassung des Dachaufbaus – inklusive oberhalb der Sperrebene gelegener Schichten – erforderlich und, da Flachdächer oft begehbar sind, auch als Brüstung geeignet. Das Wasser wird in der Regel nicht am Dachrand, sondern an einem randfernen Punkt in der Dachfläche gesammelt und abgeführt. Die Ableitung des Wassers zu den Rändern hin (Rinnen) verkompliziert und gefährdet den ohnehin kritischen Randbereich (Aufkantung, Knick in der Abdichtung) unnötig. Zusätzlich erfolgt die Abführung von Niederschlagswasser konzentriert über Wasserspeier als Überlaufsicherung bei Verstopfung der Abläufe. Das Flachdach ermöglicht eine freie Grundrissgestaltung. Ein unregelmäßig, vielfach gebrochener Gebäudeumriss führt – anders als beim geneigten Dach – nicht zu einer Verkomplizierung der Baukonstruktion. Dies war ein wichtiges Argument, das die Befürworter des flachen Dachs gegenüber den traditionellen geneigten Dachformen in der Pionierzeit des Neuen Bauens ins Feld führten. Auch die Nutzung der Dachfläche ist möglich, eine Art der Wiedererstattung des überbauten Bodens in Form eines Dachgartens ( 35). Entgegen der überlieferten Differenzierung zwischen Wand und Dach zeigen vereinzelte neuere Beispiele auch bei Flachdächern kontinuierliche Gebäudehüllen sowohl in vertikaler, als auch in horizontaler Lage (z. B. Sainsbury Centre von Norman Foster, 39, 40) 5.3.1 Primärtragwerk

Band 2, Kap. VII, Abschn. 2.2 Einfache Schale mit einseitigem Aufbau ohne Unterkonstruktion , S. 88 oder Abschn. 5.3.1 Rippensysteme mit leichtem Aufbau ohne Unterkonstruktion, S. 112

Im Zusammenhang mit dem konstruktiven Schichtenaufbau einer flachen Dachfläche spielt das Primärtragwerk dann eine maßgebliche Rolle, wenn es im Flächen bildenden Hüllpaket integriert ist. Dies ist bei flachen Dächern eher selten der Fall, da bis auf wenige Ausnahmen das Schichtenpaket auf einer durch das Primärtragwerk geschaffenen ebenen Fläche durch einfaches Aufschichten sukzessiver Lagen geschaffen wird. Dabei werden diese dank ihrer horizontalen Lage vornehmlich durch Eigengewicht und Verklebung gehalten (Gravitations- und adhäsiver Kraftschluss), so dass – anders als bei Wänden oder geneigten Dächern – keinerlei Rückverankerungen mit mechanischen Verbindungsmitteln am Primärtragwerk erforderlich sind ( ).

1. Grundsätzliches

39 Sainsbury Centre (N. Foster).

295

40 Sainsbury Centre, Detail des Übergangs von vertikaler zu horizontaler Hüllfläche.

41 Trägerrost, Nationalgalerie Berlin von Mies v. d. Rohe.

42 Platte (Le Corbusier; Domino-System).

296


Es sind Ausführungen möglich als gerichtetes Tragwerk, beispielsweise: t NFISMBHJHFT hierarchisch gestuftes Tragwerk aus Stäben (Haupt- /Nebenträger), also ein einachsig gespanntes Rippensystem ( 42) oder als ungerichtetes: t Trägerrost aus zweiachsig gespannten, sich kreuzweise durchdringenden Stäben, also ein zweiachsig gespanntes Rippensystem ( 42). t Platte: Stahlbeton-Massivplatte oder Verbundkonstruktionen, also ein Schalensystem ( 42). 5.3.2 Bauphysikalische Gesichtspunkte

Der Unterscheidung zwischen den Dichtprinzipien des geneigten (Ableiten, mehrstufiges Dichten) und des flachen Daches (Sperren, einstufiges Dichten) stehen zwei unterschiedliche Belüftungsvarianten von Flachdächern gegenüber: tbelüftete Dächer tnicht belüftete Dächer Die Belüftung ist als eine zusätzliche Sicherheit zu sehen (deshalb Mehrstufigkeit). Ihre Hauptfunktion liegt in der Abführung von ggf. eingedrungener Feuchte – sowohl durch Verdunstung wie auch durch Ableitung durch Abfließen im Hohlraum. Daneben kann sie in der Sommerzeit auch eine Kühlung der Dachfläche bewirken. Die Durchlüftung kann ihre bauphysikalische Wirksamkeit nur durch eine entsprechende Luftbewegung entfalten. Eine wichtige Voraussetzung hierfür ist, daß geeignete Be- und Entlüftungsöffnungen vorhanden sind, dass die Luftschicht also in geeigneter Weise mit dem Außenraum verbunden ist. Eine Luftbewegung innerhalb einer Baustruktur oder -konstruktion kann auf natürlichem Wege grundsätzlich durch zwei physikalische Effekte entstehen: tThermik: infolge Temperaturunterschiede zwischen Luftmassen ( 43). t Querlüftung: infolge Staudruckunterschiede zwischen zwei gegenüber liegenden Gebäudeseiten ( 44). Die natürliche Thermik wird beim geneigten Dach besonders leicht durch die ohnehin planmäßig vorgesehene Neigung unterstützt, welche zum Zweck der Wasserableitung durch Schuppung ohnehin erforderlich ist. Sie beruht auf dem Effekt, dass Luft, sobald sie nach Eindringen in den – in unserer Klimazone wärmeren – In-

1. Grundsätzliches

43 Luftbewegung durch Thermik infolge Temperaturgefälles.

297

44 Luftbewegung infolge Staudruckgefälles zwischen gegenüberliegenden Gebäudeseiten.

nenraum erwärmt wird, nach oben steigt. In oder an der geneigten Dachfläche kann sich ein derartiger physikalischer Effekt sehr gut in eine forcierte Luftbewegung umwandeln. Beim geneigten Dach sind keine übermäßigen baulichen Aufwendungen erforderlich, um eine Durchlüftung zu ermöglichen, weshalb geneigte Dächer traditionell immer durchlüftet waren und es grundsätzlich heute noch sind. Wegen der fehlenden Dachneigung stellt sich der Effekt der Thermik beim flachen Dach nicht ein. Eine Durch- oder Unterlüftung eines Flachdachs kann auf natürlichem Wege lediglich durch Druckunterschiede zwischen zwei gegenüberliegenden Gebäudeseiten erzeugt werden. Dies stellt sich im allgemeinen infolge Winddrucks ein. Die dadurch entstehende Luftbewegung ist allerdings bei vergleichbaren Querschnitten viel geringer als bei der Thermik des geneigten Dachs. Umgekehrt gilt, dass zum Zweck einer ausreichenden Belüftung von Flachdachkonstruktionen deutlich größere Lüftungsquerschnitte erforderlich sind als bei geneigten Dächern. Belüftete Flachdächer stellen aus diesem Grunde eher die Ausnahme dar.

1. Allgemeines 1.1 Einflussfaktoren 1.2 Beanspruchung durch Bodenwasser 2. Abdichtungsprinzip 2.1 Planerische Voraussetzungen 2.2 Durchgängigkeit der Dichtfläche 2.3 Übergang zu luftberührten Bauteilen 2.4 Werkstoffe für Abdichtungen 2.5 Untergrund 2.6 Wärmeschutz 3. Dränung 3.1 Bestandteile 3.2 Einsatzfälle 3.3 Flächendränschichten 3.4 Dränleitungen 4. Schutzschichten 5. Abdichtung gegen nicht drückendes Bodenwasser 5.1 Idealtypischer Aufbau 5.2 Horizontale Abdichtung in oder unter erdberührten Außenwänden 5.3 Vertikale Abdichtung an erdberührten Außenwänden 5.4 Horizontales Abdichten von Bodenplatten 5.5 Sockel 5.6 Erstellung eines Kellergeschosses vom Aushub bis zum Innenausbau 6. Abdichten gegen Wasser unter hydrostatischem Druck 6.1 Beanspruchungs- und Abdichtungsarten 6.2 Ausführungsprinzipien 6.3 Idealtypischer Aufbau 6.4 Abdichtungen gegen aufstauendes Sickerwasser 6.5 Abdichtungen gegen drückendes Wasser Anmerkungen

XI

VERBINDUNGEN



XII

ÄUSSERE HÜLLEN



XIII

INNERE HÜLLEN



300

1.


Allgemeines Band 1, Kap.V-1, Abschn. 4.1 Kraft leiten, S. 350 sowie Abschn. 4.2 Schutz vor Feuchte, S. 354 DIN 18195-1

1.1

Einflussfaktoren

Erdberührte Hüllen sind anders als Hüllen über Bodenniveau Erddrücken und ggf. auch hydrostatischen Drücken sowie einer besonderen Feuchtebelastung ausgesetzt (). Die sich daraus ableitenden Anforderungen haben spezifische konstruktive Lösungen hervorgebracht, die im Folgenden näher zu beleuchten sind. Im herkömmlichen Hochbau, wie er hier im Mittelpunkt der Betrachtung steht, sind erdberührte Hüllen nahezu ausnahmslos lotrechte Außenwände und waagrechte Bodenplatten oder Sohlen. Bei erdberührten Außenwänden kommen in der Baupraxis ausschließlich Schalensysteme aus mineralischen Werkstoffen wie Beton oder, heute seltener, Mauerwerk zum Einsatz. Rippensysteme sind hingegen praktisch nicht vertreten. Dies folgt vornehmlich aus Gründen der Aufnahme des Erddrucks, der Dichtigkeit und Dauerhaftigkeit der Konstruktion. Wegen der hohen Anforderungen an die Fugendichtigkeit wird Beton häufig vor Ort gegossen mit dem Ziel, Fugen möglichst ganz zu vermeiden. Daher ist Mauerwerk mit seinem hohen Fugenanteil gegenüber Beton bei erdberührten Hüllen von vornherein im Nachteil. Bei Mauerwerk sind erhöhte Anforderungen an die Abdichtung zu stellen sowie die Rissbildung infolge ungleichmäßiger Setzung zu begrenzen. Aus den gleichen Gründen werden Bodenplatten nahezu ausnahmslos in Ortbeton ausgeführt. In letzter Zeit haben sich bei Außenwänden neben Ortbeton auch halb vorgefertigte Systeme aus Elementwänden verbreitet, die indessen nach Verguss wiederum zu monolithischen Konstruktionen werden. Bei reinen Fertigteilsystemen sind die planmäßigen Fugen sorgfältig abzudichten. Die gewählte Abdichtungsart ist von verschiedenen Faktoren abhängig, darunter von t EFS"SUEFSBauwerksnutzung t EFSAngriffsart des Bodenwassers, die sich ergibt aus tt EFSBodenbeschaffenheit tt EFSGeländeform tt EFS )ÚIF EFT Bemessungswasserstandes (Grund- bzw. Hochwasserspiegel) tt EFS"SUEFT#PEFOXBTTFST Meer-/Süßwasser) t EFO[VFSXBSUFOEFOphysikalischen Beanspruchungen, insbesondere mechanischer und thermischer Art.

1.2

Beanspruchung durch Bodenwasser DIN 18195-1, 4

Mit Bodenfeuchte ist in jedem Fall zu rechnen ( 8). Dabei wird nach der Norm eine wesentliche Unterscheidung getroffen ( ):

2. Erdberührte Hüllen

301

1 Bodenplatte vor dem Betonieren: Mattenbewehrung und stehende Anschlussbewehrung für die aufgehenden Wände.

Bauteilart A B C

D

1) 2) 3)

4)

Erdberührte Wände und Bodenplatten oberhalb des Bemessungswasserstandes

Erdberührte Wände, Bodenund Deckenplatten unterhalb des Bemessungswasserstandes

Wasserart Kapillarwasser Haftwasser Sickerwasser

Grundwasser Hochwasser

2 Kelleraußenwand während des Auslegend der Wärmedämmung. Die Hintermauerung ist bereits mit einer Abdichtung versehen.

Einbausituation stark durchlässiger Boden > 10-4 m/s wenig durchlässiger Boden 4) < 10-4 m/s

mit Dränung 1)

Art der Wassereinwirkung Bodenfeuchte und nichtstauendes Sickerwasser

ohne Dränung 2) aufstauendes Sickerwasser

Jede Bodenart, Gebäudeart und Bauweise

drückendes Wasser von außen

Art der erforderlichen Abdichtung nach DIN 18195-4 KMB, einlagige Dichtungsbahnen, flexible Dichtschlämmen 3) Abschnitt 9 von DIN 18195-6:2000-08 KMB, ein-/zweilagige Dichtungsbahnen Abschnitt 8 von DIN 18195-6:2000-08 ein-/mehrlagige Dichtungsbahnen

Dränung nach DIN 4095 Bis zu Gründungstiefen von 3 m unter Geländeoberkante, sonst Zeile D Ausführung gemäß Deutsche Bauchemie e.V. (Hg.) (2003) Richtlinie für die Planung und Ausführung von Abdichtungen von Bauteilen mit mineralischen Dichtungsschlämmen Siehe DIN 18130-1

3 Zuordnung der Abdichtungsarten nach DIN 18195-1 zu Wasserbeanspruchung und Bodenart für erdberührte Bauteile. die zugeordneten Schaubilder A bis D in 4-7.

1

Siehe

302


gemäß DIN 18195-1 bei einem Durchlässigkeitsbeiwert k > 10 -4 m/s

Fall A in 3 und 4

gemäß DIN 18195-1 bei einem Durchlässigkeitsbeiwert k ) 10 -4 m/s

t stark durchlässige (nicht bindige) Böden (): Wasser in tropfbarflüssiger Form kann kontinuierlich von der Bodenoberfläche bis zum Grundwasserstand absickern und kann sich nicht aufstauen. Dies gilt beispielsweise für sandige Böden. Die Abdichtung kann in diesem Fall nach DIN 18196-4 für nicht stauendes Sickerwasser ausgeführt werden ( ). Aufgebrachte Abdichtungen können aus KMB, einlagigen Dichtungsbahnen oder flexiblen Dichtschlämmen hergestellt werden. t wenig durchlässige (bindige) Böden (): es ist damit zu rechnen, dass sich Oberflächen- und Sickerwasser in dem bei Abschluss der Abdichtungsarbeiten verfüllten – und damit weniger kompakten – Arbeitsraum im Bereich vor der erdberührten Wand zeitweise aufstaut und einen hydrostatischen Druck auf diese erzeugt (Fall C in 3 und 6). In diesem Fall muss die Abdichtung nach DIN 18195-6 für von außen drückendes Wasser und für aufstauendes Sickerwasser gewählt werden. Aufgebrachte Abdichtungen können aus KMB, einoder zweilagigen Dichtungsbahnen hergestellt werden. Ist eine funktionsfähige Dränung vorhanden, die den hydrostatischen Druck abbaut, kann auch unter diesen Umständen eine vereinfachte Abdichtung nach DIN 18915-4 ausgeführt werden (Fall B in 3 und 5). Die Verhältnisse sind dann vergleichbar mit denen bei stark durchlässigen Böden. t Einwirkung von Grundwasser und vergleichbarem Wasserangriff: Das Gebäude ragt in den Bereich unterhalb des Bemessungswasserstandes und wird seitlich und von unten durch drückendes Wasser beansprucht. Es sind in diesem Fall Abdichtungen gegen drückendes Wasser von außen nach DIN 18195-6 auszuführen (Fall D in 3 und 7). Eine aufgebrachte Abdichtung muss in diesem Fall aus einoder mehrlagigen Dichtungsbahnen bestehen.

ggf. anhand einer geotechnischen Untersuchung, siehe hierzu DIN 4020

Aus diesem Grund ist zuvorderst die lokale Bodenbeschaffenheit und die Höhe des Bemessungswasserstandes in Erfahrung zu bringen ( ). Grundsätzlich sind Gebäude nicht nur gegen Bodenfeuchte, sondern auch gegen heranfließendes Oberflächenwasser durch Schaffung eines Gegengefälles bzw. durch Abflussrinnen zu schützen. Eine Versiegelung der gebäudenahen Bodenflächen im Freien hat einen direkten Einfluss auf das im Bereich erdberührter Hüllen anfallende Sickerwasser, da Niederschlagswasser bereits auf der Bodenoberfläche durch das Gefälle abgeführt wird und die Feuchtebelastung des Bodens infolgedessen stark abnimmt. Dementsprechend sind Rinnen und Einläufe in den gebäudenahen Bodenflächen vorzusehen. Je nach Situation sind die hydrostatischen Verhältnisse der Umgebung zu beachten. Lichtschächte bei Fenster- oder Türöffnungen unterhalb des Grundwasserspiegels müssen dichtungstechnisch als Teil des Gebäudes mit einbezogen werden.

Erdberührte Hüllen

303

A

4 Beanspruchung erdberührter Hüllen durch Bodenwasser. Vgl. zu den Beanspruchungsfällen A bis D auch die Tabelle in 5. 1 2 3 4 5 6

1

nicht bindiger Boden Grundwasserspiegel bindiger Boden Stauwasser Verfüllboden Dränung

2 Fall A: Abfließen durch nicht bindige Böden.

C

B

5

4

5

3

5 Fall B: Aufstauen des Wassers im Grund der Baugrube bei bindigen Böden. Hydrostatischer Druck auf Abdichtung.

3 2

6

2

6 Fall C: wie links, jedoch mit Dränung. Kein Aufstauen möglich, kein drückendes Wasser. Verhältnisse vergleichbar mit A.

D

1 2

7 Fall D: Gebäude im Grundwasser. Drückendes Wasser auf Abdichtung und Hülle. Hydrostatsicher Auftrieb erfordert Last für Gleichgewicht.

304

2.


Abdichtungsprinzip DGfStb (Hg.) Richtlinie Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton (WU-Richtlinie)

Eine funktionsfähige Abdichtung von erdberührten Bauteilen kann hergestellt werden entweder:

Abschn. 4. Schutzschichten, S. 316

t EVSDIzusätzliche Abdichtungsmaßnahmen an der Außenfläche der Schale. Dies betrifft Außenwände aus Normalbeton sowie – seltener – aus anderen Werkstoffen wie Ziegel oder anderen Mauersteinen. Diese Schalen erhalten zu Abdichtungszwecken einen außenseitig addierten, zumeist mehrschichtigen Aufbau ( 9). Sie werden weiter unten im Detail angesprochen ().

Abschn. 5.3 Vertikale Abdichtung an erdberührten Außenwänden, S. 323

t PEFS EVSDI EBT Schalenbauteil selbst: Für diesen Fall kommen baupraktisch nur vor Ort gegossene Betonbauteile aus wasserundurchlässigem Beton (WU-Beton) infrage ( 13). Einschalige erdberührte Hüllen aus Beton ohne zusätzliche Abdichtungsmaßnahmen werden weiter unten behandelt ( ).

DGfM (Hg.) Merkblatt Abdichtung von erdberührtem Mauerwerk

2.1

Planerische Voraussetzungen

Die dauerhafte, zuverlässige Funktionsfähigkeit von Abdichtungen erdberührter Hüllen besitzt eine – noch – größere Bedeutung als vergleichbare Maßnahmen des Feuchteschutzes bei aufgehenden, luftberührten Hüllen, weil nachträgliche Ausbesserungsarbeiten unweigerlich den erhöhten Aufwand umfangreicher Erdbewegungen mit sich ziehen. Dies gilt vor allem für schwarze Wannen. Weiße Wannen können hingegen verpresst werden. Wichtige Grundvoraussetzungen für eine dauerhaft funktionsfähige Abdichtung ist das Vermeiden von starken Verwinkelungen an der Hüllgeometrie, von häufigen Materialwechseln am Untergrund der Schale oder von ungünstigen Lagen von Abschlüssen, Dehnfugen und Durchdringungen. Dies sollte bereits im Planungsstadium berücksichtigt werden.

2.2

Durchgängigkeit der Dichtfläche

In Anpassung an die übliche Geometrie von Kellerbereichen wird eine Abdichtung in verschiedenen Abschnitten ausgeführt, die in der Regel auch in verschiedenen Arbeitsgängen aufgebracht werden ( 9). Dies ergibt sich aus dem notwendigen Bauablauf. So kann beispielsweise die Schalung der aufgehenden Wand erst auf der fertigen Bodenplatte oder Fundament aufgestellt werden. Die herkömmlichen Schritte sind: t XBBHSFDIUF"CEJDIUVOHEFSBodenplatte t XBBHSFDIUF"CEJDIUVOHin oder unter der Außenwand t TFOLSFDIUF"CEJDIUVOHan der Außenwand t HHG"CEJDIUVOHJNSockelbereich t HHG"CEJDIUVOHBVGFJOFS erdbedeckten Decke Die Abdichtung muss insgesamt wannenartig ohne Unterbrechungen ausgeführt sein, um ihre Dichtwirkung entfalten zu können.


305

1 Spritzwasser

Spritzwasser

Bodenfeuchte

Bodenfeuchte

2 3 drückendes Wasser

4

drückendes Wasser

z

z

x

x

8 Mögliche Feuchtepfade in einer nicht abgedichteten erdberührten Wand- und Bodenkonstruktion. 2

9 Abdichtungsmaßnahmen an einer erdberührten Wand- und Bodenkonstruktion mit einer zusätzlich auf den Hüllbauteilen aufgebrachten Abdichtung. Unabhängig von der Abdichtung ist ein Ausdiffundieren von Feuchte in den Außen- oder Innenraum möglich. 1 2 3 4

senkrechte Abdichtung im Sockelbereich senkrechte Abdichtung im Erdbereich waagrechte Abdichtung über dem Fundament (nur bei Mauerwerk) waagrechte Abdichtung der Bodenplatte

Zu diesem Zweck sind die einzelnen Abschnitte aneinander anzubinden. Dies erfolgt im Regelfall durch Überlappung und Verklebung ( 12), bei weißen Wannen mithilfe von Fugenblechen. Grundsätzlich ist die Abdichtung der erdberührten Außenwand bis auf eine planmäßige Höhe von 300 mm über Gelände (Minimum 150 mm) hochzuziehen, da auch dort mit einer Feuchtebelastung infolge Oberflächen- und Spritzwasser zu rechnen ist ( 8). Man spricht dabei vom Sockelbereich. Dort wo dieser Bereich notwendigerweise durch Öffnungen unterbrochen ist, wie beispielsweise bei Türen, sind alternative Maßnahmen gegen Feuchte zu ergreifen. Dies kann ein Gegengefälle ( 10), eine Ablaufrinne ( 11) oder ein Vordach sein. Nach Norm kann im Sockelbereich auf das Hochziehen der Abdichtung verzichtet werden, wenn andere Wasser abweisende Bauteile dort angeordnet werden, beispielsweise ein geeigneter Verputz oder eine Bekleidung ( 12). Dabei ist stets auch darauf zu achten, dass die Abdichtung oder die Beschichtung nicht durch Feuchte und Niederschlag hinterlaufen wird. Dies kann durch versatzartige Überstände oder durch Abdeckungen sichergestellt werden.

2.3

Übergang zu luftberührten Bauteilen

306

2.4


Werkstoffe für Abdichtungen DIN 18195-2 DIN EN 12597, DIN 7724 DIN EN 14909, DIN EN 14967

Nach DIN 18195-2 kommen für zusätzlich auf der Schale des Hüllbauteils aufgebrachte Abdichtungen folgende Abdichtungsstoffe zum Einsatz: 3 t bitumenhaltige Klebeabdichtungen: tt Bitumen-Voranstrichmittel (bevorzugter Werkstoff ) tt Klebemassen und Deckaufstrichmittel, heiß zu verarbeiten (bevorzugter Werkstoff ) tt Asphaltmastix und Gussasphalt tt Bitumen- und Polymerbitumenbahnen tt kaltselbstklebende Bitumen-Dichtungsbahnen (KSK): Dichtungsbahnen auf kunstostoffmodifiziertem selbstklebendem Bitumen, das einseitig auf einer reißfesten HDPETrägerfolie aufgebracht ist t kunststoffmodifizierte Bitumendickbeschichtungen (KMB): kunststoffmodifizierte, einoder zweikomponentige Massen auf Basis von Bitumenemulsionen (bevorzugter Werkstoff ). t Kunststoff- und Elastomer-Dichtungsbahnen: tt ECB, PIB, PVC, EPDM tt Elastomer-Dichtungsbahnen mit Selbstklebeschicht tt bitumenverträgliche Kunststoff-Dichtungsbahnen aus Ethylen-Vinyl-Acetat-Terpolymer (EVA) t kalottengeriffelte Metallbänder (im Einsatz als Fugenbleche): tt BVTKupfer, nach DIN EN 1652 tt BVTEdelstahl, nach DIN EN 10088-2 t mineralische Abdichtungen: tt WU-Beton tt nFYJCMFDichtschlämmen tt Bentonit


307

10 Abführen des Oberflächenwassers in Gebäudenähe durch Gefälle. z

z

11 Abführen des Oberflächenwassers in Gebäudenähe durch Gefälle und Rinne.

x

x

5

6 1

1

Spritzwasser

Spritzwasser

A

7 Bodenfeuchte

Bodenfeuchte

2

2 5

3 4

C

4

B

3

z

z

Bodenfeuchte

x

x

12 Anbindung verschiedener Dichtebenen miteinander. In diesem Fall wird die Abdichtung im Sockelbereich durch einen Wasser abweisenden Verputz ersetzt. 1 2 3 4 5

drückendes Wasser

Wasser abweisender Sockelputz senkrechte Abdichtung im Erdbereich waagrechte Abdichtung über dem Fundament (nur bei Mauwerk) waagrechte Abdichtung der Bodenplatte regulärer Wandputz oberhalb des Sockelbereichs

A Anschluss der Wandabdichtung an den Spritzwasserschutz des Sockels B Anschluss der Wandabdichtung an die Abdichtung über dem Fundament: Überlappung und Verklebung C Anschluss der Bodenabdichtung an die Abdichtung über dem Fundament: Überlappung und Verklebung

13 Abdichtungsmaßnahmen an einer erdberührten Wand- und Bodenkonstruktion mit wasserundurchlässigen Hüllbauteilen aus WU-Beton ohne zusätzliche Abdichtung. Auch hier ist ein Ausdiffundieren von Feuchte in den Innenraum oder ggf. auch in den Außenraum möglich. 1 2 3 4 5 6 7

senkrechte wasserundurchlässige Wandschale im Sockelbereich senkrechte wasserundurchlässige Wandschale im Erdbereich Abdichtung der Arbeitsfuge zwischen Wandschale und Fundament waagrechte wasserundurchlässige Bodenplatte Arbeitsfuge = Kapillarfuge Wandaufbau im luftberührten Wandbereich Wandaufbau im Sockelbereich, eine Wärmedämmung kann ggf. über den erdberührten Wandabschnitt geführt werden

308

2.5


Untergrund DIN 18195-3

DIN 18195-8

2.6

Wärmeschutz DIN 4108-2

Band 2, Kap. VIII-4, Abschn. 2.4.2 Frostbedingte Verformungen, S. 378 Band 1, Kap. V-1, Abschn. 4.4 Wärmeschutz, S. 356 f

Kap. XII-3, Abschn. 2.2.5 Nicht belüftetes Dach > Dämmschicht über Dichtschicht, S. 398

Damit die Dichtschichten keinen Schaden nehmen, sind Untergründe fest, eben, frei von Rissen größer als 5 mm, Graten usw. sein. Oberflächen von Mauerwerk oder von haufwerksporigen Werkstoffen müssen durch Verputzen, Vermörteln, durch Dichtungsschlämmen o. ä. ausgeglichen werden. Dies ist jedoch bei überbrückenden Abdichtungswerkstoffen wie Bitumen- oder Kunststoffbahnen nicht erforderlich. Kanten sind zu fasen, Kehlen zu runden. Abdichtungen über Bewegungsfugen hinweg sind in der Norm geregelt ( ). Abweichend vom thermischen Verhalten luftberührter Hüllbateile ist bei erdberührten Folgendes zu berücksichtigen: Der erforderliche Wärmeschutz ist einerseits abhängig von den Nutzungsanforderungen und andererseits von den herrschenden Temperaturgradienten, d. h. von den Temperaturunterschieden zwischen beiden Oberflächen des Hüllbauteils. Dabei sind die Temperaturen im Erdreich jenseits der Frosttiefe – also in unserer Klimazone 80 bis 100 cm unter Bodenniveau () – wesentlich geringeren Schwankungen ausgesetzt als diejenigen der Außenluft (). Dies gilt verstärkt, je tiefer die betrachteten Bodenschichten liegen. Dies bedeutet, dass an erdberührten Bauteilen grundsätzlich kleinere Dämmschichtdicken als an aufgehenden Bauteilen ausreichend sind. Thermisch besonders gut geschützt befinden sich Bodenplatten, und zwar desto besser je größer die Grundrissfläche ist. Bei Hüllbauteilen unterhalb des Bemessungswasserstands spielt zusätzlich der Wärmeaustausch mit dem Grundwasser eine Rolle. Am wirksamsten sind Dämmschichten dort, wo größere Temperaturgradienten herrschen, also in oberflächennahen Schichten oberhalb der Frosttiefe sowie im Sockelbereich. Wärmedämmschichten werden bei erdberührten Bauteilen von beheizten Kellern grundsätzlich außenseitig vor der Dichtschicht angeordnet. Das bauphysikalische Funktionsprinzip dieses Aufbaus entspricht dem eines Umkehrdachs (). Dies hat unter anderem folgende Gründe: t MÊHFEJF%JDIUTDIJDIUBVFOBOEFS%ÊNNTDIJDIU CFTUàOEFEJF Gefahr, dass sich an ihrer Innenseite Tauwasser niederschlüge. Um dies zu verhindern, müsste – wie bei luftberührten Bauteilen – die Dampfdiffusion durch das Bauteil hindurch gesperrt oder zumindest gebremst werden. Dies setzt bei den üblichen mineralischen Wandschalenmaterialien wie Beton oder Mauerwerk eine Dampfsperr- oder -bremsschicht voraus, die bautechnisch unter den gegebenen Umständen kaum ausführbar ist. t FJOF%ÊNNTDIJDIUCJFUFUGàSFJOFBVFOTFJUJHBOJISBOHFCSBDIUF Dichtschicht keinen tragfähigen Untergrund. Die Gefahr von Beschädigungen, die sich aus dem wirkenden Erddruck ergibt, ist – trotz allfälliger Schutzschichten – groß. Sie wird angesichts der deutlich erschwerten Zugänglichkeit der Abdichtung nach Verfüllung des Arbeitsraums im Normalfall nicht in Kauf genommen.


309

t %JF%JDIUTDIJDIUJTUBVFOTFJUJHEVSDISchutzschichten vor Beschädigungen zu bewahren. Diese Aufgabe kann eine außenseitig angeordnete Wärmedämmung gut gleichzeitig übernehmen. t FJOFSBVNTFJUJHBOEFS"VFOXBOEBOHFPSEOFUF8ÊSNFEÊNNschicht führt im Bereich des Kellerdeckenanschlusses unweigerlich zu einer Wärmebrücke, da die Deckenstirnseite kaum vernünftig in eine durchgängige Dämmebene einbezogen werden kann. Damit eine außenseitig an der Dichtschicht angeordnete Wärmedämmschicht für den Wärmeschutz angerechnet werden kann, ist sie nach Norm als Perimeterdämmung auszuführen ( ). Sie muss demnach – sofern die Dämmung nicht ständig im Grundwasser liegt – bestehen aus:

DIN 4108-2, 5.3.3

t FYUSVEFSHFTDIÊVNUFO 1PMZTUZSPMTDIBVNTUPGGQMBUUFO nach DIN 18164-1 und DIN V 4108-4 t PEFSBVTSchaumglas nach DIN 18174. Die Platten sind untereinander und mit dem Untergrund vollflächig mit Bitumen zu verkleben. Dadurch wird sichergestellt, dass Feuchte nur in geringem Ausmaß von der Dämmschicht aufgesaugt wird. Aufstauendes Sickerwasser oder drückendes Wasser ist nach Norm im Bereich der Dämmschicht zu vermeiden. Zu diesem Zweck werden vor die Wärmedämmplatten oftmals zusätzlich Dränschichten in Form von Sickerplatten angeordnet ( ). Auch Dämmschichten im Sockelbereich sind bis zum Übergang zu den eigentlich luftberührten Hüllbereichen als Perimeterdämmung in diesem Sinne auszuführen. Alternativ zu aufgebrachten Wärmedämmschichten kann die Wandschale auch als einschalige Konstruktion aus wärmedämmenden Mauersteinen geringer Steinrohdichte wie Leichtbetonsteine, Porenbetonsteine oder porosierte Ziegel hergestellt werden. Diese Lösung wird indessen nur selten angewendet, eventuell im Einfamilienhausbau. Wegen des hohen Fugenanteils am Mauerwerk aufgrund der kleinen Steinformate ist die Abdichtung sehr sorgfältig auszuführen. Die Herstellung ist deshalb in der Regel arbeitsintensiv und kostspielig.

Abschn. 3.3 Flächendränschichten, S. 312

310

3.


Dränung DIN 4095

3.1

Bestandteile

Unter Dränung oder Drainage versteht man die planmäßige Entwässerung des Bodens in Bauwerksnähe zur Verringerung der Feuchtebelastung der erdberührenden Außenwand oder Sohle mittels Dränschichten und Dränleitungen. Diese führen das sich ggf. aufstauende Wasser kontrolliert ab und verhindern dadurch drückendes Wasser auf die Hülle. Der ansonsten daraus entstehende hydrostatische Druck würde an konventionellen Abdichtungen Schaden anrichten. Es dürfen dabei keine Feinteilchen aus dem Boden in das Dränsystem eingeführt werden, da sich dieses andernfalls rasch zusetzen würde. Es ist zu diesem Zweck eine filterfeste Dränung erforderlich. Eine komplette Dränanlage besteht aus: t Dränschichten: Flächendränmaßnahmen vor den zu schützenden Wänden, unter Bodenplatten oder über erdüberdeckten Deckenplatten t Dränleitungen im Fundamentbereich rings um das Gebäude t Kontroll- und Spüleinrichtungen t TPXJFGBMMXFJTFBVDIFJOFSVorflut zum Zweck der Ableitung des angefallenen Wassers Insbesondere aufgrund der verstärkten Nutzung von Kellerbereichen als Aufenthaltsräume haben sich die Anforderungen an erdberührte Außenwände in letzter Zeit erhöht. Intensiv genutze Kellerbereiche werden heute auch mit einer Wärmedämmung ausgeführt, die keiner wechselnden Durchfeuchtung ausgesetzt werden sollte. Die Ausführung von Dränmaßnahmen ist Teil der Genehmigungsplanung (Entwässerungsplan). Wie bei Abdichtungen allgemein der Fall, ist das Wissen um die bestehenden Bodenverhältnisse, die chemische Beschaffenheit (Aggressivität) des Wassers, den Wasseranfall und den ungünstigsten – also höchsten anzunehmenden – Bemessungswasserstand dabei wichtige Voraussetzungen für die Planung. Die in der Baugrube vorgefundenen Verhältnisse allein lassen eine Beurteilung über den Jahreszyklus in der Regel nicht zu. Die Einleitung von Dränwasser in die Kanalisation ist in manchen Bundesländern nicht erlaubt. Die Entwässerung der Dränung sollte frühzeitig in der Planung geklärt werden.

3.2

Einsatzfälle

Dränmaßnahmen: t TJOEOJDIUFSGPSEFSMJDICFJstark durchlässigem Baugrund, also nicht bindigen, zumeist sandigen oder kieshaltigen Böden ( 4, Fall A). t XFSEFO FSGPSEFSMJDI XFOO Sickerwasser in schwach durchlässigem Baugrund sich aufstaut, partiell zu drückendem Wasser


9

311

5 1

9 Bodenfeuchte

2 3 8

14 Flächendränschichten und Ringdrän an einem exemplarischen erdberührten und erdgedeckten Gebäudeteil.

6

4

1 2 3 4 5 6 7 8 9

9 7 z

9 Bodenfeuchte

x

waagrechte Abdichtung über der Decke senkrechte Abdichtung im Erdbereich waagrechte Abdichtung über dem Fundament (nur bei Mauerwerk) waagrechte Abdichtung der Bodenplatte waagrechte Flächendränschicht auf der Decke, im Gefälle senkrechte Flächendränschicht an der Wand Ringdrän im Gefälle waagrechtes Flächendrän unter der Bodenplatte, im Gefälle Filterschicht

0,5%

0,5% DN 100

DN 300

DN 300

DN 300

0,5%

0,5%

0,5% DN 100

0,5%

DN 100

DN 300

DN 300

DN 100 0,5%

DN 1000

15 Ringdränung nach DIN 4095: Regelausführung. Darstellung dimensionslos, z. B. Maximalabstand der Spülrohre 50 m, Gesamtfläche maximal ca. 200 m2.

DN 300

DN 1000 0,5%

16 Ringdränung nach DIN 4095: Flächendrän. Darstellung dimensionslos.

312


wird und dieses abgeleitet werden soll ( 5, Fall B) t TJOE OJDIU NÚHMJDI XFOO EJF Bauwerkssohle im Bereich des Grundwassers liegt und Abdichtungsmaßnahmen gegen drückendes Wasser nach DIN 18195-6 erforderlich sind ( 7, Fall D). 3.3

Flächendränschichten

Dränschichten bestehen aus Sicker- und Filterschicht. Die Sickerschicht sorgt für die rasche Ableitung des Bodenwassers ( 14). Dränschichten müssen – sofern erforderlich – alle erdberührten Flächen bedecken und ca. 15 cm unter der Geländeoberfläche abgedeckt werden. Am Fußpunkt ist die drucklose Weiterleitung des Wassers sicherzustellen. Grundsätzlich sind Sickerschichten mit geeigneten Filterschichten zu ergänzen, so dass ein Anschlämmen ausgeschlossen ist. Zu diesem Zweck kann die Dränschicht mit einer Sandschicht oder mit Geotextilien geschützt werden. Alternativ stehen auch filterfeste Sickerschichten (Mischfilter) zur Verfügung.

t TFOLSFDIUF

Flächendränschichten für Außenwände lassen sich in Form matten-, plattenoder bausteinförmiger Bauteile ausführen ( 15). Sie weisen entweder eine grobporige Struktur aus zusammenhängenden Hohlräumen oder sonstige durchgehende Entwässerungskanäle auf, die den freien Abfluss des eindringenden Wassers ermöglichen (Sickerschicht). Häufig kommen Schaumstoffplatten oder Noppenbahnen zum Einsatz. Wanddränplatten aus Schaumstoff bestehen aus groben, miteinander mit Bitumen verklebten Schaumstoffkugeln, die eine haufwerksporige, wasserdurchlässige Grobstruktur bilden. Sie sind außenseitig mit geeigneten Filtervliesen kaschiert. Als Wanddränschicht kommt auch eine Schale aus trocken verlegten hohlen Dränsteinen in Frage. Wird bei beheizten Kellern zusätzlich eine Wärmedämmschicht eingebaut, kann diese bei geeigneter Ausführung ihrer Außenschicht die Aufgabe der Dränschicht – und auch der Schutzschicht wie unten angesprochen – mit übernehmen. Die Platten werden zu diesem Zweck außenseitig profiliert, so dass Abflusskanäle entstehen. Bei erhöhter Beanspruchung wird vor die Wärmedämmschicht eine getrennte Dränschicht wie beschrieben angeordnet.

t XBBHSFDIUF

Dränschichten auf Decken sind oberseitig durch Filterschichten gegen Einschlämmen von Feinteilen zu sichern ( 13). Auch hier ist das anfallende Wasser rückstaufrei abzuleiten, beispielsweise über Deckeneinläufe nach Norm ( ), die von oben zugänglich auszuführen sind. Waagrechte Flächendränschichten unter Bodenplatten werden aus Schotter festgelegter Korngröße nach DIN 4095 ausgeführt. Kiespackungen neigen wegen der glatten Kornflächen zum Setzen, Schotter hingegen kann – wie bei Gleiskörpern – durch Vorbelastung tragfähig verdichtet werden. Sie führen nicht nur anfallendes Bodenwasser ab, sondern wirken auch gleichzeitig als kapillarbrechende

DIN 18195-5 DIN 1986-100, DIN EN 12056-3


313

Dicke in m (min)

Lage

Baustoff

vor Wänden

Kiessand, z. B Körnung 0/8 mm (Sieblinie A 8 oder 0/32 mm Sieblinie B 32 nach DIN 1045)

0,50

Filterschicht, z. B. Körnung 0/4 mm (0/4 a nach DIN 4226 Teil 1) und Sickerschicht, z.B. Körnung 4/16 mm (nach DIN 4226 Teil 1)

0,10

Kies, z. B. Körnung 8/16 mm (nach DIN 4226 Teil 1) und Geotextil

0,20

auf Decken


0,15

unter Bodenplatten

Filterschicht z. B. Körnung 0/4 mm (0/4 a nach DIN 4226 Teil 1) und Sickerschicht z.B. Körnung 4/16 mm (nach DIN 4226 Teil 1)

0,10


0,15

Kiessand, z. B Körnung 0/8 mm (Sieblinie A 8 oder 0/32 mm Sieblinie B 32 nach DIN 1045)

0,15

Sickerschicht z. B. Körnung 4/16 mm (nach DIN 4226 Teil 1) und Filterschicht z. B. Körnung 0/4 mm (0/4 a nach DIN 4226 Teil 1)

0,15

Kies, z.B. Körnung 8/16 mm (nach DIN 4226 Teil 1) und Geotextil

0,10

um Dränrohre

Bauteil

Art

Baustoff

Filterschicht

Schüttung

Mineralstoffe (Sand und Kiessand)

Geotextilien

Filtervlies (z. B. Spinnvlies)

Schüttung

Mineralstoffe (Kiessand und Kies)

Einzelelemente

Dränsteine (z. B aus haufwerksporigem Beton Dränplatten (z. B. aus Schaumkunststoff) Geotextilien (z. B. aus Spinnvlies)

Schüttungen

kornabgestufte Mineralstoffe Mineralstoffgemische (Kiessand, z. B. Körnung 0/8 mm, Sieblinie A 8 nach DIN 1045 oder Körnung 0/32 mm, Sieblinie B 32 nach DIN 1045)

Einzelelemente

Dränsteine (z. B aus haufwerksporigem Beton, gegebenenfalls ohne Filtervlies) Dränplatten (z. B. aus Schaumkunststoff, gegebenenfalls ohne Filtervlies)

Verbundelemente

Dränmatten aus Kunststoff (z. B. aus Höckerprofilen mit Spinnvlies, Wirrgelege mit Nadelvlies, Gitterstrukturen mit Spinnvlies)

gewellt oder glatt

Beton, Fasterzement, Kunststoff, Steinzeug, Ton mit Muffen

gelocht oder geschlitzt

allseitig (Vollsickerrohr) seitlich und oben (Teilsickerrohr)

mit Filtereigenschaften

Kunststoffrohre mit Ummantelung Rohre aus haufwerksporigem Beton

Sickerschicht

0,20

Dränschicht

0,10

Dränrohr 0,10

17 Beispiele für die Ausführung und Dicke von Dränschichten aus mineralischen Baustoffen für den Regelfall, gemäß DIN 4095.

18 Beispiele für Baustoffe von Dränelementen, gemäß DIN 4095.

314


Schicht gegen aufsteigende Feuchte. Sie werden unterseitig durch Sandschicht oder mithilfe von Geotextilien vor Anschlämmen geschützt. Dränschichten aus Schotter werden vor dem Betonieren der Bodenplatte mit einer Trennlage abgedeckt. 3.4

Dränleitungen

Es werden grundsätzlich zwei Formen von Dränleitungssystemen unterschieden: die Ringdränung umschließt das zu schützende Bauwerk ringförmig auf der Höhe der Gründung, ein Flächendrän aus zusätzlichen Dränleitungen unter der Bodenplatte kann darüber hinaus erforderlich sein. Hierzu gelten folgende Randbedingungen: t%JFRingdränung wird entlang der Außenfundamente angeordnet. Die Sohle der Ringleitung darf am Hochpunkt nicht höher als 0,2 m unter der Oberkante der Bodenplatte liegen. Der Rohrgraben darf nicht unter die Fundamentsohle geführt werden, ggf. sind die Fundamente tiefer zu legen. t #JT[VFJOFS(SVOEnÊDIFWPON2 kann unter einer Bodenplatte eine Flächendränung ohne Dränleitungen eingebaut werden. Es muss lediglich sichergestellt werden, dass eine Entwässerung stattfinden kann, z. B. über Durchbrüche in vorhandenen Streifenfundamenten und einer Gefällebildung zur umgebenden Ringdränung. Bei zu dränenden Flächen über 200 m2 müssen Dränleitungen eingeplant werden (Flächendrän). Auch hier sind entsprechende Kontrollschächte vorzusehen.

19 Einbau vom Abdichtung, Perimterdämmung sowie Drainage-Kontroll- und Sickerschächten beim DRK Altenund Pflegeheim Schleiz/Thür. (Arch.: R. Walder)


315

1

2

3

4 5 11

6

20 Exemplarische Ausführung einer herkömmlichen Abdichtung an einer wärmegedämmten Kellerwand aus Stahlbeton nach DIN 18195-4, inklusive Dränung.

10

9 7 8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Außenputz Sperrbahn Sockelputz senkrechte Abdichtung Wärmedämmung Dränmatte mit Vlieskaschierung Filtervlies Ringdrän kapillarbrechende Kiesschicht PE-Folie waagrechte Abdichtung

316

4.


Schutzschichten DIN 18195-4, -10

Feuchteschäden an erdberührten Bauteilen infolge Undichtigkeiten durch Beschädigung der Abdichtung gehören zu den aufwendigsten Bauschadensfällen. Nach der Norm ist daher jede fertig gestellte Abdichtung auf einer Außenwandfläche sowie jede Abdichtung einer Bodenplatte zusätzlich durch Schutzschichten vor Beschädigung zu schützen. Es ist dadurch sicherzustellen, dass keinerlei scharfkantiges Material, ggf. in Kombination mit dem Erddruck, die empfindliche Abdichtungsfläche in Mitleidenschaft zieht. Aus diesem Grunde darf Bauschutt, Splitt oder Geröll nie unmittelbar an die abgedichteten Wandflächen angeschüttet werden. Ist der Arbeitsraum ohne scharfkantiges Material verfüllt, genügt bei Außenwänden für diesen Zweck ein Vlies oder Geotextil mit Dicke d * 2 mm und Flächengewicht * 300 g/m2. In der Regel wird zusätzlich eine Dränschicht vor der Abdichtung angeordnet, so dass diese die Funktion einer Schutzschicht vor mechanischen Einwirkungen übernehmen kann. Auch Wärmedämmplatten sind – wie oben angesprochen – hierfür geeignet. Schutzschichten auf Abdichtungen von waagrechten oder leicht geneigten Bauteilen wie Bodenplatten oder Decken müssen ausreichende Druckfestigkeit besitzen, um die anfallenden Lasten auf die Tragschale oder einen sonstigen Untergrund abzutragen.

21 Verlegen von Wärmedämmung unter der Bodenplatte vor dem Betonieren. Die Anschlussbewehrung für aufgehende Betonbauteile wurde vorab ausgeführt.

22 Abdichtungsgrundanstrich auf gemauerter Kelleraußenwand. Im nächsten Schritt wird die Abdichtung aufgebracht.


23 Abdichtung einer Kelleraußenwand aus Mauerwerk. Auf den Voranstrich wird die bituminöse Abdichtungsmasse aufgetragen.

317

24 Die in diesem Fall kombinierten Dämm-, Drän-, und Schutzplatten werden mittels Klebemörtel punktweise an die Kelleraußenwand geklebt.

25 Aufbringen einer Dränmatte (Noppenbahn) vor dem Verfüllen der Arbeitsräume.

318

5.


Abdichtung gegen nicht drückendes Bodenwasser DIN 18195-4

5.1

Idealtypischer Aufbau

Abdichtungen von erdberührten Bauteilen dienen dem Schutz vor von außen einwirkender Bodenfeuchtigkeit, Kapillar- und Sickerwasser. Zu diesem Zweck werden folgende Maßnahmen getroffen: Abdichtungsmaßnahmen bei nicht unterkellerten Gebäuden: Die Kombination aus horizontaler und vertikaler Abdichtung gewährleistet den Schutz des Bauwerks vor Durchfeuchtung. Im Bereich der Spritzwasserzone wird eine vertikale Abdichtungsebene ab dem Fundamentabsatz bis 30 cm über der Oberkante des Geländes vorgesehen. Im ausgeführten Zustand darf dieser Wert 15 cm nicht unterschreiten. Weiterhin ist eine horizontale Abdichtung vorzusehen. Diese wird entweder mindestens 5 cm (bzw. eine Steinlage) unter der Bodenplatte angeordnet – bei vom Gelände abgehobener Bodenplatte – oder sie kann alternativ oberseitig auf der Bodenplatte liegen. Horizontale und vertikale Abdichtung müssen zur Vermeidung von Feuchtebrücken gekoppelt werden. Grundmauern nicht unterkellerter Gebäude können – anders als Außenwände unterkellerter Gebäude – mit Bitumenheißaufstrichen gedichtet werden. Statt einer aufgebrachten Abdichtung können auch wasserundurchlässige Bauteile aus WU-Beton zum Einsatz kommen. Die Abdichtungsmaßnahmen bei unterkellerten Gebäuden stellen wegen ihrer weiten Verbreitung den Regelfall dar und sollen in den folgenden Abschnitten näher untersucht werden. Außenwände und Bodenplatten von Kellerbereichen mit Abdichtungen gegen Bodenfeuchte und nicht stauendes Sickerwasser müssen spezifischen Anforderungen genügen, die deutlich von denen luftberührter Hüllbauteile abweichen. Kennzeichnend für erdberührte Hüllbauteile ist: t EJF#FBOTQSVDIVOHEVSDIJNGelände gebundene, ständig wirkende Bodenfeuchte t EFSErddruck, der auf den Außenwänden lastet und auch den außenseitigen Aufbau unter Pressung setzt t die Gefahr der mechanischen Beschädigung des Aufbaus, insbesondere der Außenwände, durch die Kombination von Erddruck und der Existenz scharfkantiger Bodenbestandteile t die nur einseitige, nämlich zum Innenraum hin, mögliche Wasserdampfdiffusionsrichtung infolge der herrschenden Sättigungsdrücke Als Folge davon ergeben sich idealtypische Aufbauten von Außenwänden und Bodenplatten, die in einigen Merkmalen – wenngleich nicht in ihren bauphysikalischen und statischen Grundprinzipien – von denen luftberührter Hüllen abweichen.


Erdberührte Außenwände weisen von außen nach innen folgenden idealtypischen Aufbau auf, der je nach Beanspruchung und Anforderung fallweise variieren kann ( 26): Grundlegendes und unverzichtbares Element der Außenwand ist die Wandschale (5), die bei Verwendung von WU-Beton als einschaliges Bauteil ohne Zusatzschichten sämtliche Aufgaben der Außenwand – ausgenommen den Wärmeschutz – übernehmen kann. Kommen bei der Wandschale andere Werkstoffe zum Einsatz, ist eine Wasser sperrende und abweisende Dichtschicht oder Abdichtung (4) aus Bitumen- oder Polymerwerkstoffen notwendig, welche außenseitig auf der Wandschale aufzubringen ist. Auf dieser kann der Restaufbau aufgebracht werden: Bei stark durchlässigen Böden und vorausgesetzt der Boden enthält keine scharfkantigen Bestandteile, genügt das Abdecken der Dichtschicht durch eine Schutzschicht, beispielsweise ein Geotextil. Diese muss – ggf. in anderer Form – stets vorhanden sein, kann aber auch die nachfolgend angesprochenen Schichten ersetzt werden: Sind die Bodenverhältnisse derart, dass zumindest zeitweise mit stauendem Sickerwasser zu rechnen ist, muss eine Dränschicht angeordnet werden. Sie besteht grundsätzlich aus einer Sickerschicht (2), in der das Wasser ablaufen kann, und aus einer außenseitig addierten wasserdurchlässigen Filterschicht (1), welche diese vor Anschlämmen schützt. Ist der Keller beheizt, kann zwischen Drän- und Dichtschicht eine nicht Wasser saugende Wärmedämmung (Perimeterdämmung) (3) eingebaut werden. Wärmedämmplatten mit äußerer Profilierung können auch die Aufgabe der Sickerschicht mit übernehmen, sind aber auch durch Filterschichten außenseitig zu schützen.

26 Prinzipieller Aufbau einer erdberührten Außenwand mit Abdichtung gegen Bodenfeuchte nach DIN 18195-4 mit seinen wesentlichen notwendigen und optionalen Funktionspaketen in Vertikal- und Horizontalschnitt. 1 2 3 4 5 6

319

5.1.1

z

(6)

5

4

(3) (2)

(1)

(6)

5

4

(3) (2)

(1)

x

Filterschicht (optional) Sickerschicht (optional) Wärmedämmschicht (optional) Dichtschicht (notwendig, außer bei Wandschale 5 aus WU-Beton) Wandschale (notwendig) innerer Überzug (optional)

Die Pakete 1 und 2 bilden die Flächendränschicht, die nur bei ungünstigen Bodenverhältnissen notwendig ist. Wird auf Flächendränschicht (1, 2) und Wärmedämmung (3) verzichtet, so ist stattdessen zumindest eine Schutzschicht vor der Abdichtung 4 anzuordnen.

Außenwände

y

x

320


5.1.2 Bodenplatten

Erdberührte Bodenplatten ( 27) bilden den unteren waagrechten Raumabschluss von Kellerräumen aber auch von nicht unterkellerten ebenerdigen Geschossen. Sie bestehen analog zu Außenwänden in ihrer konstruktiv elementarsten Form bei normalen Bodenverhältnissen und regulären Anforderungen zumindest aus einer Platte aus WU-Beton. Bei günstiger Bodenbeschaffenheit und niedrigen Anforderungen an die Trockenheit des Innenraums kann – in Kombination mit einer Flächendränschicht von mindestens 15 cm Dicke – auch eine Platte aus Normalbeton ausgeführt werden. Ansonsten benötigt die Bodenplatte eine zusätzliche Abdichtung bzw. Dichtschicht (3) aus Bitumen- oder Polymerwerkstoffen, die im Allgemeinen oberseitig auf der Platte aufgebracht wird. Diese Schicht ist nach oben notwendigerweise gegen Beschädigung zu schützen, so dass zusätzlich ein Fußbodenaufbau (1) – zumindest in Form eines Schutzestrichs – nötig ist. Bei beheizten Kellerräumen kann erforderlichenfalls, am einfachsten auf der Dichtschicht aufliegend, eine Wärmedämmschicht (2) angeordnet werden. Sie kann – beispielsweise bei großen Punktlasten auf dem Boden – auch alternativ unterhalb der Bodenplatte liegen, und ist in diesem Fall aus entsprechend druckfestem, nicht Wasser saugendem Werkstoff herzustellen. Unterseitig ist die Bodenplatte, außer bei stark durchlässigen Böden, mittels einer Flächendränschicht aus Sickerschicht (5) und Filterschicht (6) zu schützen. Diese entfaltet dank ihrer waagrechten Lage auch eine wichtige kapillarbrechende Wirkung, die das Aufsteigen von Wasser verhindert.

27 Prinzipieller Aufbau einer erdberührten Bodenplatte mit Abdichtung gegen Bodenfeuchte nach DIN 18195-4 mit seinen wesentlichen notwendigen und optionalen Funktionspaketen im Vertikalschnitt. 1 TL TL

(2) 3

4 (5)

(6) z

x

1 Fußbodenaufbau (notwendig zumindest zum Schutz der Dichtschicht 2) 2 Wärmedämmschicht (optional) 3 Dichtschicht (notwendig, außer bei Bodenschale 3 aus WU-Beton) 4 Bodenplatte (notwendig) 5 Sickerschicht, kapillarbrechend (optional) 6 Filterschicht (optional) Die Pakete 5 und 6 bilden die Flächendränschicht unter der Bodenplatte, die nur bei ungünstigen Bodenverhältnissen notwendig ist. Zwischen einem Estrich (in Paket 1) und einer Wärmedämmung (2) ist eine Trennlage (TL) notwendig, gleichfalls zwischen der Bodenplatte (4) und einer Sickerschicht (5)


321

1 5 2 3 9 28 Konstruktiver Aufbau einer Bodenplatte unter unbeheiztem Raum, einfache Ausführung. Auf die Abdichtung (5) kann bei günstigen Bodenverhältnissen (nicht bindige Böden) auch ggf. verzichtet werden.

z

x

3

1 10 5 6 3 9

z

29 Konstruktiver Aufbau einer Bodenplatte unter beheiztem Raum. Wärmedämmschicht auf der Bodenplatte.

x

30 Konstruktiver Aufbau einer Bodenplatte unter beheiztem Raum. Wärmedämmschicht und Abdichtung unter der Bodenplatte. Links schwimmender, rechts Verbundestrich.

1

1 1 3

2

3 2

2 4

1 2 4

5 6 3

6 5

7

7

3

9 z

9 z

x

8

x

31 Konstruktiver Aufbau einer Bodenplatte unter beheiztem Raum. Wärmedämmung unter der Bodenplatte, auf Magerbetonschicht verlegt für hohe Anforderungen auf den Schichtenaufbau des Bodens. Links schwimmender, rechts Verbundestrich. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Bodenbelag Estrich Trennlage Trittschalldämmung Sperrbahn Bodenplatte geschlossenzelliger Wärmedämmstoff Magerbetonschicht kapillarbrechende Kiesschicht Wärmedämmung

322

5.2


Horizontale Abdichtung in oder unter erdberührten Außenwänden

Diese haben die Aufgabe, die notwendige Verbindung zwischen der Abdichtung der Bodenplatte und der außenseitigen Wandabdichtung herzustellen, denn es ist mit herkömmlicher Bautechnik nicht praktikabel, eine funktionsfähige Dichtebene unterhalb der Fundamentsohle durchzuführen ( 9, Abdichtung 3). Dies gelingt nur unter vollflächigen Fundamentplatten. Ferner verhindert diese horizontale Abdichtung auch das Aufsteigen der Feuchte im Wandquerschnitt ( 8). Man spricht bei diesen Dichtschichten auch von Querschnittsabdichtungen. Folgende Werkstoffe dürfen nach Norm als waagrechte Abdichtungen in oder unter Wänden eingebracht werden: tBitumen-Dachbahnen mit Rohfilzeinlage nach DIN 52128 tBitumen-Dachdichtungsbahnen nach DIN 52130 tKunststoff-Dichtungsbahnen nach DIN 18195-2, Tabelle 5

vgl. aber die Richtlinie für die Planung und Ausführung von Abdichtungen erdberührter Bauteile mit flexiblen Dichtungsschlämmen

Weitere Kunststoffdichtungsbahnen dürfen nur dann verwendet werden, wenn sie nicht mit Bitumenbahnen in Berührung kommen. Hier kann chemische Unverträglichkeit über längere Zeiträume zu Schäden führen. Die zulässigen Werkstoffe stellen sicher, dass an der Querschnittsabdichtung keine Gleitebene entsteht. Eine solche würde die Wand daran hindern, die anfallenden Kräfte quer zur Wandebene (wie den Erddruck) zu übertragen. Mindestens eine horizontale Abdichtungslage ist erforderlich. Ihre Höhenlage ist nicht genormt, idealerweise wird sie auf Höhe der OK Bodenplatte unter der Wand eben durchgeführt ( 9). Zunächst ist mittels Mauermörtel nach DIN 1053-1 eine waagrechte Oberfläche anzulegen. Diese muss so abgeglichen werden, dass die Sperrbahn nicht beschädigt werden kann. Sperrbahnen werden nicht aufgeklebt und müssen an Stoßpunkten mindestens 200 mm überlappen. Auch eine stufenförmige Ausbildung horizontaler Sperrbahnen ist möglich, z. B. bei der Notwendigkeit horizontale Kräfte zu übertragen. Alternativ können als Querschnittsabdichtungen auch flexible Dichtschlämmen zum Einsatz kommen, wenngleich diese nicht genormt sind ( ). Auch diese sichern die Haftscherfestigkeit der Fuge.4 Um den Anschluss an die Abdichtung der Kellerwand auf der einen sowie der Bodenplatte auf der anderen Seite herzustellen, wird die Querschnittsabdichtung bei Ausführung mit Dichtungsbahnen beiderseits rund 10 cm überstehend ausgeführt. Mit diesen Streifen werden die anschließenden Dichtebenen verklebt. Es ist im Betonbau nicht möglich, eine durch den Wandquerschnitt durchgehende Dichtschicht hindurchzuführen, weil diese aus Gründen des Betoniervorgangs praktisch nicht in den Betonquerschnitt integriert werden kann und sie ansonsten durch die Bewehrung notwendigerweise durchdrungen und somit in ihrer Dichtwirkung beeinträchtigt würde. Bei erdberührten Bauteilen aus Normal- oder WU-Beton entfällt deshalb die horizontale Abdichtung in oder unter


323

der Außenwand. Stattdessen wird in einer an der Arbeitsfuge entstehenden Kapillarfuge der Wassertransport durch geeignete, quer zur Wassertransportrichtung verlaufende Fugendichtungen verhindert. Zur Abdichtung von erdberührten Außenwänden können nach DIN 18195-2 folgende Abdichtungsmaterialien verwendet werden:

5.3

Vertikale Abdichtung an erdberührten Außenwänden

t kunststoffmodifizierte Bitumendickbeschichtung (KMB) mit einer Trockenschichtdicke von mindestens 3 mm. t "CEJDIUVOHNJUBitumenbahnen, wird mindestens einschichtig im Schweißverfahren aufgebracht. t "CEJDIUVOHFONJUkaltselbstklebenden Bitumen-Dichtungsbahnen (KSK) t "CEJDIUVOH NJU Kunststoff- und Elastomer-Dichtungsbahnen t "CEJDIUVOH NJU selbstklebenden Elastomer-Dichtungsbahnen Die gewählten Abdichtungsmaterialien müssen untereinander verträglich und ebenfalls unempfindlich gegen natürliche oder aus Beton oder Mörtel entstandene wässrige Lösungen sein. Die vertikale Abdichtung wird im erdberührten Bereich auf die massive Außenwandkonstruktion aufgebracht. Wenn keine weiteren Funktionsschichten aufgebracht werden – wie z. B. Wärmedämmung oder Dränung) –, muss vor der abgedichteten Wandfläche eine zusätzliche Schutzschicht vorgesehen werden, die verhindert, dass beim Verfüllen der Baugrube die Abdichtung beschädigt wird. Schutt, Split oder Geröll dürfen nicht unmittelbar an die Abdichtung angeschüttet werden. Die Abdichtung der Außenwandflächen muss auf ihrer gesamten Länge an die horizontale Abdichtung herangeführt und mit dieser verklebt werden. Um einen scharfen Knick der Bahn mit entsprechendem Beschädigungsrisiko zu vermeiden, wird diese z. B. über eine rund geformte Mörtelhohlkehle geführt. Wie bei den nicht unterkellerten Bauwerken muss die Abdichtung in dem Bereich der Spritzwasserzone 30 cm über die Geländeoberkante (GOK) geführt werden (). Im Fundamentbereich ist die Abdichtung mit Gefälle bis an die Außenkante des Fundaments zu führen. Um eine Unterläufigkeit der Querschnittsabdichtung zu vermeiden, wird die Wandabdichtung zusätzlich etwa 10 cm weit an der Fundamentstirnfläche herabgeführt. Alternativ kann auch eine Außenwand aus WU-Beton zum Einsatz kommen. Die Beanspruchung durch Bodenfeuchte und nicht stauendes Sickerwasser entspricht der Beanspruchungsgruppe 2 nach WU-Richtlinie.

Abschn. 5.5 Sockel, S. 324

324

5.4


Horizontales Abdichten von Bodenplatten

Die folgenden horizontalen Abdichtungen werden direkt auf die Betonbodenplatten aufgebracht und darauf anschließend der Fußboden, der vor aufsteigender Feuchtigkeit geschützt werden muss, aufgebaut. Folgende Werkstoffe sind anwendbar: t Kunststof fmodifizier te Bitumendickbeschichtungen (KMB) t Bitumenbahnen t "CEJDIUVOHFONJUkaltselbstklebenden Bitumen-Dichtungsbahnen (KSK) t "CEJDIUVOHFO NJU Kunststoff- und Elastomer-Dichtungsbahnen t "CEJDIUVOHFO NJU Elastomer-Dichtungsbahnen mit Selbstklebeschicht t "CEJDIUVOHFONJUAsphaltmastix Bei Räumen mit geringen Anforderungen an die Trockenheit der Raumluft kann die oberseitige Abdichtung der Bodenplatte durch eine verstärkte kapillarbrechende Schicht mit einer Schüttungsstärke von mindestens 15 cm unter der Platte ersetzt werden. Räume zum ständigen Aufenthalt fallen nicht in diese Kategorie. Wie bei Außenwänden kann die Bodenplatte alternativ aus WUBeton ausgeführt werden. Es sind dann keine zusätzlichen Abdichtungen notwendig.

5.5

Sockel

Der Sockel ist Teil der Wandabdichtung. Die Hauptaufgabe dieses Abdichtungsbereichs ist der Schutz vor Oberflächen- und Spritzwasser. Die Norm sieht hierfür entweder t EBT)PDI[JFIFOEFSSFHVMÊSFOWandabdichtung auf der Wandschale hinter einer Sockelbekleidung bis zur Nennhöhe vor. Dies ist auch bei Vorsatzschalen möglich. t PEFSBMUFSOBUJWBOEFSF ausreichend wasserabweisende Bauteile. Dies kann

tt FJOXBTTFSBCXFJTFOEFSSockelputz,

tt FJOFDichtschlämme oder

tt FJOFBeschichtung bzw. eine Bekleidung sein.

Zwischen Sockel- und Wandabdichtung darf keine Lücke entstehen, wenn beide nach unterschiedlicher Art ausgeführt werden.


325

1

M 1:20 0

100

1 200 mm

M 1:20 0

2

100

200 mm

2

3 4

4

5

5

z

z

x

x

32 Fundamentbereich eines beheizten Kellers mit Außenwand aus porosierten Ziegeln ohne zusätzliche Wärmedämmschicht

6

33 Fundamentbereich eines beheizten Kellers mit Außenwand aus Porenbetonsteinen ohne zusätzliche Wärmedämmschicht

M 1:20 0

100

200 mm

2

4

5

34 Fundamentbereich eines unbeheizten Kellers mit Außenwand aus Normalbeton mit zusätzlicher Abdichtung, Ausführung als Elementwand. Die Ausführung in Ortbeton oder als Halbfertigteil wie hier gezeigt stellt den Regelfall in der heutigen Baupraxis dar.

z

x

1 2 3 4 5 6

Mauerwerk Abdichtung Schutz- und Gleitvlies Dränplatte Filtervlies Beton-Elementwand

326

5.6


Erstellung eines Kellergeschosses vom Aushub bis zum Innenausbau

An folgendem einfachen Beispiel wird der Arbeitsablauf bei der Erstellung des Kellergeschosses eines Mauerwerksbaus aufgezeigt. Wie heute in aller Regel üblich, wird das Kellergeschoss selbst aus Stahlbeton erstellt, auf die Decke über dem Untergeschoss dann das aufgehende Mauerwerk aufgesetzt. 1 Die Baugrube wird zur Erstellung des Kellergeschosses bis zur Sollhöhe der Unterkante der kapillarbrechenden Schicht, deren Höhe 15 cm beträgt, ausgehoben. Die Größe der Baugrube selbst wird durch die Notwendigkeit einer Ringdränung und/oder eines Arbeitsraumes – z. B. zum Einbringen der Bewehrung – bestimmt. Die Neigung der Böschung der Baugrube hängt von der Bodenbeschaffenheit ab, insbesondere vom inneren Reibungswinkel des Bodenmaterials ( 35). 2 Nach dem Einmessen des Bauwerks in der Baugrube mittels Schnurgerüst wird der Verlauf der Streifenfundamente durch Dielen markiert und die Fundamentkante gesichert. In der Regel wird der Fundamenterder eingebracht und eine ca. 5-10 cm hohe Schicht aus Magerbeton in die Fundamentsohle eingegossen. Diese dient lediglich als Sauberkeitsschicht bis zum endgültigen Betonieren der Fundamente ( 36). 3 Die Streifenfundamente werden eingeschalt, in der Regel erfolgt eine konstruktive Bewehrung. Durchbrüche für den Flächendrän oder Grundleitungen werden ausgespart ( 37). 4 Es erfolgt dann das Betonieren der Streifenfundamente. Die sogenannten Anschlussfahnen der Fundamenterder und die Anschlussbewehrung für die Betonwände bleiben stehen. Grundleitungen und evtl. Dränrohre werden im Bereich der Bodenplatte eingebracht und im Kiesbett verlegt. Die ausgeschalten Fundamente bilden dann die Begrenzung zum Einbringen der kapillarbrechenden Schicht aus Grobkies. Die Schicht wird verdichtet und mit einer PE-Folie abgedeckt ( 38). 5 Nun sind verschiedene Vorgehensweisen bis zum Betonieren der Decke über UG denkbar ( 39): tt &JOFzweihäuptige Schalung wir direkt auf dem Streifenfundament aufgesetzt und die Betonwände in einer Wandstärke von ca. 20 cm bis zur UK der Stahlbetondecke über UG betoniert. Die Bodenplatte wird anschließend konstruktiv bewehrt und einfach an die bereits ausgeschalten Umfassungswände anbetoniert. tt %JFBodenplatte wird durch ein seitliches Kantholz abgeschalt und betoniert. Darauf erfolgt das Betonieren der Umfassungswände.


6 Betonieren der Bodenplatte. Im Bereich des Fundamentabsatzes muss ein Gefällekeil bzw. eine Hohlkehle der Mörtelgruppe III eingebracht werden ( 40). 7 Für die Ringdränung wird ein Bett ausgehoben. Das Bett hat eine Mindesttiefe zur Oberkante der Bodenplatte von 35 cm. Es erhält eine Grundfüllung von 15 cm filterstabilem Kiessand der Sieblinie B 32 nach DIN 1045. Das Dränrohr (z. B. DN 100) wird darauf im Gefälle verlegt. Oftmals wir unter dem Kiessand ein zusätzliches Filtervlies angeordnet (vgl. Zeichnung). Das Fundament darf durch die Gefälleführung der Dränleitung nicht untergraben werden, ggf. ist zu diesem Zweck das Streifenfundament in seinem Verlauf abzutreppen. Die Betonwände werden abgedichtet, z. B. mit einer kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtung, die Abdichtung wird über die Spritzwasserzone hinausgezogen und mit der horizontalen Sperrbahn unter der ersten Mauerwerksebene gekoppelt ( 41). 8 Außenseitig an der Abdichtung wird bei Kellerräumen mit hohen Nutzungsanforderungen eine Wärmedämmung aus geschlossenzelligem Hartschaum oder Schaumglas angeordnet. Davor liegt eine Flächendränschicht aus Dränsteinen oder einer Dränmatte oder -platte, die in der Regel zusätzlich mit einem Filtervlies belegt wird. Die vertikale Dränschicht leitet das anfallende Wasser in das Kiesfilterpaket des Ringdräns ab. Das aufgehende Mauerwerk kann über die Vorderkante der Betonwände auskragend ausgeführt werden und mit der Vorderkante der Wärmedämmung der Kellerwand die Putzebene der bewitterten Außenwand bilden ( 42). 9 Nach dem Einbau der Funktionsschichten auf der Außenseite der Kellerwand kann die Baugrube durch lageweises Verfüllen und Verdichten geschlossen werden. Begonnen wird mit der Vervollständigung der Ringdränanlage. Hier wird über der noch offenen Dränleitung eine ca. 50 cm starke Filterkiespackung eingebracht und mit einem Filtervlies als weitere Sicherung gegen das Einsickern von Schwebstoffen abgedeckt ( 43). 10 Das Einbringen der oberseitigen Abdichtung der Bodenplatte und die späteren Ausbauarbeiten stellen dann den Abschluss dieser Baumaßnahmen dar. Im Gegensatz zum Mauerwerksbau kann in einer Betonwand keine horizontale Sperrebene eingebracht werden ( 44).

327

328


2

1

S z

z

x

x

35 Aushub der Baugrube.

36 Aushub der Fundamentgrube, Betonieren der Sauberkeitsschicht S.

3

4

AR SS

z

TL

F

z

x

37 Abschalen und Bewehren des Fundaments.

x

38 Gießen des Fundaments, ggf. Eingraben und Verlegen von Dränleitungen eines Flächendräns F, Ausbreiten der Schotterschicht SS und Abdecken mit einer Trennlage TL. AR Arbeitsraum.


329

5

6

HK

z

z

x

x

39 Betonieren der Außenwand.

40 Betonieren von Bodenplatte und Kellerdecke, mörteln einer Hohlkehle HK.

AA

7

8

WD

A

FB Ü R KB z

z

x

41 Anbringen einer Abdichtung A an der Wandaußenfläche mit Überstand Ü über dem Fundamentabsatz. Ausheben der Grube für den Ringdrän, Auslegen einer Filterbahn FB bis zur Baugrubenwand. Schütten eines Kiesbetts KB und Verlegen des Ringdränrohrs R.

x

42 Mauern der aufgehenden Außenwand AA, hier aus porosiertem Mauerwerk, Anbringen einer Wärmedämmschicht WD außen auf der Abdichtung.

330


9

DS

FB FB FB

KP

z

43 Anbringen einer Dränschicht DS, Verfüllen der Kiespackung KP über dem Dränrohr, Auslegen mit Filterbahn FB, lagenweises Verfüllen und Verdichten des Arbeitsraums.

x

WP

10

SP IA

TL

44 Herstellung des Sockelputzes SP und Wandputzes WP, Komplettieren der Erdarbeiten, Anlegen eines Kiesstreifens KS, wenn nötig Aufbringen einer Abdichtung A auf der Bodenplatte und Fortsetzung des Innenausbaus IA.

z

x

IA

KS

A


331

45 Baugrube vor dem Betonieren der Bodenplatte. Es ist die seitliche Abschalung und die teilweise ausgelegte Trennfolie erkennbar. Die Streifenfundamente am Bodenplattenrand sind bereits betoniert, die zugehörigen Anschlusstäbe sind sichtbar. Im vordergrund die bereits fertiggestellten Punktfundamente für Stützen. Im Hintergrund die abgedeckte Grubenböschung.

46 Arbeitsraum. Ausführung der Kellerwand hier als Elementwand.

332

6.


Abdichten gegen Wasser unter hydrostatischem Druck

6.1

DIN 18195-6

Beanspruchungs- und Abdichtungsarten

Herrscht von außen ein hydrostatischer Druck auf den erdberührten Hüllbauteilen eines Gebäudes, sind die bisher diskutierten Abdichtungsarten nicht ausreichend. Es ist dann eine wasserdruckhaltende Abdichtung erforderlich, die einerseits imstande ist, dem Druck zu widerstehen, andererseits gegen aggressive Wässer – also natürliche Lösungen oder solche aus Wasser und Beton oder Mörtel – dauerhaft unempfindlich ist. Die Ursache des hydrostatischen Drucks und die dafür notwendige Abdichtungsart kann nach der Norm zweierlei sein ( ):

DIN 18195-6, 7.2

t FJO(FCÊVEFXJSEEVSDI[FJUXFJTFaufstauendes Sickerwasser beansprucht (Fall C in 6). Dies betrifft Kelleraußenwände und Bodenplatten bei Gründungstiefen bis 3 m unter GOK in wenig durchlässigen Böden ohne normgerechte Dränung, bei denen Bodenart und Geländeform nur Stauwasser erwarten lassen. Die Unterkante der Kellersohle muss mindestens 300 mm über dem Bemessungswasserstand liegen, ansonsten ist wie bei Vorhandensein von drückendem Wasser wie unten beschrieben vorzugehen. Die Beanspruchung bei aufstauendem Sickerwasser ist geringer als bei drückendem Wasser und man kann deshalb mit vereinfachten Abdichtungen arbeiten. Man spricht dann von Abdichtungen gegen zeitweise aufstauendes Sickerwasser. t FJO(FCÊVEFXJSEEVSDIGrundwasser und Schichtenwasser beansprucht, unabhängig von der Gründungstiefe, Eintauchtiefe und Bodenart (Fall D in 7). Es sind in diesem Fall Abdichtungen gegen drückendes Wasser erforderlich. Dies stellt die höhere Beanspruchung dar.

Abschn.6.3 und 6.4, S. 334

6.2

Ausführungsprinzipien

Diese beiden beanspruchungsabhängigen Abdichtungsarten werden im Folgenden näher untersucht ( ). Wasserdruckhaltende Abdichtungen gegen Beanspruchung von außen lassen sich – analog zu Abdichtungen gegen Bodenfeuchte – grundsätzlich nach drei Verfahren ausführen: t Außenhautabdichtungen: die Abdichtung ist eine außenseitig auf die Wände und Bodenplatten aufgebrachte zusätzliche Dichtschicht ( 49). Man spricht auch von schwarzen Wannen. Diese stellen bei Neubauten einen der Normalfälle dar und wird bei Normalbeton und seltener bei Mauerwerk ausgeführt. t Innenhautabdichtungen: diese Art wird nur bei Behältern oder bei Sanierungen angewendet und ist im Hochbau nicht die Regel t "CEJDIUVOHEVSDIwasserundurchlässige Schalen: man spricht auch von weißen Wannen. Dieses Ausführungsprinzip stellt ne-


ben der Außenhautabdichtung einen weiteren Normalfall im Hochbau dar, und ist auf die Ausführung in WU-Beton beschränkt. Außenwände und Bodenplatten aus WU-Beton für drückendes wasser und zeitweise aufstauendes Sickerwasser werden in der WU-Richtlinie der Beanspruchungsgruppe 1 zugeordnet. Die wasserdruckhaltende Abdichtung ist t CFJstark durchlässigen Böden mindestens 300 mm über den Bemessungswasserstand zu führen. Darüber kann eine Abdichtung gegen Sickerwasser und Bodenfeuchte nach DIN 18195-4 bei Wänden oder nach DIN18195-5 bei Decken ausgeführt werden. t CFJwenig durchlässigen Böden wegen der Gefahr des Aufstauens vollständig bis 300 mm über die Geländeoberkante zu führen. Grundsätzlich müssen Abdichtungen bei drückendem Wasser mit Hilfe konstruktiver Maßnahmen wie Schutzschichten dauerhaft zumindest eingebettet sein, um Schädigungen durch Änderung der Flächenpressung zu verhindern, bei erhöhten Anforderungen zusätzlich auch eingepresst, d. h. vollflächig planmäßig unter Druck gesetzt sein.

333

334

6.3



Abweichend von Außenwänden und Bodenplatte mit Abdichtungen gegen Bodenfeuchte und nicht aufstauendes Sickerwasser sind Hüllbauteile bei Vorhandensein von hydrostatischem Druck mit speziellen Aufbauten auszuführen, die sich aus der besonderen Beanspruchung ableiten. Idealtypisch sind die Aufbauten wie folgt zusammengesetzt:

6.3.1 Außenwand

Erdberührte Außenwände ( 47) können einschalig ohne weiteren Schichtenaufbau aus einer Wandschale (4) in WU-Beton ausgeführt werden. Ansonsten ist außenseitig eine Abdichtung (3) aus Bitumen- oder Polymerwerkstoffen aufzubringen. Diese ist einer extremen Beanspruchung ausgesetzt und aufgrund der herrschenden Druckverhältnisse gegen mechanische Beschädigung stark gefährdet. Aus diesem Grund muss sie nach Norm zwischen der Wandschale (4) und einer außenseitigen Schutzschicht (2) eingebettet oder erforderlichenfalls zusätzlich eingepresst sein. Sofern diese Schalen nicht ausreichend glatt und eben sind, muss eine oder beide Kontaktflächen mit einer Ausgleichsschicht (2) versehen sein. Da ein Baufortgang von außen nach innen üblich ist, schützt die innenseitige Ausgleichsschicht die Abdichtung auch während der Bauarbeiten gegen Beschädigung. Außen- oder innenseitig an der Dichtschicht kann bei beheizten Kellerräumen die Funktion der Schutz- bzw. Ausgleichsschichten (1, 2) auch durch eine Wärmedämmschicht mit ausreichender Druckfestigkeit übernommen werden.

6.3.2 Bodenplatte

Die Bodenplatte ( 48) kann wiederum ohne weitere Schichten in WU-Beton ausgeführt werden. Ansonsten ist sie unterseitig mit einer Dichtschicht (4) aus Bitumen- oder Polymerwerkstoffen zu versehen, so dass das Bauwerk – zusammen mit der Wandabdichtung – kontinuierlich ringsum wannenartig abgedichtet ist. Diese Dichtschicht ist wiederum analog zur Außenwand zwischen Bodenplatte und einer Schutzschicht (5), zumeist einem Unterbeton, einzubetten bzw. einzupressen. Da die Dichtschicht (4) während des Baus nicht beschädigt werden darf, wird sie oberseitig vor dem Betonieren der Bodenplatte mit einer Schutzbetonschicht (3) bedeckt. Auch bei der Bodenplatte kann, sofern der Keller beheizt ist, eine der beiden Schutzschichten (3, 5), vorzugsweise die obere (3), durch eine druckfeste Wärmedämmung ersetzt werden.

6.4

Außenwände und Bodenplatte wannenartig umschließende Abdichtungen aus einlagigen Bahnen und kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen erfüllen die Anforderungen bei aufstauendem Sickerwasser und sind dabei elastisch genug, um kleinere Risse zu überbrücken.5 Die Wannenabdichtung ist aus einem durchgängigen Werkstoff herzustellen, Wand- und Bodenabdichtung druckwasserdicht miteinander zu verbinden. Wegen des verhältnismäßig schwierigen Ausführung der Abdichtung unter der Bodenplatte wird diese oft als druckwasserhaltende Schale aus

Abdichtungen gegen aufstauendes Sickerwasser DIN 18195-6, 9.


335

47 Prinzipieller Aufbau einer erdberührten Außenwand mit Abdichtung gegen drückendes Wasser nach DIN 18195-6 mit seinen wesentlichen notwendigen und optionalen Funktionspaketen in Vertikal- und Horizontalschnitt. (5)

z

4 (2) 3

(2)

1

x

(5)

y

4 (2) 3

x

(1)

2 3

4 5 z

x

(2)

1

1 2 3 4 6

Schutzschicht (notwendig, außer bei Wandschale 4 aus WU-Beton) Ausgleichsschicht (optional) Dichtschicht (notwendig, außer bei Wandschale 4 aus WU-Beton) Wandschale (notwendig) innerer Überzug oder Bekleidung (optional)

Die Pakete 1 und 4 betten oder pressen die Dichtschicht (3) ein, so dass sich ändernde Druckverhältnisse aus dem Erdreich sich nicht auf die außerordentlich empfindliche Dichtschicht übertragen. Um Unebenheiten der beiden Pressdruck ausübenden Schalen auszugleichen und die Dichtschicht während der Bauarbeiten vor Beschädigung zu schützen, können nach Bedarf zusätzliche Ausgleichs- bzw. Schutzschichten (2) angeordnet werden.

48 Prinzipieller Aufbau einer erdberührten Bodenplatte mit Abdichtung gegen drückendes Wasser nach DIN 18195-6 mit seinen wesentlichen notwendigen und optionalen Funktionspaketen im Vertikalschnitt. 1 2 3 4 5

Fußbodenaufbau (optional) Bodenplatte (notwendig) Schutzbetonschicht (notwendig) Dichtschicht (notwendig, außer bei Bodenplatte 2 aus WU-Beton) Schutzschicht (notwendig), Unterbeton, ggf. auf Sauberkeitsschicht

Die Schutzbetonschicht (3) hat die Aufgabe, die Dichtschicht (4) während der Bewehrungs- und Betonierarbeiten der Bodenplatte (2) vor Beschädigung zu schützen. Der Unterbeton wirkt als unterseitige Schutzschicht (5) gegen den Boden.

336


WU-Beton ausgeführt (Kombinationsabdichtung).6 Es sind nach Norm folgende Werkstoffe für Abdichtungen gegen aufstauendes Sickerwasser zugelassen: t Kunststoffmodifizierte Bitumendickbeschichtungen (KMB): zweilagiger Auftrag, Verstärkungseinlage erforderlich, Mindesttrockenschichtdicke 4 mm. Abdichtung grundsätzlich mit Schutzschicht t Polymerbitumen-Schweißbahnen: bei Mauerwerk und Beton auf Voranstrich, mindestens einlagig t Bitumen- oder Polymerbitumenbahnen: mindestens zweilagig mit Einlage, bei Mauerwerk und Beton auf Voranstrich t Kunststoff- und Elastomer-Dichtungsbahnen: einlagig, vollflächig zu verkleben, ggf. auf Voranstrich Längs- und Quernähte von einlagigen Bahnenabdichtungen sind je nach Werkstoff mit Quellschweißmittel oder Warmgas zu verschweißen. Alternativ sind Außenwände und Bodenplatten auch aus WU-Beton ohne zusätzliche Abdichtung ausführbar. 6.5

Abdichtungen gegen drückendes Wasser DIN 18195-6, 8.

Für den Fall, dass Bauwerke oder Gebäudeteile in unmittelbarer Nähe oder sogar unterhalb des Grundwasserspiegels gegründet werden, d. h. dass die Gefahr der Einwirkung von dauerhaft drückendem Wasser besteht, müssen die betroffenen Gebäudeteile wannenartig ausgebildet werden. Wannen müssen bei den zu erwartenden Verformungen, wie Schwinden, bei Temperaturdehnungen oder Setzungen des Baugrunds, in der Lage sein, Spannungsrisse in gewissen Grenzen elastisch zu überbrücken. Eventuell ist durch besondere Dichtungsmaßnahmen, wie z. B. besonders abgedichtete Bauwerksfugen, die Dauerhaftigkeit der Abdichtung sicherzustellen. Grundsätzlich ist bei der Planung solcher Wannen auf eine einfache Gebäudegeometrie zu achten. Bei Tiefgründungen ist der Wasserdruck und der zu erwartende Auftrieb zu berechnen. Die Abdichtungsmaßnahmen werden bei der Ausbildung einer Wanne in aller Regel deutlich über 30 cm über Geländeoberkante gezogen. Die Wasserhaltung während der Bauzeit erfolgt entweder als offene Wasserhaltung oder durch Absenken des Grundwasserspiegels. Der hydraulische Auftrieb, der mit sich vergrößernder Eintauchtiefe naturgemäß ansteigt, muss durch Auflast überdrückt werden. Die zwei grundsätzlich unterschiedlichen hochbaurelevanten Abdichtungsarten gegen drückendes Wasser – nämlich die Außenhautabdichtung und diejenige mit wasserundurchlässiger Schale – werden häufig jeweils als schwarze und weiße Wanne bezeichnet, wobei man auf das Erscheinungsbild der Dichtschicht bzw. des


WU-Betons bezug nimmt. Aufgrund der neueren Entwicklungen im Stahlbetonbau ist eine Tendenz zur Ausführung von weißen Wannen deutlich erkennbar, wenngleich sich das schon vor ca. 20 Jahren vorhergesagte Ende der schwarzen Abdichtung und schwarzen Wanne noch lange nicht abzeichnet. Bei der Entscheidung, welche der beiden Abdichtungsarten schwarze/weiße Wanne zur Ausführung kommen soll, können folgende Kriterien eine Rolle spielen: t NÚHMJDIFZugänglichkeit der Abdichtungsflächen (Bsp. Berliner Verbau), d. h. oftmals ist die notwendige Zugangsmöglichkeit zum Bau einer schwarzen Wanne nicht gegeben. Die notwenigen Platzverhältnisse im Arbeitsraum sind nicht vorhanden. Diese Problematik trifft man insbesondere bei innerstädtischen Bauvorhaben an. tEJFWitterungsverhältnisse lassen Abdichtungsarbeiten an einer schwarzen Wanne nicht zu. t "SUVOE%BVFSEFSWasserhaltung. Es ist im Bauzustand ggf. eine zeitweise Absenkung des Wasserspiegels nötig. Diese ist rechtzeitig während der Planung mit dem Geologen und den zuständigen Behörden zu klären und abzustimmen. t EJF [V FSXBSUFOEF Beanspruchung der Abdichtung sowie erhöhte Ansprüche an die Trockenheit des Kellerraums können nach wie vor entscheidende Kriterien für die Wahl einer schwarzen Wanne sein. tWirtschaftlichkeitsüberlegungen bei der Planung eines Bauwerks (Baufortschritt und Baukosten) sind oftmals ein Grund für den Bau einer weißen Wanne, die bau- und herstellungstechnisch wesentlich einfacher als schwarze Wannen sind. t Undichtigkeiten lassen sich bei einer weißen Wanne von innen orten und ausbessern. Die eingebettete schwarze Abdichtung ist hingegen nur schwer oder überhaupt nicht zugänglich.

337

338


6.5.1 Schwarze Wanne

Bei der Außenhautabdichtung oder schwarzen Wanne erfolgt ein nachträgliches Abdichten der betonierten (seltener gemauerten) Wanne außenseitig durch Bitumen- oder Kunststoffabdichtungen. Insbesondere Bauwerke, die einer verstärkten Gefahr der Rissbildung unterliegen – z. B. durch Erschütterungen aus Verkehr, Maschinenbetrieb o. ä. – werden nach diesem Verfahren abgedichtet. Grundsätzlich ist die Ausführung der Abdichtung auf die Eintauchtiefe abzustimmen. Die Abdichtungen sind stets zwischen Bauteilen einzubetten oder einzupressen, was voraussetzt, sie außenseitig mit geeigneten Schutzschichten zu versehen ( ) ( 49). Wandrücklagen sind Wandschalen, die zwecks des hohlraumfreien Einpressens der Abdichtung außenseitig gegen das Erdreich angeordnet werden. Sie stellen im Sinne der Norm eine biegesteife, massive Schutzschicht aus Beton oder Mauerwerk dar ( ). Die Abdichtung wird innenseitig auf ihnen aufgebracht bevor die Wandschale errichtet wird. Wandrücklagen müssen eine glatte, ebene Oberfläche aufweisen – Mauerwerk ist zu verputzen – und sind zur Übertragung des Erddrucks auf Abdichtung und Wandschale gleitend auf der Fundierung zu lagern. Folgende Werkstoffe für Abdichtungen sind in der Norm vorgesehen:

DIN 18195-6, 8.

DIN 18195-10

DIN 18195-10

t nackte Bitumenbahnen: je nach Eintauchtiefe 3- bis 5-lagig, mit Bitumenklebemasse verbunden, zusätzlich Deckaufstrich, eingepresst oder eingebettet t nackte Bitumenbahnen und Metallbänder: eine eingebettete Lage Kupfer- oder Edelstahlband, kein Einpressen erforderlich, je nach Eintauchtiefe 3- bis 4-lagig t Bitumenbahnen und/oder Polymer-Dachdichtungsbahnen: je nach Eintauchtiefe 2- bis 3-lagig, Einpressen nicht erforderlich t Bitumen-Schweißbahnen: nur für Ausnahmefälle wie überkopf oder an unterschnittenen Flächen, je nach Eintauchtiefe 2- bis 3-lagig, kein Einpressen nötig t Kunststoff- und Elastomer-Dichtungsbahnen und nackte Bitumenbahnen: eine Lage bitumenverträglicher Kunststoffdichtungsbahn zwischen zwei Lagen nackter Bitumenbahnen, Einpressen nicht erforderlich t Kunststoff-Dichtungsbahnen aus PVC-P, lose verlegt: einlagig, lose zwischen Schutzlagen, Eintauchtiefe auf 4 m begrenzt


339

9 Spritzwasser

8 Bodenfeuchte HGW 49 Außenhautabdichtung an einer erdberührten Wand- und Bodenkonstruktion bei drückendem Wasser (schwarze Wanne). Unabhängig von der Abdichtung ist ein Ausdiffundieren von Feuchte in den Außen- oder Innenraum möglich.

6 4

1 4

3

drückendes Wasser

2

z

5

7

x

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Wandschale aus Normalbeton Bodenplatte aus Normalbeton Schutzbeton Abdichtung, eingebettet und eingepresst Unterbeton Wandrücklage Gleitlage Ggf. Aufbau mit Wärmedämmung Wandaufbau im luftberührten Bereich

340


6.5.2 Weiße Wanne

Der Schutz gegen drückendes Wasser wird in diesem Fall nicht durch eine aufgebrachte Abdichtung gewährleistet, sondern durch den Wassereindringwiderstand der Wand- und Bodenschale selbst ( ) ( 50). Es erfolgt eine Wannenbildung aus wasserundurchlässigem Stahlbeton nach DIN 1045 und WU-Richtlinie mit einer den Verhältnissen angepassten Wandstärke ( 51). Es liegt eine Beanspruchungsklasse 1 nach WU-Richtlinie vor. Dafür werden Betone mit verhältnismäßig dichtem Gefüge hergestellt, bei denen der Feuchtedurchtritt durch das poröse Werkstoffgefüge kleiner ist, als die Feuchte, die innenseitig an der Bauteiloberfläche in den Innenraum ausdiffundieren kann. Außerdem wird durch eine entsprechend ausgelegte Bewehrung die Rissbreite stärker beschränkt als bei den meisten Nicht-WU-Betonen. Man spricht von einem hohen Wassereindringwiderstand, nicht hingegen von einer vollständigen Dichtigkeit. Dadurch wird sichergestellt, dass sich im Bauteil und an seiner inneren Oberfläche dauerhaft keine Feuchteschäden bilden können. Da ein minimaler Feuchte- und Wasserdampftransport in den Innenraum bei WU-Beton nicht vollständig auszuschließen ist und auch die Baufeuchte bis zum Erreichen der Ausgleichsfeuchte ausdiffundieren muss, wird zwischen verschiedenen Anforderungsniveaus bzw. Nutzungsklassen hinsichtlich der im Innenraum tolerierbaren relativen Luftfeuchte unterschieden:

DAfStb-Richtlinie: Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton (WU-Richtlinie) Wassereindringwiderstand nach DIN 1045-2, 5.5.3 bzw. DIN 206-1, 5.5.3

t Nutzungsklasse A: keine feuchten Stellen auf der Bauteiloberfläche zulässig t Nutzungsklasse B: Feuchte Stellen in beschränktem Maße zulässig, aber keine Wasseransammlungen t frei vereinbarte Nutzungsklassen: im Bauvertrag geregelt Dementsprechend sind die Anforderungen an die Ausführung des WU-Betons festgelegt. Durchdringungen wie beispielsweise durch Schalungsanker sind wasserundurchlässig auszuführen. Gleiches gilt für Durchführungen von Ver- und Entsorgungsleitungen, welche durch spezielle handelsübliche und zugelassene Durchführungselemente geleitet werden. Die Fugen der einzelnen Betonierabschnitte sind durch das Einbringen von Fugenbändern abzudichten. Schwachstellen können nachträglich verpresst werden. Wenn in der Ausführung möglich, werden die erdberührten Oberflächen zusätzlich zum Schutz vor Rissen und aggressiven Wässern beschichtet (Beschichtungen auf Bitumen- oder Reaktionsharzbasis). Wanddurchbrüche sind bei weißen Wannen möglichst zu vermeiden. Wichtig ist die gleichmäßige Verteilung der Bewehrung im Bauteil, damit sich eine gleichmäßige Netzrissbildung feiner, nicht wasserführender Risse einstellt. Das Verpressen erfolgt heute idealerweise mit PU-Harzen, die sich in der Anwendung elastischer verhalten als Epoxidharze. Besondere Aufmerksamkeit muss den Fugen der einzelnen Betonierabschnitte


341

7 Spritzwasser

6 Bodenfeuchte HGW

1 3

drückendes Wasser

2 5

z

x

4

Bauteil

1

Wände

2 3 4 1) 2) 3)

Bodenplatte

Beanspruchungs klasse

50 Abdichtung durch wasserundurchlässige Bauteile aus WU-Beton an einer erdberührten Wand- und Bodenkonstruktion bei drückendem Wasser (weiße Wanne). 1 2 3 4 5 6 7

Wandschale aus WU-Beton Bodenplatte aus WU-Beton Trennlage aus Kunststofffolie Sauberkeitsschicht Dichtungsband an der Arbeitsfuge ggf. Aufbau mit Wärmedämmung Wandaufbau im luftberührten Bereich

Ausführungsart Ortbeton

Elementwände

Fertigteile

1 1)

240

240

200

2 2)

200

240 3)

100

1 1)

250

___

200

2 2)

150

___

100

Beanspruchungsklasse 1: Drückendes bzw. nicht drückendes Wasser sowie zeitweise aufstauendes Sickerwasser Beanspruchungsklasse 2: Bodenfeuchte und nicht stauendes Sickerwasser Unter Beachtung besonderer betontechnologischer und ausführungstechnischer Maßnahmen ist eine Abminderung auf 200 mm möglich.

51 Empfohlene Mindestdicken von Bauteilen aus WU-Beton in Abhängigkeit der hydrostatischen Beanspruchung nach WURichtlinie.

342


geschenkt werden, die zusätzlich mit Fugendichtungsbändern gedichtet werden müssen. Beanspruchungsklassen nach WU-Richtlinie: t Beanspruchungsklasse 1: drückendes, nicht drückendes und zeitweise aufstauendes Wasser. t Beanspruchungsklasse 2: Bodenfeuchte und nicht stauendes Sickerwasser.

Anmerkungen

1 2 3 4 5 6

DGfM (2006), S. 5 In Anlehnung an Cziesielski (2006), S. 2.53 Cziesielski E (2006) Abdichtungen von Hochbauten im Erdreich, in Schneider Bautabellen für Architekten, S. 2.51 Näheres siehe DGfM (Hg.) (2006), S. 11 f DGfM (Hg.) (2006), S. 16 DGfM (Hg.) (2006), S. 17

1. Einfache Schalensysteme 1.1 Außenwände 1.1.1 Werkstoffe 1.1.2 Idealtypischer Aufbau 1.1.3 Einschalige Außenwände aus porosiertem Mauerwerk 1.1.4 Außenwände aus dampfgehärtetem Porenbeton (AAC) 1.1.5 Außenwände aus Massivholz 1.1.6 Anschlüsse 1.2 Flache und geneigte Dächer 2. Schalensysteme mit addiertem funktionalen Aufbau 2.1 Außenwände 2.1.1 Außenwände mit Wärmedämmverbundsystem 2.1.2 Außenwände mit leichter Wetterhaut 2.2 Geneigte Dächer 2.2.1 Idealtypischer Aufbau 2.2.2 Anschlüsse 2.3 Flache Dächer auf tragender Schale 2.3.1 Abführen von Niederschlagswasser 2.3.2 Idealtypischer Aufbau 2.3.3 Tragende Unterlage 2.3.4 Belüftung 2.3.5 Nicht belüftetes Dach 2.3.6 Belüftetes Dach 2.3.7 Dachan- und -abschlüsse 2.3.8 Dachbegrünungen 2.3.9 Dächer mit nicht massiven Tragschalen 3. Doppelte Schalensysteme 3.1 Zweischalige Außenwände ohne Luftschicht 3.1.1 aus Mauersteinen 3.1.2 aus Stahlbeton 3.2 Zweischalige Außenwände mit Luftschicht 3.2.1 aus Mauersteinen 3.2.2 aus Stahlbetonfertigteilen Anmerkungen

XI

VERBINDUNGEN



XII

ÄUSSERE HÜLLEN



XIII

INNERE HÜLLEN



344

1.


Einfache Schalensysteme Band 2, Kap. VII, Abschn. 2.1 Einfache Schale ohne Aufbau, S. 82

z

y x

Grundlegende Überlegungen zu einschaligen Hüllbateilen ohne addierten Aufbau wie sie in diesem Kapitel im Vordergrund der Betrachtung stehen finden sich in Kapitel VII (). Aufgrund der Einschränkungen, die sich aus der komplexen Aufgabenzuweisung an ein einzelnes Bauteil – die Schale – ergeben, finden derartige Konstruktionen ohne Zusatzaufbauten sowohl als äußere wie auch als innere Hüllbauteile einen nur begrenzten Einsatz. In den folgenden Abschnitten sollen verschiedene Varianten von Wänden, Decken und Dächern in einfacher Schalenbauweise ohne zusätzlichen funktionalen Schichtenaufbau untersucht werden. Wirkliche baupraktische Bedeutung hat diese konstruktive Variante bei Außenhüllen nur im Einsatz als Außenwand. Geneigt oder waagrecht angeordnete Außenhüllbauteile, also Steil- oder Flachdächer, sind in dieser Bauart wegen der anfallenden Feuchtebeanspruchung nicht sinnvoll realisierbar und treten aus diesem Grunde im praktischen Einsatz nur außerordentlich selten auf. Auf die entsprechende konstruktive Problematik wird im letzten Abschnitt 1.2 näher einzugehen sein.

1.1

Außenwände

Außenwände aus natürlichen und künstlichen Steinen mit großer Rohdichte und hoher Tragkraft können als einfache Schalensysteme ohne zusätzliche Dämmschicht praktisch nur bei unbeheizten Gebäuden eingesetzt werden, da sie keinen ausreichenden Wärmeschutz bieten. Höhere Ansprüche an den Wärmeschutz erfordern Schalen aus porösem und gleichzeitig ausreichend tragfähigem Material. Die nur eingeschränkt druckfesten Werkstoffe, welche diese beiden Eigenschaften aufweisen, ziehen eine Begrenzung der abzutragenden Lasten mit sich, was bei tragenden Schalen zu eingeschränkter Geschosszahl führt. Aus diesem Grunde sind einschalige Außenwände ohne Zusatzaufbau vorwiegend im niedriggeschossigen Wohnbau anzutreffen sowie auch, als nicht tragende Außenwände, im Industriebau. Beim Einsatz leichter und gleichzeitig biegesteifer Materialien ist der Schallschutz stets sorgfältig zu prüfen, da bauakustisch grundsätzlich ungünstige Verhältnisse herrschen.

1.1.1

Werkstoffe

Einschalige Außenwände werden bei beheizten Gebäuden heute üblicherweise in folgenden Werkstoffen ausgeführt: t porosierte Ziegel t Porenbeton t Massivholz

Decken und Innenwände siehe Kapitel XIII-2 und -3

Stahlbeton ohne ein zusätzliches Funktionspaket mit Wärmedämmschicht kann als Außenwandmaterial nur bei unbeheizten Gebäuden zur Ausführung kommen und soll hier deshalb nicht näher betrachtet werden ( ).

3. Schalensysteme

345

Der idealtypische konstruktive Aufbau ( 1) von einschaligen Außenwänden ohne Zusatzaufbau besteht im Wesentlichen aus der Wandschale (Schicht 2), welcher fundamentale Aufgaben der Außenwand zugeordnet sind. Außenseitig ist bei Wandschalen aus mineralischen Werkstoffen – wie sie zum großen Teil bei dieser Art von Außenwand zum Einsatz kommen – diese vor Witterungseinfluss zu schützen, da sie unter den gegebenen Voraussetzungen notwendigerweise aus porösem und damit Wasser aufnehmendem Material besteht. Dies geschieht durch Beschichtungen (wie bei Porenbeton) oder durch Überzüge (Putze bei Mauerwerk und Porenbeton) (Schicht 1). Überzüge übernehmen auch die wichtige Aufgabe der Schaffung von Luftdichtheit, nicht hingegen Beschichtungen. Dies ist auch für den Schallschutz der Außenwand von Bedeutung. Innenseitig besteht zwar grundsätzlich die Möglichkeit, die Schale (2) sichtbar zu belassen. Bei den zur Anwendung kommenden Mauersteinen und Plattenbauteilen wird dies jedoch im Allgemeinen vermieden. Stattdessen werden innenseitige Überzüge oder zumindest Beschichtungen aufgebracht. Dies kann aus optischen Gründen, aber auch zum Schutz der Wandschale (2) angebracht sein. Einschalige Außenwände aus Massivholz werden außen entweder ungeschützt belassen oder – seltener – mit Schutzanstrichen versehen. Massivholz sollte konstruktiv durch große Dachüberstände oder besonders auf der Wetterseite durch eine Verkleidung geschützt werden. Direkt auf das Bauholz aufgebrachte Putze oder Beschichtungen sind wegen des zu erwartenden Schwindens und Quellens des Holzes ungeeignet. Sowohl Außenwände aus Massivholz wie auch geschichtete Stein- oder Plattenwände aus mineralischen Werkstoffen ohne kontinuierliche Überzüge sind an den durch den Wandquerschnitt durchgehenden Stoßfugen – vertikal und/oder horizontal – ausreichend gegen die Witterung zu schützen.

1.1.2


1 Prinzipieller Aufbau einer Außenwand in einfacher Schalenbauweise mit ihren wesentlichen notwendigen und optionalen Funktionsschichten in Horizontal- und Vertikalschnitt. (3)

z

2

(1)

x

2 3

(3) y

x

1

2

(1)

äußerer Überzug oder Beschichtung (notwendig bei mineralischen Werkstoffen) Wandschale (notwendig) innerer Überzug (üblich bei mineralischen Werkstoffen)

Einschalige Außenwände aus Mauerwerk, die notwendigerweise aus porösem Werkstoff mit gutem Dämmvermögen bestehen, müssen außenseitig mit einem schützenden Überzug (1) versehen sein. Innenseitig wird zumeist ebenfalls ein Überzug (3) aufgebracht. Grundsätzlich können bei Massivholzwänden beide Außenschichten 1 und 3 entfallen.

346

1.1.3


Einschalige Außenwände aus porosiertem Mauerwerk

Die am meisten verbreiteten Außenwände aus porosiertem Mauerwerk bestehen aus Leichthochlochziegeln.

t 4UBOEBSE[JFHFM

Leichthochlochziegel werden in verschiedenen Formaten angeboten ( ). Werksseitig werden so genannte Planziegel nach dem Brennen an den Lagerfugenflächen plan geschliffen, so dass die Ziegel geringe Maßtoleranz besitzen. Leichthochlochziegel bestehen aus porosiertem Ziegelscherben und sind aus thermischen Gründen mit zahlreichen Hohlkammern versehen. Wegen der kleinen Hohlraumabmessungen wirken sie wie weitgehend stehende und damit gut dämmende Luftschichten. Die dünnen Stege der Rippung leiten die Wärme nur schlecht. Zusätzlich schaffen gegenüber der Transmissionsrichtung versetzte Rippungen deutlich verlängerte Wärmeleitwege. Eine zusätzliche Verbesserung des Wärmeschutzes ist durch Ausfüllen der Hohlräume mit Dämmstoff möglich ( 3). Insgesamt sind Wärmeleitzahlen h zwischen 0,08 und 0,18 W/mK erzielbar. Folgende Standardziegel sind heute gebräuchlich:

Band 1, Kap. IV-1, Abschn. 2.6 Ziegelformen, S. 244 ff

t Blockziegel: Stoßfugenverzahnung, Lagerfläche ungeschliffen. Verarbeitung mit 12 mm dicker vollflächiger Mörtel-Lagerfuge aus Normal- oder Leichtmörtel. Ziegelhöhe 23,8 cm ( 2). t Planziegel: Lagerflächen präzise geschliffen, Verarbeitung mit Dünnbettmörtel, Stoßfugenverzahnung ( 4). t Planelemente: Großformatige Ziegelelemente für Gewerbe- und Mehrgeschoss-Wohnungsbau. Mit Versetzgeräten (Hebezeug) zu verlegen. Plan geschliffene Oberflächen und Stoßfugenverzahnung ( 5). t Planfüllziegel: Ziegel für Trennwände mit erhöhtem Schallschutz. Hohlräume werden nach dem Aufmauern geschosshoch mit Beton verfüllt, ggf. im gleichen Arbeitsgang wie die Decke. Die Hohlräume lassen sich bei Bedarf stattdessen mit Dämmstoff füllen ( 6) t 'PSNVOE&SHÊO[VOHT[JFHFM

Es sind ferner verschiedene Sonderziegel für spezielle Einsatzzwecke im Handel, darunter ( ):

Kap. XII-5, Abschn. 2.2.6, 67, S. 485

t Plan-Winkelziegel für Eckausbildungen (90°, 45°, 135°) t Planziegel für Keller t U-Schalen für Stürze über größeren Öffnungen und für Ringanker/-balken ( 7, 9, 16) sowie Flachsturzelemente als Zuggurte unter Druckgewölben für kleinere Öffnungen ( 11). U-Schalen eignen sich zur Mauerung von Installationsschächten. U-Schalen haben eine doppelschalige Außenfläche mit Dämmkern.

3. Schalensysteme

347

2 Blockziegel, auf Mörtelschicht verlegt, rechts mörtellose Stoßfugenausbildung.

3 Ziegel mit erhöhter Dämmfähigkeit dank Perlitefüllung in den Kammern. 4 Planziegel

5 Verlegung eines Planelements.

6 Planfüllziegel

348


t Abschalelemente für Decken: verlorene Schalung, Stirnfläche doppelschalig mit Dämmkern. Deckenabmauerungsziegel werden stirnseitig am abgedämmten Deckenrand vermauert ( 7). Sie schaffen eine kontinuierlichen Putzgrund über den Deckenanschlussbereich hinweg t Anschlagsziegel für Fenster- und Türanschlüsse t Ziegel-Rolladenkästen: über die Öffnung hinweg selbst tragende Fertigbauteile ( 8). Dämmkerne oder Schaumstoff-Inlays sollen die Wärmebrückenwirkung über den Kastenhohlraum minimieren t 7FSBSCFJUVOH

Band 1, Kap. IV-1, Abschn. 4.3.1 Vermauern von porosiertem Ziegelmauerwerk (LHlz), S. 258

t 7FSQVU[ DIN 18550-1 bis -4, DIN 4108-7

Legende für die nächste Doppelseite: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Kellenschnitt Zentrierung ab Deckenspannweite > 4.50 m Bitumendachbahn Ausgleichsschicht konstruktive Bewehrung Ziegel-U-Schale mech. Befestigung der Dampfsperre Trockenputz Dampfsperre Untersparrendämmung Abdeckleiste Ringbalken Putzbewehrung ISO - Deckenkonsolträger Dichtungsschlämme

Leichthochlochziegel werden heute bevorzugt mit Dünnbettmörtel der Mörtelgruppe III geklebt (Planziegel), seltener herkömmlich vermörtelt (Blockziegel). Die dünne Mörtelfuge mit 1 bis 3 mm Dicke reduziert die systembedingt unvermeidliche durchgehende Wärmebrücke an der Lagerfuge. Es ist ein vollflächiger deckelnder Auftrag erforderlich, der mithilfe einer Mörtelrolle ausgeführt wird. Bei der Verwendung von Kleber auf der Lagerfläche ist die Stoßfuge sorgfältig zu schließen. Stoßfugen sind daher oft als Nut und Feder formschlüssig ausgebildet und werden unverklebt ausgeführt. Bei der Verwendung von Mörtel und Ziegel ist zu beachten, dass beide aufeinander abgestimmt sind (gleiches thermohygrisches Verhalten). Mörtel ist immer weicher als der Ziegel ( ). Leichthochlochziegel dürfen nicht geschlagen werden, sie sind nass oder trocken zu schneiden. Schlitze sind mit speziellen Schlitzwerkzeugen (Mauernutfräsen) herzustellen. Einschalige Mauern aus porosierten Ziegeln sind außenseitig stets mit einem Verputz zu versehen, der ausreichenden Schlagregenschutz und Luftdichtheit bietet. Infrage kommen mineralische Normalputze, bevorzugt mineralische Leichtputzsysteme nach DIN 18550-4 sowie Wärmedämmputze nach DIN 18550-3. Eine Leichthochlochziegelwand ist sehr empfindlich, wenn die Schutzschicht (Putz) schadhaft ist. Eindringende Feuchtigkeit kann den Wärmeschutz der Konstruktion beeinträchtigen. Sie kann ferner gefrieren und die äußere Schicht des Leichthochlochziegels absprengen. Grundsätzlich ist ein homogener Putzgrund aus Ziegelmaterial anzustreben. Geeignete Formstücke sind oben erwähnt worden. Oftmals sind Formstücke indessen nicht einsetzbar, weil die Stahlbetondecke eine tiefere Auflage auf der Mauerwerksaußenwand benötigt und kein Platz verbleibt ( 15). Sind in einem solchen Fall Dämmstreifen anzuordnen und folglich Übergänge zwischen verschiedenen Materialien unumgänglich, sind Putzbewehrungen (Haftbrücken) einzulegen. Die Ziegel sind an Außen- und Innenflächen mit einer Riffelung zwecks einer verbesserten Putzhaftung versehen. Im Sockelbereich, also bis rund 30 cm über Bodenniveau, sind wegen der stärkeren Spritzwasserbeanspruchung spezielle Sockel-

3. Schalensysteme

7 WU-Schale zur Ausbildung eines Ringbalkens, außenseitig abgedämmt, oben aufgesetzet ein Abstellstein, ebenfalls abgedämmt, zur Abschalung der Elementdecke (System Poroton®).

putze anzuwenden. Es haben sich wasserabweisende Unterputze der Putzmörtelgruppe P II (Festigkeiten zwischen 3,5 und 7,5 N/mm2) auf Dichtschlämme bewährt ( 10). Alternativ können die Sockelstreifen auch aus dauerhafteren Werkstoffen hergestellt werden (analog zu 34) ( ). Leichthochlochziegel können nur druckbeansprucht eingesetzt werden. Bei Zug und Biegung sind oft Konstruktionen aus Stahlbeton erforderlich. Alle ca. 7 bis 8 m muss die Ziegelwand durch eine Querwand gegen Umkippen gesichert werden bzw. auch hier können Stützen aus Stahlbeton eingesetzt werden, die dann nach außen wärmegedämmt werden müssen. An den Anschlüssen ist grundsätzlich darauf zu achten, dass das innere Kammersystem der Ziegelschale luftdicht abgeschlossen ist. Dies betrifft in erster Linie Lagerflächen an Mauerkronen und Öffnungen. Zu diesem Zweck wird auf Lagerflächen ein vollflächiger Mörtelabgleich und eine Abdichtungsbahn aufgebracht. Zusätzlich wird dadurch verhindert, dass während des Baus Verunreinigungen in die Kammern gelangen und Wärmebrücken erzeugen. Abdämmung der Deckenstirnkante durch Deckenabmauerungsziegel. Mörtelabgleich und Dichtungsbahn auf der Mauerkrone zum Verschließen des Kammersystems des Ziegels. Gleichzeitig schafft die Dichtungsbahn eine gewisse Nachgiebigkeit des Anschlusses gegenüber den Deckenverformungen infolge Durchbiegung, besonders bei größeren Spannweiten. Zwischen Deckenoberkante und aufgehendem Mauerwerk wird gleich verfahren. Bei Spannweiten größer als rund 4 m ist zur Vermeidung von Kantenpressungen aus Deckendurchbiegungen auch ein federweicher Streifen im Bereich der Wandinnenkante anzuordnen (Zentrierstreifen).

349

8 Ziegelrollladenkasten mit innenseitiger Zusatzdämmung aus Schaumstoff.

Merkblatt DGfM (Hg.) (2006) Abdichtung von erdberührtem Mauerwerk, S. 13 f

t "OTDIMàTTF

Deckenanschluss

350


0

100

15,16

200 mm

M 1:20

0

15,16

100 mm 200 mm

M 1:20

3

3

1

1

2

2

4

4

6

z

z

10

x

100

0

9,11

200 mm

M 1:20

10

x

100

0

9,11

200 mm

M 1:20

3

3

1

> 15 cm

2 4

1 ~ 30 cm

15

3

z

x

11 14

2 4

z

x

10

9 (oben) Deckenanschluss an eine einschalige Außenwand aus porosiertem Mauerwerk über einer Fensteröffnung. Sturz aus Ziegel-U-Schale mit Bewehrung und Betonverguss sowie außenseitiger Dämmschicht (Herst.: Wienerberger Ziegelindustrie GmbH).

11 (oben) Balkonanschluss an einer einschaligen Außenwand aus porosiertem Mauerwerk über einer Fensteröffnung. Thermisch getrennter Doppel-Flachsturz aus Ziegelmaterial mit Bewehrung und Betonverguss (Herst.: Wienerberger Ziegelindustrie GmbH).

10 (unten) Deckenanschluss und Fußpunkt einer einschaligen Außenwand aus porosiertem Mauerwerk.

12 (unten) Balkonanschluss an eine einschalige Außenwand aus porosiertem Mauerwerk, thermische Trennung durch Bewehrungskorb.

3. Schalensysteme

351

0

100 mm

0

M 1:10

100 mm 200 mm

M 1:20

10 8 9

38°

7

1 2 13

4 y

z

3

11 x

5

x

0

9,11

100 mm 200 mm

0

M 1:20

100 mm 200 mm

M 1:20

10 8 9

38°

7 1

14

2 4

12

3

6

5

z

z

x

9,11

x

9,11

13 (oben) Seitlicher Fensteranschluss an eine einschalige Außenwand aus porosiertem Mauerwerk (Herst.: Wienerberger Ziegelindustrie GmbH).

15 (oben) Traufanschluss an eine einschalige Außenwand aus porosiertem Mauerwerk, Sparrenauflagerung auf Stahlbetonaufkantung (Herst.: Wienerberger Ziegelindustrie GmbH).

14 (unten) Beispiel für einen Dachanschluss an eine einschalige Außenwand aus porosiertem Mauerwerk, Flachdach mit Terrasse. Attikaelement aus Stahlbeton mit thermischer Trennung (Herst.: Wienerberger).

16 (unten) Traufanschluss an eine einschalige Außenwand aus porosiertem Mauerwerk, herkömmliche Sparrenauflagerung auf Fußpfette. Ringbalken aus Ziegel-U-Schale (Herst.: Wienerberger).

352


Querwandanschluss Band 2, Kap. IX-1, Abschn. 4.1 Stabilisierung von Wänden im Mauerwerksbau, S. 418

Aussteifende Querwände sind für die Kippstabilität der Wandscheiben notwendig ( ). Während Querwandanschlüsse im herkömmlichen Mauerwerksbau durch gleichzeitiges Aufmauern im Verband realisiert wurden, wodurch eine formschlüssige Verzahnung zwischen Längs- und Querwand entstand, werden im modernen Mauerwerksbau mit porosierten Steinen folgende Techniken verwendet: t Volleinbindung ( 17): bei erhöhten Schallschutzanforderungen, wie beispielsweise bei Wohnungstrennwänden. Anschlussfugen sind satt zu vermörteln. t Schlitzeinbindung ( 18): Einbindung in einem rund 12 cm tiefen Schlitz. t Stumpfstoß ( 19, 20): die Anschlussfuge mit einer Mindestdicke von 15 mm ist satt zu vermörteln. Die Verankerung erfolgt bei allen drei Varianten mittels Flachstahlankern aus V4A-Stahl in den höhengleichen Lagerfugen. Diese nehmen Zug- und Querkräfte auf, Druckkräfte werden über den Kontaktstoß übertragen.

Fenster- und Türanschluss DIN 4108 Bbl. 2

Fenster- und Türanschlüsse lassen sich mit oder ohne Anschlag ausführen. Für Anschläge stehen geeignete Formziegel und Sturzelemente zur Verfügung. Bei Ausführung ohne Anschlag ( 13) ist aus Gründen eines günstigen Isothermenverlaufs die Mittellage der Fensterebene im Wandquerschnitt vorzuziehen, zumindest jedoch die Lage im mittleren Drittel.

3. Schalensysteme

353

M 1:10

M 1:10 100 mm

0

100 mm

0

5

1

4

2

1

5

3

y

y

x

x

17 Anschluss einer Wohnungstrennwand an eine einschalige Außenwand aus porosiertem Mauerwerk (Planziegel) mit Volleinbindung (Herst.: Wienerberger Ziegelindustrie GmbH). 1 2 3

Flachstahlanker V4A-Stahl Mörtelfuge 15 mm, satt vermörtelt Putzarmierung im Stoßbereich

4 5

Schlitz satt vermörtelt Dämmstofffüllung

M 1:10

M 1:10 100 mm

0

18 Anschluss einer Wohnungstrennwand an eine einschalige Außenwand aus porosiertem Mauerwerk (Ziegel mit Dämmfüllung) mit Schlitzeinbindung in einer ca. 12 cm tiefen Aussparung (Herst.: Wienerberger Ziegelindustrie GmbH).

100 mm

0

5 2

2

1

1

y

y

x

19 Anschluss einer Trennwand an eine einschalige Außenwand aus porosiertem Mauerwerk (Planziegel) mit Stumpfstoßtechnik (Herst.: Wienerberger Ziegelindustrie GmbH).

x

20 Anschluss einer Trennwand an eine einschalige Außenwand aus porosiertem Mauerwerk (Ziegel mit Dämmfüllung) mit Stumpfstoßtechnik (Herst.: Wienerberger Ziegelindustrie GmbH).

354

1.1.4


Außenwände aus dampfgehärtetem Porenbeton (AAC) Band 1, Kap. IV-1, Abschn. 3.2 Porenbetonsteine, S. 250 f DIN V 4165, DIN 4166, DIN 4223 DIN EN 771-4, DIN EN 12602

Dampfgehärteter Porenbeton (AAC Autoclaved Aerated Concrete) ist ein feinporiger Beton, der aus Zement und/oder Kalk und fein gemahlenen oder feinkörnigen, kieselsäurehaltigen Stoffen unter Verwendung von porenbildenden Zusätzen, Wasser und ggf. Zusatzmitteln hergestellt und in gespanntem Dampf gehärtet wird. Grundsätzliches zu Porenbeton und Porenbetonsteinen findet sich in Kapitel IV (). Deckenkonstruktionen aus diesem Werkstoff werden in Kapitel XIII behandelt ().

Kap. XIII-2, Abschn. 5.1.2 Vorgefertigte oder halb vorgefertigte Deckensysteme aus Stahlbeton > Fertigteildecke aus dampfgehärtetem Porenbeton (AAC), S. 776

t Mauersteine DIN V 4165-100

Folgende Standard-Mauersteine aus Porenbeton sind am Markt erhältlich: t Blockstein (PB): großformatiger Vollstein aus Porenbeton, wird in Normal- oder Leichtmauermörtel versetzt t Planstein (PP): quaderförmiger Vollstein aus Porenbeton mit einer Steinhöhe )249 mm. Wird in Dünnbettmörtel versetzt. Er kann mit Griffhilfen und Hantierlöchern versehen sein ( 22) t Planelement (PPE): quaderförmiger Vollstein aus Porenbeton mit einer Steinhöhe 249 mm und einer Länge * 499 mm. Wird in Dünnbettmörtel versetzt. Er kann mit Griffhilfen und Hantierlöchern versehen sein t Bauplatte (Ppl): Porenbetonstein für nicht tragende Trennwände, an den erhöhte Anforderungen hinsichtlich der Grenzabmaß für die Höhe und keine Anforderungen an die Druckfestigkeit gestellt werden t Planbauplatte (PPpl): Porenbeton-Bauplatte zur Verlegung in Dünnbettmörtel ( 23) Stirnseiten von Plansteinen und Planelementen können ebenflächig oder alternativ mit Nut und Feder ausgebildet werden. Übliche Formate sind: t 1MBOTUFJOF"CNFTTVOHFOENNoNN INN NN'VHF

MNNCJTNN NN'VHF WFSMFHUJN Dünnbettmörtel t (SÚFSF'PSNBUFCJTCNNNNINNNN (- 1 mm Fuge)

3. Schalensysteme

355

2

3

1

z

M 1:20 0

x

100

200 mm

21 Typischer Aufbau einer einschaligen Außenwand aus Porenbetonsteinen mit Außen- und Innenputz. 1 2 3

22 Planblock aus dampfgehärtetem Porenbeton, auf Dünnbettmörtel verlegt.

23 Planbauplatte für Trennwände.

25 U-Schalstein zum Gießen von Unterzügen, Stürzen oder Ringbalken.

26 Deckenabstellstein mit aufkaschiertem Mineralfaserdämmstreifen zum außenseitigen Abschalen von Ortbetonbauteilen.

Außenputz Wandschale aus Porenbetonsteinen Innenputz

24 Sturzelement aus bewehrtem dampfgehärtetem Porenbeton.

2

2

4

4

1

1

z

z

x

27 Anschluss einer aussteifenden Querwand an eine einschalige Außenwand aus Porenbeton mit Stumpfstoßtechnik, herkömmlicher Mauerverbinder (Flachstahlanker) in Lagerfuge eingemörtelt.

3

3

1

1

y

y

x

28 Anschluss einer aussteifenden Querwand an eine einschalige Außenwand aus Porenbeton mit Stumpfstoßtechnik, nachträglich angebrachter Einschlag-Mauerverbinder, keine Übereinstimmung der Schichtenhöhen notwendig.

x

4

x

4

1 2 3 4

flankierende Porenbetonwand anzuschließende Querwand Fuge satt vermörtelt Mauerverbinder

356


t 'PSNVOE&SHÊO[VOHTFMFNFOUF

Zusätzlich sind folgende Form- und Ergänzungselemente verfügbar: t Sturzelement bewehrt, zum Überspannen von Maueröffnungen, für tragende und nicht tragende Wände ( 24, 35) t Flachsturzelement bewehrt, zum Einsatz als Zuggurt unter einem Druckgewölbe über Maueröffnungen ( 36) t Rolladensturz tragend ( 43) t Blockstufe für Treppen t U-Schale und U-Schalstein für das betonieren von Ringankern/balken, Unterzügen und Stürzen ( 25, 42) t Deckenabstellstein: dünner Planstein mit aufkaschiertem Dämmstreifen ( 26, 29) t Höhenausgleichsstein bei Abweichungen vom MauerwerksSchichtmaß t Wandelement: geschosshohe Wandtafeln für Außen- und Innenwände, im Dünnbett versetzt

Abschn. 2.2 Geneigte Dächer , S. 380

Ferner sind Dach- und Deckenplatten erhältlich ( ).

t 7FSBSCFJUVOH

Vollflächiges Auftragen des Dünnbettmörtels der Mörtelgruppe III mit auf Mauerbreite abgestimmter Plankelle oder alternativ mit Mörtelschlitten. Lagerfugen rund 1 bis 2 mm dick. Das Überbindemaß von mindestens 0,4 x Steinhöhe ist einzuhalten. Stoßfugen mit Nut und Feder werden nicht vermörtelt. Schneiden mithilfe von Handsäge, Elektrohandsäge oder Bandsäge. Schleifen von Unebenheiten mit Schleifbrett. Schlitze werden mit Schlitzkratzer oder Mauerfräse ausgeführt.

t 7FSQVU[

Bauteile aus Porenbeton müssen notwendigerweise eine Oberflächenbehandlung erfahren, um sie gegen Witterungseinflüsse zu schützen, die Luftdichtheit zu gewährleisten, die mechanische Widerstandsfähigkeit zu verbessern und nicht zuletzt um ihr visuelles Erscheinungsbild zu gestalten. Üblich sind bei nass verarbeiteten Porenbetonwänden Verputze. Die hohe Präzision und Ebenheit der Bauteiloberflächen erlaubt die Verwendung von Fertig-Dünnputzen mit Dicken von 15 mm außen und zwischen 3 und 8 mm innen. Analog zu anderen verputzten Mauerbauweisen ist ein Wasser abweisender Sockelputz bis 30 cm über Bodenniveau auszubilden. Geeignet sind Putze der Mörtelgruppe II, Kalkzementputze mit Wasser abweisenden Zusätzen.

3. Schalensysteme

357

Querwandanschlüsse werden heute analog zu Mauern aus porosiertem Mauerwerk in Stumpfstoßtechnik ausgeführt ( 27). Dabei wird unterschieden zwischen Anschlüssen tragender Wände mit Mauerankern und solchen von nicht tragenden Wänden. Mit Einschlag-Mauerverbindern lasseen sich auch nachträgliche Querwandanschlüsse bei unterschiedlichen Schichthöhen ausführen ( 28). Fensteranschlüsse sollten analog zu anderen einschaligen Wandkonstruktionen vorzugsweise in Mittellage bezüglich der Wanddicke angeordnet werden ( 38). Deckenanschlüsse sind in der Regel mit betoniertem Ringanker auszuführen. Dieser ist außenseitig abzudämmen. Ein kontinuierlicher außenseitiger Putzgrund wird durch einen Abstellstein geschaffen ( 29, 31 und weitere). Dies gilt in gleicher Weise für Porenbetondecken ( 33) wie auch für Stahlbetondecken, bei denen der Ringanker im Deckenquerschnitt integriert ist ( 31). Auskragende Deckenplatten aus Porenbeton lassen sich dank der guten Dämmfähigkeit des Werkstoffs ohne thermische Trennung ausführen ( 40).

t "OTDIMàTTF

Bewehrte großformatige Wandplatten aus dampfgehärtetem Porenbeton für einschalige Wandkonstruktionen werden vorwiegend für den Industrie- und Gewerbebau eingesetzt. Sie werden trocken im Montagebau verarbeitet und sind in der Lage, Eigenlasten und Lasten rechtwinklig zur Wandebene aufzunehmen. Sie lassen sich stehend oder liegend montieren. Sie sind auch in der Lage, Öffnungen frei zu überspannen. Die unterste Wandplatte (bei liegender Verlegung) bzw. der Wandplattenfuß (bei stehender Verlegung) sind waagrecht und fluchtgerecht in einem Mörtelbett zu versetzen oder ausreichend präzise auf einem Fertigteilsockel aufzusetzen. Der Fußpunkt ist vor aufsteigender Feuchte durch eine horizontale Abdichtung zu schützen. Bei liegender Verlegung werden die Wandplatten anschließend aufeinandergeschichtet. Liegend und stehend verlegte Wandplatten mit unprofilierten Längsseiten ( 44, 45 links) werden an den Längskanten mit Dünnbett- oder Kunstharzmörtel verklebt, solche mit Nut und Feder ( 44, 45 rechts) trocken versetzt. Stehende Wandplatten können an den Längskanten auch mit Vergussnuten versehen sein. Die Wandplatten sind in der Lage, größere Spanweiten bis zu 6 m frei zu überspannen. Sie sind an einer geeigneten Unterkonstruktion, ggf. am Primärtragwerk, zu befestigen. Dies kann durch spezielle Verankerungsmittel wie Ankerbleche, Nagellaschen, Ankerschlaufen etc. erfolgen, die in die Stoßfugen eingreifen, oder durch geeignete Zuglaschen in Ankerschienen ( 50, 51).1 Zum Feuchte- und Schlagregenschutz sind die Montagefugen ausreichend abzudichten ( ). Dies erfolgt je nach Fugenverlauf und Anforderung durch Kunstharzmörtel bzw. durch plastische, plastoelastische oder elastische Fugendichtstoffe ( 46 bis 49). Des weiteren sind die Wandplatten außenseitig mit einer geeigneten Oberflächenbeschichtung gegen Feuchte und anderen Witterungseinflüssen zu schützen ( ). Dabei ist neben einer niedrigen Wasser-

t .POUBHFCBVXFJTFNJU8BOEQMBUUFO

Bundesverband Porenbeton (Hg.): Berichtsheft 6: Bewehrte Wandplatten – Fugenausbildung Bundesverband Porenbeton (Hg.): Berichtsheft 7: Oberflächenbehandlung

358


Trittschalldämmung schwimmender Estrich Außenputz Sockelputz Innenputz Deckenabstellstein, kaschiert flexible Dichtungsschlämme Betonstein Abdeckfolie beschwert Porenbetonstein Bohrung für Lüftung ggf. Mörtelausgleichsschicht erforderlich horizontale Abdichtung Gewebeeinlage Perimeterdämmung Kellenschnitt im Putz Ringanker Hinterfüllschutz Kellerabdichtung Vormauerung

3

31, 33

1

5

0

100

31,33

200 mm

M 1:20

2

0

200 mm

10 12

3 10

6 >7 11

5

~ 30 cm

4

1

2

13 7

13 9

100

M 1:20

8

~ 30 cm

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

14 7

15 z

x

29 Ausbildung des Fußpunkts einer einschaligen Außenwand aus Porenbetonsteinen mit Kriechkeller (Herst.: Xella).

30 Ausbildung des Fußpunkts einer einschaligen Außenwand aus Porenbetonsteinen ohne Unterkellerung (Herst.: Xella).

3. Schalensysteme

0

100

359

35,36

200 mm

M 1:20

0

100

5

35,36

200 mm

M 1:20

3

10 5

1

2

1

10

2

3 12

6

6 17

16 16

>7

z

z

(alt. auch29,30)

x

0

>7

100

35,36

200 mm

M 1:20

(alt. auch29,30)

x

0

100

35,36

200 mm

M 1:20

10 5 10 5 1

1

3

2

3

12

2

17 12

20 6

7

16

~ 30 cm

~ 30 cm

17 4

>7 24

>7

18

z

x

18

z

19 x

19

365

31 (oben) Deckenanschluss an Außenwand, Ausführung mit StahlbetonVollplatte (Herst.: Xella).

33 (oben) Deckenanschluss an Außenwand, Ausführung mit Decke aus Porenbetonplatten (Herst.: Xella).

32 (unten) Ausbildung des Fußpunkts einer einschaligen Außenwand aus Porenbetonsteinen mit Unterkellerung, Sockelausführung mit Verputz.

34 (unten) Ausbildung des Fußpunkts einer einschaligen Außenwand aus Porenbetonsteinen mit Unterkellerung, Sockelausführung mit Klinkerschicht.

360


0

100

42,43

200 mm

M 1:20

0

100

42,43

200 mm

M 1:20

10

10 1

2

5

16

3

1

5

2

3

12

12

6

6

17

17 16

>7

>7

z

32,34

32,34

x

35 Anschluss einer Porenbetondecke an eine einschalige Außenwand aus Porenbetonsteinen über Fensteröffnung, Tragender Sturz aus Porenbeton (Herst.: Xella).

36 Anschluss einer Porenbetondecke an eine einschalige Außenwand aus Porenbetonsteinen über Fensteröffnung, tragender Flachsturz aus Porenbeton (Herst.: Xella).

0

100

35,36

200 mm

M 1:20

21

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Trittschalldämmung schwimmender Estrich Außenputz Sockelputz Innenputz Deckenabstellstein, kaschiert flexible Dichtungsschlämme Betonstein Abdeckfolie mit Sand beschwert Porenbetonstein Bohrung für Lüftung ggf. Mörtelausgleichsschicht erforderlich horizontale Abdichtung Gewebeeinlage Perimeterdämmung Kellenschnitt im Putz Ringanker Hinterfüllschutz Kellerabdichtung Vormauerung ggf. Brüstungsbewehrung

z

x

1

2

5

3 12 6 17

16

29, 30, 32, 34

37 Anschluss einer Porenbetondecke an eine einschalige Außenwand aus Porenbetonsteinen unter einer Fensteröffnung, Brüstungsausbildung ggf. mit Bewehrung (Herst.: Xella).

37

M 1:20

100

0

M 1:20

5

3

200 mm

37

200 mm

5

10

3

10

y

y

x

x

38 Seitlicher Anschluss eines Fensters an eine einschalige Außenwand aus Porenbetonsteinen ohne Anschlag (Herst.: Xella).

39 Seitlicher Anschluss eines Fensters an eine einschalige Außenwand aus Porenbetonsteinen mit Anschlag (Herst.: Xella).

42,43

42,43

10

10

3

3 5

5 1

42, 43

100

0

361

42, 43

3. Schalensysteme

0

2

100

200 mm

M 1:20

0

100

200 mm

M 1:20

1

2

16 16

z

z

x

35,36

40 Auskragende Balkonplatte aus Porenbeton, Durchführung des Ringankers mithilfe eines Zugbands (Herst.: Xella).

x

35,36

41 Auskragende Balkonplatte aus Stahlbeton, thermische Trennung durch Bewehrungskorb (Herst.: Xella).

362


25 24

0

100

200 mm

M 1:20

23 22

26 5

30 10 1

5

2

3 12 6 17

16

5

42 Traufanschluss mit Kniestock, herkömmlicher Dachstuhl in Holzbauweise, Außenwand einschalig aus Porenbetonsteinen. Im unteren Bereich Fensteröffnung mit tragendem Sturz aus Porenbeton (Herst.: Xella).

z

35,36

x

43 Traufanschluss, herkömmlicher Dachstuhl in Holzbauweise, Außenwand einschalig aus Porenbetonsteinen. Im unteren Bereich Fensteröffnung mit Rolladensturz (Herst.: Xella). Trittschalldämmung schwimmender Estrich Außenputz Sockelputz Innenputz Deckenabstellstein, kaschiert flexible Dichtungsschlämme Betonstein Abdeckfolie mit Sand beschwert Porenbetonstein Bohrung für Lüftung ggf. Mörtelausgleichsschicht erforderlich horizontale Abdichtung Gewebeeinlage Perimeterdämmung Kellenschnitt im Putz Ringanker Hinterfüllschutz Kellerabdichtung Vormauerung ggf. Brüstungsbewehrung Fußpfette Holzverschalung Dachbahn, diffusionshemmend Dachsparren Insektenschutz

0

24

100

200 mm

M 1:20

24

23 1

2 22 6

24

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

>7

>5

26

17 3

5

16

z

x

35,36

3. Schalensysteme

363

44 Porenbeton-Wandplatten: mögliche Ausbildungen von Stirnstößen, stumpf oder genutet, am Beispiel einer liegenden Verlegung.

y

45 Porenbeton-Wandplatten: mögliche Ausbildungen von Längsstößen, stumpf oder mit Nut- und Feder, am Beispiel einer liegenden Verlegung.

z x

x

46 Porenbeton-Wandplatten: Verfugung und äußere Oberflächenbeschichtung bei liegender Montage, keine Zugbeanspruchung, Dichtstoff: spritzfähige Kunstharzmörtel.

4 3 2

2

1

z

4

2

1

1 2 3 4

y

x

47 Porenbeton-Wandplatten: Verfugung und äußere Oberflächenbeschichtung bei stehender Montage, keine Zugbeanspruchung. Dichtstoff: plastische Fugendichtstoffe.

x

Beschichtungssystem außen Auskehlung mit Kunstharzmörtel 1 mm Kunstharzmörtel, bei Nut-Feder ohne liegende Porenbeton-Wandplatten

48 Porenbeton-Wandplatten: Verfugung und äußere Oberflächenbeschichtung bei Fugen mit geringeren Relativbewegungen. Dichtstoffe: plastoelastische Dichtstoffe.

4 3

4 3

2 1 y

y

x

x

2 1

49 Porenbeton-Wandplatten: Verfugung und äußere Oberflächenbeschichtung bei Fugen mit größeren Relativbewegungen. Dichtstoffe: elastische Fugendichtstoffe. 1 2 3 4

Beschichtungssystem außen plastoelastischer Fugendichtstoff Rundprofil, Schaumstoffrundschnur Mineralfaserplatten

364


1 d üb

A

2

A

7

8

9

6

6 5 3 4

8

7

9

y

A-A x

50 Mittelverankerung von Wandplatten an der Unterkonstruktion (hier Stahlstütze oder -pfosten) bei liegender Montage: Verankerung der Wandplatten mithilfe von Ankerblechen, in Vertiefungen eingelassen, und Ankerschienenabschnitten (Herst.: Xella).

z 0

x

z y

51 Mittelverankerung wie oben, axonometrische Darstellung (Herst.: Xella).

x

M 1:20

100

200 mm

3. Schalensysteme

365

~20

6 9

10 1

2 7 6

8

52 Attikaausbildung bei liegender Montage: Verankerung der Wandplatten am Primärtragwerk mithilfe eines Schwerts mit T-Profil in der Stoßfuge; Befestigung mit Ankerblechen und Ankerschienen (Herst.: Xella).

z

z y

0

100

200 mm

M 1:20

x

x

ü < 0.4d 1 12

3 ü 15 11

14

M 1:20 0

100

200 mm

empf. 30 cm

14

53 Fußpunkt bei liegender Montage: Auflagerung der Wandplatten auf Stahlbetonsockel und Abdichtung gegen aufsteigende Feuchte (Herst.: Xella).

10 - 15 mm

1

n x Plattenbreite

d

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Wandplatte Kleber und Fugenfüller Fugendicht PE-Rundschnur, offenporig, nicht wassersaugend Mineralfaserplatte Ankerblech Hülsennagel Stahlkonstruktion Ankerschiene T - Profil Mörtelbett oder Dünnbettmörtel Außenbeschichtung Flex-Schlämme Fertigteilsockel, beide Schalen tragend Feuchtigkeitsabdichtung

d ü

Plattendicke maximaler Überstand gemäß Zulassung Wandplatten

z

x

366


aufnahme und einer wasserabweisenden Qualität auch gleichzeitig eine genügende Dampfdiffusionsfähigkeit zu gewährleisten, um die Feuchteabgabe nach außen zu ermöglichen. Zu diesem Zweck sind Silicon-, Silicat- und Acrylbeschichtungen geeignet. Fallweise ist wird eine Innenbeschichtung zum Schutz des Porenbetons und zur visuellen Gestaltung aufgebracht. Außenwände aus großformatigen 1PSFOCFUPO&MFNFOUFO E NNoNN INN MNNPorenbeton- Elementen sind bewehrt. 1.1.5

Außenwände aus Massivholz Band 2, Kap. IX-2, Abschn. 2.1 Blockbau, S. 458

1.1.6

Anschlüsse

Massivholz: Einfamilienhäuser sind als Blockhaus aus Massivholz in den letzten Jahren häufig ausgeführt worden ( ). Innen- und Außenseite der Außenwände werden üblicherweise verkleidet. Eine zusätzliche Funktionsschicht (Wärmedämmung) ist erforderlich, um die Anforderungen der EnEV zu erfüllen. Damit durchgehende Ritzen vermieden werden, sind Nut- und Federkonstruktionen zwischen den Hölzern sinnvoll. In den Eckbereichen werden die verschiedenen Lagen der Hölzer miteinander verzahnt. Größere Wandhöhen oder Spannweiten sind als Massivholzkonstruktionen nicht üblich. Die konstruktive Einfachheit einschaliger Außenwandkonstruktionen ohne weitere Aufbauten, wie sie in den vorigen Abschnitten untersucht wurden, ist zwar ein gewichtiger Vorteil für sich alleine betrachtet, kann bei Übergängen zu andersartig geschichteten Bauteilen hingegen zu gewissen Schwierigkeiten führen. Es gilt, die typischerweise in einer Schale integrierten Teilfunktionen dieser Bauteile in funktional entsprechend differenzierte Einzelschichten – Wetterhaut, Wärmedämmung, Dampfsperre, etc. – des anstoßenden Bauteils bauphysikalisch und konstruktiv richtig zu überführen. Dies stellt ein grundsätzliches geometrisch und bauphysikalisches Probelm dar. Des weiteren lassen sich beispielsweise Materialübergänge nicht hinter einer bestimmten durchgehenden Schicht, beispielsweise einer Wetterhaut oder einer Bekleidung, verbergen. Der Einbau z. B. eines Fensters oder der Übergang Wand- Dach sind sehr sorgfältig zu planen und auszuführen. Bei einschaligen Außenwandbauteilen ohne Zusatzaufbau muss die Spannung aus der Temperaturdifferenz außen – im Winter z. B. bis -15° C – und innen – z. B. +20°C – innerhalb eines einzigen Materials aufgenommen werden. Bei gemauerten Außenwänden sind Risse daher schwer vermeidbar und müssen frühzeitig mit in Betracht gezogen werden.

3. Schalensysteme

Dächer aus einer Schale ohne zusätzlichen Aufbau sind aus Gründen des notwendigen Witterungsschutzes stets mit oberseitiger Dichtschicht auszuführen ( 54). Eine unterseitig angebrachte Dampfsperre oder -bremse, wie sie aus bauphysikalischen Gründen angebracht wäre, ist bei der vorliegenden Bauart mit Tragschale aus mineralischen Werkstoffen nicht sinnvoll ausführbar. Es ist in diesem Fall davon auszugehen, dass eine Wasserdampfdiffusion durch die Tragschale hindurch bis in die kalten oberen Bauteilschichten erfolgt, wo mit Tauwasseranfall zu rechnen ist. Die kondensierte Feuchte muss im Sommer wieder ausdiffundieren können, was unter den gegebenen Umständen nur nach unten in den Innenraum geschehen kann. Die widerstrebenden Anforderungen des Wärmeschutzes und des Feuchtehaushalts innerhalb der Schale sind bei derartigem Schichtenaufbau nur in Einzelfällen unter sehr engen Randbedingungen konstruktiv lösbar. Diese konstruktive Lösung ist deshalb in der Baupraxis nur äußerst selten anzutreffen, beispielsweise bei Porenbetonschalen ( 55). Geneigte Dächer mit flächiger Tragschale werden nahezu ausnahmslos mit zusätzlicher Dämmschicht ausgeführt und werden deshalb an anderer Stelle diskutiert ().

3

2

367

1.2

Flache und geneigte Dächer

Abschn. 2.2 Geneigte Dächer, S. 380

54 Prinzipieller Aufbau eines flachen Dachs in einfacher Schalenbauweise mit seinen wesentlichen notwendigen und optionalen Funktionspaketen im Querschnitt.

(1)

1 Schutzschicht (optional) 2 Dichtschicht (notwendig) 3 Tragschale (notwendig) Auf eine Schutzschicht (1) kann je nach Ausführung der Dichtschicht (2) verzichtet werden. Eine Dampfbremse/sperre ist in diesem Aufbau nicht vorgesehen. Ggf. in den oberen Schichten der Tragschale (3) anfallendes Tauwasser muss vollständig wieder ausdiffundieren können. Dies kann nur nach unten in den Innenraum geschehen. Dieser Aufbau ist baupraktisch nur bei Einsatz von PorenbetonDachplatten ausführbar. 2

z

y

4

3

2

1

55 Aufbau eines nicht zusätzlich gedämmten einschaligen Flachdachs mit Tragschale aus Porenbeton. 1 2 3 4

z

x

Dichtschicht: Bitumenbahn zweilagig zwei Lagen Bitumenkleber Dampfdruckausgleichsschicht Tragschale aus 1PSFOCFUPO%BDIQMBUUFOENN

In der Tragschale kondensierende Feuchte muss in den Innenraum ausdiffundieren können.

368

2.


Schalensysteme mit addiertem funktionalen Aufbau Band 2, Kap. VII, Abschn. 2.2, 2.3, S. 84, 88

z

y x

Grundsätzliche Überlegungen zu Hüllen aus einer Schale mit zusätzlichem Aufbau werden an anderer Stelle angestellt ( ). Bezüglich der einschaligen Hüllen ohne Zusatzaufbau wie oben betrachtet erfolgt bei Schalensystemen mit addiertem Aufbau eine funktionale Ausdifferenzierung der Schichten derart, dass der Tragschale nunmehr vorwiegend tragende Aufgaben, dem außenseitigen Zusatzaufbau vornehmlich Aufgaben des Wärmeund Witterungsschutzes zugewiesen werden. Entscheidend in konstruktiver Hinsicht ist die Entkopplung der beiden im Konflikt stehenden Funktionen von Tragen und Wärmedämmen, deren schwieriges Zusammenspiel bei einschaligen Hüllen ohne Zusatzaufbau deutliche Einschränkungen in der Funkionstüchtigkeit der Hülle zur Folge hat. Diese Ausdifferenzierung der Schichten bzw. der Schichtenpakete erlaubt es, ihre Leistungsfähigkeit im Hinblick auf ein engeres Funktionsspektrum deutlich zu steigern.

2.1

Außenwände

Der Zusatzaufbau von Außenwänden kann verschiedene konstruktive Formen annehmen. Im Folgenden soll zwischen Aufbauten ohne Unterkonstruktion, also insbesondere Wärmedämmverbundsysteme, und solchen mit Unterkonstruktion, also vorwiegend mit leichten vorgehängten Wetterschalen, unterschieden werden.

2.1.1

Außenwände mit Wärmedämmverbundsystem

Grundlegende Aspekte der Konstruktion von Außenwänden mit Zusatzaufbau ohne Unterkonstruktion werden an anderer Stelle besprochen ( a), desgleichen zu Aufbau und Ausführung von Wärmedämmverbundsystemen (WDVS) ( b).

t JEFBMUZQJTDIFS"VGCBV

Die wesentlichen Bestandteile einer Außenwand mit Wärmedämmverbundsystem sind von außen nach innen die Folgenden ( 56):

a Band 2, Kap. VII, Abschn. 2.2 Einfache Schale mit einseitigem Aufbau ohne Unterkonstruktion, 84 ff b Band 1, Kap. IV-1, Abschn. 5.7 Anwendung verschiedener Putzarten, S. 264 f

t äußerer Überzug (1): hier handelt es sich um eine Wetterhaut, welche die Dämmschicht zuverlässig vor Feuchte von außen zu schützen hat. Sie muss gleichzeitig fest und dicht genug sein, um diese Aufgabe zu erfüllen und muss zusätzlich auf dem im Regelfall nicht idealen Untergrund der Wärmedämmung haften. Kennzeichnend für WDVS ist, dass keine Unterkonstruktion im Dämmpaket integriert ist, auf welcher die Wetterhaut befestigt sein könnte. Entscheidend ist folglich ihre Haftung auf der Dämmschicht. t Wärmedämmung (2): Diese Schicht muss wiederum ausreichende Steifigkeit aufweisen, um die Wetterhaut tragen zu können. Andererseits darf sie nicht zu steif sein, da mit wachsender dynamischer Steifigkeit eine Verschlechterung des Schallschutzes der Gesamthülle eintreten kann. Hinsichtlich des Brandschutzes der Hülle ist die Brennbarkeit des Werkstoffs entscheidend. Anders als bei anderen Wänden mit Dämmschicht kann diese bei WDVS indessen mit verhältnismäßig großen Dicken, und damit auch großen Wärmedurchgangswiderständen, ausgeführt

3. Schalensysteme

369

werden. Bei Wänden mit vorgehängten Wetterschalen ( ) besteht diese Möglichkeit wegen deren notwendiger Rückverankerung an der Tragschale nicht in gleichem Maße.

Abschn. 2.1.2 Außenwände mit leichter Wetterhaut, S. 374

t Wandschale (3): Diese kann aufgrund ihrer funktionalen Spezialisierung auf Tragen aus Materialien mit geeigneter Druckfestigkeit ausgeführt werden, beispielsweise Beton. Ist eine zusätzliche Verbesserung der Wärmedämmung erwünscht und sind die Lasten nicht allzu groß, kann die Tragschale auch aus porosiertem, weniger druckfestem Material ausgeführt werden. t innerer Überzug (4): Tragschalen aus Beton oder nicht porosiertem Mauerwerk lassen sich in Sichtqualität auch ohne inneren Überzug ausführen. Dennoch stellen Innenputze den Normalfall dar.

(4)

z

3

2

(1)

x

56 Prinzipieller Aufbau einer Außenwand in einfacher Schalenbauweise mit einem addierten funktionalen Aufbau, mit ihren wesentlichen notwendigen und optionalen Funktionspaketen in Horizontal- und Vertikalschnitt. 1 2 3 4

(4) y

x

3

2

(1)

äußerer Überzug (notwendig) Dämmschicht (notwendig) Wandschale (notwendig) innerer Überzug (optional)

Einschalige Außenwände mit addiertem Aufbau, der eine Schicht aus porösem Dämmstoff enthält, müssen außenseitig mit einem schützenden Überzug (1) versehen sein. Innenseitig kann ein weiterer Überzug (4) aufgebracht werden.

370


t Werkstoffe

Die wesentlichen Bestandteile eines Wärmedämmverbundsystems können grundsätzlich aus folgenden Werkstoffen ausgeführt sein: t Wärmedämmschicht: tt Polystyrol-Partikelschaum, brennbar (B1) tt Mineralwolle, im Gegensatz zu PS-Schaum nicht brennbar (A2), insbesondere für Hochhäuser wegen der entsprechenden Brandschutzanforderungen geeignet tt Mineralschaumplatten, mechanisch gut belastbar, im Gegensatz zu PS-Schaum nicht brennbar (A2), für Hochhäuser geeignet Die Dämmplatten können wahlweise durch Kleben, Dübeln oder mit Schienenhalterungen an der Tragschale befestigt werden. t Armierung: eine zur Verstärkung der Dämmplatten aufgebrachte Armierungsmasse und ein Armierungsgewebe aus Glasfaser zur Verhinderung der Rissbildung. Die Armierungsmasse kann aus organischen oder mineralischen Werkstoffen bestehen. t Schlussbeschichtung: Putze, Keramikplatten, Solarkollektoren. Putze sind die am häufigsten verwendeten Schlussbeschichtungen. Sie können aus organischen oder mineralischen Werkstoffen bestehen. Ferner sind auch TWD-Wärmedämmverbundsysteme ausführbar, aus lichtdurchlässigen Kapillar-Dämmplatten und transparentem Glasputz. Die Tragschale wirkt als Kollektor. Die Wandschale erfüllt im Wesentlichen eine tragende und Raum abschließende Funktion und kann aus allen hierfür geeigneten Werkstoffen hergestellt sein wie: t Stahlbeton, in folgenden Ausführungsvarianten: tt WPS0SUHFHPTTFOF7PMMXBOECBVUFJMF

Band 2, Kap. IX-4, Abschn. 6.3.1 Wandbauweisen, S. 548 Band 2, Kap. IX-5, Abschn. 6.5.2 Elementwände, S. 590 Band 2, Kap. IX-1 Mauerwerksbau

tt WPSHFGFSUJHUF7PMMXBOECBVUFJMF BMTP'FSUJHUFJMXÊOEF ) tt &MFNFOUXÊOEF ). t Mauerwerk, in Form von ( ): tt IFSLÚNNMJDIFN;JFHFM ,BMLTBOE #FUPOTUFJONBVFSXFSL tt PEFSQPSPTJFSUFN;JFHFMC[X1PSFOCFUPOTUFJONBVFSXFSL

3. Schalensysteme

371

Es sind auch Wandschalen aus Massivholzelementen möglich wie exemplarisch in der Variante mit vorgehängter Wetterhaut in 75 bis 78 gezeigt. Die Trennung von Trag- und Dämmschicht erlaubt im Allgemeinen eine Vereinfachung der Anschlüsse im Vergleich mit einschaligen Wänden ohne Zusatzdämmung. Deckenanschlüsse lassen sich aufgrund der außen liegenden durchgehenden Dämmebene verhältnismäßig einfach gestalten ( 57 bis 60). Die Massivdecke kann bündig mit dem tragenden Mauerwerk abschließen und die Lasten vollflächig auf die Mauerkrone abgeben. Die großen erzielbaren Druckfestigkeiten der Wandschale entschärfen das Problem der Kantenpressung wie es bei porosiertem Werkstoff auftritt. Bei Fensteranschlüssen ist die Fensterebene sinnvollerweise an die Dämmebene anzubinden. Zu diesem Zweck wird das Fenster entweder unmittelbar in der Flucht der Dämmschicht angeordnet oder ansonsten zurückversetzt. Liegt das Fenster rückseitig an der Dämmschicht an, genügt eine anschlagsartige Übergreifung von Blendrahmen und Dämmplatte ( 57, 59, 61). Wird das Fenster weiter zurückversetzt, ist die Dämmschicht um die Ecke zu führen und am Blendrahmen anzuschließen. Für die Ausführung eines Sockelputzes gilt im Wesentlichen das Gleiche wie für einschalige Wände ohne Zusatzdämmung () ( 58). Für diesen Bereich sind geschlossenzellige Schaumstoffdämmungen zu verwenden (Perimeterdämmung).

t "OTDIMàTTF

Abschn. 1.1.3 Einschalige Außenwände aus porosiertem Mauerwerk > Verputz, S. 348

Legende für die nächste Doppelseite: 1 Kellenschnitt 2 Dämmstreifen: Zentrierung des Deckenauflagers ab Deckenspannweite 4.50 m 3 Bitumendachbahn R500 4 Ausgleichsschicht 5 Lagerfugenbewehrung 6 Ziegel-U-Schale 7 mechanische Befestigung der Dampfsperre 8 Trockenputz 9 Dampfsperre 10 Untersparrendämmung 11 Abdeckleiste 12 Ringbalken 13 Putzbewehrung 14 ISO - Deckenkonsolträger 15 Dichtungsschlämme 16 Abschlussprofil

372


0

100

62-64

200 mm

3

M 1:20

100

0

62-64

200 mm

3

M 1:20

1

1 2

4

4 6

z

z

58

x

0

100

M 1:20

57, 59

200 mm

58

x

0

100

57, 59

200 mm

M 1:20

3

1

3

> 15 cm

2 4

1

11 14

2

~ 30 cm

15

4

3 z

z

x

x

58

57 (oben) Deckenanschluss an eine einschalige Außenwand aus porosiertem Mauerwerk mit Wärmedämmverbundsystem über einer Fensteröffnung. Sturz aus Ziegel-U-Schale mit Bewehrung und Betonverguss (Herst.: Wienerberger Ziegelindustrie GmbH).

59 (oben) Deckenanschluss an einer einschaligen Außenwand aus porosiertem Mauerwerk mit Wärmedämmverbundsystem über einer Fensteröffnung. Doppel-Flachsturz aus Ziegelmaterial mit Bewehrung und Betonverguss (Herst.: Wienerberger Ziegelindustrie GmbH).

58 (unten) Deckenanschluss und Fußpunkt einer einschaligen Außenwand aus porosiertem Mauerwerk mit Wärmedämmverbundsystem (Herst.: Wienerberger Ziegelindustrie GmbH).

60 (unten) Balkonanschluss an eine einschalige Außenwand aus porosiertem Mauerwerk mit Wärmedämmverbundsystem, thermische Trennung durch Bewehrungskorb (Herst.: Wienerberger Ziegelindustrie GmbH).

0

373

57, 59

3. Schalensysteme

100 mm

M 1:10

100

0

200 mm

M 1:20

10 8 9

38°

7

1 2 4 z

y

11

5

x

x

0

100

13

3 57, 59

200 mm

100

0

200 mm

M 1:20 M 1:20

10 8 9

38°

7 1

14

2 4 3 1 4 3

5

z

z

x

57, 59

6 x

16 57, 59

61 (oben) Seitlicher Fensteranschluss an eine einschalige Außenwand aus porosiertem Mauerwerk mit Wärmedämmverbundsystem (Herst.: Wienerberger Ziegelindustrie GmbH).

63 (oben) Traufanschluss an eine einschalige Außenwand aus porosiertem Mauerwerk mit Wärmedämmverbundsystem, Sparrenauflagerung auf Stahlbetonaufkantung (Herst.: Wienerberger Ziegelindustrie GmbH).

62 (unten) Beispiel für einen Flachdachanschluss an eine einschalige Außenwand aus porosiertem Mauerwerk mit Wärmedämmverbundsystem, Flachdach mit Terrasse. Attikaelement aus Stahlbeton mit thermischer Trennung (Herst.: Wienerberger Ziegelindustrie GmbH).

64 (unten) Traufanschluss an eine einschalige Außenwand aus porosiertem Mauerwerk mit Wärmedämmverbundsystem, Sparrenauflagerung auf Stahlbetonaufkantung. Traufbereich über Fensteröffnung, Sturz mit Ziegel-U-Schale (Herst.: Wienerberger Ziegelindustrie GmbH).

374


2.1.2 Außenwände mit leichter Wetterhaut

Grundsätzliche Gesichtspunkte des Aufbaus von einschaligen Außenwänden mit vorgehängter leichter Wetterhaut finden sich an anderer Stelle ( ). Dort werden auch die verschiedenen Möglichkeiten des Aufbaus der Unterkonstruktion besprochen in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren wie dem Abstand zwischen Wetterhaut und Tragschale, der Ausführung der Wetterhaut sowie der Hinterlüftung derselben.

Band 2, Kap. VII, Abschn. 2.3 Einfache Schale mit einseitigem Aufbau mit Unterkonstruktion, S. 88


Der Schichtenaufbau eines idealisierten konstruktiven Aufbaus ist wie folgt ( 65): t Wetterschale (1): Sie schützt die Dämmung und die Gesamtkonstruktion vor Witterungs- und mechanischen Einwirkungen. Sie ist bei Vorhandensein einer Hinterlüftung (2) bauphysikalisch von der Restkonstruktion weitgehend abgekoppelt und kann beispielsweise hinsichtlich Diffusionswiderstand frei gewählt werden. Sie muss insbesondere ausreichende Witterungs- sowie UV-Beständigkeit aufweisen und bestimmt das äußere Erscheinungsbild des Bauwerks, das in diesem Fall – paradoxerweise – nicht massiv wie das Tragwerk ist. Je leichter die Wetterhaut ausgebildet werden kann, desto reduzierter kann die Unterkonstruktion (U) ausfallen. t belüftete Luftschicht (2): diese ist zwar optional, wird aber dennoch in den meisten Fällen vorgesehen. Es sind ausreichende Beund Entlüftungsöffnungen jeweils unten und oben anzuordnen. Im Hohlraum kann auch ggf. eindringendes Niederschlagswasser ablaufen und am Fußpunkt abfließen. Wasserdampf aus dem Innern kann ebenfalls aus der Konstruktion abgeführt werden. Eine horizontal verlegte Unterkonstruktion würde eine vertikal erfolgende Hinterlüftung behindern, weshalb in diesem Fall außenseitig eine quer dazu, also vertikal verlaufende zweite Stablage aufgebracht wird, in deren Zwischenräumen sich die Luft ungehindert nach oben bewegen kann ( 66).

65 Prinzipieller Aufbau einer Außenwand in einfacher Schalenbauweise mit einem addierten funktionalen Aufbau mit leichter Wetterschale auf Unterkonstruktion, mit ihren wesentlichen notwendigen und optionalen Funktionspaketen in Horizontal- und Vertikalschnitt (Var. A). 1 2 3 4 5

Wetterhaut (notwendig) belüftete Luftschicht (optional) Dämmschicht (notwendig) Wandschale (notwendig) Innerer Überzug (optional)

Die Dämmschicht (3) kann bei Bedarf mit einer diffusionsoffenen Bahn (DOB) belegt sein. Die Unterkonstruktion (U) der leichten Wetterhaut kann in Abhängigkeit von der Ausführung der Wetterhaut (1) auch horizontal verlegt sein. Zusätzlich kann dann außenseitig eine weitere, vertikale Stablage angeordnet werden, um eine vertikal durchgehende belüftete Luftschicht (2) zu ermöglichen (siehe Variante A‘).

66 Variante zu linkem Aufbau mit horizontal verlaufender Hauptrippung (U1) und vertikal verlaufender Sekundärrippung (U2) (Var. A‘). Dies kann zur Schaffung einer bewegten Luftschicht in der Ebene 2 oder zur Aufdoppelung der Dämmschicht 3 angebracht sein, wobei dann der Raum 2 mit Dämmstoff gefüllt wird.

A’

A (5)

4

3

(2) 1

z

(5)

4

3

2 1

z

U1

U x

x

U2

U (5)

4

3

(2) 1

y

(5)

4

3

2

1

y

x

U (DOB)

x

U2 (DOB)

3. Schalensysteme

375

Diese Stabanordnung der Unterkonstruktion kann auch zum Zweck der Aufdoppelung der Wärmedämmschicht gewählt werden. Ein weiterer Vorteil dieser Konstruktion ist, dass sich die Wärmebrückenquerschnitte auf die Kreuzungspunkte beider Stabscharen reduzieren. t Wärmedämmschicht (3): In der Dämmschicht integriert ist die Unterkonstruktion (U). Sie stellt notwendigerweise eine Wärmebrücke dar. Die Dämmschicht kann bei größerem Feuchteanfall von außen mit einer diffusionsoffenen Bahn (DOB) außenseitig abgedeckt werden. Bei Hinterlüftung ist dafür Sorge zu tragen, dass die Dämmplatten sich nicht lösen und dadurch den Lüftungsquerschnitt verschließen. t Wandschale (4): Diese hat vornehmlich tragende Funktion und kann auf diese Aufgabe hin optimiert werden. Es gelten die gleichen Aussagen wie für Außenwände mit Wärmedämmverbundsystem ( ).

Abschn. 2.1.1 Außenwände mit Wärmedämmverbundsystem, S. 368

t innerer Überzug (5): stellt Luftdichtheit her, schützt und gestaltet die Wandschale zum Innenraum hin. Der addierte konstruktive Aufbau kann in verschiedenen Ausführungsvarianten realisiert werden. Sie sind im Wesentlichen analog zu den Aufbauten von Außenwänden in Rippenbauweise, allerdings mit dem wesentlichen Unterschied, dass dort die tragende Funktion der Wandschale von der Rippung übernommen wird. Es wird folglich auf die verschiedenen Rippenaufbauten verwiesen ( ). Zu den Regelanschlüssen an anstoßende Bauteile wie Decken, Fenster, Türen etc. gilt das Gleiche wie für Außenwände mit Wärmedämmverbundsystemen () ( 67 bis 74). Zusätzlich ist bei einer Hinterlüftung jeweils dafür zu sorgen, dass auch an den horizontal verlaufenden linearen Anschlüssen ausreichende Be- und Entlüftungsquerschnitte vorhanden sind. Auch eine leichte Wetterhaut muss im Spritzwasserbereich des Sockels im Allgemeinen durch eine weniger empfindliche, dauerhaftere Konstruktion ersetzt werden. Es kommen Sockelputze ( 68) wie auch diverse Bekleidungen infrage.

t "VTGàISVOHTWBSJBOUFO

Kap. XII-5 Rippensysteme

t "OTDIMàTTF Abschn. 2.1.1 Außenwände mit Wärmedämmverbundsystem > Anschlüsse, weiter oben

Legende für die nächste Doppelseite: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Kellenschnitt Zentrierung ab Deckenspannweite > 4.50 m Bitumendachbahn R500 Ausgleichsschicht konstruktive Bewehrung Ziegel-U-Schale mech. Befestigung der Dampfsperre Trockenputz Dampfsperre Untersparrendämmung

11 12 13 14 15 16 17 18 19

Dichtungsleiste Ringbalken Putzbewehrung ISO-Deckenkonsolträger Dichtungsschlämme Putz oder Bekleidung Schutz und Gleitvlies Schutz-/ Dränplatte Ziegel-Flachsturz

376


0

100

72-74

200 mm

0

M 1:20

100

M 1:20

3

3

1

1

6

4

4

19

z

z

68

x

100

0

72-74

200 mm

67, 69, 70

200 mm

M 1:20

3

68

x

0

100

72-74

200 mm

M 1:20

> 15 cm

3

1 2 4

1

14

6

15 16

~ 30 cm

4

3 z

z

17 x

18

67 (oben) Deckenanschluss an eine einschalige Außenwand aus porosiertem Mauerwerk mit Dämmschicht und hinterlüfteter vorgehängter Wetterhaut über einer Fensteröffnung. Sturz aus Ziegel-U-Schale mit Bewehrung und Betonverguss (Herst.: Wienerberger Ziegelindustrie GmbH). 68 (unten) Deckenanschluss und Fußpunkt einer einschaligen Außenwand aus porosiertem Mauerwerk mit Dämmschicht und hinterlüfteter vorgehängter Wetterhaut (Herst.: Wienerberger Ziegelindustrie GmbH).

x

68

69 (oben) Deckenanschluss an einer einschaligen Außenwand aus porosiertem Mauerwerk mit Dämmschicht und hinterlüfteter vorgehängter Wetterhaut über einer Fensteröffnung. Doppel-Flachsturz aus Ziegelmaterial mit Bewehrung und Betonverguss (Herst.: Wienerberger Ziegelindustrie GmbH). 70 (unten) Balkonanschluss an eine einschalige Außenwand aus porosiertem Mauerwerk mit Dämmschicht und hinterlüfteter vorgehängter Wetterhaut, thermische Trennung durch Bewehrungskorb (Herst.: Wienerberger Ziegelindustrie GmbH).

0

377

67, 69, 70

3. Schalensysteme

100 mm

M 1:10

100

0

200 mm

M 1:20

10 8 9

38°

7

1 4 z

y

3

17 67, 69, 70

x

x

0

100

200 mm

0

100 mm 200 mm

M 1:20 M 1:20

10 8 38° 9

7 1

14

2 4 3 12 z

z

x

67, 69, 70

x

67, 69, 70

71 (oben) Seitlicher Fensteranschluss an eine einschalige Außenwand aus porosiertem Mauerwerk mit Dämmschicht und hinterlüfteter vorgehängter Wetterhaut (Herst.: Wienerberger Ziegelindustrie GmbH).

73 (oben) Traufanschluss an eine einschalige Außenwand aus porosiertem Mauerwerk mit Dämmschicht und hinterlüfteter vorgehängter Wetterhaut, Sparrenauflagerung auf Stahlbetonaufkantung. Hier kein Ringbalken: ausreichender Schubverbund zwischen Decke und Mauer durch Bitumenbahn R 500 (3) (Herst.: Wienerberger Ziegelindustrie GmbH).

72 (unten) Beispiel für einen Flachdachanschluss an eine einschalige Außenwand aus porosiertem Mauerwerk mit Dämmschicht und hinterlüfteter vorgehängter Wetterhaut, Flachdach mit Terrasse. Attikaelement aus Stahlbeton mit thermischer Trennung (Herst.: Wienerberger GmbH).

74 (unten) Traufanschluss an eine einschalige Außenwand aus porosiertem Mauerwerk mit Dämmschicht und hinterlüfteter vorgehängter Wetterhaut, herkömmliche Sparrenauflagerung auf Fußpfette. Hier Ringbalken aus Stahlbeton und Gleitfuge (Herst.: Wienerberger GmbH).

378


86

15 18 1

16

2

3

4

5

6 7 8 9

75 Deckenanschluss einer einschaligen Außenwand aus Holzblockelement (System Lignotrend®) mit außenseitiger Dämmschicht und hinterlüfteter vorgehängter Wetterhaut. Siehe hierzu auch Traufanschluss in 86

z

x

M 1:20 0

100

200 mm

15 18

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Belag Trockenestrich 30 mm Trittschalldämmung Auflagerplatte 15 mm Kalksplittfüllung zwischen den Rippen von 16 Fassadenverkleidung Hinterlüftung 40 mm winddichte bituminierte Holzwerkstoffplatte luftdichte Dampfbremse Sockelputz Noppenbahn Abdichtung Kiesfilterschicht Abstellstein Massivholz-Wandelement Holzblockdeckenelement Schwellholz Gipskarton- oder Gipsfaserplatte Massivhpöz-Deckenelement

1

16

76 Sockelausbildung der Fassade wie oben

2

3

4

5 6 7 8 9

17

13 14 10 11

z

12 x

3. Schalensysteme

379

0

100 mm 200 mm

M 1:20

9 6

15

7 8 3

2

19

1

z

x

M 1:20 0

100

200 mm

9 6

15

7 8 3

2

19

1

13 14 11 z

x

77 Deckenanschluss einer einschaligen Außenwand aus Brettstapelelementen (Herst.: Finnforest/Merk®) mit außenseitiger Dämmschicht und leichter Wetterhaut. 78 Sockelausbildung der Fassade wie oben.

380

2.2


Geneigte Dächer Kap. XII-5, Abschn. 2.2 Geneigte Dächer, S. 472 DIN 18530 Kap. XII-5, Abschn. 3.2 Geneigte Dächer, S. 566

2.2.1 Idealtypischer Aufbau

Kap. XII-5, Abschn. 2.2.4, 2.2.5, S. 477, 480

2.2.2 Anschlüsse

Geneigte Dächer treten neben der Standardausführung in Rippenbauweise ( ) vereinzelt auch als einschalige Hüllkonstruktionen mit addiertem Aufbau in Erscheinung, wenngleich diese Bauart heute noch eher die Ausnahme darstellt. Wegen der gewissermaßen systembedingten Trennung von Tragschale und Dämmschicht in zwei Ebenen, sind Dächer in Schalenbauweise auch mit Rippensystemen vergleichbar, bei denen Rippung und Dämmpaket ebenfalls getrennt sind ( ). Bei beiden Ausführungen wird der Dachaufbau auf der ebenen Oberfläche der Tragkonstruktion aufgeschichtet. Gegenüber geneigten Dächern in Rippenbauweise, die zweifellos zum Leichtbau zu zählen sind, haben geneigte Schalendächer den Vorteil, innen liegende thermische Speichermassen in nennenswertem Umfang in die Hüllkonstruktion des Dachs zu integrieren. Dies hat insbesondere für den sommerlichen Wärmeschutz günstige Auswirkungen. Auch der Schallschutz kann durch die dämpfende Wirkung der Masse der Schale deutlich verbessert werden. Gleiches gilt auch für den Brandschutz, sofern erforderlich. Zu den konstruktiven Fragen der beiden Ebenen 1 und 2, die in der Baupraxis mit den Begriffen der Dachdeckung und der Deckunterlage bezeichnet werden, gilt das Gleiche wie für herkömmliche Dächer in Rippenbauweise ( ) ( 79). Die Ebene 3, in welcher die addierte Dämmschicht angeordnet ist, kann nur dann durchgehend ohne Unterkonstruktion ausgeführt werden, wenn eine ausreichende Verankerung der Dachdeckung gegen Windsog an der Tragschale möglich ist und die Lasten durch Pressung der Dämmschicht auf die Tragschale abgetragen werden können. Da dies im Allgemeinen mit Schwierigkeiten verbunden ist, wird häufig eine auf der Tragschale aufliegende Unterkonstruktion aus Stäben vorgesehen (LH), auf welcher die Dachdeckung sich verankern lässt. Diese besteht im Regelfall aus Gründen des Wärmeschutzes aus Holzquerschnitten, also aus Lagerhölzern, die bei durchschnittlichen Anforderungen eine nur geringfügige Wärmebrücke darstellen. Unterseitig am Dämmpaket wird eine Dampfsperre oder -bremse (DS) angeordnet. Nur in Einzelfällen kann auf diese verzichtet werden, beispielsweise bei Tragschalen aus Porenbeton. Unterseitig kann die Tragschale sichtbar belassen, beschichtet oder mit einem Überzug versehen werden (5, 6). Seltener wird eine zusätzliche Bekleidung auf einer Unterkonstruktion angebracht. Dies kann aus Gründen des Schallschutzes bei sehr leichten Tragschalen oder ansonsten aus Brandschutzgründen angebracht sein. Die konstruktiven Regelanschlüsse unterscheiden sich im konstruktiven Aufbau nicht wesentlich von denen bei Dächern in Rippenbauweise. Einige exemplarische Details für eine Bauart mit Tragschale aus Porenbeton zeigen 80 bis 85, eine Ausführung mit Tragschale aus Holz ist in 86 und 87 dargestellt.

3. Schalensysteme

381

79 Prinzipieller Aufbau eines geneigten Dachs in einfacher Schalenbauweise mit einem addierten funktionalen Aufbau, mit ihren wesentlichen notwendigen und optionalen Funktionspaketen in Quer- und Längsschnitt.

1 1

2

2

1 2 3 4 5

3

3

4

4

(5)

(5)

6

Q DS (LH)

(6)

z

(6) DS

z

y

x

3

Dachdeckung (= Wetterschale, notwendig) Dichtschicht, wahlweise diffusionsoffen (notwendig) Dämmschicht (notwendig) Tragschale (notwendig) innerer Installationsraum, Querholzlage (Q) (optional) innere Beplankung (optional)

Die oberen Pakete 1 und 2 werden im allgemeinen auf Lagerhölzer (LH) aufgesetzt um auf diesem Wege die Lasten auf die Schale (4) zu übertragen. Im Regelfall wird eine Dampfbremse/-sperre (DS) zwischen den Paketen 3 und 4 angeordnet.

M 1:20 100

0

200 mm

2

1

80 Aufbau eines geneigten Dachs in Schalenbauweise aus Porenbeton mit Ziegeldeckung (Herst.: Ytong ®). 1 2 3 4 5

7 4 z

8 6 x

5

6 7 8

Dachziegel Unterdeckbahn, diffusionsoffen Dachlattung Innenputz Dampfsperre, bzw. nach Herstellerangaben nur ggf. Rohbaufeuchteschutz Porenbetonsteine Gewebeeinlage Wärmedämmung/Lagerhölzer

81 Montage eines geneigten Dachs mithilfe von Dachplatten aus Porenbeton (Herst.: Xella).

382


24

14

27 26 17 25 1

2

12

24

6 17 3 z

82 Traufe und Kniestock eines geneigten Dachs in Schalenbauweise aus Porenbeton mit Ziegeldeckung, Wand ebenfalls einschalig aus Porenbeton (Fa. Xella).

16

5

0

100

200 mm

100

200 mm

M 1:20

x

27

24

14 1

2

26

24

6 17

25

3 5

83 Traufe eines geneigten Dachs in Schalenbauweise aus Porenbeton mit Ziegeldeckung, Wand ebenfalls einschalig aus Porenbeton, hier Fensteröffnung mit Rolladensturz dargestellt (Fa. Xella).

16

z 0

x

M 1:20

3. Schalensysteme

383

24

17

27 10

14

85

5

16

z 0

100

200 mm

M 1:20

x

84 First eines geneigten Dachs in Schalenbauweise aus Porenbeton mit Ziegeldeckung (Fa. Xella).

84

85 Ortgang eines geneigten Dachs in Schalenbauweise aus Porenbeton mit Ziegeldeckung, Wand ebenfalls einschalig aus Porenbeton (Fa. Xella).

24

3 6 17 25

27

5 10 16

z 0

y

M 1:20

100

200 mm

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

Trittschalldämmung schwimmender Estrich Außenputz Sockelputz Innenputz Deckenabstellstein, kaschiert flexible Dichtungsschlämme Betonstein Abdeckfolie mit Sand beschwert Porenbetonstein Bohrung für Lüftung ggf. Mörtelausgleichsschicht erforderlich horizontale Abdichtung Gewebeeinlage Perimeterdämmung Kellenschnitt im Putz Ringanker Hinterfüllschutz Kellerabdichtung Vormauerung ggf. Brüstungsbewehrung Fußpfette Holzverschalung Unterdeckbahn, diffusionsoffen Dachsparren Insektenschutz ggf. Rohbaufeuchteschutz

384


0

100

200 mm

M 1:20

1 2

87

3

6

5

12

4

11 10 7 13 8

z

86 Traufdetail: tragende Schale aus Holzblockelement (System Lignotrend®), Wand in der gleichen Bauart.

75

9

x

0

100

86

M 1:20

1

2

87 Ortgangdetail der Dachkonstruktion wie oben dargestellt (System Lignotrend®). 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Dachdeckung Lattung Konterlattung Untersichtschalung Vorsprungssparren bzw. -pfette Wetterschutz, z. B. Tyvek Fassadenverkleidung Hinterlüftung min. 40 mm winddichte bit. HWF-Platte plattenförmige Dämmung, z.B. HWF luftdichte Dampfbremse Holzblockelement Gipskarton- oder Gipsfaserplatte

3

6

4

5

12 11 10 13 z

7 8

y

9

75

200 mm

3. Schalensysteme

385

88 Verlegen eines Dachelements aus Porenbeton (Herst.: Xella)

89 Verlegen eines Dachelements aus Porenbeton (Herst.: Xella)

90 Verlegen eines massiven Dachelements aus Holz (Herst.: Lignotrend®)

386

2.3


Flache Dächer auf tragender Schale Kap. XII-1, Abschn. 5.3 Flaches Dach, S. 292 Band 2, Kap. VII, Abschn. 2.2 Einfache Schale mit einseitigem Aufbau ohne Unterkonstruktion S. 84, sowie Abschn. 3.1 Zwei Schalen mit Zwischenschicht, S. 94 DIN 18530

vgl. die Bemerkungen in Kap. XII-1, Abschn. 5.3.1 Primärtragwerk, S. 294 ff Fachregel für Dächer mit Abdichtungen – Flachdachrichtlinien, 09/2001 DIN 18531-1 bis -4 DIN 18338 DIN 18195-1 bis -10 sowie DIN 18195-100 und -101 Kap. XII-5, Abschn. 3.3 Flache Dächer, S. 578

Kap. XII-5, Abschn. 2.3 Flache Dächer, S. 522

2.3.1 Abführen von Niederschlagswasser DIN 1986-100 DIN 12056-1 und -3 DIN 18531-3, 8.5

t (FGÊMMF

Dies entspricht der Anwendungskategorie K 1 gemäß DIN 18531-1 (Standardausführung) Anwendungskategorie K 2 (höherwertige Ausführung)

Grundlegende Gesichtspunkte zu flachen Dächern werden in Kapitel XII-1 () besprochen. Überlegungen zum prinzipiellen Aufbau von Schichtenpaketen in Hüllbauteilen werden in Kapitel VII angestellt ( ). Daraus folgt, dass die waagrechte Lage flacher Dächer die Anwendung geschichteter Lagenfolgen ohne Unterkonstruktion grundsätzlich begünstigt, da die Horizontalkräfte auf dem Schichtenpaket, also die parallel zur Hüllebene verlaufenden Kräfte, – im Gegensatz zu stehenden oder geneigten Hüllen – im Allgemeinen vernachlässigt werden können. Rückverankerungen insbesondere der exponierten Wetterhaut oder -schale erübrigen sich im Normalfall. Aus dem gleichen Grund ist auch die mechanische Befestigung einer Wetterschale an der tragenden Konstruktion nicht unbedingt erforderlich ( ). Deshalb ist die bauphysikalisch vorzuziehende Lösung der Trennung von Tragkonstruktion und Dämmpaket, so dass sie in verschiedenen Ebenen zu liegen kommen, bei flachen Dächern eher die Regel. Flache Dächer treten insbesondere in der konstruktiven Variante des Dachaufbaus auf massiver Tragschale auf, das im Folgenden zu diskutieren ist. Flache Dächer als Rippensysteme unterscheiden sich in ihrem konstruktiven Aufbau nur unwesentlich von denen auf massiver Tragschale, wenn der Schichtenaufbau getrennt von der tragenden Konstruktion, also auf einer durchgehenden Unterlage aufbauend ausgeführt wird. Sie werden ansatzweise in Kapitel XII-5 angesprochen (). Dächer in Rippenbauart mit in der Rippung integriertem Dämmpaket sind eher selten. Sie treten im Wesentlichen nur im Holzbau auf, wo die Wärmebrückenwirkung der Rippen untergeordnet ist. Sie werden in Kapitel XII-5 () untersucht. Grundsätzlich kann ein Flachdach gefällelos ausgeführt werden, da sein Wirkprinzip nicht auf dem Vorhandensein eines Gefälles, sondern auf das zuverlässige Sperren von Wasser beruht ( 91). In diesem Sinn kann behauptet werden, dass sofern ein Flachdach dicht ist, auch kein Gefälle erforderlich ist. Oder anders formuliert: wenn ein Flachdach undicht ist, wird dieser Mangel nicht durch ein Gefälle wettgemacht. Indessen sorgt ein leichtes Gefälle dafür, dass keine Pfützen entstehen, mit denen bei gefällelosen Dächern unweigerlich zu rechnen ist ( 92). Somit wird die Gefahr gemindert, dass große Mengen Wasser durch eine lokale Undichtigkeit in die Konstruktion eindringen. Die Norm schreibt ein Mindestgefälle von 2% vor ( ). Dächer mit Gefälle kleiner als 2 % oder ganz ohne Gefälle sind zwar grundsätzlich realisierbar, gelten jedoch als Sonderkonstruktionen und erfordern besondere Zusatzmaßnahmen ( ). Die Ausführung mit Gefälle entspricht gegenwärtig dem Standard. Ein Gefälle muss mit erhöhtem, nicht unbeträchtlichem baulichen Aufwand hergestellt werden. Dies erfolgt entweder durch:

3. Schalensysteme

91 Flachdach gefällelos.

387

92 Flachdach mit Gefälle.

t FJOFO[VTÊU[MJDIBVGHFCSBDIUFOGefälleestrich. Dies zieht zusätzliche Auflast und einen höheren konstruktiven Aufbau mit sich. t variable Dämmstoffdicken (sog. Dämmstoffkeile). Diese Lösung mindert die Auflast. Sie entspricht zwar nicht den bauphysikalischen Erfordernissen, da der U-Wert örtlich variiert, wird gegenwärtig aber häufig angewendet. t HFOFJHUFS PEFS PCFSTFJUJH mit Gefälle ausgeführter Tragschicht. Dies ist im Regelfall mit einem besonderen Aufwand verbunden und entspricht nicht dem Normalfall. Bis zu einem Gefälle von 5% (ca. 3°) ist infolge Durchbiegungen der Tragunterlage und Unebenheiten der Dachhaut (Überlappungen, Verstärkungen etc.) grundsätzlich mit behindertem Wasserablauf und Pfützenbildung zu rechnen ( ). Andererseits sind bei Dachneigungen größer als 3° oder 5,2% zusätzliche Maßnahmen erforderlich, um eine Abgleiten von Schichten zu verhindern, beispielsweise eine mechanische Befestigung oder ein Einbau von Stützelementen. Durch Gefälle abgeleitetes Niederschlagswasser wird in Dachabläufen, seltener in traufseitig angeordneten Dachrinnen gesammelt. Die Dachfläche ist in einzelne ebene geneigte Felder derart aufzuteilen, dass Niederschlagswasser auf möglichst kurzem Wege zu den Dachabläufen geleitet wird. Bei vorgegebenem Mindestgefälle steigt deshalb mit der Tiefe dieser Dachflächenfelder auch die erforderliche Dicke einer zusätzlichen Gefälleschicht, sei es ein Estrich oder zusätzliche Dämmstoffdicke. Folglich empfiehlt es sich, das Tiefenmaß der geneigten Ebenen zu begrenzen. Im Regelfall erfordert die Größe der meisten Flachdächer mehrere Dachabläufe. Ist nur ein Ablauf vorhanden, ist mindestens ein Notüberlauf vorzusehen, um Aufstauungen zuverlässig auszuschließen. Es versteht sich von selbst, dass Dachabläufe an den tiefsten Punkten der Dachfläche anzuordnen sind, und zwar mindestens 30 cm, besser 50 cm, von Dachaufbauten, Fugen oder anderen Durchdringungen entfernt. Hinweise für die Anordnung und Bemessung von Dachabläufen und Notüberläufen gibt ( ).

DDH Flachdachrichtlinien, 2.1 (3)

t %BDIGMÊDIFOHFTUBMUVOH

DIN 1986-100 und DIN 12056-3

388



Die Schichten des idealtypischen Aufbaus eines flachen Dachs auf tragender Schale sollen in ihren einzelnen Funktionen und Merkmalen im Folgenden diskutiert werden ( 93, 94). Eine Befahrbarkeit der Dachfläche bleibt unberücksichtigt. Hier sind besondere Forderungen zu stellen.

2.3.3 Tragende Unterlage

Die tragende Unterlage oder flächenhafte Tragschale, auf welcher der Schichtenaufbau eines Flachdachs ruht, muss stetig, d. h. ohne Kanten, Versprünge etc., verlaufen. Scharfe Kanten oder bewegliche Fugen bei plattenoder streifenförmig zusammengesetzter Unterlage wie etwa bei Brettschalungen, Fertigteilen sind zu vermeiden oder durch geeignete Zwischenlagen von empfindlichen Schichten wie der Dampfsperre oder Dichtschicht zu trennen ( ).

nähere Hinweise in DDH Flachdachrichtlinien, 2.2 und DIN 18531-1, 7.

t 7FSGPSNVOHFO Band 2, Kap. VIII-3 Verformungen nähere Hinweise in DIN 18530, 3., 4.

2.3.4 Belüftung Kap. XII-1, Abschn. 5.3.2 Bauphysikalische Gesichtspunkte, S. 296

2.3.5 Nicht belüftetes Dach

Verformungen der tragenden Deckenschale infolge äußerer Einflüsse wie Belastung, Temperatur oder Feuchte, bzw. infolge bestimmter Stoffeigenschaften wie Kriechen und Schwinden müssen stets berücksichtigt werden. Es sind geeignete Maßnahmen zu treffen, damit diese Verformungen den empfindlichen Dachaufbau auf der tragenden Unterlage nicht in Mitleidenschaft ziehen. So ist beispielsweise durch eine Trennung bzw. einen geeigneten Schutz der untersten Lagen – bei herkömmlichen Dächern die Dampfsperre oder bei Umkehrdächern die Abdichtung – dafür Sorge zu tragen, dass Risse in der Decke keine Schäden an diesen verursachen. Auf eine geeignete Bewehrung zum Zweck der Rissvermeidung bzw. Rissweitenbegrenzung ist stets zu achten. Durchbiegungen in der Decke können einen merkbaren Einfluss auf die Dachentwässerung haben, da durch sie die Gefällegestaltung, die bei Flachdächern stets mit kleinen Neigungen ausgeführt wird, beeinträchtigt wird. Als Folge davon können sich Pfützen bilden. Die zusätzliche Auflast auf einer Rohdecke infolge eines Gefälleestrichs ist bei der Dimensionierung der Tragschale ebenfalls in Rechnung zustellen. Wie in Kapitel XII-1 ( ) diskutiert, können flache Dächer mit Abdichtungen grundsätzlich belüftet und nicht belüftet ausgeführt werden. Wie angesprochen, stellen nicht belüftete flache Dächer den Standard dar. Sie werden im Folgenden näher untersucht. Nicht belüftete Dächer sind die heute am häufigsten eingesetzten Flachdachformen. Man unterscheidet hinsichtlich der Lagenfolge und der daraus sich ergebenden konstruktiven Zusammensetzung und bauphysikalischen Wirkunsweise zwei grundsätzlich unterschiedliche Varianten: tDichtschicht über Dämmschicht ( 93) t Dämmschicht über Dichtschicht ( 94)

3. Schalensysteme

389

93 Prinzipieller Aufbau eines nicht belüfteten flachen Dachs in Schalenbauweise mit seinen wesentlichen notwendigen und optionalen Funktionspaketen im Querschnitt. Variante A (Dichtschicht über Dämmschicht):

A

B

(1) 2

(1) 2 3/DS

3 (4)

(4)

5

5

(6)

(6)

DS

(7)

z

y

y

C

(1) 2

DHT

(7)

z

1 2 3 4 5 6 7

Schutzschicht (optional) Dichtschicht (notwendig) Dämmschicht (notwendig) Gefälleschicht (optional) Tragschale (notwendig) Unterdeckenraum (optional) untere Bekleidung der Tragschale oder Decklage einer Unterdecke (optional)

Auf eine Schutzschicht (1) kann je nach Ausführung der Dichtschicht (2) verzichtet werden. Die Dampfbremse/-sperre (DS) kommt an der Grenzschicht zwischen Dämmung (3) und Gefälleschicht (4) bzw. Tragschale (5) zu liegen. 94 Variante B (Dämmschicht über Dichtschicht), abweichend von Variante A: 2 Dämmschicht (notwendig) 3 Dichtschicht (notwendig), gleichzeitig Dampfsperre DS

BL

3 5

95 Variante C: Prinzipieller Aufbau eines belüfteten flachen Dachs in Schalenbauweise.

z

y

DHT Dachhauttragschale BL belüftete Luftschicht

390


t Dichtschicht über Dämmschicht

Schutz gegen äußere Einwirkungen auf die Abdichtung

Die Dichtschicht wird zuoberst angeordnet, wo sie die restliche, darunter liegende Konstruktion – i. d. R. grundsätzlich Trag- und Dämmschicht, vereinzelt auch von sich aus wärmedämmende Tragschicht – gegen Niederschlagswasser schützt. Folgende Teilfunktionen sind vom Aufbau im Einzelnen zu leisten: In dieser Lage ist die Sperrschicht selbst einer hohen Beanspruchung ausgesetzt infolge textremer Temperaturschwankungen tUV-Strahlung: führt zu einer Versprödung und zum Reißen der Abdichtung tmechanischer Beschädigung: z. B. beim Begehen tAbheben durch Windsog tFlugfeuer im Brandfall und muss durch zusätzliche Maßnahmen geschützt werden: t *OEFSFJOGBDITUFO'PSNXJSEFJO leichter Oberflächenschutz aufgebracht. Zu diesem Zweck muss die oberste Lage einer Bitumenbahnabdichtung aus einer Polymerbitumenbahn bestehen ( 96). Besteht sie aus Elastomerbitumen (PYE) muss sie, besteht sie aus Plastomerbitumen (PYP) kann sie mit Splitt, Granulat, Sand etc. bedeckt sein. Diese Schicht bietet einen eingeschränkten Schutz vor UV-Strahlung. t schwerer Oberflächenschutz: meist werden eine oder mehrere weitere Schichten aufgebracht, beispielsweise Kies (Schutz vor allen oben genannten Einflüssen) pflaster-, plattenoder estrichartige Aufbauten. Auch Dachbegrünungen können diesem Zweck dienen. t &TLÚOOFOBVDISchutzlagen gegen mechanische Einwirkung in Form von Bahnen, Matten, Platten oder Granulat auf die Abdichtung aufgebracht werden. Gegen Abheben durch Windsog kann neben der Beschwerung auch durch Verklebung oder mechanische Befestigung gesichert werden.

Abdichten gegen Niederschlagswasser

Diese Aufgabe kommt der wichtigsten Schicht des Flachdachaufbaus, nämlich der Dichtschicht zu. Sie besteht aus ggf. mehrlagigen, überlappend miteinander verschweißten oder verklebten Sperrbahnen, die eine großflächige wasserdichte Haut erzeugen. Grundsätzlich sind die folgenden Ausführungen üblich ( 96):

3. Schalensysteme

391

Art

Bezeichnung

Schweiß-, Klebeverfahren

min. Fügebreite

Bitumenbahnen mit Trägereinlage und Deckschichten aus

oxidiertem Bitumen

Gießverfahren Schmelzverfahren Bürstenstreichverfahren Kaltselbstklebeverfahren

80 mm

chloriertem Polyethylen PE-C

Quellschweißen Heizluft-/Heizkeilschweißen

30 mm 20 mm

Ethylencopolymerisat-Bitumen ECB

Heizluft-/Heizkeilschweißen

30 mm

Etylen-Vinyl-Acetat Terpolymer EVA


30 mm 20 mm

flexiblen Polyolefinen FPO


20 mm

Polyisobutylen PIB

Quellschweißen

30 mm

Polyvinylchlorid PVC-P


30 mm 20 mm

Ethylen-Propylen-Terpolymer-Kautschuk EPDM

Kontaktklebstoff Dichtungs-/Abdeckbänder Heißvulkanisieren (Hot Bonding)

50 mm 40 mm

chlorsulfoniertem Polyethylen CSM


30 mm 20 mm

thermoplastischen Elastomeren TPE


20 mm

flexiblen ungesättigten Polyesterharzen FUP

–

–

Kunststoffbahnen aus

1)

Elastomerbahnen aus

Polymerbitumen, modifiziert mit thermoplastischen Elastomeren PYE Polymerbitumen, modifiziert mit thermoplastischen Kunststoffen PYP

Butylkautschuk IIR Nitrilkautschuk NBR

Flüssigabdichtungen aus

flexiblen Polyurethanharzen PU flexiblen reaktiven Methylmethacrylaten PMMA

1)

Stöße von Kunststoffbahnen lassen sich ferner durch Dichtungs-/Abdeckbänder sowie in industrieller Fertigung durch Hochfrequenzschweißen herstellen

96 Werkstoffe für Dichtschichten von Flachdächern nach DDH Flachdachrichtlinien, 3.5.

Klebemasserolle

97 Vollflächiges Verkleben einer Dachbahn mit Heißbitumen.

98 Sicherung der vollflächigen Verklebung durch Klebemasserolle.

392


weitere Hinweise in DDH Flachdachrichtlinien, 4.6.1 sowie DIN 18531-2, 4.3.3

t mehrlagige bituminöse Bahnen, mindestens zweilagig ausgeführt und vollflächig miteinander verklebt (mit heißem Bitumen) ( 97, 98). Die Bahnen sind parallel zueinander und gegenseitig versetzt zu verlegen. Auf der Unterlage können sie lose aufgelegt, teil- oder vollflächig verklebt werden. Die oberste Lage ist stets eine Polymerbitumenbahn. Bei Dächern mit Gefälle unter 2% ist die Abdichtung entweder aus zwei Polymerbitumenbahnen oder alternativ dreilagig auszuführen, also zwei Lagen Bitumen- und zuoberst eine Lage Polymerbitumenbahn ( ).

weitere Hinweise in DDH Flachdachrichtlinien, 4.6.2 sowie DIN 18531-2, 4.3.4

t [VNFJTUFJOMBHJHàCFSMBQQFOEWFSMFHUFKunststoff- oder Elastomerbahnen, an den Stößen miteinander verklebt ( 102). Bei erhöhten Anforderungen, beispielsweise bei genutzten Terrassendächern oder Dächern mit Gefälle unter 2% ist die Bahnendicke auf 1,5 bis 2 mm zu erhöhen. Unter der Dichtschicht ist eine Trenn- oder Ausgleichsschicht wie beispielsweise ein Vlies zu verlegen, wenn die Unterlage es erfordert. Ggf. ist auch eine oberseitig aufgelegte Schutzlage gegen mechanische Einwirkung notwendig. Die Nahtverbindungen erfolgen je nach eingesetztem Bahnenwerkstoff nach verschiedenen Verfahren ( ) ( 103). t Flüssigabdichtungen: diese werden vollflächig haftend auf vorbehandelten Untergründen aufgetragen. Sie werden mindestens zweischichtig mit Armierung ausgeführt. Ihre Mindestdicke beträgt 1,5 mm, bei genutzten Dachflächen und solchen mit Gefälle unter 2% beträgt sie 2 mm.

siehe jeweils DIN 18531-1, 6.2 und DIN 18531-1, 5. siehe DIN 18531-2, 4.2

Wärmedämmung

Je nach Anforderungsniveau werden Ausführungen von Dachabdichtungen unterschieden nach Anwendungskategorien K1 und K2 sowie nach Beanspruchungsklassen (mechanisch und thermisch, IA bis IIB) ( ). Um diese Anforderungen zu erfüllen, werden die Abdichtungsbahnen bestimmte Eigenschaftsklassen (E1 bis E4) zugeordnet ( ). Der Wärmedämmung eines flachen Daches kommt insbesondere bei Berücksichtigung der erforderlichen Dämmfähigkeit von Gebäudehüllen eine ganz besondere Bedeutung zu, da dort auch die thermisch am stärksten beanspruchte Fläche des Gebäudes vorliegt. Dies ist u. a. darauf zurückzuführen, dass das Dach dem Wind besonders exponiert ist und dass die wärmere Raumluft sich unter der Dachdecke sammelt und deshalb das größte Temperaturgefälle zwischen innen und außen besteht. Anders als bei der Außenwand und dem geneigten Dach ist beim flachen Dach die Dicke der Dämmschicht, die in erster Linie für die Verbesserung des Wärmedämmvermögens verantwortlich ist, nahezu frei wählbar, insbesondere beim nicht belüfteten flachen Dach. Ein vergrößerte Konstruktionsdicke ist – anders als bei Außenwänden – nicht mit erhöhtem konstruktiven Aufwand verbunden und geht auch nicht auf Kosten von Nutz- oder Grundstücksfläche. Die Wetterhaut – in diesem Fall die Dichtschicht – liegt vollflächig

3. Schalensysteme

393

zweilagig 101 Verlegen einer Schweißbahn.

dreilagig

99 Normale Überdeckung

102 Ausführung einer Quellschweißnaht bei einer Kunststoffbahn.

zweilagig

100 Überdeckung im Verband. 103 Einsatz eines Heizkeil-Schweißautomaten zur Erstellung einer prüffähigen Doppelüberlappung bei Kunststoffbahnen.

394


Dämmstoffe nach DIN V 4108-10, weitere Hinweise in DIN 18531-2

auf der Dämmschicht auf und trägt ihre Last senkrecht zu ihr auf die Tragschicht ab. Hieraus ergibt sich auch eine grundlegende Anforderung an das Wärmedämmaterial, nämlich Druckfestigkeit und Steifigkeit, um eine gute Lastverteilung auf die Tragschicht zu garantieren. Dies kann bei Punktlasten eine kritische Anforderung darstellen. Als Wärmedämmstoffe für Flachdächer kommen die Werkstoffe der Tabelle in 104 infrage ( ). Dämmplatten sowie roll- oder klappbare Wärmedämmbahnen können zum Zweck der Sicherung gegen Verschieben und Abheben voll- oder teilflächig verklebt, mechanisch befestigt oder alternativ auch lose verlegt werden. Dämmplatten und -bahnen sind eng aneinanderliegend im Verband zu verlegen. Polystyrol-Hartschaumplatten, auf welche die Abdichtung vollflächig geschweißt oder mit Heißbitumen verklebt wird, müssen oberseitig kaschiert ausgeführt sein. Polyurethan-Hartschaumplatten sind grundsätzlich vollflächig auf dem Untergrund zu verkleben.

Wasserdampfbeanspruchung

Da die Dichtschicht auf der Dämmschicht aufliegt und als weitgehend dampfdicht angesehen werden muss – anders als die üblichen Tragschichten, wie eine Stahlbetonmassivdecke –, ist unterhalb der Dämmschicht eine Dampfsperre erforderlich. Diese verhindert, dass Wasserdampf aus dem Innenraum in die Dämmschicht eindringt und an der kühlen oberen Seite unterhalb der Abdichtung kondensiert ( 105). Dampfsperren lassen sich auf dem Untergrund lose auflegen oder alternativ punkt-, streifenweise oder vollflächig auf diesem aufkleben. Überdeckungen sind zu verkleben. An An- und Abschlüssen mit Aufkantung sind sie bis zur Oberkante der Dämmschicht oder des Dämmstoffkeils zu führen und anzuschließen, ebenso an Durchdringungen. Dampfsperrbahnen sind durch geeignete Mittel (Klebschichten, Trennlagen etc.) gegen mechanische Beschädigung an rauen Untergründen zu schützen. Schaumglasplatten gelten ohne Zusatzmaßnahme als diffusionsdicht, sofern die Stöße durch Füllen oder Verkleben geschlossen sind.

idealtypischer Aufbau

Die wesentlichen, unverzichtbaren Bestandteile eines konventionellen nicht belüfteten Flachdachs können wie folgt zusammengefasst werden (idealtypische Lösung; Schichtenfolge von oben nach unten) ( 106): tSchutzschicht tDichtschicht tDämmschicht tDampfsperre tTragschicht

(1) (2) (3) (4) (5)

Dem Nachteil der verhältnismäßig ungeschützten Lage der Abdichtung, von deren Unversehrtheit die Funktionsfähigkeit der kompletten Dachkonstruktion abhängig ist, stehen die folgenden Vorteile gegenüber:

3. Schalensysteme

395

Wärmedämmstoff

Werkstoffe für Dampfsperren

Polystyrol-Partikelschaum EPS

Bitumendampfsperrbahnen mit Metallbandeinlage

Polystyrol-Extruderschaum XPS

Bitumen-Dachbahnen Polyurethan-Hartschaum PUR Bitumen-Dachdichtungsbahnen Phenol-Hartschaum PF Bitumen-Schweißbahnen Mineralfaser-Dämmstoff MF Kunststoffdampfsperrbahnen Schaumglas SG Kunststoffdachbahnen Kork BK/IK Elastomerdachbahnen Holzfaserdämmstoffe

104 Werkstoffe für Wärmedämmung von Flachdächern nach DDH Flachdachrichtlinien, 3.4

Schüttungen aus expandierten bituminierten Mineralien

105 Werkstoffe für Dampfsperren von Flachdächern nach DDH Flachdachrichtlinien, 3.3

Platten aus expandierten Mineralien Verbundfolien

1

2

3

4

5

10

6

7

8

9

1

2

3

4

5

6

7

8

11

z

z

x

x

106 Aufbau eines nicht belüfteten Flachdachs mit Bitumenabdichtung (schematisch).

107 Aufbau eines nicht belüfteten Flachdachs mit Kunststoff-/Elastomerabdichtung (schematisch) ohne Verklebung, mit Auflastsicherung.

1 Kiesschüttung (Körnung 16/ 32) 2 2- bis 3-lagige bituminöse Abdichtung, vollflächig überlappend verklebt (Bitumenmasse nicht dargestellt), obere Lage Polymerbitumenbahn 3 Bitumenklebemasse, Punktverklebung in Lochung von 4 4 Dampfdruckausgleichsschicht: Glasvlieslochbahn, unterseitig grob besandet 5 Wärmedämmung 6 teilflächige Verklebung 7 Dampfsperre 8 Bitumenklebemasse, Punktverklebung in Lochung von 9 9 Dampfdruckausgleichsschicht wie 4 10 Voranstrich 11 Massivdecke (Gefälleschicht nicht dargestellt)

1 2 3 4 5 6 7 8

Kiesschüttung (Körnung 16/ 32) Schutzlage Kunststoff-/Elastomerbahnen; einfach, überlappend, lose verlegt Dampfdruckausgleichsschicht Wärmedämmung Dampfsperre Dampfdruckausgleichsschicht wie 4 Massivdecke

396


1

2

3

4

tEJFWärmedämmung (i. d. R. hochgradig feuchteempfindlich) ist in ihrer Dämmfähigkeit nicht gefährdet, da sie gut geschützt liegt: oberseitig durch die Dichtschicht, unterseitig durch die Dampfsperre.

5

t HFNFTTFOBOBMUFSOBUJWFO-ÚTVOHFO wie mehrschalige belüftete Konstruktionen) ist das konventionelle nicht belüftete Flachdach als baukonstruktiv einfach anzusehen, da die Schichten lediglich übereinandergelegt werden. t WFSHMJDIFONJUBOEFSFO-ÚTVOHFOTJOEniedrige Bauhöhen realisierbar.

z

M 1:20 0

x

100

200 mm

108 Flachdach auf tragender Schale aus Porenbeton-Fertigteilen, ohne Dampfsperre.

1 2

Kiesschüttung 50 mm Dachabdichtung: zwei Lagen Bitumenschweißbahn 8 mm Bitumenkleber 5 mm Polystyrolplatten 50 mm Porenbetonsteine

3 4 5

nach DIN 4226-1, Tab. A 3, Zeile 5 Rand- und Eckbereiche von Flachdächern sind in DDH Flachdachrichtlinien, Anhang I, festgelegt

Abschn. 2.3.8 Dachbegrünungen, S. 406 1

2

3

4

5

t BMUFSOBUJWF %BDIBVGCBVUFO beispielsweise Dachbegrünungen) sind eher möglich als bei sog. Umkehrdächern (siehe unten), da Folien auf der Dämmschicht aufgelegt werden können, ohne das physikalische Wirkprinzip der Konstruktion zu beeinträchtigen. Neben den bauphysikalisch wesentlichen Schichten hat sich in der Baupraxis dennoch der Einsatz zusätzlicher Schichten durchgesetzt, die ein zusätzliches Maß an Sicherheit bieten: t schwerer Oberflächenschutz auf der Dachhaut: im allgemeinen eine Schutzschicht aus Kies (ggf. mit aufgelegtem Plattenbelag) oder in Form eines Estrichs oder eines Vegetationssubstrats. Kiesschichten sind mindestens 50 mm dick auszuführen oder auch dicker, je nach Windsogbeanspruchung, wenn der Kies eine Sicherung gegen Abheben übernimmt. Der Kies entspricht einer Sieblinie 16/32 nach ( ). In Rand- und Eckbereichen ( ) können Verwehungen stattfinden. Deshalb empfiehlt die Norm, dort Plattenbeläge oder Betonformsteine zu verlegen. Alternativ lassen sich auch Plattenbeläge aus frostbeständigen Beton-, Keramik- oder Natursteinplatten auf mineralischer Feinschüttung oder auf Bautenschutzmatten verlegen. Infrage kommt auch eine extensive Begrünung ( ). tTrennlage/Ausgleichslage zwischen Abdichtung und Wärmedämmung (auch Dampfdruckausgleichsschicht genannt). Sie erfüllt zwei Aufgaben: ttTJFWFSIJOEFSU EBTT#FXFHVOHFOBVTEFS%ÊNNTDIJDIUBVG die Dichtschicht übertragen und diese beschädigen werden

z

x

109 Flachdach wie oben.

ttHHGJOEJF%ÊNNVOH von oben oder unten) eingedrungene Feuchtigkeit soll beim Diffundieren und oberseitigen Sammeln unter der Abdichtung keine Blasen bilden. Da ein Ausdiffundieren nach oben nicht möglich ist, soll sich der Dampfdruck innerhalb der Ausgleichsschicht flächig ausbreiten können. Ein Austritt an den Dachrändern ist über geeignete Öffnungen zu ermöglichen.

3. Schalensysteme

397

110 (oben links) Aufbringen einer Mastix-Schicht als Ausgleich und Vordichtung. 111 (oben rechts) Beim Kleben der ersten Lage wird die Lochglasvliesbahn automatisch punktweise mit dem Untergrund verbunden.

1

2 3

4

5

6

7

8

112 Detail, nicht durchlüftetes Dach 1 2 3 4 5 6 7 8

M 1:20

z

0

100

200 mm

x

Kiesschüttung Polymer-Bitumenbahn als Abdichtung bituminöse Bahn als Abdichtung oder Dampfsperre Glasvliesbahn als Entspannungs-/ oder Schutzschicht Wärmedämmung aus geschäumtem Kunststoff (offenzellig) Bahn mit Metalleinlage als Dampfsperre Gefälleestrich Blech

113 Dachaufbau eines Terrassendachs.

1

z

x

2 3

4

5

6

7

1 2 3 4 5 6 7 8 9

schwerer Betonstein Sand oder Feinkies bituminöse Dachhaut Ausgleichsschicht extrudierter Hartschaum Dampfsperre Ausgleichsschicht Ausgleichsestrich Massivdecke

114 Struktur eines extrudierten, geschlossenzelligen Polystyrolschaums,100-fach vergrößert. Anders als beim expandierten Hartschaum liegen die Zellen in dichter Packung ohne Zwischenräume press aneinander an. Ein Aufsaugen von Wasser wird dadurch erschwert.

398


tt7FSIJOEFSUEBTAufschmelzen der Wärmedämmung (zumeist Schaumstoff ) beim Aufbringen von Schweißbahnen. DIN 18531-2, 6.2

Es kommen z. B. spezielle Glasvliese zum Einsatz ( ), die lose verlegt oder teilflächig verklebt werden können. t Trennlage/ Ausgleichslage zwischen Dampfsperre und Tragschicht. Dieser sind ähnliche Aufgaben wie oben zugeordnet, jedoch tritt der Dampfdruckausgleich eher in den Hintergrund. Hingegen ist hier die Überbrückung von Rissen in der Tragschicht und das Verhindern des Durchstanzens der Dampfsperre infolge Rauigkeiten auf der Tragschicht der entscheidende Faktor.

Zusammenfassung

Der meistverbreitete Aufbau bei nicht belüfteten flachen Dächern kann wie folgt beschrieben werden: tHHGTDIXFSFSPlattenbelag wenn begehbar (mit offenen Stoßfugen) tKiesauflage tSperrbahn tTrenn-/Ausgleichslage zwecks Dampfdruckausgleich t Wärmedämmung tDampfsperre tTrennlage/Schutzschicht tGefälleestrich tTragschicht (i. a. Massivdecke)

t %ÊNNTDIJDIUàCFSDichtschicht (Umkehrdach) Funktionsprinzip

Das Umkehrdach stellt eine Antwort auf eine Gefahr des konventionellen nicht belüfteten Flachdachs dar, die unweigerlich zu verheerenden Schäden führt, nämlich die Undichtigkeit der Sperrschicht. Konstruktive Einfachheit, Kostengünstigkeit und Wirksamkeit des konventionellen Flachdachs bedingen eine vollständige Dichtigkeit der Sperrebene, die erfahrungsgemäß in der Praxis oft – zumindest über einen längeren Zeitraum hinweg, oft auch wegen Beschädigung während des Baus – nicht gegeben ist. Bei der Umkehrdachkonstruktion liegt die Sperrebene unter der Dämmschicht ( 94) und führt dazu, daß diese sehr empfindliche Schicht gut geschützt ist. Sowohl UV-Schutz gegen Sonneneinstrahlung als auch Schutz gegen große Temperaturschwankungen, mechanische Beschädigung oder Reißen aufgrund mangelhaften Untergrunds, ist bei dieser Schichtenfolge gewährleistet.

3. Schalensysteme

Der Schichtenaufbau ist im Vergleich mit dem konventionellen Flachdach mit Dichtschicht über Dämmschicht einfacher, da durch die Anordnung der Sperrebene auf der wärmeren Seite der Dämmschicht nicht nur eine Abdichtung, sondern auch eine wirksame Dampfsperre gegeben ist. Zusätzliche Folien können folglich entfallen. Gegebenenfalls kann zwischen Dämm- und Sperrschicht eine Dränfolie angeordnet werden, die für ein rasches Abfließen des Niederschlagswassers sorgt. Umkehrdächer waren erst ausführbar seit die werkstofftechnischen Voraussetzungen dafür entwickelt wurden. Dies betrifft insbesondere das Wärmedämmmaterial, das sich im feuchten Milieu befindet und trotzdem keine nennenswerte Einbuße der Dämmfähigkeit erleiden darf. Erst die in den 50er Jahren in den USA entwickelten Schaumstoffe wiesen die erforderlichen Charakteristika auf. Einsatz finden geschlossenzellige extrudierte Schaumstoffe, die Wasser nur geringfügig aufsaugen ( a). Sie werden zwecks eines wirksamen Rieselschutzes mit gefalzten Stößen einlagig verlegt, mit einem Filtervlies oder einer Filtermatte abgedeckt und erhalten zum Schutz gegen Beschädigung und Aufschwimmen im Wasser eine übliche Kiesauflage. Alle Schichten oberhalb der Wärmedämmung müssen diffusionsoffen sein. Den angesprochenen Vorteilen dieser Umkehrdachkonstruktion stehen gewisse Schwächen gegenüber. Man muss insbesondere im Winter damit rechnen, dass kaltes Wasser auf der Tragschicht den Wärmeübergang an dieser Stelle erhöht, und damit zu einer Herabsenkung der Dämmfähigkeit des Daches führt. Aus diesem Grunde sind die Dämmstärken zu erhöhen ( b).

399

Aufbau

a DIN 4108-2; extrudergeschäumte Polystyrolschaumstoffe nach DIN 18164-1 und DIN V 4108-4 b DIN 4108-2, 5.3.3: bei der Berechnung des Wärmedurchlasswiderstands werden nach Norm nur die raumseitigen Schichten bis zur Bauwerks- oder Dachabdichtung berücksichtigt; eine Ausnahme stellt das Umkehrdach dar.

115 Verlegung des Dachaufbaus eines Umkehrdaches. Man erkennt die Falzung der Plattenstöße zwecks Rieselschutz. Zusätzliche Sicherheit bietet die darüber verlegte Vliesbahn. 116 (links) Verlegung der gefalzten Dämmplatten aus geschlossenzelligem Schaumstoff auf der Abdichtung eines Umkehrdachs.

400


2.3.6 Belüftetes Dach

Der prinzipielle Aufbau eines belüfteten Flachdachs auf massiver Tragschale ist in 95 dargestellt. Rechts sind zwei mögliche Ausführungen dargestellt ( 117, 118). Belüftete Flachdächer stellen heute grundsätzlich eher die Ausnahme dar. Dies ist vornehmlich auf die Schwierigkeit zurückzuführen, beim flachen Dach einen gut funktionierenden bewegten Luftzwischenraum baulich zu gestalten, im Vergleich mit belüfteten geneigten Dächern. Dies hat folgende Gründe: t höhere Lasten als beim geneigten Dach (Begehbarkeit!), die durch die Dämmschicht hindurch auf die Tragschicht abzutragen sind. t große Luftquerschnitte sind erforderlich, um ein Mindestmaß an Luftbewegung zu garantieren. t Luftzu- und -austrittsöffnungen, die anders als beim geneigten Dach nur schwer zu integrieren sind.

Kap. XII-5, Abschn. 2.3 Flache Dächer, S. 522

2.3.7 Dachan- und -abschlüsse

vgl. hierzu und zu folgenden Angaben: DDH Flachdachrichtlinien, 5.2 sowie DIN 18531-3, 8.

Heute kommen bei flachen Dächern in den meisten Fällen einschalige, nicht belüftete Dachkonstruktionen zur Ausführung. Belüftete Dächer sind eher für kleinere Gebäude geeignet. Da die Sperrbahn nicht vollflächig auf der Dämmschicht liegt, ist eine Tragschale als flächige Unterlage für die Abdichtung erforderlich, in der Regel aus Holzwerkstoffplatten oder als Bretterschalung auf geeigneter Unterkonstruktion. Diese wiese wird mit dem für die Dachentwässerung erforderlichen Gefälle verlegt. Die eigentliche Haupttragschale ist von dieser Anforderung – anders als bei herkömmlichen Flachdächern – nicht betroffen. Auf die Gewährleistung ausreichender Belüftungsquerschnitte ist dabei stets zu achten. Die Lasten werden nicht – wie beim herkömmlichen Flachdach – flächig über die Dämmschicht, sondern konzentriert über die Unterkonstruktion abgetragen. Infolgedessen sind Wärmebrücken unvermeidlich, wenngleich beispielsweise Lagerhölzer in diesem Sinne verhältnismäßig günstig sind. Belüftete flache Dächer finden sich vereinzelt bei Holztragwerken. Diese zählen zur Kategorie der Rippensysteme und werden in Kapitel XII-5 behandelt (). Die gestapelte kreuzweise Verlegung der Balken, bzw. Konstruktionshölzer, beim gerichteten Tragwerk erlaubt die verhältnismäßig einfache Schaffung durchgängiger Luftzwischenräume ohne aufwendige zusätzliche Aufbauten. Zum Zweck der Ausbildung einer wasserdichten Wanne ist es erforderlich, dass alle An- und Abschlüsse von Abdichtungen bis zu ihrem oberen Ende wasserdicht ausgeführt werden. Es ist sicherzustellen, dass Abdichtungen auch an ihren Aufkantungen den äußeren mechanischen und thermischen Beanspruchungen widerstehen können und ausreichend geschützt sind ( ).

3. Schalensysteme

401

117 Exemplarischer Aufbau eines belüfteten Flachdachs.

z z

M 1:20

x x

119 Starrer Wandanschluss eines Dachaufbaus mit Bitumenbahnen. Aufgehende Wand ungedämmt, gemäß Flachdachrichtlinien.

0

100

200 mm

118 Belüftetes Flachdach mit Tragschale aus Porenbeton, Stehfalzblechdeckung auf Beplankung.

120 Starrer Wandanschluss eines Dachaufbaus mit Bitumenbahnen. Aufgehende Wand mit WDVS, gemäß Flachdachrichtlinien.

402


t "OTDIMàTTFBOBVGHFIFOEFBauteile

Die Höhe der Anschlüsse von Dachabdichtungen über der Wasser führenden Ebene soll zwecks eines wirksamen Spritzwasser- und Überflutungsschutzes folgende Grenzwerte nicht unterschreiten: t 15 cm bei Dachneigungen bis 5° oder 8,8% t 10 cm bei Dachneigungen über 5° oder 8,8% Diese Höhe wird gerechnet ab Oberfläche des Belags (!), also beispielsweise Kiesschüttung oder Vegetationsschicht. In schneereichen Gebieten ist diese Anschlusshöhe ggf. zu vergrößern. Anschlussbahnen sind am oberen Rand mithilfe von mechanischen Verbindungsmitteln gegen Abrutschen zu sichern. Das obere Ende muss regensicher, beispielsweise durch z-förmige Abdeckleisten, verwahrt werden. Etwaige Bewegungen innerhalb des Untergrunds oder zwischen Untergrund und aufgehendem Bauteil dürfen nicht auf die Abdichtung übertragen werden. Zu diesem Zweck sind die Abdichtungsbahnen im Übergangsbereich lose auf dem Untergrund zu verlegen, ggf. mit Trennstreifen. Besteht die Gefahr der mechanischen Beschädigung wie etwa bei genutzten Dachflächen, müssen die Bahnen im hochgezogenen Bereich zusätzlich abgedeckt werden, beispielsweise durch Schutzbleche oder Platten.

121 Starrer Wandanschluss eines Dachaufbaus mit Kunststoff-/Elastomerbahnen und Verbundblech. Aufgehende Wand ungedämmt, gemäß Flachdachrichtlinien.

122 Starrer Wandanschluss eines Dachaufbaus mit Kunststoff-/Elastomerbahnen. Aufgehende Wand mit WDVS, gemäß Flachdachrichtlinien.

3. Schalensysteme

403

123 Beweglicher Wandanschluss eines Dachaufbaus mit Bitumenbahnen, mit Hilfskonstruktion, gemäß Flachdachrichtlinien.

124 Beweglicher Wandanschluss eines Dachaufbaus mit Kunststoff-/ Elastomerbahnen, mit Hilfskonstruktion, gemäß Flachdachrichtlinien.

125 Starrer Dachrandabschluss eines Dachaufbaus mit Bitumenbahnen, gemäß Flachdachrichtlinien.

126 Starrer Dachrandabschluss eines Dachaufbaus mit Kunststoff-/ Elastomerbahnen, gemäß Flachdachrichtlinien.

404


127 Dachrandabschluss eines Dachs in Leichtbaukonstruktion mit Kunststoffbahnen und Verbundblech, gemäß Flachdachrichtlinien.

128 Dachrandabschluss eines Dachaufbaus mit Kunststoff-/Elastomerbahnen ohne Aufkantung, mit Rinne, gemäß Flachdachrichtlinien.

129 Lichtbandanschluss eines Dachaufbaus mit Bitumenbahnen, Ausführung mit Stahlzarge, gemäß Flachdachrichtlinien. Lichtbandkonstruktion abstrahiert dargestellt.

130 Lichtbandanschluss eines Dachaufbaus mit Kunststoffbahnen, Ausführung mit Stahlzarge, gemäß Flachdachrichtlinien. Lichtbandkonstruktion abstrahiert dargestellt.

3. Schalensysteme

131 Dachablauf mit Aufstockelement in einem Dachaufbau mit Bitumenbahnen, gemäß Flachdachrichtlinien.

405

132 Bewegungsfuge in einem Dachaufbau, ausgeführt mit Polymerbitumenbahnen, gemäß Flachdachrichtlinien.

406


Bei Verwendung von Bitumenbahnen muss der Anschlussstreifen des aufgehenden Bauteils mit einer Haftbrücke, also einem Voranstrich oder einer Grundierung versehen werden. Zur Vermeidung scharfer rechtwinkliger Abkantungen der Abdichtungsbahnen ist in der Ecke der Aufkantung ein Dämmkeil einzuarbeiten. An ihm werden die mindestens zweilagigen Bitumenbahnen abgesetzt und mit Anschlussstreifen bis zur notwendigen Höhe ergänzt. Diese werden mit Rückversatz in die Lagen der Dachabdichtung eingebunden. Anschlüsse können auch mit eingeklebten Blechen (Bitumenbahnen, nur Anwendungskategorie K1) oder mit Verbundblechen (Kunststoff- und Elastomerbahnen) hergestellt werden. Grundsätzlich wird unterschieden zwischen 3

2.3.8 Dachbegrünungen

DIN 18531

t FYUFOTJWFS#FHSàOVOH: verhältnismäßig dünner Schichtenaufbau mit niedrig wachsenden Pflanzen. Eine extensive Begrünung kann die sichernden und schützenden Aufgaben einer Kiesschüttung übernehmen ( ).

DIN 18195-2

t intensiver Begrünung: es ist ein dickerer Schichtenaufbau erforderlich, die Pflanzen erfordern ständige Pflege. Die Eigenlast des Schichtenaufbaus ist hinsichtlich der Sicherung gegen Abheben wie auch hinsichtlich der Tragfähigkeit der Konstruktion nachzuweisen ( ).

nähere Angaben hierzu finden sich in DDH: Flachdachrichtlinien, 4.7.3

2.3.9 Dächer mit nicht massiven Tragschalen

Es lässt sich eine Anstaubewässerung der Bepflanzung ausführen, bei der die Pflanzen durch stehendes Niederschlagswasser bewässert werden. Hierzu ist das Flachdach gefällelos auszuführen. An die Dachabdichtung sind entsprechend erhöhte Anforderungen zu stellen ( ). Begrünte Dächer sind mit einer Durchwurzelungsschutzlage zu versehen, um Schäden an der Abdichtung durch die Einwirkung der Wurzeln zu verhindern. Diese ist bei mehrlagigen Abdichtungen als oberste Lage oder alternativ getrennt aufliegend auszuführen. Sie ist so zu verlegen, dass eine Hinterwanderung durch die Wurzeln ausgeschlossen ist. An-, Abschlüsse und Durchdringungen der Abdichtung werden zweckmäßigerweise mittels geeigneter unbepflanzter Streifen (Kiesschüttungen oder Plattenbeläge) von Bewuchs freigehalten. Im Wesentlichen herrschen vergleichbare Verhältnisse wie bei Tragschalen aus Beton. Zum Einsatz kommen bei dieser Art von tragender Konstruktion insbesondere Holzblockelemente aus Brettstapeln oder aus kreuzweise verklebten Holzlamellen. Eine beispielhafte Ausführung zeigt 135. Analoge Konstruktionen für Außenwände und geneigte Dächer finden sich in 75-78 sowie in 86 und 87.

3. Schalensysteme

407

1

2

3

4

5

6

2

3

4

5

6

7

Aufhau herkömmliches Flachdach

Aufbau herkömmliches Flachdach z

z

x

x

133 Extensive Begrünung (System 1 2 3 4 5 6 7

1

)

134 Intensive Begrünung (System Zinco®)

Zinco®

1 Rasen, Stauden, bei höherer Substratschüttung auch Sträucher und Kleinbäume 2 Systemerde 3 Systemfilter 4 Dränelement 5 Isolierschutzmatte 6 bei Bedarf Wurzelschutzbahn

Sprossenmischung Systemerde integrierte Absturzsicherung Systemfilter Dränelement Floradrain Speicherschutzmatte bei Bedarf Wurzelschutzfolie

0

100

200 mm

M 1:20

3

8

7

2

1 5

6 4 135 Flachdach auf Tragschale aus Holzblockelement (System Lignotrend®)

z

y

75, 78

1 2 3 4 5 6 7 8

Dreischichtplatte 50 mm für Dachüberstand Ortgangbrett Blechabdeckung BSH-Träger Dampfbremse V 60 S4 Al auf Trennlage, z. B. V13 Massivdeckenelement mit unterseitiger Akustikverkleidung Wärmedämmung Elastomer-Dachbahn

408

3.


Doppelte Schalensysteme Band 2, Kap. VII, Abschn. 3. Doppelte Schalensysteme, S. 94

z

y x

Abschn. 2.3.5 Nicht belüftetes Dach > Schutz gegen äußere Einwirkungen auf die Abdichtung, S. 390 DIN 1053-1, 8.4.3

Grundsätzliche Überlegungen zu zweischaligen Aufbauten von Hüllbauteilen finden sich an anderer Stelle ( ). Eine der Schlussfolgerungen aus diesen Grundsatzerwägungen ist die Tatsache, dass doppelte Schalensysteme mit schweren biegesteifen Schalen, wie wir sie in diesem Abschnitt betrachten, hauptsächlich bei Außenwänden auftreten, selten bei Dächern. Dachaufbauten mit aufliegenden plattenartigen Schalen, beispielweise Estriche aus Beton, sind hierfür zwar beispielhafte Anwendungen, unterscheiden sich jedoch nicht wesentlich von Flachdächern mit anderen schweren Auflagen ( ) und sollen an dieser Stelle nicht als typisches zweischaliges Bauteil behandelt werden. Hingegen spielen zweischalige Außenwände eine größere bauliche Rolle und sollen deshalb im Folgenden näher untersucht werden. Sie treten im Wesentlichen in Mauerwerk aus Ziegeln oder anderen Steinen, oder alternativ in Betonbauweise auf. Zweischalige Außenwände aus Mauersteinen werden in folgenden Konstruktionsarten ausgeführt ( ): t zweischalige Außenwand mit Putzschicht, entweder auf der Außenseite der Tragschale oder der Vorsatzschale aufgebracht t zweischalige Außenwand mit Luftschicht tzweischalige Außenwand mit Luftschicht und Wärmedämmung t zweischalige Außenwand ohne Luftschicht mit Wärmedämmung (Außenwand mit Kerndämmung) Die ersten beiden Varianten sind zwar in der Norm berücksichtigt, haben aber heute wegen ihres eingeschränkten Wärmedämmvermögens keine Bedeutung. Bauliche Relevanz besitzen hingegen die beiden Varianten mit Wärmedämmschicht, jeweils mit oder ohne Luftschicht. Sie werden im Folgenden näher diskutiert. Zweischalige Außenwände aus Beton unterscheiden sich in ihrem konstruktiven Aufbau nicht wesentlich von den zweischaligen Wänden aus Mauersteinen. Aus Gründen der Herstellung bestehen indessen fundamentale Unterschiede zu diesen, sowohl was Fertigteile wie auch Ortbetonkonstruktionen angeht.

3.1

Zweischalige Außenwände ohne Luftschicht

Diese treten in Mauerwerksbauweise als zweischalige Außenwand mit Kerndämmung in Erscheinung oder alternativ in Stahlbetonbauweise als Fertigteil oder vor Ort gegossen.

3.1.1

aus Mauersteinen

Dem ursprünglichen Charakter von traditionellen einschaligem Sichtmauerwerk als monolithische Konstruktion kann man sich heute angesichts der geltenden Wärmedämmstandards lediglich als zweischalige Außenwandkonstruktion mit einer Verblendschale aus Sichtmauerwerk annähern. Die äußere Erscheinung dieser Hüllen ähnelt derjenigen traditionellen einschaligen Mauerwerks, zeigt indessen bei näherer Betrachtung abweichende Merkmale, wie beispielsweise

3. Schalensysteme

409

durchgehende Stoßfugen (vertikale Dehnfugen), die dem statischen Wirkprinzip tragenden Mauerwerks zuwiderlaufen. Die Ausführung von Sichtmauerwerk erfordert hohe Sorgfalt und Sachkenntnis beim Vermauern. Bereits kleine Unregelmäßigkeiten werden vom Betrachter wahrgenommen. Das gleiche gilt für die Regelmäßigkeit des Farbspiels einer Sichtmauer. Eine Mischung der Steine aus unterschiedlichen Paletten ist unumgänglich, so dass sich die Arbeit mit Musterwänden empfiehlt. Bei zweischaligen Außenwänden dient die innere Schale oder Hintermauerung der Lastabtragung und ist für die Aufnahme aller anfallenden Lasten zu bemessen. Die äußere Schale, auch als Verblendschale oder Vormauerschale bezeichnet, als Wetterhaut, d. h. sie muss mit frostbeständigen Steinen ausgeführt werden. Für die Verfugung gelten beim Vermauern besonders hohe Anforderungen, da eine größtmögliche Dichtigkeit gegen Feuchte von außen zu gewährleisten ist. Entweder wird der Mörtel mit Fugenglattstrich ausgeführt oder sogar im Bereich der ersten 2 cm flankensauber wieder ausgekratzt und nachträglich verfugt, insbesondere wenn hier spezielle Wünsche an die Farbe des Fugenmörtels gestellt werden oder dieser mit der Mörtelgruppe III/IIIa ausgeführt werden soll. Die Abstände zwischen den Schalen sind maßgeblich für die maximal realisierbare Dämmstoffdicke und somit für das Wärmedämmvermögen der Außenwand insgesamt, wenn man von der Wärmedämmung der Tragschale selbst absieht. Sie sind eingeschränkt aufgrund der Notwendigkeit, die Verblendschale in der Tragschale rückzuverankern. Übermäßige Schalenabstände würden infolge großer Versatzmomente zwischen den Schalen und erhöhter Knickgefahr dünner Drahtanker zu dickeren Verankerungsquerschnitten und folglich zu vergrößerten Wärmebrücken führen. Schalenabstände sind in der Norm ( ) wie folgt geregelt:

t Schalenabstand

DIN 1053-1, 8.4.3.4

t maximaler Schalenabstand 150 mm t minimaler Schalenabstand 40 mm wenn überquellende Mörtelreste mindestens von einer Schale abgestrichen werden, sonst sind 60 mm erforderlich. Diese Abstände sind indessen nur für zweischalige Mauern ohne Wärmedämmung, wie sie heute in der praktischen Anwendung kaum mehr vorkommen, relevant. Das zweischalige Mauerwerk mit Kerndämmung füllt den maximal realisierbaren Schalenabstand von 150 mm vollständig mit Wärmedämmung und schöpft folglich die Möglichkeiten der Dämmfähigkeit vollständig aus. Zweischalige Mauern mit Luftschicht, wie sie weiter unten ( ) diskutiert werden, verringern die Dämmstärke zugunsten der nicht dämmwirksamen Luftschicht um 40 mm.

Abschn. 3.2.1, S. 424

410


t 7FSBOLFSVOHEFSVerblendschale

Luftschichtanker sorgen für die konstruktive Verbindung zwischen Trag- und Verblendschale. Die Mindestdurchmesser der Anker richten sich nach ihrer freien Länge und der Gebäudehöhe. Erfahrungsgemäß genügen 5 Anker mit dNNKFN2 Wandfläche. Bei Wandbereichen bis zu 12 m über Gelände und einem Abstand der Schalen von maximal 7 cm genügen Anker von dNN"O allen freien Rändern, beispielsweise an Gebäudeecken, Öffnungen, entlang von Dehnfugen und an den oberen Enden der Außenschalen, sind zusätzlich mindestens 3 Anker je Meter Randlänge anzuordnen. Der vertikale Abstand der Luftschichtanker soll höchstens 500 mm, der horizontale Abstand höchstens 750 mm betragen. Die Anker bestehen aus nichtrostendem Stahl. Sie stellen eine nach DIN 4108-2 vernachlässigbare Wärmebrücke dar und müssen als solche nicht gesondert nachgewiesen werden. Die Luftschichtanker können sowohl in die Lagerfugen der Tragschale eingelegt als auch in eine Betontragschale eingedübelt werden. Eine modulare Abstimmung von Trag- und Verblendschale auf das oktametrische Maßsystem des Mauerwerks erscheint nach wie vor sinnvoll, ist aber nicht unbedingt notwendig. L-förmige Drahtanker können bei Bedarf entsprechend verbogen werden. Sämtliche Lasten der Verblendschale müssen von der Tragschale aufgenommen werden sofern keine getrennte Auflagerung der Verblendschale im Sockelbereich erfolgt (gesonderte Aufnahme der lotrechten Lasten, Einleitung der Horizontallasten in die Tragschale) bzw. immer bei Verblendschalenabschnitten in oberen Geschossen. Hierzu sind Abfangkonstruktionen vorzusehen. Zur Aufnahme von Dehnungen sowie zur verteilten Abgabe der Lasten auf die Tragschale wird die Verblendschale in einzelne Segmente aufgegliedert – ca. 6 m Breite bis max. 6 m Höhe. Die einzelnen Mauerwerkssegmente müssen ihre Eigenlast über ihre ganze Länge hinweg vollflächig an die Tragschale abgeben können. Dies erfolgt in der Regel durch Konsolleisten oder Einzelkonsolen aus korrosionsgeschütztem Stahl oder Edelstahl. Werden einzelne Konsolanker ausgeführt, muss jeder Stein beidseitig auf einem solchen aufliegen. Ein Auflagern auf thermisch getrennten Betonbalken ist ebenfalls möglich.

3. Schalensysteme

411

w 400 Fixpunkt y

11,5

y

2

x

136 Dehnfuge in der Ecke der Verblendschale.

1

w 36,5 x

y

2

hier keine Luftschichtanker

w 400 x

137 Dehnfuge im Eckbereich der Verblendschale.

138 Symmetrische Anordnung der Dehnfugen, Ecke im Verband ausgeführt.

Standardausführung für geschlossene Wandscheiben

Eckabfangkonsole für Ecken und Vorsprünge

Winkelkonsole zur Verwendung an Ecken, Stützen, Fugen und Wandenden

Winkelkonsolanker zur Abfangung über Öffnungen, Edelstahlwinkel von unten sichtbar

Für die Verankerung von Fertigstürzen mit einbetonierter Gewindeschlaufe oder Halfenschiene

Winkelkonsolanker mit Höhenversatz für Fensteranschlag

2

3

4

139 Justierbarer Konsolanker für die Unterstützung der Verblendschale. Die Verankerung erfolgt bei dieser Variante in einer einbetonierten Ankerschiene (in Hintermauerung aus Beton oder in Massivdeckenstirnfläche), alternativ sind auch Verbundanker oder spezielle Tragarme für die Deckenoberseite anwendbar. Der Steg kommt in eine Stoßfuge zu liegen, die Auflagerplatten bieten jeweils zwei anstoßenden Steinen ein Auflager (System Halfen™). 1 2 3 4

Ankerschiene räumlich justierbare Befestigung Steg Auflagerplatte z

x

140 Verschiedene Ausführungen von Konsolankern, links Einzelkonsolen, rechts lineare schienenförmige Auflager (System Halfen™).

412


t &OUXÊTTFSVOH

Da sowohl mit Durchfeuchtung der bewitterten Verblendschale wie auch ggf. mit Tauwasserniederschlag an ihrer Innenseite zu rechnen ist, muss die Verblendschale am unteren Ende mit Entwässerungsöffnungen versehen werden. Zu diesem Zweck lässt man im Allgemeinen Stoßfugen der untersten Steinreihe unvermörtelt. Sie dienen zur Abführung in den Schalenzwischenraum eingedrungenen oder dort kondensierenden Wassers. Auch in Brüstungs- und Sturzbereichen sind entsprechende Öffnungen vorzusehen. Pro 20 m2 Wandfläche ist ein Entwässerungsquerschnitt von rund 5000 mm2 sicherzustellen. Die Tragschale und ggf. in sie einbindende Decken sind an den unteren Enden der Abschnitte des Schalenzwischenraums durch geeignete Maßnahmen gegen Feuchte zu schützen. Es sind zu diesem Zweck Abdichtungsstreifen derart zu verlegen, dass sie in Lagerfugen der Trag- und Verblendschale einbinden und das Wasser im Schalenzwischenraum mit Gefälle nach außen in die unteren Entwässerungsöffnungen einleiten. Analog ist an Fenster-, Türstürzen und Sohlbänken zu verfahren.

t 7FSGPSNVOHFO WPO 5SBH VOE Verblendschale

Beide Schalen sehen sich sehr unterschiedlichen mechanischen und thermischen Belastungen unterworfen. Die Hauptlasten werden ausschließlich von der Tragschale aufgenommen, nur die Außenschale ist größeren thermischen Schwankungen ausgesetzt. Aus diesem Grunde ist mit stark abweichendem Verformungsverhalten zu rechnen, so dass eine Aufteilung der Verblendschale durch Dehnfugen in einzelne Abschnitte erforderlich ist. Dies betrifft insbesondere die Ecken, an denen die Dehnungen der einen Schale zum Ausreißen der rechtwinklig anschließenden Schale führen können. In der Höhe sind folgende Unterteilungen vorzunehmen: t BMMF 12 m mit entsprechenden Abfangkonstruktionen an der Dehnfuge bei Schalendicken von 115 mm. t BMMF6 m bei Schalendicken unter 115 mm. Diese sind insgesamt bis maximal 20 m über Gelände zulässig.

t UIFSNPIZHSJTDIFT7FSIBMUFO

Maßgeblich bei der Entwicklung zweischaliger Mauerkonstruktionen war die dichtende Wirkung von Luft- oder Putzschichten zwischen den beiden Schalen. Da die Außenschale nicht als wasserdicht, sondern nur als regensicher angesehen werden kann, erfolgt dabei das Dichten gegen Wasser in zweistufiger Form. Bei den heute baurelevanten Ausführungen mit Wärmedämmung, alternativ mit oder ohne Luftschicht, übernimmt entweder die Luftschicht die Aufgabe einer Sperrebene gegen Wasser oder alternativ die Kerndämmung bei Ausführung ohne Luftschicht. Aus diesem Grund sind bei zweischaligem Mauerwerk mit Kerndämmung nur dauerhaft wasserabweisende Dämmstoffe zu verwenden. Ferner ist durch dichtes Stoßen von Matten oder durch Verfalzen von Platten dafür zu sorgen, dass an den Stoßstellen ein Wasserdurchtritt durch die Dämmschicht dauerhaft verhindert wird.

3. Schalensysteme

413

Drahtanker

Konsolanker

141 Zweischaliges Mauerwerk mit Kerndämmung, Abfangung der Verblendschale auf Deckenhöhe mittels Konsolankers.

Auflagerung verblendschale

z

x

142 Zweischaliges Mauerwerk mit Kerndämmung, Fußpunkt der Verblendschale.

414


Abschn. 3.2.1, S. 424

An die Wasserdampfdurchlässigkeit der Verblendschale ist bei Mauerwerk mit Kerndämmung keine besondere Anforderung zu stellen, da die Erfahrung zeigt, dass kein erhöhter Feuchteanfall an ihrer Innenseite zu befürchten ist.4 Eine Luftschicht zwischen Wärmedämmung und Verblendschale entsprechend der Ausführung in () kann die Wasser sperrende Funktion nur dann wirkungsvoll erfüllen, wenn sie fachgerecht, ohne Mörtelbrücken ausgeführt ist. Untersuchungen durch Gertis 5 haben ergeben, dass die nicht immer zuverlässige Sperrwirkung der Luftschicht es nicht rechtfertigt, auf die zusätzliche Dämmschichtdicke zu verzichten, die für die Luftschicht geopfert werden muss – der maximale Schalenabstand ist 150 mm. Hierzu trägt auch die Gefahr bei, dass Regenwasser ungewollt durch Lüftungsöffnungen in die Luftschicht gelangt. Aus diesen Gründen wird in dieser Quelle insbesondere aus Gründen des verbesserten Wärmeschutzes der Ausführung ohne Luftschicht – mit Kerndämmung – der Vorzug gegeben.

Schnitt A-A

Maueranschlussanker aus Edelstahl

A

A

AttikaVerblendanker

143 Zweischaliges Mauerwerk mit Kerndämmung. Attikaausbildung mittels Verblendanker bei gleitender Auflagerung der Dachdecke. Der Verblendanker befestigt die Krone der Verblendschale an der Außenwand und erlaubt dadurch die Aufnahme der Gleitbewegung der Decke, ohne sie auf die Vorsatzschale zu übertragen.

z

x

141, 142

3. Schalensysteme

Zweischalige Außenwände aus Stahlbeton mit Wärmedämmkern ohne Luftschicht kommen in den beiden Ausführungen als vor Ort gegossene zweischalige Mauer wie auch als FertigteilSandwichkonstruktion zum Einsatz. Zweischalige Ortbetonwände bewahren ähnlich wie die zweischalige Ausführung mit Mauersteinen das Bild der schweren, monolithischen Massivwand bei gleichzeitiger Einhaltung der heute erforderlichen Dämmstandards. Ähnlich wie bei jenen, wird dieses Bild mit vergleichsweise hohem bautechnischen Aufwand erkauft, wie im Folgenden näher kommentiert werden soll. Besonders herstellungstechnische und betontechnologische Schwierigkeiten sind zu bewältigen, vor allem wenn hohe Sichtbetonqualitäten angestrebt werden.6

415

3.1.2 aus Stahlbeton

t WPS0SUHFHPTTFO

Grundsätzlich können zweischalige Ortbetonaußenwände in einem oder zwei Arbeitsgängen gegossen werden. Im ersten Fall wird der Dämmkern in die Schalung eingelegt und die beiden Schalen gleichzeitig von beiden Seiten gegen die Dämmplatten betoniert. Schalungsanker verbinden beide Schalflächen und durchdringen den Dämmkern. Diese Variante stellt hohe Anforderungen an die Ausführung. Häufiger, weil unkritischer, ist das zeitversetzte Betonieren der beiden Schalen. Dabei wird zunächst die zumeist tragende Innenschale errichtet. Die Außenschale wird außenseitig geschalt und gegen die Dämmschicht betoniert. Prozessbedingt ist eine hintere Schalung kaum sinnvoll (weil aufwendig und verloren), deshalb fehlt in den meisten Fällen eine Hinterlüftung der Wetterschale. Für die Außenschale sind Mindestdicken von 15 bis 20 cm erforderlich, um ein gleichmäßiges Einfüllen des Frischbetons über größere Höhen, eine sinnvolle Anordnung der Bewehrung sowie eine wirkungsvolle Verdichtung mittels Rüttelflasche zu ermöglichen. Es entstehen Flächengewichte der Wetterschale von 400 bis 500 kg/ m2, die sinnvollerweise nicht über eine Rückverankerung an der Tragschale, sondern senkrecht direkt über eine Fundierung - oder zumindest einen Konsolstreifen - abgetragen werden. Auch für die Innenschale gelten ähnliche Mindestdicken, so dass sich schon bei nur mäßigen Dämmstärken von 10 cm Mindestmauerdicken von 15 DNFSHFCFO

Herstellung

Die Vorsatzschale erfüllt im Wesentlichen die Aufgabe einer Wetterhaut. Aktuelle Erfahrungen haben gezeigt, dass der Sichtbeton – anders als zunächst angenommen – in hohem Maße empfindlich ist gegen einen Verwitterungsmechanismus, der sich durch Reißen, Frostabsprengungen, Offenlegen und letztlich Korrosion der Bewehrung kennzeichnet. Begünstigt wird dieser Prozess durch Oberflächenbehandlungen, die eine dichte und kontinuierliche äußere Deckschicht aus Zementstein entweder nicht ermöglichen (Horizontalverguss, Abzug und Bürstenstrich) oder diese sogar nachträglich entfernen oder zerstören (Stocken,

Witterungsschutz

416


Hämmern, Auswaschen). Die Rissbildung kann wegen der Schwindcharakteristik von Beton nicht vollständig vermieden, aber mittels niedrigem Wasserzementwert, einer besonders sorgfältigen Ausführung einer dichten, feinmaschigen Schwindbewehrung sowie mithilfe einer Nachbehandlung, welche die Hydratation der äußeren Schichten begünstigt, minimiert werden. Dies ist gewöhnlich mit erheblichen Kosten verbunden . Günstig wirkt sich indessen die Masse der Verblendschale zumindest hinsichtlich der Temperaturentwicklung in den Außenschichten der Wand aus. Hohe Temperaturen und Hitzestau, wie beispielsweise bei dünnen Überzügen (Beispiel: Putzschichten von Wärmedämmverbundsystemen) auftreten, sind bei Betonvorsatzschalen dank ihres Speichervermögens nicht zu befürchten. Verformungen

Wetter- und Tragschale sind verschiedenen Temperaturschwankungen ausgesetzt und verformen sich auf sehr unterschiedliche Weise. Die stärkeren Dehnungen der Außenschale müssen von dieser weitgehend rissefrei aufzunehmen sein sowie auch von ihrer Verankerung an der Tragschale. Dies kann zur Notwendigkeit führen, einzelne Fassadenfelder abzufugen, was dem Wunsch zuwiderläuft, eine durchgängige fugenlose Oberfläche zu schaffen – eine ortbetontypische Zielsetzung, die eng mit der entwurflichen Idee der zweischaligen Ortbetonwand verknüpft ist. Zwängungsspannungen, die sich nicht in Dehnfugen neutralisieren können, führen oft zu Spontanfugen des Materials in Form von Rissen.

entwurfliche Gesichtspunkte

Konstruktiv gesehen erfüllt eine Sichtbetonschale ihre Hauptaufgabe als dauerhafter Schlagregenschutz nur leidlich gut. Man bedenke, dass Dauerhaftigkeit bei Beton entweder begrenzt ist, oder durch hohen Aufwand zu sichern ist. Die baukonstruktiven Probleme, die sich aus einer derart schweren Außenschale ableiten, sind zwar grundsätzlich lösbar, bergen aber Risiken und stellen die berechtigte Frage nach der konstruktiven Logik dieser Außenwandbauweise. Zu erklären und zu rechtfertigen ist die zweischalige Betonaußenwand aber erst durch die formalen Vorstellungen, die man mit ihr zu verwirklichen sucht: Der Sichtbeton bietet für viele Architekten ein Bild des Massiven, Zeitlosen, Dauerhaften gegenüber dem eher papierenen, ephemeren Charakter der leichten Außenverkleidung. Die zweischalige Sichtbetonwand stellt den Versuch dar, das archaisch-ursprüngliche Bild des Hauses aus einem Material und einem Guss unter Wahrung heutiger Komfort- und Umweltanforderungen gleichsam mittels eines konstruktiven Kraftakts zu realisieren. Da das massive Kernhaus mit einem Mantel aus faserigem, höchst unerhabenem dämmenden Stoff verkleidet werden muss, wird ein zweites massives Haus von außen addiert. Zusätzlich wird bei der Ortbetonvariante der Sichtschale ein fugenloses Äußeres – das beim einschaligen Bauwerk unter bestimmten Voraussetzungen realisierbar und durchaus sinnvoll ist – ebenfalls unter Inkaufnahme von erhöhtem Aufwand und Risiko gleichsam

3. Schalensysteme

417

erzwungen: insgesamt eine architektonische Fiktion, die teuer erkauft wird. Bei den in Werksvorfertigung hergestellten zweischaligen Betonaußenwänden mit Dämmkern ohne Luftschicht handelt es sich um Sandwichbauteile bzw. Mehrschichtenfassaden. Der Begriff Sandwich wird im Betonbau – abweichend von der Begriffsdefinition in diesem Werk – nur auf den Schichtenaufbau bezogen und bezeichnet nicht ein mechanisches Zusammenwirken von Kern und Deckschalen. Sandwichbauteile können sowohl als Elemente des Primärtragwerks (im Großtafelbau) wie auch als lediglich ausfachende Hüllbauteile (im Skelettbau) eingesetzt werden. Die vorgefertigten Elemente werden meist am Primärtragwerk angehängt. Heute werden die besonders witterungsbeanspruchten Außenschalen im so genannten Negativverfahren gegen eine Schalfläche betoniert, was – anders als beim Positivverfahren, wo diese auf die Dämmung betoniert und nur oberseitig abgezogen und gebürstet wird – eine qualitativ hochwertige und witterungsbeständige Oberfläche der Verblendschale ermöglicht ( 144 bis 146). Grundsätzlich ist eine Reduzierung der Bauteildicken aus Transport- und Montagegründen sinnvoll, allerdings ohne die Mindestüberdeckung der Bewehrung zu gefährden. Innerhalb der durch den Transport vorgegebenen Maximalabmessungen sind großflächige, in sich fugenlose Außenwandelemente realisierbar. Üblich sind Dicken von 7 bis 10 cm für die Vorsatzschale, von 10 bis 20 cm für die Tragschale. Dämmstärken liegen im Regelfall zwischen 8 und 15 cm. Während die Bewehrung der Tragschale in Funktion ihrer Belastung bemessen wird, erhält die Vorsatzschale im Regelfall nur eine einlagige konstruktive Bewehrung. Dies setzt ihre Biegesteifigkeit herab und erlaubt größere Verformungen infolge Temperatur, die sich durch Schüsseln infolge unterschiedlicher Dehnungen an der Außen- und Innenfläche bemerkbar machen.7

1

2

t 'FSUJHUFJMF

Herstellung

3

144, 145, 146 Liegendes Betonieren einer Sandwichplatte im Werk nach dem Negativverfahren (Darstellung ohne Verbindungsanker). Die hochwertige Schalseite liegt unten, die gröbere Abzugsseite oben.

418


Elementierung die angesprochene Problematik ist vergleichbar mit derjenigen von Außenschalen in Ortbeton wie weiter oben in diesem Abschnitt unter dem Titel ‚Verformungen‘ beschrieben

Verankerung der Schalen

DIN 1045-1, 13.7.3 (2)

Sandwichartige Außenwände lassen sich als einoder zweigeschosshohe Tafeln mit integrierten Fensteröffnungen fertigen oder alternativ als Brüstungselemente. Zweischalige Fassadenelemente ohne Luftschicht sollten zum Zweck der Rissbegrenzung an der Außenschale nicht deutlich höher oder länger als 5 bis 6 m sein ( ). Bei größeren Elementen sollte die Vorsatzschale in kleinere Felder abgefugt sein.8 Anders als bei Sandwichtafeln der ersten Generationen, bei denen verbindende Betonstege zwischen den Schalen beträchtliche Wärmebrücken erzeugten – und enstprechende Schadensfälle hervorriefen –, werden diese bei modernen Sandwichplatten durch Stahlanker miteinander gekoppelt. Dadurch lassen sich trotz hoher Bauteilgewichte die Wärmebrücken auf ein tolerierbares Minimum reduzieren. Die Verbindung zwischen beiden Schalen muss die Einwirkungen auf die Vorsatzschale durch den Kernraum hindurch auf die Tragschale leiten und – analog zu anderen zweischaligen Wandaufbauten – derart gestaltet sein, dass unterschiedliche Verformungen zwischen beiden zwängungsfrei aufgenommen werden ( 149). Alle Verbindungsmittel sind nach ( ) aus bauaufsichtlich zugelassenen, korrosionsbeständigen Werkstoffen herzustellen, im Allgemeinen bestehen sie aus rost- und säurebeständigem Stahl. Eine Wartung der Verankerung ist nach Einbau nicht mehr möglich, das Risiko durch Herabfallen von Fassaden groß. Es sind verschiedene bauaufsichtlich zugelassene Verankerungssysteme erhältlich. Sie bestehen zumeist aus folgenden Komponenten: t Trag- bzw. Horizontalanker zur Abtragung von Lasten parallel zur Wandebene. Mit ihnen werden die drei möglichen Verschiebungsrichtungen behindert ( 150). t Verbundbügel bzw. Verbundnadeln zur Abtragung von Lasten rechtwinklig zur Wandebene (insbesondere Windlasten) ( 152, 153) t GBMMXFJTF BVDI Torsionsanker zur Behinderung von Verdrehungen. Diese sind dann erforderlich, wenn pro Platte nur ein zentraler Traganker angeordnet ist. Die Anker werden beim Vergießen der Elemente nach dem üblichen Negativverfahren zunächst mit der Bewehrung der Vorsatzschale verriegelt und in diese eingegossen. Anschließend wird die Wärmedämmung verlegt und auf dieser die Tragschale vergossen. Die Anker werden dabei in diese einbetoniert und sind ggf. durch zusätzliche Bewehrungsstäbe gesichert. Die 149 zeigt mögliche Anordnungen von Ankern in einer Sandwichplatte.

3. Schalensysteme

Die Verankerung einer Sandwichplatte am Primärtragwerk kann grundsätzlich erfolgen durch: 9

419

Verankerung am Primärtragwerk

t Konsolenauflagerung mit Lagesicherung und Aufnahme von Horizontalkräften durch geeignete Verankerungen ( 155) t Bewehrungsanbindung und Ortbetonverguss, alternativ linear oder punktuell. Diese Lösung bietet sich beispielsweise bei Verwendung von Elementdecken mit Aufbeton an ( 156, 157) Wenngleich die Tragschale wesentlich geringere Temperaturdehnungen ausgesetzt ist akls die Vorsatzschale, ist dennoch darauf zu achten, dass keine Zwängungen durch Schwinden oder durch elastische Verformungen entstehen. Analog zu zweischaligen Mauerwerkswänden ist die Ecke besonders abzufugen ( 158 bis 160).

Ecken

Fugen sind bei Fertigteilbauweisen gleichsam prinzipbedingt und müssen Aufgaben der Toleranz- und Verformungsaufnahme, der Montage und der Dichtung dauerhaft zuverlässig erfüllen. Ganze Generationen von Fertigteilbauweisen sind an mangelhafter Fugenausbildung gescheitert. Folgende Fugenausbildungen werden im modernen Fertigteilbau verwendet: 10

Fugendichtigkeit

t %JDIUFOEVSDIFMBTUJTDIFDichtstoffe mit Flankenhaftung: unter Normalbedingungen ist diese Fugenausbildung einfach herzustellen, wasserdicht und dabei imstande, Relativbewegungen zwischen den Bauteilen aufzunehmen. Es werden Dichtstoffe nach ( ) eingesetzt. Die Dauerhaftigkeit dieser Fugenausbildung ist kritisch und abhängig von einer fachgerechten Ausführung ( 161 bis 163). t %JDIUFOEVSDIÃCFSMBQQVOH ,BNNFSVOE-BCZSJOUICJMEVOHTPXJF Ausnutzung der Schwerkraft (konstruktive Fugenabdichtung): dieses Prinzip basiert vorwiegend auf der geometrischen Gestaltung der Bauteilränder. Diese Art der Fugenausbildung ist zwar konstruktiv aufwändiger als Dichtstofffugen, ist hinsichtlich der Dauerhaftigkeit aber wesentlich unkritischer ( 164, 165). t %JDIUVOHEVSDIaufgeklebte Fugenbänder. t Dichtung durch vorkomprimierte Fugenbänder aus imprägniertem Polyurethanschaum, die nach Einbau im Fugenraum aufquellen, diesen vollständig ausfüllen und sich gegen die Fugenflanken drücken.

E DIN 18540, 4.; dort auch unter 5. Hinweise zu Fugenbreiten und zulässigen Toleranzen

420


147, 148 Zweischalige Ortbetonwand; zeitgleiches Betonieren der beiden Schalen, Schalungstafeln mit durchgehenden Schalungsankern gekoppelt. Sockel- und Attikaausbildung (n. Pauser).

3. Schalensysteme

421

2 1

3 149 Anordnung der Komponenten der Verankerung von Vorsatz- und Tragschale einer Sandwichplatte ohne Luftschicht (System Halfen®). z

1 2 3

y x

1

2

z

3

z x

4

Traganker Horizontalanker Verbundbügel oder -nadel

z

x

x

5

150-154 Komponenten der Verankerung von Vorsatz- und Tragschale einer Sandwichplatte (System Halfen®):

z

z

x

x

1 2 3 4 5

Traganker einoder doppelstegig Flach- oder Scheibenanker Verbundbügel Verbundnadel Anstecknadel

422


FH

S h

z

z

F

z

a x

x

155 Aufhängung eines Sandwichelements an einer Konsole. Das Kippmoment F · a ist durch eine horizontale Verankerung (FH) zu kompensieren, so dass FH · h gleich F · a ist. S Schwerpunkt des Elements.

y

156 Anschluss eines Sandwichelements an eine Elementdecke mit Aufbeton mittels Bewehrungseinbindung und Verguss.

y

y

x

158 Eckausbildung einer Sandwich-Außenwand mit speziellem Eckelement.

x

157 Anschluss eines Sandwichelements an eine Hohlplattendecke mittels Bewehrungseinbindung und Verguss.

x

159 Eckausbildung einer Sandwich-Außenwand mit angeformtem Eckbereich.

x

160 Eckausbildung einer Sandwich-Außenwand mit einseitig überstehender Vorsatzschale.

bA

3. Schalensysteme

423

tA tD

bH tF

bF

bF tA bA tF bH tD

Breite der Fuge Tiefe der Fase Breite der Fase Tiefe des Abdichtungssystems Breite der Haftfläche Tiefe des Dichtstoffes

161 Grundsätzlicher Aufbau und Maßbezeichnungen einer Dichtstofffuge nach DIN 18540 wie sie bei Sandwichwänden in Stahlbeton zum Einsatz kommt.

z

y

x

162 Horizontaler Stoß zweier Sandwichelemente. Fugenausbildung mit Dichtstoff.

x

163 Vertikaler Stoß zweier Sandwichelemente. Fugenausbildung mit Dichtstoff.

164 Horizontaler Stoß zweier Sandwichelemente. Fugenausbildung konstruktiv, mit Dichtband.

z

z

x

x

165 Vertikaler Stoß in einer zweischaligen Fertigteilfassade, vor Ort montiert. Fugenausbildung konstruktiv durch Verwinkelung des Fugenverlaufs.

424

3.2


Zweischalige Außenwände mit Luftschicht

wie in Abschn. 3.1.2 beschrieben, S. 415

3.2.1 aus Mauersteinen Abschn. 3.1.1, S. 408

t #FMàGUVOHVOE&OUXÊTTFSVOH

Abschn. 3.1.1 > Entwässerung, S. 412

t 8ÊSNFEÊNNVOH

Die Einführung einer Luftschicht in das Hüllpaket der Außenwand verfolgt den Zweck, eventuell von außen durch die Verblendschale bzw. durch deren Stoßfugen eindringende Feuchte abzuführen sowie auch Wasserdampf, der aus dem Innenraum infolge Dampfdruckgefälle durch die Innenschale hindurchtritt. Zweischalige Außenwände mit Luftschicht kommen in Mauerwerksbauweise zur Anwendung sowie auch in Stahlbeton. Vor Ort gegossene zweischalige Wände in Stahlbeton werden im Regelfall ohne Luftschicht ausgeführt. Das Freihalten einer Luftschicht erfordert einen Schalungsaufwand, dem man im Regelfall aus dem Wege geht. Üblich ist das unmittelbare Gegenbetonieren der Verblendschale an die Dämmschicht sowie das gleichzeitige Betonieren von Innen- und Außenschale beiderseits der Kerndämmung (). Indessen ist die Ausführung zweischaliger Betonwände mit Luftschicht bei Verwendung von Fertigteilen möglich. Im Wesentlichen gelten die Aussagen zum zweischaligen Mauerwerk mit Kerndämmung wie in ( ) diskutiert. Die bei dieser Ausführung zwischen Wärmedämmung und Verblendschale angeordnete Luftschicht übernimmt die Funktion einer Wassersperre gegenüber Niederschlagswasser, das die Verblendschale durchdringt, und führt von innen durch Tragschale und Dämmschicht hindurchdringende Innenraumfeuchte nach außen ab. Die Mindestluftschichtdicke ist 40 mm. Folgende Gesichtspunkte sind abweichend von der Ausführung mit Kerndämmung zu nennen: Die Verblendschale ist zum Zweck der Verbindung der Luftschicht mit dem Außenraum am oberen und unteren Ende mit Belüftungsöffnungen zu versehen, zumeist in Form unvermörtelter Stoßfugen. Die unteren Öffnungen dienen gleichzeitig zur Entwässerung des Schalenzwischenraums. Auch in Brüstungsbereichen sind entsprechende Öffnungen vorzusehen. Pro 20 m2 Wandfläche ist ein Lüftungs- und Enwässerungsquerschnitt von jeweils rund 7500 mm2 sicherzustellen. Die Luftschicht darf erst 100 mm über Erdgleiche beginnen. Sie muss in den Abschnitten zwischen Sockel und Dach bzw. in den Abschnitten, die an Abfangkonstruktionen angrenzen, durchgehend ausgeführt sein. Dies setzt insbesondere das Vermeiden von Mörtelbrücken durch unsauberes Vermauern der Verblendschale voraus. Ansonsten gelten die gleichen Anforderungen wie für zweischalige Mauern ohne Luftschicht (). Anders als beim zweischaligen Mauerwerk mit Kerndämmung sind keine besonderen Anforderungen an die verwendeten Wärmedämmstoffe zu stellen, sie müssen also nicht notwendigerweise wasserabweisend sein. Dies ist deshalb der Fall, weil die Aufgabe einer Wassersperre für die Dämmschicht in diesem Fall nur untergeordnet ist. Dennoch ist dafür zu sorgen, dass die Stöße der Dämmmatten oder -platten dicht ausgeführt werden.

3. Schalensysteme

425

Klemmkrallenplatte Abtropfscheibe

Drahtanker

Konsolanker

166 Zweischaliges Mauerwerk mit Wärmedämmung und Luftschicht. Abfangung der Verblendschale auf Deckenhöhe mittels Konsolankers.

≤15 ≤11

9 ≤ d ≤11,5 ≥4

z

x

167 Zweischaliges Mauerwerk mit Wärmedämmung und Luftschicht. Fußpunkt

426


t 7FSBOLFSVOH

3.2.2 aus Stahlbetonfertigteilen

Luftschichtanker werden im Bereich der Luftschicht mit einer tellerartigen Tropfscheibe ausgebildet, um eine Befeuchtung der Wärmedämmung über die Anker zu vermeiden. Zweischalige Stahlbetonwände mit Wärmedämmung und Luftschicht werden als integrierte Sandwichkonstruktion hergestellt sowie auch aus getrennt montierten Schalen mit vorgehängter Fertigteil-Vorsatzschale.

t 4BOEXJDICBVXFJTF

Durch Einführung einer noppenförmig profilierten Distanzhalterplatte zwischen Vorsatzschale und Wärmedämmschicht beim Betonieren des Sandwichpakets entsteht eine durchgehende Luftschicht im Sandwichkern ( 168-170). An den Horizontalfugen sind entsprechende Be- und Entlüftungsöffnungen vorzusehen. Es gelten ansonsten die gleichen Aussagen wie für Sandwichplatten ohne Luftschicht.

t 8ÊOEFNJUWPSHFIÊOHUFSVorsatzschale

Die Tragschale wird vorab montiert und kann in verschiedenen Bauweisen ausgeführt werden. Die vorgefertigte Vorsatzschale wird nachträglich montiert. Es sind verschiedene marktgängige, zugelassene Aufhängungen verwendbar. Dies sind justierbare gelenkige Systeme aus nichtrostendem Stahl V4A, welche die Schalen zwängungsfrei miteinander verbinden. Sie bestehen im Wesentlichen aus Tragankern mit schräg verlaufenden Zugstäben und rechtwinklig zur Wandebene angeordneten Druckstiften. Die Befestigung der Traganker an der Tragschale kann in Aussparungen mittels Blockanker erfolgen oder alternativ mittels Verbundanker ( 171-174).

3. Schalensysteme

427

Plattenverankerung H

B

168 Ausführung eines belüfteten Sandwichelements mithilfe einer Distanzhalterplatte in Verbindung mit einem Ankersystem wie in 171 dargestellt. L

DHP

Vorsatzschale Distanzhalterplatte Tragschale

z

x

169 Vertikalschnitt durch das zweischalige Sandwichelement mit Distanzhalterplatte DHP. Von außen eindringende sowie von innen eindiffundierende Feuchte wird an den Noppen durch die nach unten weisenden Rillen vom Dämmstoff weg zur Vorsatzschicht hin abgeleitet, von wo das Wasser im Luftraum abtropfen kann.

Dampf von innen

Lüftung

170 Sandwichplatte mit Hinterlüftung z y x

428


Aussparung Pendelbolzen U-Scheibe Tragarm in Aussparung

Druckstift

Lochband

Formteil mit Umlenkwinkel

171 Befestigung einer hinterlüfteten FertigteilVorsatzschale an einer Hintermauerung bzw. einem Tragelement mithilfe eines Fassadenplattenankers. Der Tragarm wird mitsamt eines Aussparungskörpers im Tragelement einbetoniert. Ein Lochband wird oberseitig mittels eines Pendelbolzens, Mutter und U-Scheibe in den Tragarm gelenkig eingehängt, unterseitig mittels eines Verriegelungsbolzens an einem im vorgehängten Fertigteil einbetonierten Formteil verankert. Die zum Tragelement gerichtete horizontale Kraftkomponente wird über einen Druckstift übertragen (System Halfen®).

f

Verriegelungsbolzen

Betonfertigteil

tragende Schale aus Ortbeton

z

x

b

L

L

h

L

DS

DH

DS KH

DS

DH

DP L

H

LH LH

z

x

172 Druckstift als Abstandshalter zwischen den Fassadenschalen wie in 171 dargestellt.

173 Verschiedene Ausführungen von Druckstiften bzw. -schrauben für reine Druckbeanspruchung oder für kombinierte Druck- und Zugbeanspruchung (System Halfen®).

3. Schalensysteme

429

Standardausführung

Varianten

Rückverankerung durch Ortbeton-Einbauteil

Für Attika (Variante)

Einsatz empfohlen bei Vorplanung. Vorteile bei verdeckter Befestigung und dünnen Tragwänden. Sehr montagefreundlich.

Befestigung am oberen Ende der tragenden Konstruktion.

Zweipunktaufhängung für Attika (Variante) wie Typ links, jedoch mit Zweipunktaufhängung. Verwendung bei Unterschreitung der Mindestbauteildicke für das Befestigungsmittel bei Ausführung links.

Für Befestigung mittels Ankerschiene oder Dübel

Zweipunktaufhängung (Variante)

Für seitliche Befestigung (Variante)

Wenig Anforderungen an Vorplanung, dafür abhängig von der Mindestbauteildicke des Befestigungsmittels in der Tragwand. (Zulassung beachten)

Verwendung bei Unterschreitung der Mindestbauteildicke für das Befestigungsmittel wie links.

Befestigungsmöglichkeit an Stützen bei späterer Ausfachung. Befestigungsmöglichkeiten bei auskragenden Eckplatten.

174 Alternative Ausführungen von Befestigungssystemen für Betonfassaden in Abhängigkeit von der jeweiligen Einbausituation (System Halfen®).

430


Anmerkungen

1 2 3 4 5 6

7 8

9 10

Nach Herstellerangaben: Xella Aircrete Systems GmbH (2005) Hebel Handbuch Wirtschaftsbau, S. 23 ff Nach Herstellerangaben: Xella Aircrete Systems GmbH (2005) Hebel Handbuch Wirtschaftsbau, S. 127 ff Deutsches Dachdeckerhandwerk (Hsg.) (2005), S. 16 f Künzel H (1998), 2.2 Künzel H (1998), 3. Zum nachfolgenden Text wie auch zu der entwurflich-konstruktiven Bewertung von zweischaligen Betonaußenwänden siehe: Moro J L (1999) Sichtbeton – zwischen konstruktiver Funktion und ästhetischem Grauwert, Baumeister, H. Mai 1999, S. 26-29 Bindseil (1991), S. 212 Bindseil (1991), S. 212; Empfehlungen von Herstellern von Verbundankern wie Halfen: Technische Information SPA 04 Sandwichplattenanker Bindseil (1991), S. 216 Bindseil (1991), S. 210

1. Grundsätzliches 2. Sandwichsysteme 2.1 Herstellung 2.2 Formgebung und Elementierung 2.3 Fugengestaltung und Befestigung 2.4 Sandwichelemente aus Holz 2. Wabensysteme Anmerkungen

XI

VERBINDUNGEN



XII

ÄUSSERE HÜLLEN



XIII

INNERE HÜLLEN



432

1.


Grundsätzliches

z

y x

Mehrschichtverbundsysteme gehen aus einer funktionalen Ausdifferenzierung eines ursprünglich homogenen Schalenbauteils in einzelne spezialisierte Einzelschichten hervor, daher der Begriff der Mehrschichtigkeit, der sich im Namen dieser Elemente wiederfindet. Es kann auf diese Weise eine gesonderte Aufgabenzuteilung an Außen- oder Deckschichten (Kraft leiten, vor Witterung schützen) wie auch an Kernschichten (Wärmedämmen) stattfinden, die eine deutliche Gewichtsreduktion und eine erhöhte Effizienz im Vergleich mit vollwandigen Schalensystemen erlaubt. Im Wesentlichen liegt dieses konstruktive Prinzip auch den Rippensystemen zugrunde, die im nächsten Kapitel untersucht werden. Der fundamentale Unterschied zu Rippensystemen beruht darin, dass die Differenzierung oder Diskretisierung der Bauteilstruktur bei Mehrschichtverbundsystemen nicht in der Bauteilebene stattfindet (Ebene yz), sondern in der Dickendimension (¬ x), und zwar in Form von jeweils immer vollständig Flächen bildenden Einzelschichten. Damit das Bauteil trotz der Auftrennung in ein inhomogenes Paket von Einzelschichten mechanisch dennoch als ein homogenes Bauteil wirkt – und folglich die statische Höhe des Gesamtpakets nutzbringend aktiviert werden kann – wird ein mechanischer Verbund zwischen den Schichten geschaffen, ein Umstand, der sich in der Namensgebung des Konstruktionsprinzips ebenfalls widerspiegelt. Mehrschichtverbundsysteme treten im Hochbau vorwiegend als Sandwichsysteme in Erscheinung, weitaus seltener hingegen als Wabensysteme.

M 1:10

z 100 mm

0

x

A

1 Abstrahierende Darstellung des Konstruktionsprinzips verschiedener Ausführungen mehrschichtiger Bauteile: A B

C

mehrschichtiges, aber nicht im Verbund wirkendes hinterlüftetes Hüllbauteil: kein Mehrschichtverbundelement. Mehrschichtverbundelement in Holzbauweise mit druck- und schubfestem Dämmkern und gegenseitiger Verklebung der Einzelschichten. Mehrschichtverbundelement: Sandwichelement mit Deckschalen aus Blech.

B

C

4. Mehrschichtverbundsysteme

433

Grundlegende Erwägungen zum konstruktiven Aufbau von Sandwichsystemen im Vergleich mit anderen Hüllenaufbauten finden sich in Kapitel V und VII ( ). Sandwichkonstruktionen vereinen wichtige Vorteile von Schalenbauteilen bei einer signifikanten Gewichtsreduktion gegenüber diesen. Sandwichpaneele zählen aufgrund ihres sehr günstigen Verhältnisses von Steifigkeit zu Masse zum Extremleichtbau. Anfänglich eine technische Entwicklung des Flugzeugbaus, wo geringstmögliches Eigengewicht eine fundamentale Anforderung darstellt, fanden Sandwichpaneele später auch Einzug in das Bauwesen.

2.

Sandwichsysteme

Sandwichpaneele bestehen aus zwei Deckschichten oder -schalen und einer dazwischen liegenden Kernschicht. Zwischen Kern- und Deckschichten besteht ein Haftverbund, der sich entweder beim Schäumen der Kernschicht oder alternativ durch Verklebung der Schichten untereinander einstellt. Das Resultat ist ein Verbundbauteil, das gleichzeitig über hohe Biege- und Schubsteifigkeit sowie über hohe Dämmfähigkeit verfügt. Die Deckschalen bestehen im Regelfall aus Metall, im Bauwesen entweder aus

2.1

t korrosionsgeschütztem Bandstahl, zumeist feuerverzinkt und zusätzlich kunststoffbeschichtet (Polyvinyl- oder Polyesterbeschichtungen)

DIN EN 10169-1 bis -3

Band 1, Kap. V-2, Abschn. 9.7 Sandwichelement, S. 499 f sowie Kap. VII, Abschn. 4.1 Sandwichsysteme, S. 104

Herstellung

DIN EN 14509

t nicht rostendem Bandstahl t Blechen aus Aluminiumlegierungen Übliche Blechdicken liegen im Bereich von 0,5 bis 07 mm. Im Flugzeugbau finden auch Deckschichten aus Faserprepegs, also Glas- oder Kohlenstofffasern in einer duroplastischen Kunststoffmatrix, Verwendung. Kernschichten werden im Bauwesen vorzugsweise hergestellt aus t Polyurethanhartschaum (PUR) ( ): hauptsächlich für Hüllbauteile mit vorwiegend wärmedämmender Funktion bei verhältnismäßig geringen Dicken bis 120 mm. PU-Kernschichten werden zwischen den Deckschalen geschäumt.

DIN EN 13165

t Mineralfaser (MF) ( ): hauptsächlich für Hüllbauteile mit Brandschutzfunktion oder für erhöhten Wärmeschutz (bis 200 mm Dicke) ( 6, 8). Mineralfaser-Kernschichten werden mit den Deckschalen verklebt.

DIN EN 13162

Daneben auch aus Polystyrol (EPS oder XPS), Phenolharzschaum (PF ) oder Schaumglas (CG).

DIN EN 13163, 13164, 13166,13167

434


Die Deckschalen lassen sich profilieren, sowohl um das visuelle Erscheinungsbild zu beeinflussen wie auch um die Beulsteifigkeit der dünnen Schalen zu erhöhen. Dies lässt sich bei Blechen durch Kaltverformen vor dem Schäumen durchführen. Zur Beulsteifigkeit der Bleche trägt naturgemäß auch die Haftung mit den Kernschichten bei. Zur Verbesserung der Schallabsorption lässt sich die innere Deckschale auch gelocht ausführen.

2 Sainsbury Centre (Arch.: N. Foster).

M 1:10

M 1:10 100 mm

0

100 mm

0

K 4

3

V

P

K K V

P

D

St

D

y

x

3 Vertikale Stoßfuge der in 2 gezeigten Fassade: Die Sandwichpaneele sind rückseitig an einer Sekundärkonstruktion K mittels einseitig zugänglicher Verschraubung V befestigt. Hierfür sind die Paneele mit einem eingeschäumten Verstärkungsprofil P versehen. Im Bereich der Fugendichtung D entsteht eine Lücke in der Dämmebene, die sich als Wärmebrücke auswirkt. Im rechten Feld ist eine Glasfläche in die Blechkonstruktion eines Paneels eingeschnitten (Sainsbury-Centre, Arch: N. Foster).

z

x

4 Horizontale Fuge der links gezeigten Konstruktion. Die Sandwichpaneele sind an den Stirnseiten St mit geneigten Flächen ausgebildet, um das Abfließen des Niederschlagswassers zu erlauben. Die Blechkanten sind am Ende aufgebördelt, um das Eintreiben des Wassers in den Fugenraum durch Winddruck zu verhindern.


435

M 1:20 0

100

200 mm

Elementbreite = Baubreite + 20 20 Feder

Nut

d

Baubreite 1000

ca.14

y

x

= Außenseite

5 Sandwichpaneele (ThyssenKrupp Hoesch): mit PUR-Kernschicht in verschiedenen Dicken. Unten das zugehörige Anschlussdetail.

z

6 Sandwichpaneel (ThyssenKrupp Hoesch): mit Mineralfaser-Kernschicht mit einer Dicke von 200 mm.

y x

7 Schematische Darstellung eines Sandwichpaneels mit im Tiefziehverfahren geformten Deckblechen. Es ist eine ringsum-Profilierung (¬ x, ¬ z) des Kantenbereichs möglich.

8 Sandwichpaneel, im Endlosverfahren gefertigt.

436

2.2


Formgebung und Elementierung

Kap. XII-5 , Abschn. 3.1.2, S. 528

2.3

Fugengestaltung und Befestigung

Form und Abmessungen der Sandwichbauteile sind vornehmlich von derjenigen der Deckschalen vorbestimmt. Im Regelfall sind dies Stahl- oder Aluminiumbleche. Werden Deckbleche im linearen Endlosverfahren geformt, wie beispielsweise beim Kaltwalzen, ergeben sich notwendigerweise unterschiedliche Profilierungen für Längs- und Querkanten: Längskanten können zum Zweck eines konstruktiven Anschlusses nach Bedarf profiliert werden, Querkanten werden stumpf abgelängt. Entsprechend sind bei derartiger Ausführung in Längs- und in Querrichtung verschiedene konstruktive Anschlüsse zu realisieren. Typisch für diese Herstellungsvariante sind lange schmale Elemente, die dank ihrer großen Steifigkeit auch größere Spannweiten überbrücken können. Übliche Elementbreiten liegen im Bereich von 1 m, maximale Lieferlängen erreichen bis zu 20 m. Hingegen können Sandwichpaneele mit Deckschalen aus tiefgezogenen Blechen nahezu beliebige Formgebungen und Kantenprofilierungen annehmen ( 7). Es lässt sich ringsum die gleiche Kantenprofilierung realisieren. Da die Werkstückform durch das Tiefziehwerkzeug vorgegeben ist, sind die Abmessungen des Sandwichelements – anders als die Länge bei der oben beschriebenen Ausführung – verhältnismäßig eng begrenzt. Insbesondere Formstücke für singuläre Punkte (Ecken, Attiken, etc.) werden oftmals mithilfe tiefgezogener Bleche ausgeführt. Sandwichelemente können aufgrund ihrer verhältnismäßig großen Steifigkeit größere Spannweiten überbrücken und lassen sich deshalb oftmals ohne Sekundärkonstruktion direkt am Primärtragwerk befestigen. Sie können aber auch als kleinformatige Elemente im Sekundärtragwerk einer Fassade eingebaut werden, beispielsweise innerhalb einer Pfosten-Riegel-Konstruktion (). Sandwichpaneele sind – anders als mehrschalige Aufbauten – nach dem einstufigen Dichtprinzip wirkende Hüllkonstruktionen, die sich in ihrem Regelaufbau aus Kern- und Deckschichten durch große konstruktive Einfachheit kennzeichnen. Hingegen ist besondere Aufmerksamkeit den Stößen zu schenken, um dort vergleichbare Dämm- und Dichtigkeitsverhältnisse zu gewährleisten wie im Paneel selbst. Die Fugenausbildung ist zwar herstellerabhängig, doch haben sich folgende Fugenausbildungen weitgehend durchgesetzt: t Pressleistenverbindung: die Paneelränder sind derart profiliert, dass eine rund 2 bis 3 cm breite Nase in einer Pressleistenkonstruktion gefasst werden kann ( 10). Das Dicht- und Befestigungsprinzip ist analog zu Pressleistenverglasungen. Auf diese Weise werden Sandwichpaneele im Regelfall in Pfosten-RiegelKonstruktionen gehalten. Mit Pressleisten werden im Regelfall auch unprofilierte Querstöße zwischen Paneelen ausgeführt ( 13-15). Diese Fuge lässt sich auch mit Überbreite zur Toleranzaufnahme ausführen. Dies ist zumeist in den Stößen zwischen Eck- und Wandelementen erforderlich.


437

t Nut- und Federverbindung: Die Bauteilränder sind nut- und federartig profiliert ( 11, 12). Das Dichten gegen Wind und Wasser erfolgt im Wesentlichen durch mehrfache Überlappung, Kammerbildung sowie dazwischen geschaltete elastische Dichtprofile. Die Befestigung erfolgt zumeist durch tt WFSEFDLUF7FSTDISBVCVOHEFT[VFSTUNPOUJFSUFO&MFNFOUTBO der tragenden Unterkonstruktion und formschlüssiges Halten des anschließend montierten Elements durch seitliches Einschieben in Nuten. Der Schraubenkopf wird mit Dichtscheibe ausgeführt sowie vom zweiten Paneel überdeckt und dadurch witterungsgeschützt. Es kommen selbst schneidende oder selbstbohrende Schrauben zum Einsatz. tt 'PSNTDIMàTTJHFT #FGFTUJHFO CFJEFS BOTUPFOEFS &MFNFOUF durch seitliches Einschieben in eine entsprechend geformte Klammer aus Profilblech. Die Klammer wird ihrerseits durch Blechschrauben an der Unterkonstruktion befestigt. Zusätzliche Sicherheit gegen Eindringen von Wasser ist bei Stößen von Dachelementen erforderlich. Zu diesem Zweck werden die profilierten Fugen über die Wasser führende Ebene erhöht ausgeführt. Dies wird durch entsprechende Profilierung der oberseitigen Deckschale ermöglicht. Zusätzlich wird die Fuge mit einer Abdeckleiste gegen Niederschlagswasser geschützt ( 16-18). Grundsätzlich stehen die inneren und äußeren Deckschalen zwecks thermischer Trennung an den Bauteilrändern nicht im Kontakt miteinander ( 12). Verschraubungen der Paneele mit der Unterkonstruktion werden bevorzugt durch das Element hindurchgeführt. Die Schraubenköpfe sind adäquat gegen die Witterung zu schützen, beispielsweise durch eine Abdeckung. Innenseitiges Verschrauben ohne Verletzung der äußeren Deckschale ist möglich und dem Durchschrauben grundsätzlich vorzuziehen. Da bei dieser Art der Befestigung Kräfte in der inneren Deckschale konzentriert werden, sind Schale und Kern im Bereich der Verschraubung durch eingelegte Metallprofile zusätzlich zu verstärken. Dabei dürfen keine Wärmebrücken zwischen den beiden Deckschalen entstehen. Derartige Verstärkungsprofile lassen sich bereits vor dem Schäumen des Kerns innenseitig an der Deckschale befestigen und anschließend in der Kernschicht einschäumen ().

siehe beispielsweise im Detail in 3 und 4

438


M 1:5 50 mm

0

A a

B a

L z

C

x

a

10 Knotendetail einer Pfosten-Riegelkonstruktion mit geklemmten Sandwichpaneelen. Die Paneelränder sind so geformt, dass eine Nase in der geeigneten Dicke für die Klemmbefestigung entsteht. Der Anpressdruck wird durch eine eingebaute Kunststoffleiste L aufgenommen.

D a

M 1:5

a

M 1:5

E

50 mm

0

50 mm

0

Feder thermische Trennung

25

a

1 14

F a

2

Nut

2 1

G a

9 Verschiedene Ausführungen von handelsüblichen Sandwichpaneelen (Herst.: ThyssenKrupp Hoesch): A B C D E F G

Wandpaneel mit PUR-Kernschicht und unprofilierten Deckblechen Wandpaneel mit Mineralfaser-Kernschicht Wandpaneel (PUR) mit profiliertem Deckblech Dachpaneel (MF) mit Profilierung und zusätzlichen Deckleisten im Stoß Wandpaneel (PUR) mit trapezförmiger Profilierung des Außendeckblechs Wandpaneel (PUR) mit wellenförmiger Profilierung des Außendeckblechs Wandpaneel (PUR) mit trapezförmiger Profilierung des Außendeckblechs

a

z

x

11 Nut- und Federverbindung zweier anstoßender Sandwichpaneele mit Klammerbefestigung an der Unterkonstruktion. Diese erfolgt mit Hilfe einer verdeckten Verschraubung und einer Halteklammer (1), die am Flansch 2 des Tragprofils befestigt ist. Man beachte die thermische Trennung der Deckschalen untereinander. Modulmaß a ist in der Regel 1000 mm. Längsstoß (Herst.: ThyssenKrupp Hoesch).

z

x

12 Nut- und Federverbindung zweier anstoßender Sandwichpaneele mit direkter Schraubenbefestigung des unteren Paneels an der Unterkonstruktion. Das obere Paneel wird formschlüssig gehalten. Alternativ Verwendung einer Dichtscheibe (links) (1) oder einer Lastverteilungsplatte (rechts) (2). Längsstoß (Herst.: Thyssen Krupp Hoesch).


439

13 Querstoß zweier stumpf geschnittener Sandwichpaneele mit Pressleistenbefestigung an der Unterkonstruktion. Flache Pressleiste. Querstoß (Herst.: ThyssenKrupp Hoesch). y

y

M 1:5

M 1:5 0

50 mm

0

x

50 mm

14 Querstoß wie links, tiefe Pressleiste mit Schattennut (Herst.: ThyssenKrupp Hoesch).

x

M 1:5 50 mm

12

0

min 50 1

50

min 50

4 8

15 Querstoß wie oben. Befestigung an einer Stütze aus Stahlbeton. Die dargestellte Verschraubung an der Stütze ist im Bereich des Längsstoßes der Paneele angeordnet, wie in 12 (2) dargestellt (Herst.: ThyssenKrupp Hoesch). 7

y

x

6 5

3

2

1 2 3 4 5 6 7 8

Heftnietung Alu-Abdeckleiste Steinwolle Dichtband Alu-Fugenleiste Kunststoffdichtung Lastverteilungsplatte Auflagerprofil

440


Rastermaß 1000

Rastermaß 1000

Rastermaß 1000

Rastermaß 1000

1

2

1 2

4

5

3

6 6 M 1:5

z

0

50 mm

x

16 Längsstoß zweier Sandwichpaneele einer Dachfläche. Befestigung mittels verdeckter Verschraubung. Zusätzliche Sicherung durch Emporheben der Fuge aus der Wasser führenden Ebene und Abdecken durch Blechleiste (Herst.: ThyssenKrupp Hoesch). 1 2 3 4 5 6

M 1:5

z

50 mm

0

x

18 Längsstoß wie in 17.

17 Längsstoß in einer Dachfläche analog zu 16 mit vergrößerter Paneeldicke (Herst.: ThyssenKrupp Hoesch).

Elementhalter Fugenabdeckleiste Fugenspalt an der Traufe Dichtband Längsstoßverschraubung Flansch des Tragprofils

0

16

M 1:10

100 mm

3

16

2

19 Quersstoß zweier Sandwichpaneele einer Dachfläche. Befestigung mittels verdeckter Verschraubung im Längsfugenraum. Überlappen der Elemente durch vorstehende obere Deckschale und zwischengelegte Butyldichtschnur und Dichtband (Herst.: ThyssenKrupp Hoesch). 1 Pfette 2 Dichtband 3 Butyldichtschnur

1 z

28 x


441

M 1:10

100 mm

0

50

20 Eckausbildung bei horizontaler Verlegung. Die Ecke bildet ein Winkelstück, die Fassadenpaneele werden an ihren stumpf geschnittenen Stirnkanten mit Pressleisten angeschlossen (Herst.: ThyssenKrupp Hoesch).

y

x

M 1:10

0

100 mm

50

y

x

21 Eckausbildung bei vertikaler Verlegung. Die Ecke bildet ein Winkelstück, die Fassadenpaneele werden geschnitten und an einem Dehnstoß mit Pressleisten angeschlossen (Herst.: ThyssenKrupp Hoesch).

442


16

16

4

5

4

3

3

1

1

2

2

5

8

8

6 19, 28

19, 28

6

9

7

M 1:10

z

0

M 1:10

z 100 mm

22 Ortgangausbildung bei vertikaler Verlegung der Fassadenpaneele (Herst.: ThyssenKrupp Hoesch).

x

23 Ortgangausbildung bei horizontaler Verlegung der Fassadenpaneele (Herst.: ThyssenKrupp Hoesch).

Ortgangprofil Ortganghalter Dichtband Ortschaum Dachpaneel Wandpaneel Wandriegel Winkel Halteklammer

4

16

2

19, 28

3 5

13

6

12

24 Attikaausbildung bei vertikaler Verlegung der Fassadenpaneele (Herst.: ThyssenKrupp Hoesch). 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13

Dachpaneel Attikaprofil Attikahalter Dichtband Sonderformteil Wandanschlussprofil Stützblech Winkel Halteklammer Wandriegel Wandpaneel Ortschaum

100 mm

0

y

1 2 3 4 5 6 7 8 9

9

7

8

4 1

7

M 1:10

11

z

0

x

10

100 mm


443

100 50

C

25 (links) Attikaausbildung bei horizontaler Verlegung der Fassadenpaneele (Herst.: ThyssenKrupp Hoesch).

1

3

1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12

C-C 5 2

C

6

11 7

Aluminium-Pressleiste gebogenes Blech, Attika PE-Schaumstreifen Dichtband Abdeckprofil gebogenes Flachblech als Fugenhinterlegung Dampfsperre Trapezprofil Halteklammer Stützkonstruktion Winkel

26 (unten links) Traufausbildung bei horizontaler Verlegung der Fassadenpaneele (Herst.: ThyssenKrupp Hoesch).

12 4

27 (unten rechts) Traufausbildung bei vertikaler Verlegung der Fassadenpaneele (ThyssenKrupp Hoesch).

8

10

z

M 1:10 0

100 mm

x

1 2 3 4 5 6 7

Aluminium-Elementhalter Wasserleitblech Rinneneinlaufblech Toleranzfuge bei Montage geschlossen Dichtband Randprofil Halteklammer

19, 28

19, 28

1

1 2

2

3

5

3

5

6

6 4

2 2-24 1 6

2 2-24 1 6

4

7 M 1:10

z

0

x

M 1:10

z

0

100 mm

x

100 mm

444


19 5

4

2

6

3

1

ca. 30

16

2

28 Firstausbildung (ThyssenKrupp Hoesch). 1 2 3 4 5 6

Dachpaneel Firstblech Dichtband Zahnblech Profilfüller PUR-Ortschaum

z

M 1:10

13-15

M 1:5

100 mm

11

M 1:5

50 mm

0

0

x

50 mm

0

3 2 3

min. 100

min. 40 mm

Baubreite

falls erforderlich

1 4

3 2 1 5 z

z

x

x

6

29 Fußpunktausbildung bei horizontaler Verlegung der Fassadenelemente (Herst.: ThyssenKrupp Hoesch).

30 Fußpunktausbildung bei vertikaler Verlegung der Fassadenelemente (Herst.: ThyssenKrupp Hoesch).

1 Stützwinkel 2 Sockelprofil 3 Dichtband

1 2 3 4 5 6

Halteklammer dauerelastische Versiegelung im Fugenraum Dichtband Montagehilfe evtl. Montageabstützung Sockelprofil


445

In letzter Zeit sind verschiedene Ausführungen von Sandwichelementen in Holz entwickelt und in der Praxis eingesetzt worden. Hauptziel dieser Konstruktionsvariante ist es, die bei herkömmlichen Holztafeln in Rippenbauweise () vorhandenen, gewissermaßen im System angelegten Wärmebrücken über die Rippen zu vermeiden und stattdessen die Vorteile der Mehrschichtverbundbauweise, insbesondere in Form hoch dämmender Außenwände für den Passivhausbau, zu nutzen. Die hierfür geeigneten Fertigungsverfahren ähneln denjenigen, die bei der Fertigung von Metall-Sandwichpaneelen zum Einsatz kommen, mit dem wesentlichen Unterschied, dass die Deckschichten aus Holzwerkstoffplatten bestehen. Auch hier kommen im Wesentlichen zwei Verfahren in Frage: entweder wird der Dämmkern unter Verwendung von PUR geschäumt, so dass sich der Verbund zwischen Kernschicht und Deckschalen beim Schäumvorgang selbst einstellt, oder es werden alternativ Dämmplatten aus Mineral- ,Holzfaserdämmstoff oder Polystyrolhartschaum mit den Deckschalen verklebt. Bei diesem Vorgang lassen sich erforderlichenfalls auch Dampfsperrfolien im Aufbau integrieren. Das Element weist infolgedessen keinen modularen Aufbau aus Rippen und Gefachen auf, wie er für Rippenelemente kennzeichnend ist, so dass Öffnungen, beispielsweise für Fenster, in das Element einfach eingeschnitten werden können. Auf die Diffusionswiderstände der drei beteiligten Schichten ist zu achten, insbesondere auf denjenigen der außen liegenden Deckschale, der eine ausreichende Diffusion nach außen gewährleisten sollte, da eine zuverlässige vollständige Dampfdichtheit wie beim Metallsandwich in diesem Fall nur schwer herzustellen ist und deshalb ein Feuchteanfall im Sandwichkern nicht vollständig auszuschließen ist. Üblicherweise ist das Sandwichelement außenseitig mit einer zusätzlichen vorgehängten Wetterschale zu schützen.

2.4

Mehrschichtverbundelemente mit Wabenkern sind im Bauwesen – noch – selten und sollen hier nur am Rande angesprochen werden (). Verbundelemente mit Wabenkern finden sich gelegentlich in Holzbauweise, wobei die Kernschichten beispielsweise aus in Hexagonalmustern gefaltetem, phenolharzgetränktem Papier bestehen. In Aluminiumausführung finden sich Produkte aus zwei Deckblechen, die bereits oberflächenbeschichtet sein können, wie etwa einbrennlackiert, und mit ihnen zähelastisch verklebte Wabenkerne aus Aluminiumfolien mit Zellgrößen im Bereich von wenigen Millimetern.1 Die Platten zeichnen sich durch große Steifigkeit und geringes Gewicht aus, weisen jedoch aufgrund der vielfältigen Stege einen verhältnismäßig geringen Wärmedurchgangswiderstand auf. Sie sind infolgedessen kaum für Außenwände geeignet und kommen eher im Innenausbau zum Einsatz. Jedoch sind auch experimentelle Anwendungen mit Faserverbundwerkstoffen, wie beispielsweise GFK, SFK- oder CFK-Laminaten für die Deckschalen und AramidWerkstoffe für den Wabenkern, in Entwicklung, die eine deutliche Verbesserung der Wärmedämmeigenschaften erwarten lassen.2

3.

Sandwichelemente aus Holz

Kap. XII-5, Abschn. 2.1.2 Holztafelwände, S. 468

31 Holz-Sandwichelement mit Deckschalen aus Baufurniersperrholz, Randhölzer aus BSH und Kern aus eingeklebtem Polystyrolhartschaum. (Herst.: Holz Element Produktion).

Wabensysteme

Das konstruktive und bauphysikalische Grundprinzip wird in Band 2, Kap. VII, Abschn. 4.2 Wabensysteme, S. 105, beschrieben

32 Wabenkernelement

446


Anmerkungen

1 2

Produktinformation Alucore von Alcan Composites, Alcan Singen GmbH Funke, H: Höchstleistungen durch Wabensandwichbauweise; Laboratorium für Konstruktionslehre, Universität-GH-Paderborn

1. Allgemeines 1.1 Modulare Ordnung der Grundstruktur 1.1.1 Krafteinleitung 1.1.2 Ausschnitte und Öffnungen 1.1.3 Bauphysikalische Aspekte 1.1.4 Gebäudeplanerische Aspekte 1.2 einachsig und mehrachsig gespannte Rippensysteme 2. Rippensystem mit integriertem Hüllpaket 2.1 Außenwände 2.1.1 Holzrahmenwände 2.1.2 Holztafelwände 2.1.3 Holzfachwerkwände 2.1.4 Stahlrahmenwände 2.1.5 Elementwände 2.2 Geneigte Dächer 2.2.1 Tragwerk 2.2.2 Idealtypischer Aufbau 2.2.3 Luftdichtheit 2.2.4 Dachdeckung 2.2.5 Zusatzmaßnahmen zur Verbesserung der Dichtwirkung 2.2.6 Dächer mit Deckung aus Dachziegeln oder Dachsteinen 2.2.7 Dächer mit Deckung aus Faserzement-Wellplatten 2.2.8 Dächer mit Deckung aus ebenen Faserzementplatten 2.2.9 Dächer mit Deckung aus Metall 2.3 Flache Dächer 2.3.1 Idealtypischer Aufbau 2.3.2 Ausführungsvarianten 3. Rippensystem mit Trennung von Hüllpaket und Rippung 3.1 Außenwände 3.1.1 Pfostenfassade 3.1.2 Pfosten-Riegelfassade 3.1.3 Geklebte Verglasung (Structural Glazing-Fassade) 3.2 Geneigte Dächer 3.2.1 Idealtypischer Aufbau 3.2.2 Ausführungsvarianten 3.2.3 Anschlüsse 3.3 Flache Dächer 3.3.1 Idealtypischer Aufbau 3.3.2 Ausführungsvarianten 4. Zweiachsig gespannte Rippensysteme 4.1 Gitter- und Rahmenwände 4.2 Dächer und Decken aus Trägerrosten 4.3 Überdeckungen aus Gitterschalen 4.3.1 Konstruktive Ausbildung des Gitters 4.3.2 Herstellung des gekrümmten Schalenstabwerks 4.3.3 Herstellung der gekrümmten flächenhaften Abdeckung Anmerkungen

XI

VERBINDUNGEN



XII

ÄUSSERE HÜLLEN



XIII

INNERE HÜLLEN



Kapitel XI - 4

Nicht erdberührte Hüllen - Rippensysteme

448

1.


Allgemeines hinsichtlich Kraftleitung: Band 1, Kap. V-2, Abschn. 9.4 Element aus einachsig gespannten Rippen, S. 472 ff hinsichtlich Thermohygrik: Band 1, Kap. V-3, Abschn. 3.11 bis 3.13, S. 536 ff hinsichtlich Schallschutz: Band 1, Kap. V-4, Abschn. 3.3.2 Luftschalltechnisches Verhalten von Bauteilen > zweischalige Bauteile, S. 558 ff hinsichtlich Brandschutz: Band 1, Kap. V-5, Abschn. 10.3 Bauteile aus Holz, S. 596 ff und 10.4 Bauteile aus Stahl, S. 604 ff hinsichtlich Aufbau: Band 2, Kap. VII, Abschn. 5. Rippensysteme, S. 108

R

z

y x

1.1

H

z y x

Modulare Ordnung der Grundstruktur

Band 1, Kap. II-3 Maßordnung, S. 49 ff

Das Aufbauprinzip von Rippensystemen wird hinsichtlich verschiedener baurelevanter Funktionen – sowie in deren Zusammenspiel innerhalb des konstruktiven Aufbaus – in verschiedenen Kapiteln diskutiert (). Im Folgenden sollen weiterführende Aspekte der Anwendung dieses strukturellen Prinzips auf äußere Hüllbauteile besprochen werden. Zahlreiche leichte Hüllbauteile sind nach dem Rippenprinzip aufgebaut. Zu den ältesten Beispielen zählen Dachkonstruktionen. Auch die meisten Verglasungen folgen in ihrem konstruktiven Aufbau dem Rippenprinzip. Die Zuweisung der Tragfunktion an stabförmige – also nicht flächige – Rippen einerseits und Flächen bildende, leichtere Füll- und Deckelemente im Fach oder Gefache andererseits ist kennzeichnend für Rippensysteme ( 1 bis 3). Als Füllelemente sollen in diesem Zusammenhang Füllstoffe für die Rippenzwischenräume, zumeist Wärmedämmstoffe, verstanden werden; als Deck- oder Abdeckelemente sollen fortan die vornehmlich dünnen Platten benannt werden, welche das Bauteil einoder beidseitig flächig abschließen. Man kann diesen Vorgang der funktionalen Ausdifferenzierung entwicklungsgeschichtlich als eine Art Diskretisierung der – ursprünglich – kontinuierlichen Struktur einer vollwandigen Platte oder Scheibe auffassen ( 4 bis 6). Diese Bauart eröffnet größere Freiheiten bei der Gestaltung der im engeren Sinne Flächen bildenden Bauteile, die bei Rippensystemen die Füll- oder Deckelemente im Bereich zwischen den Rippen sind, als dies beispielsweise bei Schalensystemen der Fall ist, da Flächen bildende Elemente bei Rippensystemen von einer primären Tragfunktion entbunden sind – im Gegensatz zu solchen bei Schalensystemen. Wie insbesondere gemauerte Schalensysteme aus Ziegelmauerwerk auch, richten sich Rippensysteme, deren Charakter als ein differentiales Gefüge aus Einzelteilen konstruktive Gesichtspunkte maßgeblich bestimmt, in den meisten Fällen nach einer modularen Ordnung ( ). Ein modularer Aufbau ergibt sich bereits aus der rhythmischen Gliederung des Bauteils in zwei unterschiedliche Bereiche: nämlich dem Rippenbereich einerseits und dem Bereich zwischen den Rippen andererseits, der entweder als Hohlraum verbleibt oder – was der baulichen Praxis eher entspricht – mit einem Füllelement belegt ist. Die mechanischen und bauphysikalischen Eigenschaften dieser beiden Bereiche sind grundsätzlich verschieden und werden uns im Folgenden weiter beschäftigen. Die Zugrundelegung eines immer wiederkehrenden Moduls ergibt sich aus planerischen, konstruktiven wie auch aus herstellungstechnischen Überlegungen. Ein modularer Aufbau findet sich sowohl bei handwerklichen Bauweisen – wie zum Teil für die Holzrippenbauweisen zutreffend – als auch in besonderem Maße für industrielle Bauweisen mit hohem Vorfertigungsgrad. Diese gewissermaßen systembedingte Modularität des Einzelbauteils ist ein charakteristisches Kennzeichen von Rippensystemen und unterscheidet sie von Schalensystemen grundsätzlich.

5. Rippensysteme

449

F R

D F R

F R D

z

z

z

y

y

y

x

x

x

1 Rippensystem mit integrierter Hüllfläche. R Rippe, F Füllelement.

1

2 Rippensystem mit integrierter Hüllfläche und innenseitig addiertem Hüllpaket. D Deckelement.

2

3 Rippensystem mit integrierter Hüllfläche und außenseitig addiertem Hüllpaket.

3 D

D

R y

y

x

4 Vollwandiges Schalenbauteil.

R y

x

5 Rippenbauteil mit gesondert geformter Rippe R und Deckelement D, stofflich miteinander verbunden.

x

6 Rippenbauteil mit stofflich getrennter Rippe R und Deckelement D, ggf. aus zwei verschiedenen Werkstoffen.

450

1.1.1


Krafteinleitung

Der inhomogene, modulare Aufbau eines Rippenbauteils spielt bei der Einleitung von äußeren Kräften in das Flächenbauteil eine wichtige Rolle. Er macht sich in statischer Hinsicht umso mehr bemerkbar, je dünner das abdeckende Flächenbauteil bzw. Deckelement ist, das die Rippenschar zu einem geschlossenen Flächenbauteil macht. Besonders kritisch stellt sich diese Frage folglich bei Leichtbauweisen, bei denen die Rippen – einoder beidseitig – mit dünnen Beplankungen oder Bekleidungen versehen sind. Folgende Fälle unterscheiden sich grundsätzlich voneinander: t 1VOLUMBTUBVGEFSRippe oder Streckenlast entlang der Rippe (Fall A, 7): dies stellt den günstigsten Fall dar. Dies gilt beispielsweise für die Auflagerung von nicht tragenden Trennwänden auf Balkendecken, wenn sie unmittelbar längs auf einem Balken angeordnet sind, oder wenn sie – ausreichende Scheibensteifigkeit der Wand vorausgesetzt – quer zu den Balken verläuft und ihre Last effektiv nur punktuell über jeder Rippe abträgt. t 1VOLUMBTU[XJTDIFORippen oder Streckenlast parallel zu den Rippen, zu diesen versetzt angeordnet (Fall B, 8): Die Last muss vom Deckelement über Biegung und Querkraftbeanspruchung an benachbarte Rippen abgetragen werden. Dies kann in Abhängigkeit seiner Dicke und Tragfähigkeit sowie auch von der Kraftgröße dazu führen, dass ggf. verstärkende Querrippen einzuführen sind ( 10). Dies kann beispielsweise für die Auflagerung einer nicht tragenden Trennwand parallel zu den Trägern einer Balkendecke gelten.

Band 2, Kap. VIII-1, Abschn. 2.1 Ein- und zweiachsiger Lastabtrag, S. 156 sowie ebd. Kap. VIII-2, Abschn. 2.1.2 Flache Überdeckung aus Stabscharen > Querverteilung von Lasten bei Stabsystemen , S. 248

1.1.2

Ausschnitte und Öffnungen

t 4USFDLFOMBTU RVFS [V EFO Rippen oder kontinuierlich verteilte Flächenlast (Fall C, 9): die Verhältnisse sind vergleichbar mit einer Kombination aus den beiden vorigen Fällen. Die betrachtete Streckenlast ist – gleicher Kraftbetrag vorausgesetzt – in diesem Fall hingegen wesentlich günstiger verteilt, da sie alle Rippen beansprucht. Zur Bedeutung der Querverteilung von Lasten bei Rippensystemen wird auf Kapitel VIII hingewiesen ( ). Abweichend von Schalensystemen, bei denen Ausschnitte und Öffnungen, wie sie für den Betrieb eines Gebäudes erforderlich sind, nahezu ohne Einschränkungen am oder im Flächenbauteil angeordnet werden können, stellt die Grundstruktur eines Rippensystems einen modularen Rahmen dar, der für diesen Zweck deutliche geometrische Randbedingungen vorgibt. Sofern die Breite eines Ausschnitts oder einer Öffnung größer ist als der Rippenabstand, muss mindestens eine Rippe unterbrochen werden. Die Last, welche die Rippe entweder axial über Druck oder Zug, oder quer zur Achse über Biegung und Querkraft auf die Lagerung zu übertragen hätte, muss umgeleitet und auf benachbarte Rippen, meist die beiden unmittelbar anliegenden,

5. Rippensysteme

A

451

B

C q, f

F, q

F, q

y

y

x

y

x

7 Krafteinleitung: Punktlast F oder Streckenlast q (¬ z) auf Rippe.

x

8 Krafteinleitung: Punktlast F oder Streckenlast q (¬ z) zwischen Rippen.

9 Krafteinleitung: Streckenlast q (¬ x) quer zu den Rippen oder Flächenlast f auf gesamtes Bauteil verteilt.

F, q

y

Q x

10 Verbesserung des Lastabtrags in Fall B durch eine lokal angeordnete Querrippe Q. 11 (oben Mitte) Auflagerung einer nicht tragenden Trennwand auf einem Deckenbalken (Vertikalschnitt). Die Eigenlast wird unmittelbar an die Rippe (den Balken) abgegeben. 12 (oben rechts) Auswechsung von Deckenbalken an einem Kamin (Horizontalschnitt). In der unteren Lösung werden die Kamine getrennt und auseinandergerückt, um einen Balken durchlaufen zu lassen und somit die Spannweite der Auswechslung zu verringern. 13 Historische Darstellung einer herkömmlichen Holzbalkenlage. Im Bereich der Treppe sind die Deckenbalken (l) zu unterbrechen. Sie werden auf einer Auswechslung A1 aufgelagert. Die Balken g werden nicht bis an den Kamin herangeführt (Hitze!), sondern werden davor auf einer Auswechslung A2 aufgelegt, die ihrerseits zwischen der Außenmauer und dem benachbarten Balken spannt. In analoger Weise wird der Deckenbalken im Bereich des linken Kamins auf der Auswechslung A3 aufgelagert.

A1 A2

A2

A3

452


Abschn. 2.1.1 Holzrahmenwände > Ausführung der Beplankung, , S. 457

abgetragen werden. Zu diesem Zweck sind Querrippenabschnitte, sogenannte Auswechslungen, erforderlich ( 14, 16). Je nach Lastgröße kann es nötig sein, die zusätzlich belasteten, beidseits der Öffnung anschließenden Rippen zu verstärken. Je mehr Rippenfelder vom Ausschnitt oder von der Öffnung belegt sind, desto mehr Zwischenrippen sind auszuwechseln und desto größer werden die Lastkonzentrationen auf die durchgehenden Seitenrippen der Öffnung sein ( 15). Sofern die an der Öffnung unterbrochene Rippe Axialkräfte (Druck/ Zug) zu übertragen hat (wie in 14 und 15), kann die Beplankung des Rippenelements zur Lastabtragung herangezogen werden. Rippe und Beplankung können bei schubfestem Verbund als wandartiger Träger ausgebildet werden, der eine deutlich größere statische Höhe aufweist als die Auswechslung für sich alleine ( 17). An Kanten von Öffnungen entstehen ähnliche Verhältnisse wie an Bauteilrändern. Bei sehr dünnen Decklagen kann es dort deshalb erforderlich sein, analog zu abschließenden Randrippen, ebenfalls Querrippen einzuführen, um die ansonsten freien Ränder der Decklage zu versteifen. Dies ist beispielsweise bei Holzrahmenelementen oder Holztafeln der Fall (). Baupraktische Beispiele für Auswechslungen in Rippenbauteilen sind Treppenöffnungen in Balkendecken oder Dachfensteröffnungen in Sparrenlagen bei Steildächern ( 18).

F F

6

F

6 5

5 4

4

3

3

2

2

1

1

W W

R2

R2 z

z y x

y

R1

14 Öffnung über zwei Rippenfelder. Die Rippe 4 wird unterbrochen. Die hier angenommene axiale Last F wird mithilfe der Auswechslung W durch Biegung auf die benachbarten Rippen 3 und 5 verteilt.

x

R1

15 Öffnung über drei Rippenfelder. Die Rippen 3 und 4 werden unterbrochen. Die hier angenommene axialen Lasten F auf diesen Rippen wird mithilfe der Auswechslung W auf die benachbarten Rippen 2 und 5 verteilt.

5. Rippensysteme

453

F

R2 6 5

R1

6

F 4

G

4

5

3

3

2

2

1

q

1

W1

W

W2

R’2

q

R’1 z

R2 z

y

y

x

x

16 Öffnung über zwei Rippenfelder. Die Rippe 4 wird unterbrochen. Die hier angenommene quer zur Rippe verlaufende Streckenlast q auf diese Rippe wird mithilfe der Auswechslungen W1 und W2 auf die benachbarten Rippen 3 und 5 verteilt.

R1

17 Alternative zur Auswechslung in 15: Ausbildung eines wandartigen Trägers durch schubfesten Verbund zwischen Rippenabschnitten und Beplankung und Einführung eines zusätzlichen Gurts G, der im Regelfall identisch mit der abschließenden Randrippe des Elements ist. Es steht dann eine deutlich größere statische Höhe zur Verfügung. Der Gurt W wird dadurch entlastet: er wirkt nicht mehr als Biegeträger (wie in 15), sondern als – schlankerer – Zuggurt.

18 Auswechslung durch Querbalken (d) an der Deckenöffnung sowie auch durch Gratund Kehlsparren (f) – jedoch ohne im letzteren Fall die Last auf benachbrate Balken abzugeben.

454

1.1.3


Bauphysikalische Aspekte

Band 2, Kap. VII, Abschn. 5.3 Rippensystem mit integrierter Hüllkonstruktion, S. 110

Wesentlich für die Wärmedämmung eines Rippenbauteils ist die Lage des Dämm- bzw. Hüllpakets bezüglich der Rippenschar. Einen Einfluss hat die Rippenstruktur nur dann, wenn Dämmung und Rippung in der gleichen Ebene integriert sind, so dass sich eine unstetige Verteilung der Wärmeleitfähigkeit ergibt. Detaillierte Überlegungen zu dieser Frage sowie auch zu bauakustischen Gesichtspunkten finden sich in Kapitel VII ( ). Auf weitere konstruktive Auswirkungen wird in den folgenden Abschnitten näher eingegangen.

1.1.4

Gebäudeplanerische Aspekte

Überlegungen zur modularen Ordnung von Rippensystemen spielen auch bei der Gebäudeplanung deshalb eine besonders große Rolle, weil die Anschlüsse – wie beispielsweise von Trennwänden – an ein Hüllbauteil in Rippenbauweise zumeist nur an den Rippen selbst möglich sind ( 21). In den Feldern dazwischen ist ein Anschluss nur dann realisierbar, wenn die Deckfläche entsprechende Tragfähigkeit aufweist, was der konstruktiven Logik der Aufteilung der Konstruktion in tragende Rippen und getragene, dazwischen spannende, vergleichsweise dünne Deckflächen im Wesentlichen zuwiderläuft, bzw. was mit aufwendigeren Überbrückungskonstruktionen zu bewältigen ist. Beim Sonderfall der verglasten Rippenhülle ist der Anschluss im Zwischenfeld naturgemäß grundsätzlich ausgeschlossen. Zwar kann auch bei gemauerten Hüllkonstruktionen der Fall eintreten, dass bei Trennwandanschlüssen die modulare Ordnung des Mauerverbands zu berücksichtigen ist, z. B. wenn eine Verzahnung zwischen den anschließenden Wänden bei gleichzeitigem Aufmauern auszuführen ist ( 20). Dennoch tritt dies in der Praxis selten auf. Ist dies nicht beabsichtigt, ist bei Schalensystemen grundsätzlich praktisch an jedem beliebigen Ort ein Anschluss möglich ( 19). Anders bei Rippensystemen: Je größer das Feld zwischen zwei benachbarten Rippen wird, desto stärker ist das Raster der möglichen Lagen anschließender Hüllteile eingeschränkt. Insbesondere bei großflächig verglasten Hüllen ist deshalb der modulare Aufbau des Rippensystems mit den gewünschten möglichen Trennwandlagen sorgfältig abzustimmen. Im Folgenden sollen einige grundsätzliche modulare Verhältnisse bei Rippensystemen geklärt werden.

1.2

Einachsig und mehrachsig gespannte Rippensysteme

Grundlegende Überlegungen zu ein- und mehrachsig spannenden Rippenbauteilen finden sich in Kapitel VII ( ). Baupraktische Bedeutung besitzen vor allem einachsig spannende Rippensysteme. Sie stehen in diesem Kapitel deshalb im Vordergrund der Betrachtung und sollen in den Abschnitten 2 und 3 näher untersucht werden. Gesichtspunkte der Kraftleitung bei zweiachsig spannenden Rippenbauteilen finden sich in den Kapiteln V und VIII (). Dies sind in ihrer baulichen Anwendung insbesondere Trägerroste für Decken und flache Dächer sowie auch Gitterschalen. Sie stellen wegen der verhältnismäßig geringen Häufigkeit ihres Einsatzes eher einen Spezialfall dar und sollen im Abschnitt 4 in ihren wichtigsten Merkmalen gesondert angesprochen werden.

Band 2, Kap. VII, Abschn. 5.2 Einachsig und mehrachsig gespannte Rippensysteme, S. 108

Band 1, Kap. V-2, Abschn. 9.5 Element aus zweioder mehrachsig gespannten Rippen, S. 488 ff sowie Band 2, Kap. VIII-2, Abschn. 3. Ungerichtete Systeme, S. 286

5. Rippensysteme

455

S

T

y

x

19 Nicht modularisierter Anschluss einer Trennwand T an ein Schalensystem S an beliebiger Stelle.

S

T

y

x

20 Modularisierter Anschluss einer Trennwand T an ein Schalensystem S bei gegenseitiger Verzahnung des Mauerverbands.

D

R

T

y

x

21 Modularisierter Anschluss einer Trennwand T an ein Rippensystem R/D in Rippenachse (D: Deckelement).

456

2.


Rippensystem mit integriertem Hüllpaket Grundsatzüberlegungen hierzu vgl. Band 2, Kap. VII, Abschn. 5.3 Rippensysteme mit integrierter Hüllkonstruktion , S. 110

z

y x

Die tragenden Rippen und das Raum abschließende Schichtenpaket der Hüllfläche – dieses soll vereinfachend als Hüllpaket bezeichnet werden – sind bei dieser Variante in der gleichen Ebene integriert ( 1). Ein wesentlicher Vorteil der Integration bzw. räumlichen Verschränkung beider Elemente ist die Einsparung an Konstruktionsdicke oder -höhe sowie die Schaffung ebener, unprofilierter Begrenzungsflächen des Bauteils. Konstruktiv muss die vom Prinzip her angelegte Inhomogenität aus dem Wechsel der jeweils tragenden oder ausfachenden Hüllenbereiche gelöst werden, insbesondere weil zumeist die Rippen eine geringere Dämmfähigkeit aufweisen als der Rest der Hülle, und folglich eine – zumindest relative – Wärmebrücke darstellen. Oftmals führt dies zur Addition einer zusätzlichen Schicht oder eines Schichtenpakets, das die gesamte Konstruktion innen- oder außenseitig ( 2, 3) überzieht und diese Wärmebrücke neutralisiert. Diesem Prinzip entsprechen die folgenden äußeren Hüllkonstruktionen: t Außenwände: Rahmen- oder Fachwerkwände in Holz oder Stahl sowie Elementwände t geneigte Dächer: herkömmliche geneigte Dachkonstruktionen mit ausgefülltem Sparrenzwischenraum. t nBDIF%ÊDIFS: Flachdachkonstruktionen aus Balkenlagen, insbesondere Holzkonstruktionen t Gitterschalen

2.1

Außenwände

Außenwände aus Rippenelementen mit integriertem Hüllpaket stellen ein Beispiel dar für die getrennte Funktionszuweisung an einzelne spezialisierte Bauteile: in diesem Fall an eine tragende und versteifende Rippe und an ein wärmedämmendes Gefache. Den Vorteilen der funktionalen Trennung, also der erhöhten Leistungsfähigkeit des Elements bezogen auf seine Einzelaufgabe, stehen auch Nachteile des räumlichen Zusammentreffens funktional unterschiedlich besetzter Teile entgegen: Dämmstärken und Rippenquerschnittshöhen stehen im Hüllpaket in gegenseitiger Abhängigkeit, Rippen stellen im Gesamthüllpaket ausnahmslos eine Wärmebrücke dar. Dieser letztgenannte Nachteil relativiert sich im Holzbau aufgrund der günstigen Wärmeleitung von Holz verhältnismäßig stark, weshalb Außenwände aus Holz häufig in Rippenbauweise hergestellt werden. Indessen sind derartige Außenwände in Stahl selten. Diesen Konflikten aus der räumlichen Integration von Rippe und Hüllpaket gehen die Rippensysteme mit konsequenter räumlicher Trennung zwischen beiden aus dem Wege. In dieser Variante werden sie in Abschnitt 3 behandelt.

5. Rippensysteme

457

Holzrahmenwände sind rechteckige Tafeln mit einem Grundgerüst aus lotrechten, in regelmäßigen Abständen angeordneten Rippen inklusive horizontaler Kopf- und Fußrippe ( ), das einoder beidseitig mit Holz- oder Gipswerkstoffplatten bekleidet ist ( 22). Durch das statische Zusammenwirken von Rippung und Beplankung wie an anderer Stelle beschrieben ( ) erhält die Wandtafel die erforderliche Tragfähigkeit in Form einer Scheibe, einer Platte oder einer Kombination beider. Wandtafeln, die vorwiegend scheibenartig beansprucht werden, müssen an allen Rändern durch Randrippen begrenzt sein. Das tragende Grundelement der Wandtafel kann zur Erfüllung weiterer Funktionen, insbesondere bauphysikalischer Teilfunktionen der Außenwand wie Wärme- oder Feuchteschutz, mit verschiedenen zusätzlichen Schichten oder Stabscharen ergänzt werden ( 23).

2.1.1

Holzrahmenwände

DIN 1052, 8.7.4 (1) Zum konstruktiven Prinzip des Rahmenbaus vgl. Band 1, Kap. V-2, Abschn. 9.4 Element aus einachsig gespannten Rippen, S. 472 ff zur Bauweise des Holzrahmenbaus vgl. Band 2, Kap. IX-2, Abschn. 2.3 Holzrippen- und Holzrahmenbau, S. 464

t Q

Q 5

z

x

ar

KR

P

(4)

3

(2)

1 Q

Q

R DS 5

(4)

3

(2)

1

B R

y

DOF

x

SR

IR

RR

FR

z

23 Prinzipieller Aufbau einer Außenwand in Holzrippenbauweise mit ihren wesentlichen notwendigen und optionalen Funktionspaketen in Horizontal- und Vertikalschnitt. 1 Wetterschale (notwendig) 2 außenliegende Dämmebene, Querstablage (Q) (optional) 3 mittlere Dämmebene, Hauptrippenlage (R) (notwendig), entspricht dem Grundelement der Wandtafel 4 innere Dämmebene, Querstablage (Q) (optional) 5 innere Beplankung (notwendig)

x

22 Prinzipielle Struktur einer Außenwand in Holzrippenbauweise mit ihren wesentlichen Bestandteilen in Seitenansicht. ar KR IR SR RR FR P

Rippenabstand Kopfrippe Innenrippe Stoßrippe, Rippe auf welcher zwei angrenzende Platten P gestoßen werden Randrippe Fußrippe Platte (Beplankung), einoder beidseitig, hier geschosshoch

Es sind zwei alternative Lagen der Dampfbremse/sperre bzw. Luftdichtheitsschicht möglich (DS). Ihre diffusionshemmende/-sperrende und luftdichtende Wirkung kann alternativ auch von der inneren Beplankung (5 oder B innen) übernommen werden. Die versteifende Beplankung lässt sich einfach oder doppelt ausführen. Mögliche Lagen sind mit B gekennzeichnet. An der inneren Grenzfläche der Wetterschale kann ggf. eine diffusionsoffene Folie DOF verlegt werden. Innen- und außenliegende Dämmebenen (2 und 4) können auch ohne Unterkonstruktion (Querstablagen Q) ausgeführt werden.

458


Ausführung der Beplankung DIN 1052, 8.7.2

DIN 1052, 8.7.1 (4)

Die aus Platten bestehende Beplankung wird längs zur Rippenschar aufgebracht und jeweils auf einer Rippe gestoßen ( ). Freie Plattenränder an Stößen sind bei Wandtafeln nicht zulässig und müssen durch untergelegte Stoßhölzer schubsteif ausgebildet werden ( 24 bis 27). Es ist pro Geschoss nur ein horizontal verlaufender Plattenstoß möglich. Die Abstände der Verbindungsmittel (av) sind an allen Plattenrändern über Rippen oder Stoßhölzern konstant. Druck- oder biegebeanspruchte Rippen gelten als in Tafelebene ausreichend gegen Kippen und gegen Knicken gesichert, wenn sie mit einer beidseitigen aussteifenden Beplankung kontinuierlich verbunden sind und der Rippenabstand ar nicht größer als das 50fache der Beplankungsdicke ist. Dies gilt auch für Rippen mit einer einseitigen aussteifenden Beplankung, sofern sie mit Rechteckquerschnitt und einem Seitenverhältnis von h/b ) 4 ausgeführt werden ( ). Eine kontinuierliche Verbindung von Beplankung und Rippen besteht dann, wenn der Abstand der Verbindungsmittel av entlang der Plattenränder folgende Werte nicht überschreitet: t Nägel und Klammern: 150 mm t Schrauben: 200 mm

DIN 1052, 8.7.8

In anderen Bereichen darf der Abstand höchstens 300 mm betragen. Eine Beplankung kann auch als diagonale Brettschalung ausgeführt werden. Die Brettschalung ist im Bereich der ganzen Tafel mit den gleichen Anschlüssen und Materialien herzustellen, wobei jedes Brett durch mindestens zwei Verbindungsmittel je Anschlusspunkt mit den Rippen zu verbinden ist. Die Randrippen sind in den Ecken zug- und druckfest zu verbinden ( ). Beplankungen und Rippen können auch miteinander verklebt werden.

t &DLFO

Aus geometrischen Gründen ist bei der Eckausbildung zwischen zwei Wandtafeln zum Zweck der Befestigung aller dort anstoßender Beplankungstafeln eine Zusatzrippe einzuführen ( 29).


Grundlegender Bestandteil einer Außenwand in Holzrippenbauweise ist die Wandtafel aus Rippen und Beplankung ( 23, Paket 3). Die Zwischenräume zwischen den Rippen werden mit Wärmedämmung ausgefüllt, den heutigen Dämmstandards entsprechend und bei üblichen statisch erforderlichen Rippendimensionen in ihrer vollen Dicke. Für einen erhöhten Wärmeschutz lässt sich innenseitig wie auch außenseitig (bzw. beidseitig) eine Zusatzlattung anbringen, deren Zwischenräume ebenfalls mit Dämmstoff gefüllt werden. Ist sie als horizontale Querlattung verlegt, wird nicht nur die Dämmstärke des Gesamtpakets erhöht, sondern auch die (relative) Wärmebrücke der Rippe neutralisiert. Innenseitig lässt sich eine Dampfbremse oder -sperre, die gleichzeitig im Regelfall auch eine Winddichtfunktion erfüllt, unter der inneren Beplankung anbringen (Paket 1) oder auch alternativ

5. Rippensysteme

459

ar

SH

ar

SH

SH

SR

SR

z

z

x

x

24 (oben links) Nicht geschosshohe Beplankung einer Holzrahmenwand mit längs zur Rippung (¬ z) verlegten Platten. Die Stöße in Längsrichtung (¬ z), die ihrerseits in ¬ x verlaufen und hier zueinander versetzt ausgeführt sind, erfordern Stoßhölzer SH. y

y

SH x

IR

P

x

av

av

z

26 Ausführung eines Plattenstoßes über einer Stoßrippe SR nach DIN 1052, 8.7.2. Abstand der Verbindungsmittel av.

z

x

27 Ausführung eines Plattenstoßes über einem Stoßholz SH nach DIN 1052, 8.7.2 beiderseits einer Innenrippe IR.

x

RR 1

RR 2

P

ZR WT 1

RR 1

WT 2

V RR 2 y

RR 1 x

25 (oben rechts) Nicht geschosshohe Beplankung mit längs zur Rippung (¬ z) verlegten Platten ohne gegenseitigen Versatz.

RR 2

28 Zwei mögliche Ausführungen eines Wandtafelstoßes mit zwei anstoßenden Randrippen RR nach DIN 1052, 8.7.2. jeweils durch Übergreifung einer Platte über die benachbarte Randrippe (oben) oder durch Querverbindung V der anstoßenden Randrippen (unten). Es ist stets der Schubfluss zwischen den Tafeln zu gewährleisten. 29 Eckausbildung bei zwei anstoßenden Wandtafeln. Neben den regulären Randrippen RR ist eine Zusatzrippe ZR erforderlich, um die Platte P befestigen zu können.

460


zur Schlagregenbeanspruchung von Vorhangfassaden vgl. DIN EN 12155

t Luftdichtheit

vgl. hierzu die Empfehlungen der DIN 4108-7 vgl. hierzu DIN 4108-3, 6. zur Bestimmung der Luftdurchlässigkeit ausgeführter Gebäude siehe DIN EN 13829

Band 2, Kap. X, Abschn. 3. Entwurflichkonzeptionelle Maßnahmen, S. 608

Legende für die rechte Seite: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

innere Beplankung Querlattung, Gefache gedämmt oder ungedämmt Dampfbremse/-sperre, Winddichtung Wärmedämmung im Rippengefache Rippe äußere Beplankung des Gerippes, diffusionsoffen Querlattung, Gefache gedämmt Konterlattung, vertikal Querlattung Ausklinkung in der Querlatte, Durchlüftungsöffnung belüftete Luftschicht, Hinterlüftung Deckleistenschalung, vertikal (Wetterschale)

an der Grenzfläche zwischen Paket 2 und 3, so dass im Paket 2 Installationen geführt werden können, ohne die Folie durchdringen zu müssen. Es ist darauf zu achten, dass die Folie nicht in die Tauwasserzone der Konstruktion zu liegen kommt, was die richtige Dickenrelation zwischen der Dämmschicht im Paket 2 und dem restlichen Dämmpaket voraussetzt. Außenseitig ist der Wandaufbau mittels einer Wetterschale gegen die Witterung zu schützen. Diese kann mit oder ohne Hinterlüftung ausgeführt werden, wobei sich letztere Lösung bei starker Schlagregenbeanspruchung empfiehlt ( ). Bei fehlender Hinterlüftung ist ggf. der Wandkern an der Grenzfläche zwischen den Paketen 4 und 5 (bzw. 3 und 5) mithilfe einer diffusionsoffenen Folie oder Platte zusätzlich gegen Feuchte zu schützen. Größere Dämmstärken, wie sie beispielsweise im Passivhausbau erforderlich sind, können alternativ auch durch Verwendung von zusammengesetzten Rippenprofilen mit größeren Tiefen realisiert werden (vgl. 42, 43). Holzrahmenwände sind luftdicht auszuführen. Im Regelfall wird die Luftdichtfunktion von der Dampfbrems/-sperrfolie übernommen. Auf eine fachgerechte Ausführung der Anschlüsse und Übergänge ist sorgfältig zu achten ( ). Undichtheiten gefährden die Holzkonstruktion durch Feuchtebelastung von innen ( ), mindern den Wärmeschutz einer Holzrahmenwand empfindlich und beeinträchtigen die Behaglichkeit in den Innenräumen. Darüber hinaus mindern sie die Leistungsfähigkeit von Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung, wie sie insbesondere in hoch gedämmten Holzrippenbauten installiert werden, empfindlich. Eine adäquate Luftdichtheit der Konstruktion ist ein bestimmendes Kriterium bei der Planung und Ausführung von Holzrippenwänden. Fugen stellen in dichttechnischer Hinsicht einen Nachteil der aus zahlreichen Einzelteilen differenzial gefügten Rippenwände dar gegenüber den integral oder integrierend hergestellten, oftmals von sich aus luftdichten Schalenbauteilen. Im Sinne wie in Kapitel X () beschrieben wird deshalb bereits bei der Planung die Zahl der Anschlüsse und Durchdringungen auf das notwendige Mindestmaß reduziert. Dies gilt in besonderem Maße für Holztafelbauten mit hohem Vorfertigungsgrad, bei denen großformatige Elemente auf der Baustelle nur noch an den – möglichst wenigen – Elementstößen abzudichten sind. Luftdichtheitsschichten bzw. Windsperren sind vorzugsweise auf der Raumseite von Dämmung und Rippenkonstruktion anzuordnen, so dass verhindert werden kann, dass (feuchte) Raumluft in die Konstruktion eindringt. Da sich diese Zielsetzung mit der einer Dampfbremse/-sperre deckt, werden beide Funktionen wie erwähnt oftmals durch die gleiche Folie oder Bahn umgesetzt. Alternativ lässt sich für die Aufgabe der Winddichtung auch die innere Beplankung heranziehen (vgl. Beispiel in 44, 45). Zu diesem Zweck sind die Stöße entsprechend fachgerecht abzudichten.

5. Rippensysteme

1

461

2

5

3

4

10 9

6

1

12

5

y

3

2

4

10 7

6

12

9

y

M 1:10

M 1:10 100 mm

0

100 mm

0

x

x

30 Typischer Wandaufbau einer Außenwand in Holzrippenbauweise mit innenseitig aufgedoppelter Dämmschicht (Schicht 2, mögliche Installationsebene) und Wetterschale aus einer Deckleistenschalung auf Horizontallattung, hier nicht hinterlüftet dargestellt (geringe bis mäßige Schlagregenbeanspruchung vorausgesetzt).

1

5

2

3

6

31 Wandaufbau einer Außenwand in Holzrippenbauweise mit außenseitig aufgedoppelter Dämmschicht. Innenseitig Querlattung zur Installationsverlegung (Schicht 2).

4

10 7

1

12

9

6

8

2

3

7

4

11

5

9

12

y

y

M 1:10

M 1:10 0

100 mm

x

32 Wandaufbau mit innen- und außenseitig addiertem Dämmpaket mit Querlattung.

0

100 mm

x

33 Wandaufbau mit zusätzlicher Konterlattung (8) zur Schaffung einer Hinterlüftung (11) der Wetterschale (bei hoher Schlagregenbeanspruchung).

462


t8FUUFSTDIBMF

DIN 68800-3

DIN 68800-2, 8.2

Die Hauptaufgabe der Wetterschale (Paket 5 in 23) ist der Regen- bzw. Schlagregenschutz der Konstruktion. Sie ist in verschiedenen Ausführungen realisierbar. Grundsätzlich ist eine Wetterschale aus Holz nach Norm ( ) hinsichtlich des Holzschutzes in die Gefährdungsklasse 3 einzustufen und der Wandaufbau insgesamt in die Gefährdungsklasse 2. Beide sind folglich mit chemischem Holzschutz auszuführen. Der Wandquerschnitt darf nach Norm ( ) unter bestimmten konstruktiven Voraussetzungen zur Gefährdungsklasse 0 (kein chemischer Holzschutz) gezählt werden, sofern eine der folgenden Ausführungen der Wetterschale gewählt wird:

M 1:10 0

100 mm

t WPSHFIÊOHUF#FLMFJEVOHBVGMPUSFDIUFS-BUUVOH 36, 37) oder auf waagrechter Lattung mit Konterlattung ( 38, 39). Hohlraum zwischen Wand und Bekleidung belüftet. t WPSHFIÊOHUF#FLMFJEVOHBVGXBBHSFDIUFS-BUUVOH )PIMSBVNOJDIU belüftet, Wasser ableitende Schicht mit diffusionsäquivalenter Luftschichtdicke sd ) 0,2 m auf der äußeren Wandbekleidung oder -beplankung ( 40, 41). t 8ÊSNFEÊNNWFSCVOETZTUFN BVT )BSUTDIBVNQMBUUFO OBDI DIN 18164-1 und Kunstharzputz oder Putz mit nachgewiesenem, dauerhaft wirksamem Wetterschutz (vgl. Ausführung in 45)

y

x

M 1:10 0

100 mm

t )PM[XPMMFMFJDIUCBVQMBUUFOOBDIDIN 1101, erforderlichenfalls mit raumseitig angeordneter Wasser ableitender Schicht und Wasser abweisendem Außenputz nach DIN 18550-1, ohne zusätzliche äußere Bekleidung/Beplankung. t .BVFSXFSLWPSTBU[TDIBMF NJU NJOEFTUFOT NN EJDLFS -VGUschicht und Lüftungsöffnungen nach DIN 1053-1; auf der äußeren Wandbekleidung oder -beplankung: tt 8BTTFSBCMFJUFOEF4DIJDIUPEFS tt )BSUTDIBVNQMBUUFOOBDIDIN 18164-1 oder

y

x

34, 35 Ausführung der Außen- und Innenecke des Wandaufbaus nach 30.

DIN 4108-3

tt NJOFSBMJTDIFS'BTFSEÊNNTUPGGOBDIDIN 18165-1 mit außen liegender, Wasser ableitender Schicht mit sd ) 0,2 m Durch diese Maßnahmen soll ein zuverlässiger Schutz des Wandaufbaus vor Feuchte von außen garantiert werden. Darüber hinaus sind die Anforderungen zur Schlagregensicherheit in der Norm zu berücksichtigen ( ). Die Wetterhaut stellt die exponierte äußere Haut der Wandkonstruktion dar. Sie ist für den Feuchteschutz des Wandaufbaus maßgeblich und bestimmt darüber hinaus das Erscheinungsbild des Bauwerks nachhaltig. Aus der Sicht des Holzschutzes ist eine Wetterhaut aus Holz vorzugsweise durch Dachüberstände gegen direkte Bewitterung und Sonneneinstrahlung zu schützen.

5. Rippensysteme

463

M 1:10

M 1:10 100 mm

0

100 mm

0

ST

KL/HL

36, 37 Ausführung der Wetterschale mit Hinterlüftung aus horizontal verlegter Stulpschalung (ST), mit Konterlattung (KL)/ Hinterlüftung (HL).

z

y

KL

HL

ST x

x

M 1:10

M 1:10 100 mm

0

50 mm

0

Sch

QL

HL/KL

38, 39 Ausführung der Wetterschale aus Schindeln (Sch), mit Konterlattung (KL) und Querlattung (QL), so dass eine Hinterlüftung (HL) entsteht.

z

y

HL

KL

QL

Sch x

x

M 1:10

M 1:10 0

100 mm

0

100 mm

Sch

DOF z

y

DOF x

QL

QL

Sch x

40, 41 Ausführung der Wetterschale ohne Hinterlüftung aus versetzt angeordneten Brettern (Sch), mit waagrechter Lattung (QL) und Wasser ableitender, diffusionsoffener Folie (DOF) als zusätzlicher Feuchteschutz.

464


t 3FHFMBOTDIMàTTF

42 und 43 zeigen Beispiele für die Sockelausbildung und den Deckenanschluss bei einer Außenwand in Holzrahmenbauweise. Folgende Punkte verdienen besondere Aufmerksamkeit: t Schwellen und Rähmhölzer werden im Holzrahmenbau grundsätzlich mindestens als Doppelprofil ausgebildet. Stöße und Ecken werden durch Überlappung der beiden Querschnitte kraftschlüssig verbunden. Zusätzlich kann am Fußpunkt ein drittes Schwellholz eingeführt werden, wenn eine größere Raumhöhe erwünscht ist – Wandtafelhöhe gleich Plattenmaß ohne Verschnitt vorausgesetzt – oder bei hohen Fußbodenaufbauten. t Wandtafeln werden im modernen Holzrahmenbau geschosshoch ausgeführt. Die Decke lagert auf dem Rähmholz einer Wandtafel auf. Die darüber liegende Wandtafel wird auf der Decke aufgesetzt (Platform-Bauweise). Es werden im Regelfall Überlappungen der Beplankung analog zu 28 vorgesehen, um den Schubfluss der Wandscheibe über den Stoß hinweg zu gewährleisten.

DIN 4108-7, 6.

t %JFLPNCJOJFSUF%BNQGCSFNTFTQFSSFVOE8JOEEJDIUVOHXJSE gemäß Norm ( ) vorzugsweise kontinuierlich über den Deckenanschluss geführt. Zu diesem Zweck wird ein Lappen am Stirnholz angebracht, der anschließend mit der Sperrfolie der angrenzenden Wandtafeln luft- und dampfdicht verklebt wird. t "MMFJO,POUBLUNJU.BTTJWCBVUFJMFOTUFIFOEFO)PM[CBVUFJMFTJOE mittels dazwischen gelegter Sperrbahnen vor Feuchte zu schützen.

Legende für die rechte Seite: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Schwellholz Rähmholz Stirnholz Dampfbremse/-sperre und Windsperre Folienstreifen an der Stirnfläche der Decke (Dampfbremse/sperre und Windsperre) diffusionsoffene, Wasser abweisende Folie Fußbodenbelag Trockenestrich aus zwei Lagen Verlegeplatten Trittschalldämmung Sockelleiste Dämmstoff zur Hohlraumdämpfung der Decke, vollständige Füllung zur Ausschaltung von Luftschallbrücken Unterdecke Abtropfblech Sperrbahn Perimeterdämmung aus geschlossenzelligem Hartschaum

5. Rippensysteme

465

4 10 7

8

4 10

9

7

6

8

9

1

1

13

11

13

3

3

5

5

2

2

11

12

M 1:10

M 1:10 100 mm

0

12

z 100 mm

0

x

4

10 7

8

4

9

14 10

1

7

8

9 1

z

15 x

42 Sockelbereich und Deckenanschluss einer Außenwand in Holzrippenbauweise mit Aufbau gemäß 30.

13 14

43 Sockelbereich und Deckenanschluss einer Außenwand in hoch gedämmter Holzrippenbauweise mit Aufbau gemäß 33, Keller beheizt. Ausbildung der Deckenstirn je nach Dämmstärkenverhältnis ggf. wie auf 42 zusätzlich gedämmt.

466


t hoch gedämmte Außenwände

Mögliche Ausführungen von hoch gedämmten Außenwänden in Holzrahmenbauweise entsprechend dem Passivhausstandard sind beispielhaft auf den 44 und 45 dargestellt. Die bei herkömmlichen Holzrahmenwänden übliche Vollholzrippe wird bei diesen Beispielen durch zusammengesetzte Querschnitte aus Vollholzgurten und Stegen aus Holzwerkstoffplatten ersetzt. Dadurch wird gleichzeitig die Bautiefe des Wandpakets zum Zweck der Erhöhung der Dämmstärken deutlich erhöht und die Rippe dennoch materialsparend ausgeführt. Die Luftdichtheit der Konstruktion und die Ausschaltung oder Minimierung von Wärmebrücken spielt bei dieser Art von hoch dämmender Bauweise eine besonders wichtige Rolle (vgl. Details in 46, 47).

Legende für die rechte Seite: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

innerer Abschluss, z. B. GK-Platte Querlattung, Gefache wärmegedämmt innere Beplankung des Ständerwerks Wärmedämmung Doppel-T-Rippe äußere Beplankung des Ständerwerks, diffusionsoffen Konterlattung belüftete Luftschicht, Hinterlüftung Querlattung Wetterschale Boxrippe Putzträgerplatte, z. B. Holzwolleleichtbauplatte Verputz Trockenestrich Trittschalldämmung Sperrbahn Dichtstreifen für Luftdichtheit Bodenplatte aus Stahlbeton Perimeterdämmung aus geschlossenzelligem Hartschaum Kiespackung

5. Rippensysteme

467

1 1

5

7

3

6

2

3

4

4

8

11

10

9

y

12

13

y

M 1:10 0

M 1:10 100 mm

0

x

44 Wandaufbau einer Außenwand in Holzrippenbauweise mit erhöhtem Wärmeschutz. Zusammengesetzte Doppel-T-Rippenprofile mit 360 mm Tiefe. Dampfbrems- und Winddichtfunktion hier durch innere Beplankung

45 Wandaufbau einer Außenwand in Holzrippenbauweise mit erhöhtem Wärmeschutz. Kastenförmige zusammengesetzte Rippenprofile (Boxträger). Dampfbremse/Windsperre wie auf 44, außenseitig Putz auf Putzträgerplatte

M 1:20 0

100

M 1:20

0

100

200 mm

200 mm

16

14 15

z

100 mm

x

16

18 17

14 15

4

17

11

11

x

16 19 20

19

z

x

46 Sockelausbildung der Außenwand gemäß 45 (hier Wetterschale aus Deckleitenschalung) ohne Unterkellerung. Sohle auf Dämmschicht betoniert

47 Sockelausbildung der Außenwand wie links, jedoch über unbeheiztem Keller, Passivhausstandard. Zur besseren Abdämmung des Sockels ist eine zusätzliche Perimeterdämmung vorgesehen

468


2.1.2 Holztafelwände

Holztafelwände in Rippenbauweise basieren auf dem gleichen Konstruktionsprinzip wie Holzrahmenwände, zeichnen sich aber durch einen hohen Vorfertigungsgrad aus. Es werden komplette Wand- und Deckentafeln weitestgehend vorgefertigt ( ), ebenfalls Flachdachtafeln ( ). Wesentlich seltener werden jedoch geneigte Dächer in dieser Bauart ausgeführt, hier überwiegen herkömmliche Dachkonstruktionen. Dabei besteht oftmals das Bestreben, Elemente gerade so groß vorzufertigen, dass sie noch transportabel sind, mit dem Ziel, Anschlüsse und Montagearbeiten auf der Baustelle so weit wie möglich zu reduzieren. Kennzeichnend für die Elementbauweisen des Holztafelbaus sind die Elementstöße, bei denen stets zwei Randhölzer aufeinander stoßen, jeweils eines pro Element. Über diese Stöße hinweg ist bei aussteifenden Wandscheiben der Schubfluss herzustellen (vgl. 28) sowie eine adäquate Luft- und Dampfdichtheit durch sorgfältige Abdichtung. Die 48 und 49 zeigen Beispiele für Holztafelbauten in Rippenbauweise. Daneben werden Holztafeln auch aus massiven Holzplatten als tragende Konstruktion ausgeführt ().

Band 2, Kap. IX-2, Abschn. 2.4 Holztafelbau, S. 470 zu Flachdach- und Deckenelementen vgl. auch Kap. XIII-2, Abschn. 6.1.4 Holztafeldecke, S. 812

Kap. XII-3, Abschn. 2.1.2 Außenwände mit leichter Wetterhaut, S. 374 insbesondere 75 bis 78

2.1.3 Holzfachwerkwände

Eine moderne Ausprägung der historischen Holzfachwerkbauweise ist praktisch nicht existent. Diese ist nahezu vollständig von der Holzrahmenbauweise abgelöst worden. Der verhältnismäßig hohe konstruktive Aufwand an den – im Konstruktionssystem angelegten – Durchdringungen zwischen Ständern bzw. Rippen und aussteifenden Diagonalhölzern wird heute im Regelfall vermieden. Diagonalstreben stellen ferner zusätzliche Wärmebrücken im wärmedämmenden Gefache dar. Stattdessen sind die aussteifenden Holzwerkstoffplatten der modernen Holzrahmenbauweise – nichts Vergleichbares stand den Zimmerleuten ehedem zur Verfügung – ein vorteilhafter Ersatz für Diagonalstreben, welcher der Logik unserer industrialisierten Bauwelt direkt entspringt.

2.1.4 Stahlrahmenwände

Im Gegensatz zu den Rippenbauweisen in Holz, wie sie bisher behandelt wurden, sind Stahlrahmenwände mit dem Nachteil der hohen Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffs Stahl behaftet. Sie ist 500mal (!) so hoch wie die des Bauholzes. Wärmebrücken in der Außenwandkonstruktion sind aus bauphysikalischer Sicht infolgedessen wesentlich kritischer als bei Holzrippenbauweisen. Eine thermische Trennung zwischen Innen- und Außenschale der Wandkonstruktion ist unerlässlich und kann fallweise mit erhöhtem baulichen Aufwand verbunden sein. Als Folge dieser spezifischen, vornehmlich werkstoffbedingten Verhältnisse finden sich Stahlrahmenwände in der Baupraxis eher dort, wo die Anforderungen an den Wärmeschutz der Außenwand nur mäßig sind, also insbesondere im Industrie- und Gewerbebau (). Nach analogem konstruktivem Prinzip sind die im Industriebau häufig eingesetzten Stahlblech-Kassettenwände aufgebaut ( 50). Statt durch eine stabförmige Rippe erhält die Wandkonstruktion die erforderliche Biegesteifigkeit durch die Kantung einer wannenartigen

Band 2, Kap. IX-3, Abschn. 3.5.2, 61 sowie in diesem Kapitel weiter unten 260 und 266

5. Rippensysteme

469

Elem. A

Elem. B

2 1

1

1

48 Beispiel für die Ausführung einer elementierten Holztafelbauweise mit Regelstoß der Elemente und Eckausbildung. Die Elementstöße werden mittels Deckleisten vor Ort abgedeckt

3

4

5

1 2 3 4 5 6

6

y

M 1:10 0

Elementgrenze

x

100 mm

Randholz Element Deckleiste Lattung waagrecht Hinterlüftung Schalung senkrecht Deckleiste

M 1:20 100

0

200 mm

5

1 3 4

49 Beispiel für die Ausführung einer elementierten Holztafelbauweise im Vertikalschnitt mit Darstellung des Ortgangs. Die Deckenelemente sind als einachsig spannende Kastenprofile ausgeführt und zur Lastquerverteilung mit einer Feder verbunden. In der Dachkonstruktion bleiben die Elemente zum Zweck einer guten Dampfdiffusion oberseitig zur belüfteten Luftschicht hin offen.

2 6

3

4 1

z

3

x

1 2 3 4 5 6

Wandtafel Wetterschale hinterlüftet Decken- und Dachelement Fußbodenaufbau Plattenstreifen für Ortgangauskragung Federverbindung zwischen anstoßenden Deckenund Dachelementen

470


Blechkassette. Diese Elemente werden im Allgemeinen horizontal verlegt und sind ausreichend steif, um größere Spannfelder einer Pfostenkonstruktion oder gar des Primärtragwerks, d. h. also der Stützen, frei zu überspannen. Die an den Kassettenaufkantungen befestigte Wetterhaut ist von diesen mittels einer Kunststoffunterlage thermisch zu trennen. 2.1.5 Elementwände

auch als Elementwände werden oftmals halbvorgefertigte Wände in Stahlbeton bezeichnet. Diese werden in Band 2, Kap. IX-5, Abschn. 6.5.2 Elementwände, behandelt, S. 590

Kap. XII-4 Mehrschichtverbundsysteme Kap. XII-3, Abschn. 3.1. Zweischalige Wände ohne Luftschicht > 3.1.2 aus Stahlbeton, S. 415 Abschn. 3.1.2 Pfosten-Riegelfassade > Elementfassade in Pfosten-Riegel-Bauweise, S. 558

Bei der Elementfassade handelt es sich um vorgefertigte nicht tragende Außenwandelemente, die direkt am Primärtragwerk, in der Regel an den Stirnkanten einer massiven Deckenkonstruktion, befestigt werden ( ). Die Elemente bestehen aus großen, meist geschosshohen oder mehrere Geschosse hohen Tafeln, die ausreichende Steifigkeit durch innenliegende Pfosten, Riegel oder Rahmen erhalten. Diese Sekundärkonstruktion in Form eines innen liegenden Gerippes unterscheidet diese Außenwandkategorie von anderen ähnlich elementierten Wänden wie beispielsweise Sandwichwände () sowie auch Großtafeln in Beton-Sandwichbauweise ( ). Auch als Elementwände in diesem Sinne können entsprechend elementierte Pfosten-Riegelfassaden gelten wie sie in Abschnitt 3.1.2 diskutiert werden (). Vorteilhaft ist der gegenüber anderen Konstruktionen geringe Montagefugenanteil, da stets großformatige Elemente montiert werden, welche zumeist die maximalen Transportgrößen ausschöpfen. Auch ist die Montage dieser Paneele oft ohne Gerüst möglich. Besonders bei Hochhäusern, bei denen Montagearbeiten in großer Höhe notwendig sind, kommt diese Art von Fassade häufig zur Ausführung. Die Tragfähigkeit der Elemente ist meist auf eine Geschosshöhe, also 3-4m begrenzt. Ein aktuelles Beispiel für eine Elementfassade zeigt 51.

5. Rippensysteme

1

2

3

471

4

5

6 7

89 10

11 12

50 Außenwand eines Industriebaus aus Stahlblechkassetten (System Kalzip®).

13

18 19 14 15 16

12 17 M 1:10

z

0

x

100 mm

1 Dampfsperre 2 Steinwolledämmfilz 3 Klemmrippenprofil 4 Alu-Festpunkt-Klipp mit Thermokappe 5 Schließblech 6 Formfüller 7 Befestigung Firstblech 8 Distanzprofil 9 Auffaltung 10 Hafte 11 Dämmung trittfest 12 Abschlussprofil Kasettenwand 13 Dichtband 14 Wetterhaut aus Profilblech 15 Kasettenprofil 16 Dämmung 17 thermischer Trennstreifen 18 Trapezprofil 19 Randwinkel mit Abdichtung Querstoß

51 Beispiel für eine moderne Elementwand

472

2.2


Geneigte Dächer

Kap. XII-1, Abschn. 4. Dach und Wand, S. 278 sowie Abschn. 5. Dach, S. 280

Abschn. 3. Rippensystem mit Trennung von Hüllpaket und Rippung > 3.2 geneigte Dächer, S. 566

2.2.1 Tragwerk Band 2, Kap. VIII-2, Abschn. 2.1.4 Geneigte ebene Überdeckung aus Stabscharen, S. 260 sowie ebd. Abschn. 2.2.1 Geneigtes Dach aus Stabscharen > Sparrendächer, S. 266 Band 2, Kap. VIII-1, Abschn. 3.6 Das Komplettieren von Stabsystemen zur Fläche mithilfe von Beplankungen, S. 180

Bis auf eher seltene Ausnahmen werden geneigte Dächer in Holz herkömmlicherweise nach dem Konstruktionsprinzip der Rippensysteme ausgeführt. Grundlegende Gesichtspunkte zu geneigten Dächern, insbesondere in Abgrenzung zu Wänden, finden sich in Kapitel XII-1 ( ). Bei der häufigsten Ausführung ist das Dämmpaket in der gleichen Ebene wie die tragende Sparrenlage integriert, d. h. tragende Rippen, also Sparren, und ausfachende Konstruktion sind räumlich miteinander verschränkt. Dies entspricht dem Prinzip der herkömmlichen Dachaufbauten mit Wärmedämmung zwischen den Sparren, bzw. der Zwischensparrendämmung. Exemplarische Aufbauten finden sich in den Spalten B und C der Matrix in 57. Diese Varianten sollen in den folgenden Abschnitten näher betrachtet werden. Andererseits besteht auch die Möglichkeit, Rippen (Sparren) und Gefache voneinander zu trennen, also in verschiedene Ebenen zu legen. Man spricht dann in der Baupraxis von so genannter Aufsparrendämmung. Diesem Prinzip entsprechen die Aufbauten in Spalte A. Sie zeigen dank durchgehender Dämmebene hinsichtlich des Wärmeschutzes Vorteile, erfordern hingegen eine größere Bauhöhe. Sie werden im Abschnitt 3 () diskutiert. Die bei geneigten Dächern zum Einsatz kommenden Primärtragwerke gehören im Regelfall zu den gerichteten ebenen Stabtragwerken wie in Kapitel VIII ( ) diskutiert. Im Dachquerschnitt treten die Haupttragelemente, die Sparren, in Form von Rippen in Erscheinung, die – analog zu einem Wandbauteil nach dem Rippenprinzip – durch ausfachende Zusatzbauteile zu einem funktionsfähigen kontinuierlichen Flächenbauteil komplettiert werden. Wie bei allen hierarchisch gegliederten, gerichteten Tragsystemen () herrscht auch bei den herkömmlichen Dachkonstruktionen eine gegenseitige Abhängigkeit zwischen den Querschnitten einer Trägerlage – d. h. der daraus sich ableitenden überbrückbaren Spannweiten – und den Trägerabständen der darunter liegenden. Auf die Verhältnisse geneigter Dächer übertragen bedeutet dies, dass die Art der Deckung bereits die Art und Spannrichtung der unmittelbar darunter liegenden Unterkonstruktion vorgibt, denn jede Deckung bedingt eine charakteristische Unterkonstruktion. Ziegelpfannen werden z. B. in eine Lattung eingehängt. Die Abstände der Lattung sind durch die standardisierten Abmessungen des Ziegels vorgegeben. Übliche Lattenquerschnitte sind 24/48, 30/50 und 40/60 mm. Ihre Spannweite ist auf rund 60 bis 80 cm begrenzt und gibt folglich mit diesem Maß die Sparrenabstände vor.

5. Rippensysteme

473

Die Horizontalaussteifung von Dachtragwerken in Rippenbauart ist in Kapitel VIII ( a ) beschrieben. Sofern eine Scheibenbildung in Dachebene zu diesem Zweck erforderlich ist, bestehen Möglichkeiten wie ebendort diskutiert ( b ). Grundsätzliche Überlegungen zu einachsig spannenden Rippenelementen finden sich in Kapitel V ( c ). Bedeutsam für die herkömmlichen Dachkonstruktionen ist insbesondere t EJF4DIBGGVOHWPODiagonalverbänden.

t Scheibenbildung in Dachebene a Band 2, Kap. VIII-2, Abschn. 2.1.4 Geneigte ebene Überdeckung aus Stabscharen > Pfettendächer, S. 260 sowie ebd. Abschn. 2.2.1 Geneigtes Dach aus Stabscharen > Sparrendächer, S. 266 b Band 2, Kap. VIII-1, Abschn. 3.5 Das Aussteifen von Stabsystemen in ihrer Fläche, S. 174 c Band 1, Kap. V-2, Abschn. 9.4 Element aus einachsig gespannten Rippen, S. 472 ff

t EBT"VGCSJOHFOWPOschubsteifen Beplankungen. Unter den konstruktiven Rahmenbedingungen einer herkömmlichen Dachkonstruktion aus Sparren und aufgesetzter Lattung kommen zumeist Diagonalverbände aus Windrispen wie in Kapitel VIII ( ) beschrieben zum Einsatz. Sie bestehen aus wenigen Millimeter dicken Flachstählen, die möglichst im Winkel von 45° zu Sparren und Lattung in der Ebene zwischen beiden Stablagen angeordnet werden ( 53). Auf diese Weise werden Ausmittigkeiten am Knoten zwischen Sparren, Latte und Windrispe weitgehend vermieden. Da es sich um reine Zugbänder handelt, die je nach Windangriffsrichtung jeweils alternierend zur Wirkung kommen, lassen sich ihre Querschnitte mit minimaler Fläche und günstigem Flachformat ausführen. Windrispen beeinträchtigen aus diesem Grunde den Dachaufbau praktisch überhaupt nicht. Wie in Kap. VIII erwähnt, sollten die Windrispen in ihrer Länge mehrmals mit Sparren und Latte gekoppelt werden, um eine echte Scheibenwirkung zu erzielen. Um die Länge der Windrispen zu begrenzen, empfiehlt es sich, bei größeren Dachflächen mehrere zusammenhängende Dachverbände auszuführen. Statt einer Lattung kann die Übertragung der Normalkräfte in Firstrichtung auch eine Bretterschalung übernehmen.

Diagonalverband

Band 2, Kap. VIII-2, Abschn. 2.2.1 Geneigtes Dach aus Stabscharen > Sparrendächer, S. 266

52 Windrispenverband auf einem Sparrendach mit Bretterschalung.

L

S

W

53 Alternative: Anordnung der Windrispen zwischen Sparrenlage und Lattung: Knotenpunkt eines Sparrens S, einer Latte L und einer Windrispe W (Flachstahl).

474


schubsteife Beplankungen

DIN 1052, 8.7.2-3 dies wird weiter unten in Abschn. 2.3 wieder aufgegriffen

Schubsteife Beplankungen steifen eine Sparrenschar ebenfalls zu einer Scheibe aus und schaffen eine Dachtafel aus Rippen und einoder auch beidseitig befestigter Platte. Für die Herstellung einer Dachtafel werden in der Norm Empfehlungen gemacht ( ). Deckentafeln werden von der Norm in dieser Hinsicht wie Dachtafeln behandelt (). Für Decken- und Dachtafeln gilt demnach: t FJOFSFDIUFDLJHF5BGFMBVTRippen und Beplankung weist stets Randrippen und eine Schar randparalleler Innenrippen auf. Als Innenrippen und dazu parallelen Randrippen wirken bei Dachscheiben die Sparren, bei Decken die Deckenbalken. Die orthogonal dazu verlaufenden Randrippen stellen bei Dächern First- und Fußhölzer dar, bei Decken ggf. Stirnbalken.

DIN 1052, 8.7.2 (2)

Abschn. 2.1.1 Holzrahmenwände > Ausführung der Beplankung, S. 458

t CFQMBOLFOEF 'MÊDIFOCJMEFOEFPlatten können längs oder quer zur Innenrippenschar verlegt werden ( 54, 55). Die Plattenstöße liegen in einer der beiden Richtungen stets auf den Innenrippen, also den Sparren oder Balken. Die Stöße auf der jeweils anderen Richtung lassen sich grundsätzlich – anders als bei Wandtafeln – frei, d. h. ohne zusätzlichen Schubverbund beispielsweise durch ein Stoßholz, ausbilden, sofern die Bedingungen nach der Norm ( ) eingehalten sind. t CF[àHMJDIEFS"VTGàISVOHVOEEFS"CTUÊOEFEFS7FSCJOEVOHFO zwischen Platte und Rippe/Sparren gelten die gleichen Vorgaben wie bei Wandtafeln (). Die Platten sind unter Wahrung der vorgegebenen Verbindungsmittelabstände auch mit allen Innenrippen zu verbinden. t 1MBUUFOTUÚF BVG Stoßrippen und mit Stoßhölzern schubsteif ausgebildete Plattenstöße sind analog zu Wandtafeln auszuführen. Gleiches gilt für anstoßende Tafeln, wie beispielsweise bei elementweise vorgefertigten Dachtafeln, zwischen welchen eine Übertragung des Schubflusses sicherzustellen ist.

DIN ENV 1993-1-3, 10.3. Schubfelder aus Profilblechen

Schubsteife Dachflächen lassen sich ebenfalls durch Belegen der Sparrenlage mit Trapezblechen herstellen ( 56). Diese sind in jeder Sicke mit dem darunter liegenden Sparren zu befestigen sowie an den freien Rändern zwischen den Sparren an einem weiteren Stab anzuschließen (Randrippe). Die Profilierung des Blechs verläuft rechtwinklig zu den Sparren. Aufgrund der großen Tragfähigkeit von Trapezblechen lassen sich wesentlich größere Sparrenabstände realisieren als bei herkömmlicher Plattenbeplankung ( ).

5. Rippensysteme

ar

475

FH

FR

ar

FR

SR

SR

SP

FH

y

y

x

x

54 Prinzipielles konstruktives Gefüge einer schubsteifen Dach- oder Deckentafel aus Sparren (= Innenrippe, SP), First- und Fußholz (= Randrippe, FH) und Plattenbeplankung. Die Verlegerichtung der Platten ist in diesem Fall parallel zur Rippenschar (¬ y). Die Stöße in Rippenrichtung sind frei ausgebildet (FR), diejenigen quer dazu (¬ x) auf einer Stoßrippe (SR) d. h. auf einem Sparren. Die Plattenstöße in Rippenrichtung sind zueinander versetzt ausgeführt, was die Schubsteifigkeit der Tafel erhöht.

Q

55 Tafel wie links, nur mit Plattenorientierung rechtwinklig zur Rippenschar (¬ x). Die Plattenstöße rechtwinklig zur Rippenspannrichtung erfolgen auf einer Stoßrippe (SR) oder Sparren, die Stöße in der anderen Richtung (¬ y) bleiben hier frei (FR).

T

z

Q

y

S

x

S

56 Ausbildung eines schubsteifen Gefaches (Schubfeld) aus Trapezblech T, Sparren S und mit ihrer Oberkante bündig angeordneten Querhölzern Q. Das Trapezblechfeld ist ringsum auf der Unterkonstruktion zu befestigen.

476



Grundlegende Aussagen zur Belüftung von geneigten Dächern sowie wesentliche Unterscheidungsmerkmale gegenüber derjenigen von Wänden finden sich in ( ). Dennoch bestehen große Gemeinsamkeiten zwischen dem konstruktiven Aufbau eines geneigten Dachs und einer Außenwand jeweils in Rippenbauart ( ). Kernbestandteil der Dachkonstruktion wie wir sie in diesem Abschnitt betrachten ist das integrierte Paket aus Dämmung und Rippung, die bei geneigten Dächern in Form der Sparrenlage in Erscheinung tritt (Paket 4 in 57). Die heute üblichen Dämmstandards erfordern unter Ansatz der herkömmlichen Querschnittsdimensionen von Sparren im Regelfall das komplette Ausfüllen der Sparrenzwischenräume mit Wärmedämmung. Alternativ kann bei belüfteten Dachkonstruktionen ein Luftquerschnitt für eine bewegte Luftschicht freigehalten werden (Schicht 3). Die tragende Konstruktion im Aufbaupaket 4 kann allein aus der Sparrenschar bestehen, oder alternativ zusätzlich oberseitig beplankt sein. Diese Beplankung kann als Trägerschale für die Dichtschicht (Schicht 2) oder auch zum Zweck der Scheibenbildung in Dachfläche herangezogen werden, wobei dann eine schubsteife Dachtafel entsteht. Zusätzlich zur oberen kann auch eine untere Beplankung vorgesehen werden, wenn es sich um elementierte vorgefertigte Dachtafeln handelt. Oberseitig ist die Konstruktion mittels einer Wetterschale, der Dachdeckung, vor der Witterung geschützt. Sie lässt sich belüftet oder nicht belüftet ausführen (). Sie ist regensicher, im Regelfall jedoch nicht wasserdicht. Aus diesem Grunde muss sie unterseitig immer mit einer zusätzlichen Dichtschicht (Schicht 2) ergänzt sein, entweder ein Unterdach, eine Unterdeckung oder eine Unterspannung. Ein Unterdach setzt indessen eine Tragschale, also die oberseitige Beplankung des Pakets 4 voraus. Auch Unterdeckungen können aus einer Schale aus Plattenmaterial bestehen. Im Paket der Wetterschale ist oftmals eine Lattung integriert, die für die Halterung des Deckungsmaterials wie auch ggf. für die Weiterleitung von Normalkräften aus der Dachaussteifung – z. B. bei Diagonalverband – verantwortlich ist. Analog zu Wandbauteilen lässt sich unterseitig eine zusätzliche Dämmschicht zwischen einer Querlattung addieren (Paket 5). Sie neutralisiert die Wärmebrücke der Rippe/des Sparrens und bietet freien Installationsraum wenn die Dampfsperre/-bremse zwischen Paket 4 und Paket 5 angeordnet wird. Ihr Diffusionswiderstand muss besonders hoch sein, wenn keine Belüftung des Dachs erfolgt (in Schicht 3), da eine Kondensation unter der Dichtschicht 2 unbedingt zu vermeiden ist. Gleichzeitig wirkt sie als Luftdichtheitsschicht oder Windsperre. 58 zeigt in einer Matrix verschiedene übliche Dachaufbauten im Querschnitt. Sie sind horizontal gemäß der Belüftung sowie gemäß der Beschaffenheit der Dichtschicht (Schicht 2) – jeweils Unterspannung, Unterdeckung oder Unterdach – gruppiert. Vertikal sind sie hinsichtlich des räumlichen Bezugs von Trag- und Hüllelementen gegliedert. Dachaufbauten in Spalte A werden gesondert weiter unten besprochen ().

Kap. XII-1, Abschn. 5.2.2 Bauphysikalische Gesichtspunkte, S. 282 Abschn. 2.1.1 Holzrahmenwände, S. 457 ff

Kap. XII-1, Abschn. 5.2.2 Bauphysikalische Gesichtspunkte, S. 282

Abschn. 3. Rippensystem mit Trennung von Hüllpaket und Rippung > 3.2 geneigte Dächer, S. 566

5. Rippensysteme

477

Zur Luftdichtheit von Dachkonstruktionen gilt sinngemäß das für Holzrahmenwände Gesagte ( ).

2.2.3 Luftdichtheit

Grundsätzliches zu den Aufgaben der Dachdeckung (Paket 1 in 57) findet sich an anderer Stelle ( ). Dachdeckungen lassen sich aus verschiedenen Deckwerkstoffen ausführen, die durch Überlappung die erforderliche Regensicherheit der Wetterhaut gewährleisten ( ). Voraussetzung dafür ist, dass die Dachneigung die unterste Grenze der Regeldachneigung (RDN), die für jede Deckungsart charakteristisch ist, nicht unterschreitet. Wird diese unterschritten, ist die Dachdeckung mit unterstützenden Zusatzmaßnahmen zu ergänzen: moderne Dächer werden hierfür unterseitig zumeist mit einer regensicheren oder wasserdichten zusätzlichen Deckunterlage (Schicht 2) ergänzt, um das Dämmpaket zuverlässig vor Feuchte zu schützen. Man unterscheidet:

2.2.4 Dachdeckung

t belüftete Dachdeckungen: dies sind geschuppte Deckungen auf linienförmiger Unterlage, zumeist einer Lattung. Diese ist parallel zur Firstrichtung zu verlegen und ist im Regelfall mit einer darunter angeordneten, in Gefällerichtung verlegten Konterlattung zu ergänzen, um einen wirksamen Lüftungsquerschnitt zu schaffen. t nicht belüftete Dachdeckungen: dies sind zumeist großflächige, beispielsweise bahnenförmige Deckelemente, die flächig auf einer Unterlage aufgelegt oder auch als selbsttragende Schale punktuell auf ihr abgestützt werden. Die erforderliche Regensicherheit ist also abhängig von der Einhaltung der nötigen Regeldachneigungen und der Überdeckung in der Schuppung. Aus dieser wechselseitigen Abhängigkeit leitet sich die Notwendigkeit ab, die Dachneigung an die Art der Deckung anzupassen bzw. umgekehrt die für eine vorgegebene Dachneigung geeignete Deckungsart zu wählen. Eine grobe Zuordnung von Deckungsart und zugehöriger Regeldachneigung zeigt das Diagramm in 77.

Abschn. 2.1.1, > Luftdichtheit, S. 460

Kap. XII-1, Abschn. 5.2.1 Ableitung des Regenwassers, S. 282 sowie 5.2.4 Dachdeckung, S. 290 DIN 4108-3, 4.3.3.1

478


1 1

2

2 (3)

(3)

4

4 (5)

(5) 6

6 R (B) z

DS

R

Q

DS z

y

x

57 (oben) Prinzipieller Aufbau eines geneigten Dachs in Rippenbauweise mit Sparrenlage und Dämmung in gleicher Ebene mit seinen wesentlichen notwendigen und optionalen Funktionspaketen in Längs- und Querschnitt. 1 Dachdeckung (= Wetterschale, notwendig) 2 Dichtschicht, wahlweise diffusionsoffen (notwendig) 3 belüftete Luftschicht (optional) 4 mittlere Dämmebene, Hauptrippen- bzw. Sparrenlage (R) (notwendig), kann als einoder beidseitig beplankte Dachtafel ausgeführt werden 5 innere Dämmebene, Querholzlage (Q) (optional) 6 innere Beplankung (notwendig) Es sind zwei alternative Lagen der Dampfbremse/sperre bzw. Luftdichtheitsschicht möglich (DS). Ihre diffusionshemmende/-sperrende und luftdichtende Wirkung kann alternativ auch von der inneren Beplankung (6) übernommen werden. Die optionale (ggf. versteifende) Beplankung lässt sich einfach oder doppelt ausführen. Mögliche Lagen sind mit B gekennzeichnet. Die Wetterschale oder Dachdeckung kann alternativ belüftet oder nicht belüftet ausgeführt werden. 58 (rechte Seite) Darstellung üblicher Dachaufbauten geneigter Dächer im Querschnitt. D Dachdeckung (hier durchweg belüftet angenommen) L Lattung KL Konterlattung UL 1 belüftete Luftschicht 1 (Belüftung Dachdeckung, Luftstrom L2) UDK Unterdeckung USP Unterspannbahn, diffusionsoffen SB Sperrbahn BP Beplankung UL 2 belüftete Luftschicht 2 (Belüftung Dach, Luftstrom L3) SP Sparren WD Wärmedämmung DS Dampfsperre/-bremse IB innere Beplankung

5. Rippensysteme

479

D L KL

SP

DS

UL 2

IB

BP

UL 1 USP UL 2

WD

SP

DS

L

SP

IB

WD

IB

C1

x

D L KL

IB

UL 1 USP UL 2

DS

B2

x

SP

UL 1

SB

BP WD

SP

WD

SP

WD

IB

C2

x

D L KL

L

IB

z

A3

UL 1

SB

BP WD

WD

IB

SP

DS z

B3

x

D L KL UL 1 SB

BP

UL 2 WD

C3

x

D L KL UL 1 SB

SP

BP

UL 2 WD

SP

SB BP UL 2 WD

Unterdach Dach belüftet

UL 1

WD

WD

x

D L KL

UDK

z

DS DS

z

DS

B1

z

SP

D L KL SB

IB

x

A2

UL 1

L

UL 1

WD

x

D L KL

DS

D L KL

z

D L KL

z

SP

z

A1

UL 1 USP

WD

Unterdeckung Dach nicht belüftet

IB

x

D L KL

UDK

Unterspannung Dach belüftet

DS

z

UL 1

WD

2

UDK

Unterdach Dach nicht belüftet

UL 1

3

D L KL

C Dämmung zwischen und unter Sparren

B Dämmung zwischen Sparren

1

A Dämmung auf Sparren

DS DS x

IB

L

IB

z

SP

A4

DS

WD

IB

z

x

B4

x

C4

4

z

480


2.2.5 Zusatzmaßnahmen zur Verbesserung der Dichtwirkung

Es sind verschiedene Maßnahmen zur Verbesserung der Dichtwirkung der Dachdeckung realisierbar. Sie sind in ihrer Wirksamkeit – wie auch in ihrem technischen Aufwand – an den Grad der Witterungsbeanspruchung wie auch an die festgelegte Dachneigung und Deckungsart anzupassen ( ). Herkömmliche Zusatzmaßnahmen stellen eine Vermörtelung und ein Innenverstrich der Dachdeckung dar. Diese Maßnahmen schließen die offenen Fugen und dienen der Minderung des Eintriebs von Regen, Schnee und Staub. Moderne geneigte Dächer, die eine Zusatzmaßnahme erfordern, werden hingegen mit zusätzlichen Deckunterlagen unterhalb der regulären Dachdeckung ausgeführt. Wie in Kapitel XII-1 () diskutiert, kann eine Deckunterlage als Zusatzmaßnahme alternativ als Unterdach, Unterdeckung oder Unterspannung ausgeführt werden ( ). Diese Varianten erzielen jeweils abnehmende Stufen der Dichtigkeit gegen Wasser. 59 zeigt die für die jeweilige Ausführung notwendigen Maßnahmen und beispielhafte konstruktive Ausbildungen. Die Varianten sind durch folgende Merkmale gekennzeichnet:

Deutsches Dachdeckerhandwerk: Regeln für Dachdeckungen, Merkblatt für Unterdächer, Unterdeckungen und Unterspannungen, 09/1997

Kap. XII-1, Abschn. 5.2.2 Bauphysikalische Gesichtspunkte, S. 282 wie oben

t 6OUFSEÊDIFS bestehen grundsätzlich aus einer tragenden flächigen Unterlage – einer Vordeckung aus Holz oder Holzwerkstoffen – und aus einer darauf aufgebrachten wasserdichten Dichtbahn. Sie lassen sich insgesamt wasserdicht ausführen, wenn die Bahn über die Konterlatte geführt wird und die Stöße der Dichtbahn wasserdicht verschweißt oder verklebt werden. Wasserdichte Unterdächer dürfen keine Öffnungen haben, eine Belüftung des Dachs ist deshalb in diesem Fall nicht möglich. Sind Öffnungen und Durchdringungen bzw. eine Belüftung des Dachs vorhanden, und liegt die Konterlatte auf der Bahn, gilt das Unterdach lediglich als regensicher.

DIN 4108-3, 4.3.3.2

t 6OUFSEFDLVOHFO können mit Bahnen oder Platten ausgeführt werden. Sie gelten als regensicher. Die Konterlatte liegt oberhalb der Deckunterlage und wird durch diese hindurch im Sparren vernagelt. Unterdeckbahnen lassen sich verschweißt, verklebt oder auch lose überlappend stoßen. Unterdeckplatten sind in den Stößen wasserdicht zu schließen. Sie werden entweder überlappend oder verfalzt verlegt. Unterdeckungen auf nicht belüfteten Dachkonstruktionen müssen eine ausreichende Diffusionsfähigkeit gemäß der Norm ( ) aufweisen. t Unterspannungen bestehen aus Bahnen oder Folien, die frei zwischen den Sparren spannen oder hängen. Sie sind nur bei belüfteten Dachkonstruktionen zulässig. Sie wirken hinsichtlich der gegen Regen sichernden Aufgabe der Dachdeckung unterstützend. Die Konterlattung befindet sich oberhalb der Unterspannung. Unterspannbahnen sind hinsichtlich ihrer Wasserdichtigkeit weniger zuverlässig als Unterdeckbahnen.

DDH Fachregel für Dachdeckungen mit Dachziegeln und Dachsteinen, 1.3

Zusätzliche Deckunterlagen sind gemäß Fachregel ( ) erforderlich, wenn erhöhte Anforderungen an die Dachkonstruktion gestellt

5. Rippensysteme

Art 1

1.1

Unterdach

wasserdichtes Unterdach

1.2

481

Ausführung

Einbindung der Naht- und Konterlatte Stoßausbildung

#unststoffdachbahn #unststoffdichtungsbahn #umen-/PolymerbitumenDachdichtungsbahn #umen-/PolymerbitumenSchweißbahn wie 1.1

regensicheres Unterdach

über Konterlatte

verschweißt oder verklebt

Konstruktionsbeispiel D L KL

UL 1

BB

BP WD

SP

OK Restaufbau

unter Konterlatte


D L KL

UL 1

KB


D L KL

UL 1

UDB

BP WD

SP

OK Restaufbau

2

2.1 verschweißte oder verklebte Unterdeckung

#kplatte #kbahn

unter Konterlatte

WD

SP

Unterdeckung

OK Restaufbau

2.2 überdeckte Unterdeckung mit Bitumenbahnen

#umen-/PolymerbitumenDachdichtungsbahn #umen-/PolymerbitumenSchweißbahn #umen-Dachbahn

unter Konterlatte

überdeckt und genagelt

D L KL

UL 1

BB

BP WD

SP

OK Restaufbau

2.3 überlappte oder verfalzte Unterdeckung

#kplatte #kbahn

unter Konterlatte

lose überlappend oder verfalzt

D L KL

UL 1

UDP

WD

SP

OK Restaufbau

Unterspannung

3

# bahn #% bahn

unter Konterlatte

lose überlappend

D L KL

UL 1

USB UL 2

WD SP

OK Restaufbau

werden. Dies ist der Fall bei t 6OUFSTDISFJUVOHEFSRegeldachneigung (RDN). t LPOTUSVLUJWFO#FTPOEFSIFJUFO t /VU[VOHEFT%BDIHFTDIPTTFT WPSBMMFN[V8PIO[XFDLFO t CFTPOEFSFOLMJNBUJTDIFO7FSIÊMUOJTTFO t CFTPOEFSFOÚSUMJDIFO#FTUJNNVOHFO Einen Überblick erforderlicher Zusatzmaßnahmen zu Dachdeckungen mit Dachziegeln und Dachsteinen in Abhängigkeit von Dachneigung und Anzahl der erhöhten Anforderungen gibt 69.

59 Übersicht der Merkmale von zusätzlichen Deckunterlagen unter der Dachdeckung: Unterdach, Unterdeckung, Unterspannung gemäß 1. D Dachdeckung L Lattung KL Konterlattung UL 1 Belüftung der Dachdeckung BB Bitumenbahn KB Kunststoffbahn UDB Unterdeckbahn UDP Unterdeckplatte USB Unterspannbahn UL 2 Belüftung des Dachs WD Wärmedämmung SP Sparren

482


2.2.6 Dächer mit Deckung aus Dachziegeln oder Dachsteinen

Gemäß Norm ( ) sind Dachziegel kleinformatige Deckungsprodukte für die überdeckende Verlegung auf geneigten Dächern – sowie auch für Außen- und Innenwandbekleidungen –, die durch Formgebung (Strangpressen oder Formpressen), Trocknen und Brennen aus tonigen Massen hergestellt werden, mit oder ohne Zusätze. Ihre Regendichtigkeit hängt vom Überlappungsmaß (ungefalzte Ziegel) oder von der Profilierung der Stöße (gefalzte Ziegel) ab. Ungefalzte Ziegel erlauben ein variables Überdeckungsmaß, bei gefalzten Ziegeln ist dieses Maß im Allgemeinen unveränderbar. Es ist ferner die Stoßausbildung horizontal und in Gefällerichtung zu unterscheiden. Diese Stöße lassen sich jeweils gefalzt oder ungefalzt ausführen.

t "MMHFNFJOFT DIN 1304, 3.1.1 Deutsches Dachdeckerhandwerk: Regeln für Dachdeckungen, Fachregel für Dachdeckungen mit Dachziegeln und Dachsteinen, 09/1997

t 7FSGBM[VOH DIN 1304, 3.3.1

t %BDI[JFHFMBSUFO

Falze sind Stoßausbildungen benachbarter Dachziegel derart, dass eine oder mehrere Erhebungen, so genannte Rillen, in eine oder mehrere Vertiefungen, so genannte Nuten, eingreifen. Sie verursachen den Dichteffekt einer Labyrinthdichtung und leiten in den Nuten das Wasser kontrolliert auf die Oberfläche des Ziegels der darunter liegenden Ziegelreihe. Ein Längsfalz ermöglicht das Zusammenfügen von zwei Dachziegeln der gleichen horizontalen Reihe, ein Querfalz von solchen in Gefällerichtung aufeinander folgender horizontaler Reihen. Mehrfache Falzungen wie in 66, Varianten 2 bis 4, dargestellt erhöhen den Widerstand gegen Eindringen von Wasser, beschränken jedoch die Verschiebemöglichkeit der Dachziegel bei der Verlegung. Dachziegel werden hinsichtlich der Stoßausbildung sowie des Überdeckungsbereichs in die folgenden Kategorien unterteilt: t Falzziegel: Dachziegel, welche in Längsrichtung und/oder in Querrichtung mit einem einfachen oder mehrfachen Falzsystem zusammengefügt werden. t Strangfalzziegel: Dachziegel mit einer Falzausbildung in Längsrichtung, jedoch ohne Falzausbildung in Querrichtung. Diese Geometrie leitet sich von Herstellungsprozess her und erlaubt das Verlegen mit unterschiedlicher Höhenüberdeckung ( 70). t Querfalzziegel: Dachziegel mit einer Falzausbildung in Querrichtung, jedoch ohne Falzausbildung in Längsrichtung. t Ziegel mit Ringverfalzung: Falzziegel, die in Längsrichtung und in Querrichtung mit einem einfachen oder mehrfachen Falzsystem (ein-, mehrfache Ringverfalzung) zusammengefügt werden. Man unterscheidet die Ringverfalzung mit übereck durchgehender oder unterbrochener Verfalzung ( 74). Typische Dachziegel mit mehrfacher Ringverfalzung sind Flachdachziegel; solche mit unterbrochener Ringverfalzung beispielsweise Reformziegel.

5. Rippensysteme

60 Frühes Beispiel eines Falzziegels, Oberitalien, 11. Jh.

483

61 Leistenziegeldeckung

62 Mönch-und Nonne-Deckung

63 Moderner Falzziegel, Untersicht. (Herst.: ERLUS AG) 64 Angeschnittener Falzziegel mit Darstellung der Entwässerungskanäle. (Herst.: ERLUS AG) 1 2 3 4

doppelte Längs- oder Seitenverfalzung dreifache Quer- oder Kopfverfalzung Dreifachüberdeckung am Vierziegeleck drei Fußfalzrippen

1 2 3

4

65 Moderne Falzziegel. 66 Verschiedene Ausführungen des gefalzten Stoßes zwischen zwei Dachziegeln nach DIN EN 1304. Die untere Variante 4 zeigt eine Falzung mit durchgehender Fläche für den Wasserabsfluss.

484


t Ziegel mit variabler Decklänge (Verschiebeziegel): Falzziegel, bei denen die Form eine variable Decklänge ermöglicht. Man spricht auch von Dachziegeln mit Verschiebefalz. t Ziegel mit variabler Deckbreite: Falzziegel, bei denen die Form eine variable Deckbreite ermöglicht. t Flachziegel (Biberschwanzziegel): Dachziegel, welche meistens eine flache Form mit oder ohne geringfügiger Wölbung in Längs- und/oder Querrichtung haben und keine Verfalzung aufweisen. Sie sind in der Regel rechteckig, können aber auch eine speziell ausgebildete Vorderkante aufweisen (z. B. Rundschnitt oder Spitzschnitt). t Hohlpfanne: Dachziegel, welche in S -Form gewölbt sind und weder eine Längs- noch eine Querverfalzung aufweisen. t Mönch- und Nonnenziegel (Klosterziegel): Dachziegel in Rinnenform, die mit variabler oder eingeschränkter Höhenüberdeckung (konstruktive Ausbildungen zur Begrenzung der Höhenüberdeckung) verlegt werden. Sie werden mit konisch oder parallel verlaufenden Kanten hergestellt. t spezielle Ziegel: Dachziegel mit variabler, im Wesentlichen dekorativer Formgebung, beispielsweise handgeformte Ziegel. Diese Begriffe bezeichnen verschiedenen Formen von Standardziegeln. Daneben existieren diverse Form- oder Zubehörziegel, die eine Anpassung an singuläre Orte und spezielle Aufgaben erlauben ( 59). Es wird unterschieden zwischen: t koordinierten Formziegeln: Formziegel, die an Dachziegeln, mit denen sie verlegt werden, unmittelbar ausgerichtet oder mit diesen verfalzt sind – z. B. Ortgangziegel mit Falz, Lüfterziegel mit Falz, eineinhalber Ziegel, Firstziegel mit Falz, Gratziegel mit Falz oder zur Verlegung in Reihe, Kehlziegel zur Verlegung in Reihe, Winkelziegel mit Falz oder zur Verlegung in Reihe. t unkoordinierten Formziegeln: Formziegel, die nicht an Dachziegeln, mit denen sie verlegt werden, ausgerichtet oder mit diesen verfalzt sind – z. B. Firstziegel, Gratziegel, Kehlziegel, Ortgangziegel, Winkelziegel. t #FGFTUJHVOH

Die Befestigung der Dach- und Formziegel an der tragenden Konstruktion kann bei geneigten Dächern mit Einhängenasen (über Gravitationsschluss) an der Lattung und/oder an Befestigungslöchern (zumeist mittels Nagelung) erfolgen. Andere Befestigungsmittel sind ebenfalls zulässig. Es können auch Klammern zur zusätzlichen Sicherung des Ziegels verwendet werden. Die traditionell übliche Befestigung der Dachziegel an einer Lat-

5. Rippensysteme

485

Standardpfanne

Trauf-Ortgangpfanne, rechts

Firstanschluss-Schiebepfanne Ortgang, links

Pult-Ortgangpfanne, rechts

Firstanschluss-Ortgangpfanne, links

Firstanschluss-Lüfter-Schiebepfanne

Ortgangpfanne, links

Firstanschluss-Doppelwulstpfanne

Doppelwulstpfanne Trauf-Ortgangpfanne, links

Trauf-Doppelwulstpfanne Pult-Ortgangpfanne, links

Firstanschluss-Schiebepfanne

Pult-Doppelwulstpfanne

Lüftungspfanne Firstanschlusspfanne

Traufpfanne

Pultpfanne

keramische Durchgangspfanne

Schneefangpfanne

Firstanschluss-Schiebepfanne Ortgang, rechts

ERGO-Lüfter

Firstanschluss-Ortgangpfanne, rechts Firstziegel Nr. 14

Ortgangpfanne, rechts

Firstziegel Nr. 15

67 Dach- und Formziegelprogramm eines Ziegelherstellers (Fa. Ergoldsbacher).

486


Näheres in: Deutsches Dachdeckerhandwerk: Fachregel für Dachdeckungen mit Dachziegeln und Dachsteinen, 1.4.1, 1.4.2 und Anhang 1

t Verlegegeometrie

tung mittels Einhängenasen setzt ausreichendes Eigengewicht des Ziegels voraus, der durch Aufliegen auf der darunter liegenden Ziegelreihe gleichzeitig diese Ziegel mit seinem Gewicht in Position hält. Mit steigender Dachneigung wird die Kraftkomponente rechtwinklig zur Dachebene, welche für die Befestigung des Ziegels verantwortlich ist, stetig kleiner. Bei größeren Dachneigungen sind Dachziegel deshalb ggf. mit Klammern zusätzlich gegen Windsog und Herabfallen zu sichern ( ). Bei Dachneigungen größer als 65° muss jeder Dachziegel oder Dachstein zusätzlich befestigt werden. Unabhängig von einer eventuell erforderlichen Klammerung der Dachdeckung ist an Dachkanten wie Ortgang, Frist, Grat und Pult jeder Dachziegel oder -stein mechanisch zu befestigen.2 Hinsichtlich der Verlegegeometrie unterscheidet man die Begriffe der t Decklänge: Maß des eingedeckt von oben sichtbaren Ziegels oder koordinierten Formziegels, gemessen in Längsrichtung. Dieses Maß entspricht auch dem Lattenabstand. t Deckbreite: Breite des eingedeckten, von oben sichtbaren Ziegels oder Formziegels. In beiden Deckmaßen sind die Überlappungsmaße folglich nicht enthalten. Man unterscheidet ferner: t Eindeckung in Linie: die Längsstöße aufeinanderfolgender Ziegelreihen liegen in einer Linie. Diese Verlegegeometrie ist kennzeichnend für gefalzte Dachziegel. Man spricht auch von Eindeckung in Reihe. t Eindeckung mit versetzten Längsstößen: die Längsstöße von aufeinanderfolgenden Reihen sind jeweils um eine halbe Ziegelbreite versetzt. Diese Verlegegeometrie ist insbesondere für flache, ungefalzte Ziegel geeignet, da die Fugen einer Ziegelreihe teilweise durch die Ziegel der darüberliegenden Reihe abgedeckt und gedichtet werden. Man spricht auch von Eindeckung im Verband.

t 0CFSGMÊDIFOCFIBOEMVOH

Dachziegel können zur Verbesserung der Dauerhaftigkeit ihrer Oberfläche behandelt werden. Es ist eine Oberflächenbehandlung mit hydrophoben oder hydrophilen Mitteln möglich, die das Verhalten der Oberfläche bei Kontakt mit Wasser beeinflussen. Ferner kommen folgende Möglichkeiten in Betracht: t Glasur: eine eingebrannte Oberflächenschicht auf Glasbasis. t Engobe: eine poröse bzw. dichtere eingebrannte Oberflächenschicht auf Tonbasis.

5. Rippensysteme

487

t Regeldachneigung

Regeldachneigungen von Dachziegel- und Dachsteindeckungen in Abhängigkeit der Ziegelform und der Deckungsart zeigt 68.

Form

Dachziegel mit Verfalzung

Typ

Deckungsart

Mehrfache Ringverfalzung

Flachdachziegel

Einfachdeckung

Unterbrochene Ringverfalzung

Doppelmuldenfalz-/ Reformziegel

Regeldachneigung 22° 30°

Verschiebefalz

30° 35°

Seitenverfalzung

35°

Seitenaufkantung

Krempziegel

gewölbt

Hohlpfanne

35°

Hohlpfanne

40°

Dachziegel ohne Verfalzung

40°

Mönch- und Nonne eben

Biberschwanzziegel

Doppel- und Kronendeckung

30°

Einfachdeckung mit Spließen

40°

68 Regeldachneigungen von Dachdeckungen aus Dachziegeln und Dachsteinen gemäß 3.

Nutzung – Konstruktion – klimatische Verhältnisse Dachneigung

keine weitere erhöhte Anforderung

eine weitere erhöhte Anforderung

zwei weitere erhöhte Anforderungen

drei weitere erhöhte Anforderungen

≥ Regeldachneigung RDN

–

Unterspannung

Unterspannung

überlappte oder verfalzte Unterdeckung

≥ RDN - 6°

Unterspannung

Unterspannung

überlappte oder verfalzte Unterdeckung

verschweißte oder verklebte Unterdeckung

≥ RDN - 10°





< RDN - 10°





69 Erforderliche Zusatzmaßnahmen in Form zusätzlicher Deckunterlagen für Dachdeckungen aus Dachziegeln und Dachsteinen gemäß 3. Zum Begriff der erhöhten Anforderung vgl. Abschn. 2.2.5 Zusatzmaßnahmen zur Verbesserung der Dichtwirkung.

488


t %FDLCJMECFJFlachziegeln

Die am häufigsten angewendeten Flachziegel sind Biberschwanzziegel. Folgende Deckungsgeometrien werden unterschieden: t Doppeldeckung: jede Traglatte träg eine Biberreihe. Jede Reihe ist gegenüber der nächsten um eine halbe Ziegelbreite versetzt (Halbverband). Die erste und übernächste Ziegelreihe befinden sich dann in Reihe und überlappen sich um das Maß der Höhenüberdeckung. First- und Traufgebinde sind mit Sonderziegeln oder als Kronenverband ausführbar ( 71). t Kronendeckung: jede Traglatte trägt zwei Biberreihen (Lagerund Deckschicht), die gegenseitig im Halbverband verlegt sind. Jeweils zwei Lagerschichten überlappen sich um das Maß der Höhenüberdeckung. First- und Traufgebinde werden als Kronengebinde verlegt ( 72). t Spließdeckung: Einfachdeckung mit unterlegten Längsfugen. Die Unterdeckung erfolgt mittels eines Spließes, ein 5 cm breiter Streifen aus Holz, Kunststoff, Metall oder anderen Werkstoffen. Spließdeckung ist nur bei reduzierten Anforderungen anwendbar.

0

100

200 mm

M 1:20

Sowohl bei der Doppel- wie auch bei der Kronendeckung ist folglich stets gewährleistet, dass eine Stoßfuge zwischen zwei benachbarten Ziegeln mit anderen Ziegeln unterlegt ist.

70 Biberschwanzziegel mit Rundschnitt (links) und ebener Strangfalzziegel mit Seitenverfalzung (rechts).

M 1:20

0

100

200 mm

M 1:20

h

0

100

h

b

b

DL = (h – ü) : 2 DL = h – ü ü

ü

y

y

x

71 Biberschwanzziegel – Deckbild bei einer Doppeldeckung: Höhenüberdeckung ü, Decklänge DL.

x

72 Biberschwanzziegel – Deckbild bei einer Kronendeckung.

200 mm

5. Rippensysteme

489

t %FDLCJMECFJ)PIM[JFHFMO

Ein typisches Beispiel für unverfalzte Hohlziegel sind Mönchund Nonnenziegel. Die Fuge zwischen zwei anstoßenden konkav geformten Nonnenziegeln wird durch den konvex geformten Mönchziegel abgedeckt ( 73). Aufgrund der Wölbung des Nonnenziegels liegt die Fuge gegenüber der Wasser führenden Fläche erhöht. Die Nonneziegel sind in Reihe verlegt und überlappen um das Maß der Höhenüberdeckung (ü) ( 75). Mönch- und Nonnenziegeldeckungen wurden traditionell vermörtelt verlegt. Bei modernen trocken verlegten Ausführungen werden Mönch- und Nonnenziegel mittels innenseitig angeordneten Klammern an der Lattung rückverankert.

Nonne

Mönch 0

100

200 mm

0

100

200 mm

M 1:20

M 1:20

73 Mönch- und Nonnenziegel

75 Flachdachziegel mit mehrfacher Ringverfalzung und gerader Krempe. M 1:20

0

100

200 mm

M 1:20

h

h

b

b

ü ü DL = h – ü DL = h – ü

y

y x

75 Mönch- und Nonnenziegel – Deckbild: Höhenüberdeckung ü, Decklänge DL.

x

76 Flachdachziegel – Deckbild.

0

100

200 mm

490


t %FDLCJMECFJFalzziegeln

Anders als bei Flachziegeln beruht die Dichtwirkung von Falzziegeln nicht auf das mehrmalige Überlagern von Ziegelschichten (z. B. Doppeldeckung), so dass die Fugen im Wesentlichen durch Unterlegen gedichtet werden, sondern durch die Profilierung der Seiten- und ggf. Höhenüberdeckung. Infolgedessen werden Falzziegel in Einfachdeckung verlegt ( 76). Sie lassen sich je nach Ausführung in Reihe oder im Verband anordnen. Strangfalzziegel weisen nur eine Seitenverfalzung auf ( 70). Sie sind grundsätzlich im Verband zu decken. Die Höhenüberdeckung ist aufgrund des unprofilierten Kopfendes variabel und ist an die Dachneigung anzupassen.

t Dachkanten

Generelle Hinweise zur Ausbildung von Standarddachdetails finden sich in ( ). Exemplarische konstruktive Ausbildungen zu verschiedenen Deckungsarten mit Dachziegeln und Dachsteinen sind in 77 bis 90 dargestellt.

DDH: Fachregel für Dachdeckungen mit Dachziegeln und Dachsteinen, 4.

First die Übersicht eines Dachziegelsortiments in 67

Traufe

Firste werden im Regelfall mit speziellen Firstziegeln ausgebildet ( ). Sie wurden herkömmlich als Mörtelfirst ausgeführt, heute hingegen im Normalfall als Trockenfirst ( 77, 81). Firstziegel sind konisch ausgebildet, so dass sie in Längsrichtung überlappen, alternativ in verfalzter oder unverfalzter Ausführung. Firstanfang und -ende werden mit speziellen abgedeckt ausgeführten Formziegeln realisiert. Alle Firstziegel werden durch Verschraubung oder mittels Klammern in einer durchgehenden Firstlatte verankert, die durch Stahlschuhe (Firstlattenhalter) auf den Sparrenenden, auf der Firstbohle oder der Firstpfette befestigt ist. Ggf. erfolgt der Anschluss der Dachfläche an den First mittels spezieller Firstanschlussziegel. Bei Einsatz von Biberschwanzziegeln kann der Firstanschluss mit speziellen Firstbibern oder alternativ als Kronengebinde erfolgen. Aus Gründen der Dichtheit ist eine ausreichende Überdeckung des Firstziegels über das obere Ende des Firstanschlussziegels zu gewährleisten. Die bei profilierten Dachziegeln bei der Übergreifung durch den Firstziegel seitlich verbleibenden Lücken werden mit anpassbaren Kunststoffseitenstreifen mit Alu-Streckgittereinlage und Dehnfalten geschlossen. Traufen lassen sich grundsätzlich mit regulären Dachziegeln oder -steinen ausführen oder alternativ mit speziellen Traufziegeln oder -steinen. Letztere Variante kommt häufiger bei Deckungselementen mit profiliertem Querschnitt vor, da stirnseitig die entstehenden Öffnungen zu schließen sind. Die Dachdeckung sollte die Dachrinne um maximal 1/3 der Rinnenbreite überlappen, damit das Niederschlagswasser kontrolliert abgeführt wird. Es empfiehlt sich, die Deckungsgeometrie so festzulegen, dass Traufziegel ungeschnitten verlegt werden können. Im besonderen Fall der Mönch- und Nonnenziegel ist die unterste Nonnenreihe mit den abdeckenden Mönchziegeln bündig zurückzuschneiden ( 79). Da unter dem Kopfende der Traufziegelreihe die Auflage gegenüber dem Regelfall – also zumeist Traglatte und nächsttiefere Ziegelreihe

5. Rippensysteme

– notwendigerweise variiert, ist dafür zu sorgen, dass der Traufziegel dennoch die gleiche Neigung wie alle anderen Ziegelreihen beibehält. Zu diesem Zweck kommen Trauf- oder Keilbohlen, Doppellatten oder spezielle Traufelemente infrage. Diese dienen gleichzeitig im Allgemeinen für die Befestigung der Rinnenbügel oder alternativer Rinnenaufhängungen ( ). An der Traufe ist dafür Sorge zu tragen, dass ein ausreichender offener Lüftungsquerschnitt zur Belüftung des Luftraums zwischen Dachdeckung und Deckunterlage verbleibt. Traufbohlen werden aus diesem Grunde auf die Konterlattung aufgesetzt oder ansonsten sind spezielle Traufschienen als Lochquerschnitt auszubilden. Ortgänge, also die giebelseitigen Abschlusskanten von geneigten Dachflächen, werden bei modernen Dachdeckungsarten im Allgemeinen mithilfe spezieller Ortgangziegel oder -steine ausgeführt ( 78, 86). Ortgangsteine weisen eine abgewinkelte Überdeckungsfläche auf, welche den Ortgang seitlich übergreift. Alle Ortgangziegel sind mit mechanischen Verbindungsmitteln an der Unterkonstruktion zu befestigen (Verschraubung oder Klammerbefestigung, ). Eine Ausnahme stellt die Deckschicht einer Kronendeckung mit Biberschwanzziegeln dar. Bei Biberschwanzdeckungen lassen sich Ortgänge grundsätzlich auch mit geschnittenen regulären Bibern ausführen. Die Schnittkanten sind zu hydrophobieren. Anstelle von Ortgangziegeln mit abgewinkelter Flanke lassen sich Ortgänge auch mit Zahnleisten und Windbrettern ausführen. Grate werden im Normalfall mit Firstziegeln abgedeckt, heute zumeist als Trockengrat. Sie werden analog zum First an der Unterkonstruktion befestigt. Seitlich am Grat anstoßende Dachziegel sind naturgemäß schräg zu schneiden, aus Gründen der Dichtheit möglichst bis dicht an die Gratlatte. Kehlen sind aufgrund ihrer konkaven Geometrie, im Gegensatz zu Graten, Wasser führende Verschneidungskanten in der Dachfläche. Sie lassen sich in vielfältigen Varianten realisieren: mithilfe einer Unterlegung der Deckung (überdeckte Kehlen), durch spezielle Teile wie Formziegel (Formziegelkehlen) oder Bleche (überdeckte Metallkehlen), oder auch durch einfache Fortsetzung der Deckung mit speziellen Ziegeln oder mit besonderen Deckgeometrien (eingebundene Kehlen, Schwenkziegelkehlen). Nähere Hinweise gibt das Fachregelwerk ( ).

491

siehe z. B. 77

Ortgang

DDH: Fachregel für Dachdeckungen mit Dachziegeln und Dachsteinen, 1.4.3

Grat, Kehle

DDH: Fachregel für Dachdeckungen mit Dachziegeln und Dachsteinen, 4.6


2

77

492

1

6

3

M 1:10 100 mm

0

78

1

4

5

6 z

0

y

77 (oben links) Ortgangausbildung mittels spezieller abgewinkelter Ortgangziegel. 78 (oben rechts) First- und Traufausbildung mit Deckung aus Biberschwanzziegel (Doppeldeckung, Minimaldachneigung 18°). Trockenverlegung mit metallischer Haltekonstruktion für den First. Erforderlichenfalls Verschraubung der Ziegel in vorbereiteten Schraublöchern zur Windsogsicherung. 1 2 3 4 5 6

Biberschwanzziegel Firstziegel Traufbohle Ortgangziegel halber Ortgangziegel Sparren

M 1:10

z

x

100 mm

5. Rippensysteme

493

80

4

3

1

2

M 1:10 1

2

3

5

Mönch abgeschnitten

6

6

100 mm

0

7

79

8

M 1:10

z

0

100 mm

9

z

x

y

79 (oben links) First- und Traufausbildung mit Deckung aus Mönch- und Nonnenziegel (Minimaldachneigung 10°). Trockenverlegung mit metallischen Halteklammern für den Mönch und für den Firstziegel.

80 (oben rechts) Ortgangausbildung: Die letzte Ziegelreihe wird bei dieser Variante als 3-er-Element aus einem Nonnen- und zwei Mönchziegeln im Werk vorgeklebt und vor Ort auf der Unterkonstruktion verschraubt 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Mönch Nonne Halteklammer für Mönch Firstziegel Aufsteckschiene aus Metall (U-Profil) über Latte werksseitige Verklebung selbstschneidende Blechschraube Putz Sparren

494


82

2

6

3 7 8

84

1

81 Firstausbildung bei Deckung aus Flachdachpfannen in Trockenverlegung (Längsschnitt) (Minimaldachneigung 18°). Befestigung der Firstziegel mithilfe von metallischen Klammern

9

M 1:10

z

100 mm

0

x

81

1

11

82 Traufausbildung bei Deckung aus Flachdachpfannen mit Unterdachentwässerung in die Rinne 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Flachdachpfanne Firstanschluss-Schiebepfanne Firstziegel Firstendziegel vorne Firstendziegel hinten Firstlatte Edelstahl-Firstklammer Firstlattenhalter Sparren Flugsparren handwerklich gefertigte Lochblechleiste Ortgangpfanne

9

M 1:10

z

0

x

100 mm

5. Rippensysteme

495

81

Hauptwetterrichtung

4

3

7

6

5

8 9

83 Rinne mit Rinnenhalter.

z

84 Firstausbildung mit Deckung aus Flachdachpfannen. Trockenverlegung mit metallischer Haltekonstruktion.

y

12

1

81

85 Befestigung des Rinnenhalters auf der Traufbohle; Abdeckblech mit Lüftungsgitter.

9

10

M 1:10

z

0

y

100 mm

86 Ortgangausbildung mit speziellem Ortgangziegel (vgl. Sortiment in 67).

496


2

3

4

88

1

15

6

11 10 16 7 8

87 Traufausbildung: Tragkonstruktion aus Holzbauelement in oben offener Schalenform (System Lignatur®), Rippen in Gefällerichtung gespannt. Außenwand aus Massivholzplatte. Die Dampfdiffusionswerte der Schichten sind zu prüfen; ggf. ist zusätzlich eine Dampfbremse einzubauen.

5 M 1:20

9

z

0

100

200 mm

x

1

2

4

3

17

12

5

11

87

7 8 5 9

M 1:20

z

0

88 Ortgangausbildung der Konstruktion oben.

y

100

200 mm

5. Rippensysteme

2

3

4

90

1

497

15

13

12

11 18 19

z

16

14 21

2

3

24 23

22

M 1:20

5

0

100

200 mm

x

1

2

4

89 Traufausbildung: Tragkonstruktion aus Holzbauelement in oben offener Schalenform, Rippung quer zum Gefälle gespannt (System Lignatur®). Außenwand aus Holzrahmenkonstruktion. Die Dampfdiffusionswerte der Schichten sind zu prüfen; ggf. ist unter der Dachkonstruktion zusätzlich eine Dampfbremse einzubauen.

3 90 Ortgangausbildung der Konstruktion wie oben.

17

89

11

13

20 14

19

21

2

3

24

22 5

23 M 1:20

z

0

y

100

200 mm

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Dachdeckung Lattung Konterlattung/ Hinterlüftungsebene Unterdachbahn, diffusionsoffen Wärmedämmung Holzschalung Putz Putzträgerplatte Massivholzplatte Sichtschalung Holzbauelement mit integrierter Wärmedämmung Dämmstofffüllung der Stoßfuge Holzfaserplatte Holzwerkstoffplatte zur Schaffung des Überstands Traufbohle Vorhangrinne Ortgangbrett BSH-Randbalken zur Befestigung der Fassade innere Bekleidung: Gipskarton- oder Gipsfaserplatte Winkel Wetterhaut: z. B. Faserzementplatte Beplankung, diffusionsoffen Dampfbremse/-sperre, luftdicht Beplankung

498


2.2.7 Dächer mit Deckung aus FaserzementWellplatten

Wellplatten bestehen nach Norm ( ) im Wesentlichen aus Zement oder Calciumsilikat, das durch chemische Reaktion von silicium- und kalkhaltigen, mit Fasern bewehrten Materialien gebildet wird. Sie gelten im Gegensatz zu Dachziegeln als großformatige Deckelemente und weisen gegenüber jenen einen wesentlich geringeren Fugenanteil auf. Man unterscheidet:

t "MMHFNFJOFT DIN EN 494 DDH: Fachregel für Dachdeckungen mit Faserzement-Wellplatten, 03/2002

t kurze Wellplatten (Kurzwellplatten): mit Längen bis einschließlich 0,9 m. Diese werden mit Eckenschnitt ausgeführt. Sie sind mit Bohrungen für die Befestigung versehen. t lange Wellplatten (Standardwellplatten): mit Längen von mehr als 0,9 m. Sie sind mit oder ohne Eckenschnitt erhältlich. Standardwellplatten sind ungelocht. Ferner bieten die Hersteller komplette Sortimente an speziellen Ergänzungsplatten und Formteilen an. 177

Profil 177/51

130

91 Zwei handelsübliche Wellplattenprofile.

Profil 130/30

t %BDIOFJHVOHFO

Wellplattendeckungen erlauben aufgrund ihres geringen Fugenanteils flachere Dachneigungen als die meisten Dachdeckungen aus kleinformatigen Deckelementen. Regeldachneigungen sind in der Tabelle auf 92 zusammengefasst. Sie werden in Abhängigkeit der Entfernung Traufe-First festgelegt. Die Regeldachneigung darf bei Standardwellplatten um 2°, bei Kurzwellplatten um 5° unterschritten werden, wenn Dichtschnüre in die Höhenüberdeckung der Platten eingefügt werden ( 94, 95). Weiter gehende Unterschreitungen sind nur mit wasserdichtem Unterdach zulässig. Grundsätzlich darf die Dachneigung von 5° nicht unterschritten werden.

t SFHFOTJDIFSOEF;VTBU[NBOBINFO

Analog zu den in Abschn. 2.2.5 beschriebenen Randbedingungen ist bei erhöhten Anforderungen an die Dachdeckung mindestens eine Unterspannung vorzusehen, unterhalb 15° Dachneigung eine verschweißte oder verklebte Unterdeckung.

5. Rippensysteme

499

Wellplatten verlaufen mit ihrer Profilierung naturgemäß in Gefälle-, also Wasserfließrichtung. Ihre nutzbare Biegesteifigkeit entfaltet sich folglich in Gefällerichtung. Deswegen sind sie auf einer firstparallel verlaufenden Stablage aufzulagern. Die Unterkonstruktion ist ausführbar in

t Unterkonstruktion

t Holz: Latten oder Pfetten müssen eine Mindestauflagerbreite von 60 mm haben. t Stahl: warm gewalzte Profile, offen oder rohrförmig, kaltgeformte Blechprofile. Rundrohre müssen einen Durchmesser von min. 40 mm haben, eckige Profile eine Auflagerbreite von min. 40 mm. t Stahlbeton: Auflagerbreite mindestens 40 mm Die zulässigen "VnBHFSBCTUÊOEF von Standardwellplatten zeigt die Tabelle in 93. Kurzwellplatten erfordern grundsätzlich einen Auflagerabstand von 500 mm. Die maximalen Auskragungslängen entsprechen den jeweils zulässigen Auflagerabständen.

Wellplatte

Entfernung Traufe-First in m

Standardwellplatte

Kurzwellplatte

Dachneigung

Profil

_ 20° (~36,4%) 177/51

130/30

Regeldachneigung in ° (%)

< _ 10 >10–20

> _ 9 (~15,8)

>20–30

> _ 12 (~21,3)

>30

> _ 14 (~24,9)

< _ 10 >10–20

> _ 15 (~26,8) > _ 17 (~30,6)

>20–30

> _ 19 (~34,4)

>30

> _ 20 (~36,4)

Wellplattenlänge

2500 2000 1600 1250 2500 2000 1600 1250 2500 2000 1600 1250

> _ 10 (~17,6)

Auflagerabstände höchst üblicher zulässig Abstand < _ 1150 1150 900 700 1050 < _ 1450 1150 900 1400 1050 < _ 1175 1150 900 700 1050

92 Regeldachneigungen von Dächern mit Faserzementwellplattendeckung in Abhängigkeit der Entfernung zwischen First und Traufe gemäß DDH-Fachregel.

93 Vorgeschriebene "VnBHFSBCTUÊOEF für Wellplatten in Abhängigkeit von Länge, Profil und Dachneigung, gemäß DDH-Fachregel.

500


t #FGFTUJHVOH

Die Befestigung der Wellplatten an der Unterkonstruktion kann werkstoffabhängig erfolgen durch: t Holz: Holzschrauben nach DIN 571 oder selbst bohrende Holzschrauben mit Bohrlochaufreibern ( 94). Kurzwellplatten werden üblicherweise mit Glockenschrauben (ø = 3,8 mm, feuerverzinkt, Eindringtiefe * 36 mm) befestigt ( 95) t Stahl: Stahlhaken nach DIN EN 10025 ( 96) oder gewindefurchende Blechschrauben. t Stahlbeton: Holzschraube nach DIN 571 in Dübel.

DDH: Fachregel für Dachdeckungen mit Faserzement-Wellplatten, 2.3

Nähere Bestimmungen finden sich im Fachregelwerk ( ). Die verwendeten Verbindungsmittel müssen an ihrem Kopf grundsätzlich mit einer Dichtung versehen sein und sind stets in den Wellenbergen anzuordnen.

94 Befestigung von Wellplatten auf einer Holzunterkonstruktion mittels einer Holzschraube mit Kunststoffdichtung, gemäß DDH-Fachregel.

95 Befestigung von Kurzwellplatten auf einer Holzunterkonstruktion mittels einer Glockenschraube, gemäß DDH-Fachregel.

der

O.K. Bin

inder

B O.K.

96 Befestigung von Wellplatten auf einer Stahl-Unterkonstruktion mittels eines L-Hakens, gemäß DDH-Fachregel.

terlatte

en/Kon

arr O.K.Sp

5. Rippensysteme

501

t %FDLVOH

Wellplatten sind mit Seiten- und Höhenüberdeckung zu verlegen ( 98, 99). Die erforderlichen Überdeckungsmaße zeigt die Tabelle in 97. Um geometrische Konflikte am Vierplatteneck zu vermeiden, sind die Platten mit Eckenschnitt versehen. Auf diese Weise können am Eck diagonal anstoßende Platten höhengleich verlegt werden ( 100). Für die passende Einteilung der Dachfläche können spezielle Zuschnittplatten erforderlichenfalls auf Sondermaße zugeschnitten werden.

Höhenüberdeckung Seitenüberdeckung in mm in mm

Deckbreite in mm

Wellplatte

Profil

Standardwellplatte

177/51

200

47

873

130/30

200

90

910

177/51

125

47

873

Kurzwellplatte

97 Überdeckungsmaße und Deckbreiten genormter Wellplatten gemäß DDH-Fachregel.

200 47

98 Höhenüberdeckung zweier am Stirnstoß übergreifender Wellplatten.

99 Seitenüberdeckung zweier am Längsstoß übergreifender Wellplatten.

502


5-10 2

125

4

3 47

2

100 Der schräge Eckenschnitt an Wellplatten verhindert, dass an den Eckpunkten beim Zusammentreffen von Höhen- und Seitenüberdeckung geometrische Konflikte auftreten.

3

1 101 Der schräge Eckenschnitt. Platte 2 und 3 liegen in der gleichen Ebene und stoßen am Schrägschnitt stumpf aneinander. Dadurch lässt sich die korrekte relative Lage der Platten zueinander durchgängig beibehalten.

10

E

9 6

D

3 C

8 D

5 2 C

7 4

B

1 B

102 Verlegung der Wellplatte; Verlageablauf (1 bis 9), Plattentypen (A, B, C, D, E).

A

5. Rippensysteme

503

Für singuläre Kanten und Punkte an der Deckung sind heute komplette Lieferprogramme an speziellen Formteilen aus Faserzement erhältlich. Die 106 bis 109 zeigen herkömmliche Ausbildungen von Regeldetails der Wellplattendeckung. Nähere Hinweise zur Detailausbildung gibt das Fachregelwerk ( ).

t Dachkanten

DDH: Fachregel für Dachdeckungen mit Faserzement-Wellplatten, 4.

Analog zu modernen Firstausbildungen mit Firstziegeln in Trockenverlegung werden Firstformstücke auf Firstlatten aufgelegt und befestigt ( 106). Es sind entsprechenden Vorkehrungen für die Entlüftung der Luftschicht unter der Deckung vorgesehen.

First

Die Traufe kann mit speziellen Formstücken, sogenannten Traufenfußstücken, ausgebildet werden, die sich durch gewellte Schenkel an die Wellplattendeckung anpassen und rinnenseitig in einem abgewinkelten ebenen Streifen enden ( 108). Diese Lösung ist bei Platten mit Eckenschnitt zu wählen. Deckungen mit freiem Überstand sind in der Traufplattenreihe ohne Eckenschnitt auszuführen. Rinnenhalter und sonstige Ergänzungselemente wie Traufbleche oder -blenden sind grundsätzlich an der Unterkonstruktion zu befestigen.

Traufe

Grundsätzlich ist auch der Ortgang mit Formstücken, freiem Überstand oder mit Sonderkonstruktionen ausführbar. Formstücke lassen sich als Winkelelemente mit ebenen Schenkeln, welche die anstoßenden Wellplatten einfach überdecken, oder als gewellte Anschlussstücke (Wellgiebelwinkel), welche in die Deckung regulär einbinden, ausführen.

Ortgang

Grate werden üblicherweise mit speziellen Faserzement-Gratkappen, Kehlen als unterlegte Metallkehlen ausgeführt.

Grat, Kehle

103 Kurzwellplatte Profil 5 aus Faserzement.

104 First mit Well-Firstkappen.

105 Formteile am Übergang von Dach- zu Wandflächen.

504


107, 108

4

1

9

3

6 5 2

12 10

8 7

11

15°

106 First eines geneigten Dachs mit Wellplattendeckung (System Eternit®).

13

14

M 1:10

z

0

100 mm

x

107 Traufe eines geneigten Dachs mit Wellplattendeckung (System Eternit®).

19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

109

Faserzement-Wellplatte Formstück First-/Gratkappe (GKK) First-/Gratlüftungsrolle Dichtprofil Firstlatte First-/Gratlattenhalter Spezial-Glockenschraube Traglattung Konterlattung Dachfolie Firstpfette Wärmedämmung Dampfbremse/-sperre innere Beplankung auf Unterkonstruktion Fußpfette Sparren Verschalung Traufbohle, Rinnenhalter in die Traufbohle eingelassen Traufenlüftungskamm Lüftungsprofil Einlaufblech Rinnenhalter hoch hängende Rinne Traufblech Katalog-Dachuntersicht Katalog-Traufenfußstück Katalog-Wellgiebelwinkel Verkleidungsbrett

14 13 8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

106

7 15 12 1

9

16 10 17

18 19 20 21 22 23

24

15°

z

M 1:10 0

x

100 mm

5. Rippensysteme

505

109

106

7 8

13 15 12 1

9 20 16 10 25

18 26 20

22 23

14

M 1:10

15°

z

100 mm

0

108 Traufe eines geneigten Dachs mit Wellplattendeckung. Traufenausbildung mit Traufenfußstück (System Eternit®).

107, 108

x

7 14 13 12

10 1 8 9

7 27 28

20

16

M 1:10

z

0

y

100 mm

109 Ortgangausbildung eines Dachs mit Wellplattendeckung mithilfe eines Formstücks (System Eternit®).

506


2.2.8 Dächer mit Deckung aus ebenen Faserzementplatten

Ebene Faserzementplatten sind kleinteilige, schindelartige Deckelemente, die mit Seiten- und Höhenüberdeckung verlegt werden. Sie sind in verschiedenen Zuschnitte erhältlich und erlauben verschiedene Deckungsbilder (Beispiel: 111), mit Gebindesteigung – also diagonal verlegt – oder ohne Gebindesteigung, d. h. orthogonal angeordnet. Traufe, First, Ortgang und Grate werden mit den Standardplatten in Form spezieller Gebinde, also Plattenmuster, hergestellt. Auch Kehlen lassen sich dank der Anpassungsfähigkeit des kleinteiligen Deckmusters, ebenfalls mit der Standardplatte, als kontinuierlich ausgerundete, sogenannte Plattenkehlen ausführen. Die Deckung kann alternativ auf einer vollflächigen Unterlage mit Unterdeckung (Vollschalung und Vordeckung) ( 112, 114,116) oder auf einer herkömmlichen Traglattung auf Konterlattung aufgebracht werden ( 113, 115,117). Dachplatten aus Faserzement werden mit feuerverzinkten oder nicht rostenden Schieferstiften auf der Traglattung oder Schalung befestigt ( 111). Ein Durchdringen der Deckunterlage mit den Nagelspitzen ist möglich, bei unterseitig sichtbaren Dachüberständen aber möglichst zu umgehen. Mit dem gleichen Plattentyp lassen sich auch vorgehängte Außenbekleidungen – Wetterhäute – von Außenwänden ausführen, wie exemplarisch in 110 sowie in den Konstruktionsdetails in 114 bis 117 dargestellt.

DDH: Fachregel für Dachdeckungen mit Faserzement-Dachplatten DDH: Fachregel für Außenwandbekleidung mit ebenen Faserzement-Platten

110 Dachdeckung und Außenwandbekleidung mit ebenen Faserzementplatten (System Eternit®).

Unterdeckung

g

kun dec

sta

n cku

rab

rde

nü

be

nü

Sch

he

Hö

ite

Se

Vollschalung

er nüb

nd

g

111 Deckbild einer Deutschen Deckung mit gerundeten ebenen Faserzementplatten, Format 30 x 30 cm wie in 110 dargestellt (System Eternit®). Darstellung des Traufgebindes und des Anfangsorts der Eindeckung. Regeldachneigung * 25°. Unten: Katalog-Plattenformate für diese Deckungsart.

40 x 40 cm

30 x 40 cm

30 x 30 cm

25 x 25 cm

20 x 20 cm

5. Rippensysteme

507

114

1

2

3

4

5

6

7

112 First eines geneigten Dachs mit Faserzementplattendeckung, direkt auf der Schalung befestigt (System Eternit®).

30°

M 1:10

z

100 mm

0

x

1 2 3 4 5 6 7

Dachschindeln, Deutsche Deckung diffusionsoffene Vordeckung Schalung Sparren Firstpfette Wärmedämmung Dampfsperre luftdicht verlegt

115

1

2 3 8

9 10 11

12

13 4

6

7

113 Firstausbildung eines geneigten Dachs wie in 112, alternative Lösung mit Deckung auf Lattung sowie Firstentlüftung (System Eternit®).

30° z

5

M 1:10 0

x

100 mm

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Dachschindeln, Deutsche Deckung Traglattung Konterlattung Sparren Firstpfette Wärmedämmung Dampfsperre luftdicht verlegt diffusionsoffene Unterdeckbahn Firstbrett Vordeckung Firstbrett Knaggen Lüftungsprofil

508


112

4

116

6

3

2

1

5

7

30°

M 1:10

z

0

114 Ortgangausbildung eines geneigten Dachs mit Faserzementplattendeckung (System Eternit®).

100 mm

x

4 3

2 8

7

1

9 10

6

117

113

115 Traufausbildung eines geneigten Dachs mit Faserzementplattendeckung, alternative Lösung zu derjenigen in 114, Deckung hier auf Lattung aufgelegt (System Eternit®). Vgl. auch 113, 117.

30° z

M 1:10 0

x

100 mm

114

5. Rippensysteme Rippensysteme

11 6

509

4

3

2

1

12 13 14

M 1:10

z

100 mm

0

115

y

116 Ortgangausbildung des Dachs wie in 112, 114.

11 6

4

2

8 7

1

13 14

117 Ortgangausbildung des Dachs wie in 113, 115.

M 1:10

z

0

y

100 mm

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Dachschindeln diffusionsoffene Unterdeckbahn Schalung Sparren Unterlegstreifen Wärmedämmung Traglattung Konterlattung Traufbohle Lüftungsprofil Dampfsperre luftdicht verlegt Verwahrungsblech Dachschindeln auf Ortgangbrett Lüftungsband

510


2.2.9 Dächer mit Deckung aus Metall

Dachdeckungen aus Metall werden mittels weitgehend handwerklich verarbeiteten Bändern und Tafeln aus Feinblechen verschiedener Baumetalle hergestellt oder alternativ aus industriell vorgefertigten profilierten Scharen, vorwiegend aus Aluminium. Als Schare werden in der Fachsprache der Dachdeckung Deckelemente bezeichnet, die der sichtbaren Decklänge und Deckbreite von Bändern oder Tafeln entsprechen. Schare werden sowohl handwerklich wie industriell gefertigt. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen ( 118):

DDH: Fachregel für Metallarbeiten im Dachdeckerhandwerk, 03/2006

t selbsttragenden Metalldeckungen: sie bestehen aus maschinell vorgeformten Blechbahnen, die aufgrund der Biegesteifigkeit, die sich aus ihrer Profilierung oder Verfalzung ergibt, in der Lage sind, die Lasten auf punktuelle Lagerungen zu übertragen. Sie erfordern also keine vollflächigen Deckunterlagen. Sie sind im Wesentlichen identisch mit den angesprochenen industriell gefertigten Decksystemen und werden zumeist aus Aluminium oder aus Stahlblechen gefertigt t nicht selbsttragenden Metalldeckungen: es handelt sich um die handwerklich ausgeführten Metalldeckungen, die grundsätzlich eine WPMMnÊDIJHFDeckunterlage benötigen. Gängige Werkstoffe sind Baumetalle wie Kupfer, Titanzink, Aluminium, nicht rostender Stahl, verzinkter Stahl und Blei. Sie treten in folgenden Ausführungsvarianten auf: tt Doppelstehfalzdeckung tt Winkelstehfalzdeckung tt Leistenfalzdeckung tt rollnahtgeschweißte Edelstahldeckung tt Bleideckung mit Hohlwulst oder Holzwulst Beide Ausführungsvarianten von Metalldeckungen werden vorzugsweise dem Grundsatz folgend ausgeführt, die Deckhaut aus Feinblech aus Gründen der Dichtheit für Befestigungszwecke nicht zu durchbohren. Es kommen infolgedessen für die Verbindungen von Blechen untereinander in erster Linie formschlüssige Falzverbindungen oder adhäsionsschlüssige Lötverbindungen zum Einsatz. Die Halterung der Schare auf der Unterkonstruktion bzw. Deckunterlage erfolgt dann indirekt, d. h. im Regelfall mithilfe so genannter Hafte. Als Hafte werden in der Fachsprache der Dachdeckung Einzelteile bezeichnet, die auf der Unterkonstruktion mit mechanischen Verbindungsmitteln befestigt und mit den Scharen formschlüssig verfalzt oder verbördelt sind. Schiebehafte erlauben Temperaturdehnungen der Metalldeckung in Scharlängsrichtung. Dichttechnisch betrachtet, erfolgt bei einer Stehfalzdeckung eine

5. Rippensysteme

511

Gruppen

Untergruppen

Unterteilung

Angaben zu

Dacheindeckungsprodukte aus Metall

selbsttragende Produkte (EN 506)

Kupfer/ Zink

Werkstoff

Stahl

Qualitätssicherung

Aluminium

Berechnung, Prüfung

nicht rostender Stahl

vollflächig unterstützte Produkte (EN 501)

Kupfer/ Zink

Werkstoff

Stahl

Qualitätssicherung

Blei nicht rostender Stahl

118 Übersicht der Dacheindeckungsprodukte aus Metall gemäß DIN EN 506 und DIN EN 501 mit Darstellung des Normensystems.

Aluminium AI

Blei Pb

Aluminium (AI)

+

+

-

Blei (Pb)

+

+

+

+

+

Kuper (Cu)

-

+

+

-

+

-

Titanzink (Zn)

+

+

-

+

+

+

nicht rostender Stahl (S.S)

+

+

+

+

+

+

verzinkter Stahl (VSt)

+

+

-

+

+

+

Kuper Cu

Titanzink nichtverzinkter Zn rostender Stahl Stahl VSt S.S + + +

2)

+ 1) 2)

+: zulässig - nicht zulässig 1) Stahlstifte von Hohlnieten sind im Außenbereich unzulässig. 2) Galvanische Verkupferungen verzinkter Bauteile können Korrosionsvorgänge verstärken; sie stellen keinen Korrosionsschutz dar. Wasserfließrichtung, Zusammenbau mit Kupfer In abfließendem Wasser enthaltene Kupferionen können die Flächenkorrosion von Aluminium, Zink und verzinktem Stahl fördern, insbesondere wenn es sich um größere Kupferflächen handelt. Deshalb sollten diese Metalle in Fließrichtung nicht unterhalb von Kupfer-Werkstoffen verwendet werden. Abkürzungen für Werkstoffe

Ag = Silber

P

AI = Aluminium

Pb = Blei

= Phosphor

VSt = verzinkter Stahl

Cd = Cadmium

Si = Silicium

Zn = Zink/Titanzink

Cu = Kupfer

Sn = Zinn

S.S = nicht rostender Stahl

119 Übersicht der aus Sicht der Kontaktkorrosion untereinander kompatiblen Metalle für Zwecke der Dacheindeckung, gemäß DDH-Fachregel.

512


Band 2, Kap. X, Abschn. 3 Entwurflich- konzeptionelle Maßnahmen, S. 608

t nicht selbsttragende Metalldeckungen Scharenstöße Kap. XI-7, Abschn. 3. Falzen und Bördeln von Feinblech, S. 231

Erhöhung der zwar labyrinthartigen, bei herkömmlicher Ausführung jedoch grundsätzlich offenen Falz- oder Bördelfuge über die Wasser führende Deckfläche des Schars hinweg (). Bei erhöhten Anforderungen kann zusätzlich ein Dichtband in die Fuge eingelegt werden. Metalldeckungen werden im Regelfall mit weiteren Metallteilen für Abdeckungen, An- und Abschlüsse oder Einfassungen ergänzt. Auf die Verträglichkeit der dabei verwendeten Metalle hinsichtlich Kontaktkorrosion ist jeweils zu achten. Die Tabelle in 119 zeigt mögliche Metallkombinationen. Sie treten am häufigsten in Form von Stehfalzblechdeckungen in Erscheinung. Längsverbindungen, also Stöße zwischen nebeneinander liegenden Scharen, lassen sich bei modernen Stehfalzblechdeckungen ausführen als ( ): t einfacher Falz: der einfache Stehfalz kommt wegen seiner eingeschränkten Dichtwirkung nur bei Einfassungen und Leibungen zum Einsatz. t Winkelstehfalz: ein doppelt gefalzter Stoß, der auf eine Seite gelegt wird.

Ausführungsart

Regeldachneigung

Doppelstehfalzdeckung

7°

1) 4)

Winkelstehfalzdeckung

25°

2)

Leistenfalzdeckung Deutsche Art

7°

4)

Rollnahtgeschweißte Edelstahldeckung

gefällelos

Bleideckung mit Hohl-, Holzwulst oder Leisten

10°

1)

2)

3) 4)

3)

Bei kurzen Scharlängen ohne Durchbiegungen ist eine Unterschreitung mit Sondermaßnahmen möglich. 35° bei erhöhten Anforderungen. Erhöhte Anforderungen können sich ergeben aus klimatischen Verhältnissen oder exponierten Lagen, z. B. starkem Wind, schneereichen Gebieten. Holzwulst mit sichtbaren Haften zulässig bis 30°. Bis 15° sind bei Titanzink zusätzliche Maßnahmen, z. B. Trennlage mit Drainagefunktion, erforderlich

120 Regeldachneigungen von Stehfalzblechdeckungen in Abhängigkeit der Ausführungsart, gemäß DDHFachregel.

t Doppelstehfalz: ein vollständig umgelegter, doppelt gefalzter Stoß der verschieden hoch ausgeführten Aufkantungen der Schare (35 und 45 mm). Mindesthöhe im fertigen Zustand ist 23 mm. Mit eingelegt und verfalzt wird der Haft. Die Stehfalzhöhe wird bei erhöhten Anforderungen, immer bei Graten, bis maximal 35 mm erhöht. t Leistenfalz: es wird eine Holzleiste zwischen die anstoßenden Schare gelegt. Seitlich an ihr liegen die Aufkantungen an, oberseitig wird sie mit einem Leistendeckel abgedeckt, der seinerseits mit den Aufkantungen verfalzt wird. Längsstöße werden im Regelfall mit 3 bis 5 mm Toleranz zur Aufnahme von Temperaturdehnungen ausgeführt. Querverbindungen zum Stoßen von Scharen hintereinander lassen sich ausbilden als 4 t einfacher Querfalz (Dachneigungen * 25°): als einfacher Liegefalz durch Ineinanderhängen von entgegengesetzten Umkantungen. Die offene Falzfuge ist der Wasserfließrichtung abgewandt. t Querfalz mit durchlaufendem Zusatzhaft (Dachneigungen * 10°): der Haftstreifen wird aufgelötet oder aufgenietet.

5. Rippensysteme

513

t doppelter Querfalz (Dachneigungen * 7°): Liegefalz wie oben, jedoch doppelt gefalzt. t wasserdichte Ausführung (Dachneigungen 7°): lässt sich durch Weichlöten, Hartlöten, Schweißen, Nieten oder Kleben der Schare realisieren. Regeldachneigungen sind in Abhängigkeit der Ausführungsvariante in der Tabelle in 120 dargestellt. Wird die Regeldachneigung unterschritten, sind Zusatzmaßnahmen wie Einführung eines Dichtbands in die Falzfuge, Erhöhung des Stehfalzes oder Ausführung eines Unterdachs erforderlich.

Dachneigung

Dachkanten werden bei nicht selbsttragenden Metalldeckungen nach den gleichen handwerklichen Umformverfahren hergestellt wie die regulären Anschlüsse. Sie können in diesem Zusammenhang nicht im Einzelnen diskutiert werden. Es wird zu diesem Zweck auf das Fachregelwerk verwiesen ( ). 127 bis 133 zeigen exemplarisch einige herkömmliche Ausführungen von Regeldetails.

Dachkanten

DDH: Fachregel für Metallarbeiten im Dachdeckerhandwerk, 5. und 6.

Um Verformungen der Dachdeckung durch Temperaturdehnungen aufzunehmen, müssen die Schare durch eine Kombination von Fest- und Schiebehaften befestigt werden. Festhafte werden in einem Festhaftbereich von 1 bis 3 m konzentriert, alle anderen Hafte werden verschieblich ausgeführt. Die Lage des Festhaftbereichs ist abhängig von der Dachneigung.

Befestigung

Deckunterlagen für die Metalldeckung werden vorzugsweise aus Holz oder Holzwerkstoffen hergestellt. Es sind aber auch Ausführungen in anderen Werkstoffen wie druckfeste Wärmedämmungen oder korrosionsgeschützte Stahltrapezbleche möglich. Deckunterlagen aus Holz und Holzwerkstoffen müssen eine Mindestdicke von 24 mm haben. Mechanische Verbindungsmittel sollten die Platten nicht vollständig durchdringen. Brettschalungen sind quer oder diagonal zum Scharenverlauf zu verlegen, so dass Hafte an unterschiedlichen Brettern befestigt werden. Spanplatten (nicht mineralisch gebunden) und OSB-Platten sind als Deckunterlage nicht geeignet.

Deckunterlage

514


121 Herstellung einer Quetschfalte am Dachanschluss.

122 Fertigfalzen mit der Falzmaschine.

124 Anwendung einer Doppelstehfalzmaschine.

123 Vorprofilieren mit einem Walzengerät. 125 Ausführungsschritte einer Stehfalzdeckung. Dichtigkeit durch Hochlegen der Fuge gegenüber der Wasser führenden Schicht und mehrfaches Umlegen des Stehfalzes.

12

3

126 Firstanschluss mit Doppelstehfalz.

Firstabdeckung aus Titanzinkblech Haftstreifen, verzinkt Lochstreifen Stehfalzdeckung aus Titanzinkblech Haftstreifen gekr. Haftstreifen Schiebenaht Traufstreifen Haftstreifen, verzinkt Rinne halbrund inklusive Rinnenhalter Lochstreifen zusätzlicher Traufstreifen

5

6

7

8

127 First- und Traufdetail eines belüfteten Dachs mit Stehfalzblechdeckung, Firstausführung belüftet. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

4

9 10 11 12

4

z

x

5. Rippensysteme

515

1 1

2

2 3

7

128 Firstausbildung einer Dachdeckung mit Leiste ohne Lüftung. Gratausbildung analog. 4 OK Re staufba

129 Ausbildung einer integrierten Kastenrinne.

6

u

2

5 ufbau

ta OK Res

1

M 1:10

z

0

M 1:10

z

100 mm

0

100 mm

x

x

1

1 2 3 4 5 6 7

Stehfalzdeckung aus Titanzinkblech Haftstreifen, verzinkt Traufstreifen Lochstreifen Tropfblech Kastenrinne Firstabdeckung

3

4

3

2

1

130 Ausbildung einer Kehle für Dachneigungen über 30° mit Kehlblech und Einfachfalzung.

OK

Re st

*30°

auf

bau

* 10°

OK Res

taufbau

M 1:10

z

0

M 1:10

z 100 mm

100 mm

0

x

x

1

2

1

3

131 Ausbildung einer Kehle für Dachneigungen über 10° mit Kehlblech und Zusatzfalzung für größere Sicherheit gegen Eindringen von Feuchte (Dachdeckung). 1 2 3 4

Stehfalzdeckung aus Titanzinkblech Haftstreifen, verzinkt Kehlblech Zusatzfalzung

2

132 Ortgangausbildung mit Leiste über beliebiger Fassadenkonstruktion. 4 3 5

OK Restaufbau

133 Ortgangausbildung über Fassade oder Blende aus Stehfalzblech.

OK Restaufbau

1

1 2

1 M 1:10

z

0

x

M 1:10

z 100 mm

0

x

100 mm

3 4 5

Stehfalzdeckung aus Titanzinkblech Stehfalzdeckung – Ortgangschar mit Aufstellung und Rückkantung Haftstreifen, verzinkt Lochstreifen Ortgangabdeckung

516


t selbsttragende Metalldeckungen

Selbsttragende Metalldeckungen werden in der Regel unterschieden in solche aus großformatigen und solche aus kleinformatigen Deckelementen. Als großformatige selbsttragende Metalldeckungen werden folgende Ausführungen bezeichnet:

Deckungen mit Trapezprofilen

Trapezbleche sind derart geformt, dass sie längs und quer überlappen können. Gurt- und Flankenflächen des Profils können durch Profilierungen zusätzlich versteift sein. Obergurtflächen können rund ausgebildet sein. Trapezbleche werden stets so verlegt, dass die breitere Gurtfläche als Untergurt zu liegen kommt, so dass sie als Wasser führende Oberfläche wirkt. Die Überdeckung der Längsverbindung liegt dann oben. Stahltrapezprofile für Dachdeckungen werden mit geeigneten Beschichtungen gegen Korrosion geschützt ( ). Dazu gehören metallische Überzüge wie Feuerverzinkung (Typ Z), AluminiumZink-Legierungen (Typ ZA) oder Aluminium-Tauchüberzüge (Typ A). Zusätzlich können auf dem metallischen Tauchüberzug wie beschrieben organische Polymer-Beschichtungen aufgetragen werden. Die Befestigung der Trapezprofile untereinander an den Längsstößen erfolgt in Abständen von maximal 500 mm im Regelfall durch Blechschrauben oder Blindniete. Die Befestigung an der quer zur Sickenausrichtung verlegten Tragstabschar der Unterkonstruktion ist entweder im Obergurt angeordnet und mit Kalottendichtungen versehen, oder alternativ in den Untergurten mit dazwischengelegten Dichtscheiben. Da die Befestigung im letzten Fall in der Wasser führenden Ebene liegt, ist eine regelmäßige Inspektion und Wartung notwendig.

DIN EN 508-1

Deckungen mit Klemmrippenprofilen

134 KAL-ZIP-Profiltafeln.

Abschn. 3.2 Geneigte Dächer, S. 566 Kap. XI-7, Abschn. 3. Falzen und Bördeln von Feinblech, 28, 29, S. 233

Klemmrippenprofile erlauben analog zu handwerklichen nicht selbsttragenden Metalldeckungen eine Ausführung der Dachhaut ohne Durchdringungen und Bohrungen. Die Längsverbindungen werden zu diesem Zweck verdeckt ausgeführt, und zwar mithilfe von speziellen Haltekonstruktionen aus Haltern oder Klipps, in welche die Profiltafeln eingehängt, geklemmt, gedreht oder gekippt werden. Die Klipps werden bei geneigten Dächern mit integriertem Dämmpaket oder Zwischensparrendämmung auf der oberen Beplankung bzw. einem Unterdach befestigt. Sie können aber auch mit entsprechender Höhe ausgeführt werden, um das komplette Dämmpaket zu durchdringen. Sie sind dann für Dachkonstruktionen mit getrennter Dämmebene bzw. mit Aufsparrendämmung geeignet. Diese Ausführung wird weiter unten im entsprechenden Abschnitt diskutiert (). Die Köpfe der Klipps rasten in die Verbördelung der beiden anstoßenden Klemmrippenprofile ein und sichern sie formschlüssig (). Der Klippkopf ist derart ausgebildet, dass Längsschiebebewegungen der Profiltafeln, analog zu einem Schiebehaft, ermöglicht werden. Die einzelnen Deckelemente sind an einem Punkt unverschieblich befestigt. Zu diesem Zweck wird die erste Profiltafel am Kopf des Festklipps mittels Blindniet befestigt, anschließend die zweite Profil-

5. Rippensysteme

517

tafel deckend darübergelegt. Alternativ lassen sich beide Profiltafeln mittels Verschraubung durch den Klippsteg hindurch lokal fixieren. Querstöße der Profiltafel werden entweder als wasserdichte unterstützte Schweißstöße ausgeführt oder alternativ ab 3° Dachneigung als Dichtstöße mit 200 mm Überlappung, Silikonsträngen und zwei Reihen Dichtnieten. Die meisten im Handel befindlichen Klemmrippenprofile bestehen aus Aluminiumlegierungen ( ). Zum verbesserten Schutz der Oberfläche können die Profiltafeln mit einer beidseitigen aufgewalzten Schicht aus einer speziellen Aluminiumlegierung, der Schutzplattierung, versehen werden. Diese weist ein niedrigeres Potenzial als der Trägerwerkstoff auf und wirkt folglich als Opferanode (). Der Korrosionsangriff beschränkt sich im Regelfall auf diese äußere Schicht. Ebenfalls sind Beschichtungen aus Aluminium-ZinkLegierungen möglich sowie auch – analog zu Stahlblechen – organische Beschichtungen, die zumeist aus eher optischen Gründen aufgetragen werden. Dachdeckungen aus Klemmrippenprofilen lassen sich in belüfteter und nicht belüfteter Ausführung realisieren. Bei der nicht belüfteten Variante ist sicherzustellen, dass kein Luftraum zwischen Deckung und Wärmedämmung verbleibt, was zumeist durch Komprimieren des Wärmedämmfilzes um rund 20 mm sichergestellt wird. Es sind auch Befestigungssysteme einsetzbar, bei denen die Klipps in Schienen gehalten sind, die ihrerseits in großen Abständen an der Unterkonstruktion befestigt sind. Hierdurch sind nahezu wärmebrückenfreie Aufbauten herstellbar. Klemmrippenprofile erlauben die Ausführung sehr flach geneigter Dächer mit großen Dachtiefen. Dachneigungen ab 1,5° sind bei Verlegung ohne Querstöße oder mit geschweißten Querstößen ausführbar. Bei nur gedichteten Querstößen lassen sich Neigungen ab 2,9° realisieren. Im Firstbereich kann die Dachneigung auch bis 0° zurückgehen, wenn die Profiltafeln von Traufe zu Traufe ungestoßen durchlaufen. Aufgrund der Werkstoffeigenschaften von Aluminium lassen sich die Profiltafeln auch in Profilrichtung ausrunden und zum Teil auch an doppelte Krümmungen anpassen. Dies kann sowohl werksseitig wie auch vor Ort erfolgen. Ferner bieten die Hersteller auch keilförmig ausgebildete Profiltafeln an, mit denen verschiedene gekrümmte Oberflächen, insbesondere konische, gedeckt werden können. Exemplarische Ausführungen von Regeldetails bei Deckung mit Klemmrippenprofilen zeigen 138, 139, 142, 143.

1 2 3 4 5 6

KAL-ZIP-Profiltafel KAL-ZIP-Alu-Klipp mit Thermokappe Wärmedämmung (komprimierbar) Dampf- und Luftsperre Trapezprofile als Tragschale Binder/ Pfette

DIN EN 508-2

Band 1, Kap. V-6, Abschn. 2.3.5 Kathodischer Schutz, S. 630

135 KAL-ZIP Binder-Dachkonstruktion

4

5

6

2

1

3

z

x

136 Deckung aus Klemmrippenprofilen auf Tragschale aus Trapezblech (System Kalzip®).

518


143

2

5

7

3

139

1

Halteklipp

8

137 Verlegung von Klemmrippenprofilen. Aus der Dämmschicht überstehend sind die Gleitklipps erkennbar.

4

6

M 1:10 z 0

100 mm

x

138

138 Dachaufbau eines geneigten Dachs mit Zwischensparrendämmung und Dachdeckung aus Klemmrippenprofilen (System Kalzip®). Schnitt in Gefällerichtung.

8

1

2

3

4

5

6

139 Dachaufbau eines geneigten Dachs wie oben, Schnitt quer zur Gefällerichtung (System Kalzip®). 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Klemmrippenprofil diffusionsoffene Vordeckung Holzschalung Steinwolledämmfilz Dampfsperre Holzlattung Innenbekleidung Kunststoff-Verbundklipp Sparren Sichtschalung Fußpfette Lochblech Bördelfüller Rinneneinlaufblech Traufenwinkel mit Kompri-Klebeband Rinne Verblendschalenmauerwerk Hinterlüftung Wärmedämmplatte Hintermauerung Klemmschiene mit Dichtband

9

7

M 1:10 z 0

y

100 mm

5. Rippensysteme

519

8

1

140 KALZIP-Gleitklipp.

4

4

5

z

6

9

141 Bördelmaschine. 142 (links) Dachaufbau eines geneigten Dachs mit Zwischensparrendämmung und Dachdeckung aus Klemmrippenprofilen (System Kalzip®). Axonometrische Übersicht.

7

y x

143 (unten) Traufausbildung des Dachs wie in 138, 139. 8

4

1

2

3

12

10

14

13

138

11

139

21

17

9

15

16

18 19 20

z

M 1:10 0

x

100 mm

520


Deckungen mit Sandwichprofilen

Kap. XII-4, Abschn. 2. Sandwichsysteme, S. 433

Sandwichprofile gelten im Sinne der Norm als großformatige Deckelemente aus Stahlblech und erfüllen in diesem Sinne vergleichbare Aufgaben wie andere selbsttragende Deckungen aus Metall. Wegen ihres abweichenden konstruktiv-bauphysikalischen Aufbauprinzips sollen sie hingegen an anderer Stelle behandelt werden ( ) ( 144).

Deckungen mit Wellprofilen

Wellprofile unterscheiden sich von Trapezprofilen im Wesentlichen nur durch ihre insgesamt gekrümmte Profilierung. Es gelten sinngemäß die gleichen Aussagen wie für Trapezprofile.

Deckungen mit kleinformatigen Deckelementen – Dachpfannenprofile

Kleinformatige selbsttragende Deckelemente aus Metall sind im Sinne der Norm insbesondere Dachpfannenprofile. Sie sind in ihrer Verarbeitung und Verlegung vergleichbar mit handwerklichen kleinformatigen Deckelementen in anderen Werkstoffen wie beispielsweise Ton und sollen an dieser Stelle nicht näher behandelt werden.

144 Ausschnitt aus einem Dachsandwichelement.

5. Rippensysteme

521

145 Transport von vorgebogenen Klemmrippenprofilen in großer Länge. Es sind Tafellängen über 40 m realisierbar. Dies erlaubt, Längenstöße auf ein Minimum zu reduzieren. Viele Dachflächen lassen sich dadurch vollständig ohne Längenstöße ausführen (Herst.: Kalzip®).

146 Das dargestellte Beispiel zeigt die große Anpassungsfähigkeit der Deckungen aus Klemmrippenprofilen an gekrümmte Geometrien, auch an doppelt gekrümmte bis zu gewissen minimalen Krümmungsradien (Junghof Frankturt am Main, Arch.: Schneider + Schumacher, Herst.: Kalzip®).

522

2.3


Flache Dächer zu Dächern auf massiver Tragschale: Kap. XII-3, Abschn. 2.3 Flache Dächer auf tragender Schale, S. 386


Flache Dächer in Rippenbauweise mit integriertem Dämmpaket sind kennzeichnend für Leichtbauweisen – insbesondere für den Holzbau –, bei denen Massivdecken wegen ihres hohen Eigengewichts und der mit ihnen verbundenen Nassbauweise nur in Sonderfällen eine sinnvolle Lösung darstellen. Die räumliche Integration von Tragkonstruktion und Dämmschicht und die damit verbundene Einsparung an Bauhöhe ist ein fundamentaler Vorteil dieser Dachkonstruktion. Abweichend vom konstruktiven Aufbau eines flachen Dachs in Schalenbauweise befindet sich bei Rippenkonstruktionen mit integriertem Hüllpaket die Dämmebene in der gleichen Ebene wie die Rippung, d. h. in den Hohlräumen zwischen den Trägern oder Rippen ( 147). Dies hat folgende Auswirkungen auf den idealtypischen Aufbau: t *N "MMHFNFJOFO CJFUFU EJF TUBUJTDI FSGPSEFSMJDIF 5SÊHFSIÚIF ausreichend Raum für eine bauphysikalisch angemessene Dämmschicht. Ist dies nicht der Fall, kann unterseitig eine weitere Dämmschicht (Schicht 6) addiert werden, die dann raumseitig mit der – ohnehin notwendigen – Bekleidung (Schicht 7) abgeschlossen wird. Diese Dämmschicht bietet ferner den Vorteil, die Wärmebrücke an der Rippe auszuschalten (s. u.). t %JF 5SÊHFS PEFS Rippen bilden notwendigerweise eine Wärmebrücke im konstruktiven Aufbau. Sie kann durch zusätzliche Dämmschichten neutralisiert werden, bevorzugt an der Unterseite. Zwar kann eine Dämmschicht grundsätzlich auch oberseitig addiert werden, doch setzt dies entweder voraus, die Dichtschicht (2) auf den wenig tragfähigen Untergrund des Dämmstoffs aufzubringen oder alternativ oberseitig eine weitere tragfähige Beplankung auf einer Unterkonstruktion aufzusetzen. Dieser Aufwand wird im Regelfall zugunsten einer unterseitigen Dämmschicht umgangen ( 150). Fallweise kann es notwendig sein, zugunsten eines größeren Belüftungsquerschnitts (s. u.) die Dämmschicht zwischen den Rippen (Schicht 5) zu verkleinern und dafür die unterseitig addierte Dämmschicht (6) dicker auszubilden. t %JF%JDIUTDIJDIU 2) lässt sich auf einer gut tragfähigen und formbeständigen Unterlage, der Beplankung (Schicht 3) aufbringen. Dies ist bei Dächern in Schalenbauweise nicht möglich, da dort die Dichtschicht – der Logik des Aufbauprinzips entsprechend – direkt auf die Wärmedämmschicht aufgebracht wird. t %VSDI#FMBTTFOFJOFT)PIMSBVNT Schicht 4) zwischen Dämmschicht (5) und Beplankung (Schicht 3) kann ohne konstruktiven Zusatzaufwand eine Belüftung der Dachkonstruktion erfolgen, sofern dieser Luftraum mit dem Außenraum in Verbindung gebracht wird. Auch dies ist bei flachen Dächern in Schalenbau-

5. Rippensysteme

weise nicht gegeben. Der Belüftungsquerschnitt ist – analog zur Rippenschar – ausgerichtet. In dieser Richtung muss notwendigerweise auch die Belüftung erfolgen. Ist dies nicht möglich oder nicht ausreichend, ist auf der Rippenschar ggf. eine zusätzliche Querschar aufzulegen ( 149, 150). Grundsätzlich ist dabei stets zu berücksichtigen, dass die besonderen Verhältnisse bei Flachdächern besonders große Lüftungsquerschnitte voraussetzen ( ).

523

Kap. XII-1, Abschn. 5.2.2 Bauphysikalische Gesichtspunkte, S. 282

t EBT "VGCBVQSJO[JQ EFT Umkehrdachs ( ), also Dämmschicht über Dichtschicht, widerspricht unter diesen Voraussetzungen dem konstruktiven Grundgedanken.

115 in Kap. XII-3, Abschn. 2.3.5 Nicht belüftetes Dach > Dämschicht über Dichtschicht, S.398

Ansonsten gelten zur Funktionsbestimmung der einzelnen Schichten im Wesentlichen sinngemäß die gleichen Aussagen wie für Dächer in Schalenbauweise. Flache Dächer wie oben beschrieben weisen in ihrem konstruktiven Aufbauprinzip große Gemeinsamkeiten mit geneigten Dächern in Rippenbauweise auf ().

Abschn. 2.2.2 Idealtypischer Aufbau, weiter oben S. 476

Flache Dächer in Rippenbauweise mit integriertem Dämmpaket werden nahezu ausschließlich in Holzbauweise ausgeführt. Dies ist die einzige Bauart, bei der die gleichsam systembedingte Wärmebrücke der tragenden Rippe nur mäßige Wärmebrückenwirkung zeigt. Bei Tragwerken aus anderen Werkstoffen wird aus diesem Grunde im Regelfall die Konstruktionsvariante mit getrenntem, aufgesetztem Dämmpaket bevorzugt ().

2.3.2 Ausführungsvarianten

diese wird in Abschn. 3.3.1 Idealtypischer Aufbau diskutiert, weiter unten S. 578

147 Prinzipieller Aufbau eines nBDIFO%BDIT in Rippenbauweise mit Balkenlage und Dämmung in gleicher Ebene mit seinen wesentlichen notwendigen und optionalen Funktionspaketen im Querschnitt. 1 2 3 4 5

6 7

(1) 2 3

Schutzschicht (optional) Dichtschicht (notwendig) oberseitige Beplankung (notwendig) belüftete Luftschicht (optional) mittlere Dämmebene im Rippenzwischenraum (RZ), Balkenlage (R) (notwendig); das Dach kann auch als zusätzlich unterseitig beplankte (UB) Dachtafel ausgeführtwerden Unterdeckenraum, ggf. mit zusätzlicher Dämmebene und Querstablage(n) (Q) (optional) unterseitige Bekleidung des Dachs (notwendig) oder Decklage der Unterdecke

(4) 5 (6) 7 (UB) z

Die Dichtschicht (2) kann je nach gewählter Ausführung exponiert bleiben oder mit einer Schutzschicht (1) abgedeckt werden. Die – ggf. versteifende – Beplankung (3) lässt sich einfach oder auch doppelt mit einer zusätzlichen unterseitigen Beplankung (UB) ausführen. Die notwendige Dampfbremse/-sperre bzw. Luftdichtheitsschicht (DS) ist in der Grenzfläche zwischen Dämmpaket (5) und unterseitiger Beplankung oder Bekleidung angeordnet. Dies kann alternativ Schicht 7 sein oder UB. Ihre diffusionshemmende/sperrende und luftdichtende Wirkung kann alternativ auch von dieser unteren Beplankung/Bekleidung (7 oder UB) übernommen werden.

y

DS

R

RZ

(Q)

524


t 5SBHLPOTUSVLUJPO Kap. XIII-2, Abschn. 6. Decken in Rippenbauweise > 6.1 aus Holz, S. 806

Als tragende Dachdecken kommen die gleichen Konstruktionen wie für innere Geschossdecken infrage. Sie werden im Detail im Kapitel XIII behandelt. Baupraktische Bedeutung haben in diesem Zusammenhang die folgenden (): t Holzbalkendecken t Holztafeldecken t %FDLFOBVTHolzbauelementen Dachdecken in Holz-Beton-Verbundbauweise werden wie massive Schalenkonstruktionen behandelt und weisen ein oberseitig addiertes Schichtenpaket auf, da man aus raumklimatischen Gründen die thermische Speichermasse der Betonplatte im Allgemeinen raumseitig gegenüber der Dämmebene aktiviert.

t "VTTUFJGVOHJO%BDIFCFOF Kap. VIII-2, Abschn. 2.2.1 Geneigtes Dach aus Stabscharen, S. 266 ff Abschn. 2.1.1 Holzrahmenwände, S. 457 und 2.1.2 Holztafelwände, S. 468 sowie insbesondere Abschn. 2.2.1 Tragwerk > Scheibenbildung in Dachebene > schubsteife Beplankungen, S. 474

t #FMàGUVOH

Kap. XII-3, Abschn. 2.3.6 Belüftetes Dach, S. 400

4

3

2

1

Sofern die Dachebene als Scheibe im baustatischen Sinn auszubilden ist, sind geeignete Maßnahmen der Aussteifung in der Bauteilebene vorzusehen. Grundsätzlich kommen alle für Stab- oder Rippensysteme geeigneten Lösungen infrage. Sie werden in Kapitel VIII-2 diskutiert ( ). Im praktischen Einsatz sind indessen Diagonalverbände selten. Im Regelfall wird die ohnehin unverzichtbare Beplankung des Rippenelements für die Versteifung der Dachkonstruktion herangezogen. Es entsteht dann ein tafelartiges, in seiner Ebene schubsteifes Rippenelement ( ). Flache Dächer in Rippenbauweise mit integriertem Hüllpaket können in belüfteter wie auch in nicht belüfteter Variante ausgeführt werden. Einen herkömmlichen nicht belüfteten Aufbau zeigt 148. Besonders vorteilhaft ist die in diesem Abschnitt betrachtete Konstruktionsart hingegen für belüftete Flachdächer, die besonders in dieser Konstruktionsart sinnvoll zu realisieren sind (). Dies ist deshalb der Fall, weil übliche gerichtete Balkendächer – insbesondere solche mit mehr als einer Balkenlage, also beispielsweise mit Haupt- und darauf aufgesetzten Nebenträgern – von sich aus, d. h. ohne zusätzliche Aufwendungen, bereits ausreichende Konstruktionshöhe bieten, um die verhältnismäßig großen freien Querschnitte zu schaffen, die aus bauphysikalischen Gründen für die zuverlässige Belüftung eines Flachdachs erforderlich sind. Zwei exemplarische belüftete Flachdächer mit Holzbalkenkonstruktion zeigen 149 und 150. 148 Flachdach in Holzbauweise mit nicht belüftetem Aufbau. 6

z

5 x

6 7

8

9

1 2 3 4 5

Kieslage Abdichtung, zweilagig Dampfdruckausgleichsschicht Beplankung Wärmedämmung zwischen den Balken

7 8 9

durchgehende Wärmedämmschicht zwischen quer spannender Unterkonstruktion, federnd an Balken aufgehängt Dampfsperre Gipskartonplatte Deckenbalken

5. Rippensysteme

525

4

3

2 1

10 9

149 Lüftungsöffnung im Attikabereich eines belüfteten Flachdachs in Holzbauweise. 6

7

8 5

z y x

5

4

3

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Kiesschüttung bituminöse Bahn als Abdichtung Holzschalung Nebenträger (¬x) Hauptträger (¬y) Wärmedämmung aus Mineralfaser Dampfbremse Gipskartonplatte Luftzwischenraum längs (¬y) auf Höhe der Hauptträger 10 Luftzwischenraum quer (¬x), auf Höhe der Nebenträger

2 1

150 Attikadetail, belüftetes Flachdach in Holzbauweise.

z

5 x

9 6 7 8 10

1 Kiesschüttung 2 bituminöse Bahn als Abdichtung 3 Glasvliesbahn gelocht, zur Verklebung der Abdichtung auf der Tragschale 4 4 Holzschalung 5 Nebenträger (¬y) 6 Wärmedämmung aus Mineralfaser 7 Dampfbremse 8 Gipskartonplatte 9 Hauptträger bzw. Luftzwischenraum längs (¬x) auf Höhe der Hauptträger 10 Luftzwischenraum quer (¬y), auf Höhe der Nebenträger

526

3.


Rippensysteme mit Trennung von Hüllpaket und Rippen

R

H

z y x 151 Prinzipschema eines Rippenbauteils mit Trennung bzw. Entflechtung von Hüllpaket H und Rippen R

Rippensysteme, bei denen die tragenden Elemente, also die Rippen, in einer anderen Ebene angeordnet sind als die Flächen bildenden Bauteile des Hüllpakets, umgehen die im vorigen Abschnitt 2 angesprochenen wärmeschutztechnischen Probleme aus der Integration der Rippe in das Hüllpaket. Grundsätzlich erlauben dann die geometrischen Verhältnisse, eine weitgehend wärmebrückenfreie, durchgehende Dämmebene zu realisieren. Andererseits stehen bei dieser konstruktiven Variante die Rippen aus der Hüllebene hervor, zumeist innenseitig, sind als addierte Elemente sichtbar und beanspruchen zusätzlichen Raum. Dies äußert sich im Regelfall in Form einer vergrößerten Bauhöhe oder -tiefe. Besonders kennzeichnend ist die Rippenbauart mit abgesonderter Rippenschar für Verglasungen. Da die bauphysikalisch wirksame Dämmebene, also der Scheibenzwischenraum, bei dieser Art von Hüllen und bei Einsatz herkömmlicher Isolierverglasungen aus physikalischen Gründen auf eine Dicke von wenigen Zentimetern begrenzt bleibt, ist die Integration einer statisch ausreichend bemessenen Rippenschar im Hüllpaket von vornherein ausgeschlossen. Tragende Rippen und Flächen bildende sowie wärmedämmende Einhüllung sind aus diesem Grunde bei Verglasungen fast ausnahmslos in getrennten Ebenen angeordnet. Aber auch bei nicht verglasten Gebäudehüllen kann es aufgrund der zu überbrückenden Spannweiten, dem gewählten Konstruktionsoder Herstellungsprinzip oder aus anderen Gründen sinnvoll und angesichts der Randbedingungen angebracht sein, Rippenschar und Hüllpaket voneinander zu trennen. Konstruktive Lösungen dieser Art können in diesem Zusammenhang nur insoweit diskutiert werden, wie sie eine in sich geschlossene Bauart darstellen. Äußere Hüllflächen mit diesen Merkmalen sind beispielsweise:

Abschn. 3.2, S. 566

t OJDIUNBTTJWFHFOFJHUF%ÊDIFSNJU"VGTQBSSFOEÊNNVOH

Abschn. 3.3, S. 578

t nBDIF%ÊDIFSNJUEVSDIHFIFOEFS%ÊNNTDIJDIUBVG#BMLFOEFcken

Abschn. 3.4, S. 584

t Gitterschalen mit durchgehender Dämmschicht

3.1

Außenwände

Am häufigsten treten äußere Hüllen mit getrennter Rippenschar in Form von Pfosten- und Pfosten-Riegelfassaden auf.

3.1.1

Pfostenfassade

Im Gegensatz zu einer schalenförmigen Fassade wie im Kapitel XII besprochen ( ), werden bei der Pfostenfassade die Lasten nicht direkt in das Primärtragwerk eingeleitet, sondern zunächst über die – vertikal verlaufenden – Fassadenpfosten gesammelt und erst von diesen Pfosten an das Primärtragwerk weitergeleitet. Man kann das Prinzip der Lastabtragung folglich als ein gerichtetes, hierarchisch gestuftes bezeichnen: die Fassadenpfosten sind an den Deckenrändern – dem Primärtragwerk – im Achsmaß des Ausbaurasters angeschlossen und leiten die Lasten aus dem Eigengewicht der Füllelemente und dem Wind in die Deckenkonstruktion ein. Ein

Kap. XII-3 Schalensysteme und Kap. XII-4 Mehrschichtverbundsysteme

5. Rippensysteme

527

Geschossdecke Pfosten Ankerschiene Anschlusswinkel

Glasscheibe

Pressleiste Pfosten

Schraube Pressleiste

Brüstungspaneel

z y x

152 Explosionszeichnung einer herkömmlichen Pfostenfassade. Die Hüllelemente, also Brüstungspaneel und Glas, spannen einachsig (¬ y) zwischen den senkrechten Pfostenprofilen, welche die Horizontallast über Biegung (xz) an die Geschossdecke abgeben. Die Dichtkonstruktion an der waagrechten Stoßkante der Fassadenelemente (¬ y) erlaubt verschiedene Ausführungen und steht in keinem direkten Zusammenhang mit der Pfostenkonstruktion.

528


Vorteil dieser Konstruktionsart gegenüber einem Schalensystem liegt in der geringeren Spannweite, die von den Füllelementen überbrückt werden muss, denn die Pfosten übernehmen die längere Spannrichtung. Übliche horizontale Rastermaße (Ausbauraster), also die vom Füllelement zu überbrückende Spannweite, liegen bei rund 1,20 m, während übliche Geschosshöhen, die Spannweite des Pfostens, im Bereich von 3 m liegen. Die Pfostenfassade kann daher zu ökonomischen Lösungen führen. Allerdings erhöht sich bei Systemen dieser Art gegenüber Elementbauweisen, gewissermaßen konzeptbedingt, der Fugenanteil, da eine größere Zahl vor Ort zu montierender Elemente an der Gesamtkonstruktion beteiligt ist. 3.1.2 Pfosten-Riegelfassade

DIN EN 13947 DIN EN 12153 bis 12155 DIN EN 13119

Während das Stabsystem der Pfostenfassade ausschließlich aus vertikalen Stäben, den Pfosten, besteht, existieren bei der Pfosten-Riegelfassade zusätzlich die horizontalen Riegel, die eine zusätzliche Stabhierarchie darstellen ( 153). Sie sammeln die Lasten aus den Füllelementen und verteilen sie auf die Pfosten. Dadurch können die Spannweiten der Elemente nochmals reduziert werden bzw. sie lassen sich zweiachsig spannen und linear ringsum auflagern. Die horizontale Zäsur des Riegels bietet einen geeigneten Übergangsort zwischen unterschiedlichen Füllelementen wie Fenstern und Paneelen. Oft wird eine Einteilung in Brüstungs-, Fenster -und Sturzfeld gewählt. Die an ihrer Außenkante bündig angeordneten Pfosten- und Riegelprofile erlauben ferner nicht nur eine umlaufende lineare Lagerung, sondern an allen Stößen der Füllelemente, horizontal wie vertikal, konstruktiv identische Verhältnisse für die Abdichtung der Fugen zwischen zusammenstoßenden Glas- und Paneelfeldern. Hierfür kommen heute fast ausschließlich Trockenverglasungen in Form von Pressleistenkonstruktionen zum Einsatz. Im Folgenden sollen einzelne konstruktive Gesichtspunkte im Zusammenhang mit der Pfosten-Riegelfassade näher diskutiert werden ( 154).

t Pressleistenkonstruktion

Glas- wie auch Paneelelemente werden in Pfosten- und PfostenRiegelfassaden nach dem gleichen Prinzip der Pressleistenhalterung am Sekundärtragwerk der Fassade, also am Stabwerk aus Pfosten und Riegeln, befestigt. Die Pressleiste – aus Aluminium, Stahl oder Kunststoff – wird in den Riegel- bzw. Pfostenprofilen oder in einer an diesen befestigten Kunststoffteil punktuell verschraubt und erzeugt einen linearen Anpressdruck auf Glas und Unterkonstruktion.

t )BMUFSVOHEFS'àMMFMFNFOUF

Analog zu Fensterverglasungen ( ) werden Füllelemente aus Glas oder Paneele auf Klötze oder konsolenartige tragende Klipps aufgesetzt, welche auf den Riegelprofilen aufliegen oder in diesen integriert sind. Über diese Auflagerung werden die lotrechten Lasten in die Sekundärkonstruktion eingeleitet. Hierbei werden die Riegelprofile zuvorderst auf Biegung in der lotrechten Ebene

Kap. XII-9, Abschn. 1.6.2 Die Einfassung und Abdichtung des Glases > Klotzung, S. 664

5. Rippensysteme

529

Geschossdecke Pfosten Ankerschiene Anschlusswinkel

Riegel

Glasscheibe

Pressleiste Pfosten Pressleiste Riegel Schraube Pressleiste

Brüstungspaneel

z y x

153 Explosionszeichnung einer herkömmlichen Pfosten-Riegelfassade. Die Fassadenelemente – Glas und Brüstungspaneel – sind ringsum auf Pfosten und Riegel gelagert, spannen also zweiachsig (¬ y, ¬ z). Die Dichtkonstruktion ist ringsum gleich und ist in der Pressleiste integriert.

530


Dichtprofile aus Kunststoff

Pressleistenprofil

Nut zur Aufnahme des Steckverbinders

Pfostenprofil

Langloch zur Justierung und Toleranzaufnahme Steckverbinder aus Kunststoff Unterlagscheibe aus Kunststoff

virtueller Ausschnitt zu Veranschaulichungszwecken

Schraube

Abdeckprofil Isolierglasscheibe Tragklotz für die Isolierglasscheibe Riegelprofil

Öffnung im Dichtprofil zur Falzraumentwässerung Abdeckprofil Pressleiste Dichtprofile aus Kunststoff Stützbolzen für den Tragklotz Kunststofflappen zur Abdeckung der Isolierglasscheibe und Ableitung von Feuchte aus dem Falzraum Nut zur Aufnahme des Stützbolzens 154 Aufgeschnittene axonometrische Darstellung eines exemplarischen Knotens einer Pfosten-Riegelfassade (System Schüco-Jansen®).

5. Rippensysteme

531

Pfostenprofil Steckverbinder aus Kunststoff Unterlegscheibe aus Kunststoff Schraube

Dichtprofil aus Kunststoff Isolierglasscheibe

Dichtprofile aus Kunststoff Pressleiste

Abdeckprofil

Tragklotz

155 Explosionszeichnung eines exemplarischen Knotens einer Pfosten-Riegelfassade wie links.

532


Abschn. thermische Trennung weiter unten

Abschn. thermische Trennung weiter unten

t %JDIUVOHEFS'VHFO

DIN 52452-1 bis -4, DIN 53453

Band 2, Kap. X, Abschn. 4.3.4 Fuge mit federweicher Füllung und Anpressdruck, S. 619 Abschn. Falzentwässerung und -entlüftung weiter unten

t thermische Trennung

beansprucht. Die Anpresskraft aus der nachträglich zu verschraubenden Pressleiste sichert die Füllelemente in erster Linie gegen horizontale Lasten. Aus dieser Bauart ist zu folgern, dass Pfostenwie auch Pfosten-Riegelfassaden stets von außen zu montieren sind. Eine eher seltene Ausnahme stellen umgekehrt konstruierte und montierte Pfosten-Riegelfassaden dar ( ). Pressleisten werden grundsätzlich punktuell an Pfosten- und Riegelprofilen befestigt, um den Wärme leitenden Metallquerschnitt zu minimieren (). Um einen möglichst gleichmäßigen Anpressdruck der Pressleiste auf das Füllelement sicher zu stellen, erfordert das Pressleistenprofil eine ausreichende Biegesteifigkeit. Dies setzt ein geeignetes Widerstandsmoment des Leistenquerschnitts voraus. Versteifende hervorstehende Rippen können sichtbar belassen oder auch als Halterung für aufgeklippste Deckschalen verwendet werden. Zwischen Füllelement und Pfosten- bzw. Riegelprofil sowie auch Pressleiste sind Dichtprofile aus Polychloroprene (Neoprene), Ethylen-Propylen-Dien (EPDM), weichmacherhaltigem PVC oder Silikon zwischengelegt und in der Metallkonstruktion unverschieblich gehalten. Ihre Verträglichkeit mit angrenzenden Materialien muss sichergestellt sein ( ). Sie sind zum einen dafür verantwortlich, den Anpressdruck gleichmäßig, ohne Kraftkonzentrationen auf die Füllelemente zu übertragen. Dies ist vor allem bei Glaselementen bedeutsam, da direkter Kontakt zwischen Glas und Metall wegen des Bruchrisikos des Glases möglichst zu vermeiden ist. Sie stellen ferner die Dichtigkeit gegen Wasser und Wind an allen Kontaktfugen her, und zwar in zwei Dichtebenen, jeweils außen- und innenseitig. Dichtprofile sind heute nahezu ausnahmslos als Lippenprofile ausgebildet. Sie liegen mit der profilierten Seite an der ebenen Grenzfläche des Füllelements an und entfalten aufgrund des Anpressdrucks aus der Pressleiste die nötige Dichtfunktion ( ). In den aufeinander folgenden Luftkammern zwischen den Lippen ist ein Abführen ggf. eindringenden Wassers möglich. Die Entwässerung erfolgt in das Falzentwässerungssystem der Konstruktion ( ). Die Dichtprofile werden an den Ecken durch Klebung, Heiß- oder Kaltvulkanisierung verbunden. Es sind bei besonderen Voraussetzungen auch Dichtsysteme aus kombinierter Dichtung aus Dichtstoffen (Nassverglasung) und Dichtprofilen (Trockenverglasung) möglich. Dichtstoffe werden dabei auf der Witterungsseite angeordnet. Wenn wärmedämmende Füllelemente wie Isolierverglasung eingebaut werden, was durchweg dem heutigen Standard entspricht, ist auch die Pressleiste vom Tragprofil thermisch zu trennen. Dies wird bei modernen Pressleistensystemen gewährleistet durch: t JISFOVSlokale Befestigung mittels Schrauben in Abständen von rund 250 mm.

5. Rippensysteme

t FJOFSchraubhülse aus Kunststoff, die formschlüssig verschieblich in eine Nut der Pfosten- bzw. Riegelprofile eingreift ( 154, 155), oder: t FJOF EVSDIHFIFOEF ,VOTUTUPGnFJTUF, die vorderseitig in einer Nut des Tragprofils gehalten ist ( 168). Sie reduziert den Wärmedurchgangskoeffizienten Uf um etwa 0,1 W/m2K. Sie dient gleichzetig zur Schraubenzentrierung bei der Montage. t NFISGBDIFFahnen seitlich am o. g. Kunststoffprofil ( 156, 157), die den Falzraum in mehrere Kammern unterteilen und somit die Konvektion und den Wärmetransport in diesem Volumen minimieren. Entweder sind die Lappen am Kunststoffprofil angeformt oder alternativ als gesondertes u-förmiges Schaumstofprofil ausgeführt, was den Uf -Wert noch einmal zusätzlich herabsetzt. Weitere Verbesserungen sind durch zusätzliches Einlegen eines Schaumstoffprofils und teilweises Ausfüllen des Falzraums möglich. Insgesamt sind bei Pfosten-Riegelfassaden in Aluminium je nach Ausführung Uf -Werte zwischen 2,2 und 0,9 W/m2K erzielbar. Die Begrenzung des Wärme leitenden Metallquerschnitts auf den Schraubenschaft und die beschriebenen zusätzlichen Maßnahmen minimieren den Wärmefluss zwischen innen und außen und Verhindern die Tauwasserbildung im Innern der Konstruktion. Das hier beschriebene Prinzip der thermischen Trennung ist unter der Voraussetzung wirksam, dass der größere Massenanteil der aus zwei Schalen zusammengesetzten Konstruktion, nämlich die Pfosten- und Riegelseite, auf der warmen Seite liegt, der leichtere Anteil, die Pressleiste, auf der kalten. Der warme größere Massenanteil wärmt dabei den verbindenden Schraubenquerschnitt und minimiert die Tauwasserbildung im Innern der Konstruktion. Werden diese Verhältnisse umgekehrt, ist mit vergrößerter Tauwasserbildung zu rechnen. Im Algemeinen ist in solchen Fällen zur Reduktion des Wasseranfalls im Falzraum im Sinne einer erhöhten Sicherheit auf der bewitterten und unbewitterten Seite eine Nassverglasung zu realisieren.

533

534


157

156

156 Pfosten einer Pfosten-Riegelfassade aus Aluminium. Ausführung als extrudiertes Rechteck-Rohrprofil. Pressleiste mit aufgeklippstem Blendenprofil (System Schüco®). y

M 1:5

z

0

50 mm

x

50 mm

x

158

159

157 Riegel der Pfosten-Riegelfassade aus Aluminium wie links (System Schüco®).

M 1:5 0

158 Pfosten einer Pfosten-Riegelfassade aus Aluminium. Ausführung als extrudiertes Hohlprofil mit Doppel-T-Profilierung. Pressleiste als U-Profil (System Schüco®). y

159 Riegel der Pfosten-Riegelfassade aus Aluminium wie links. Reduzierter tragender Querschnitt (System Schüco®).

M 1:5 0

M 1:5

z 50 mm

0

x

50 mm

x

160 Pfosten einer Pfosten-Riegelfassade aus Aluminium. Ausführung als extrudiertes Hohlprofil mit T-Profilierung. Riegelausbildung wie in 159 (System Schüco®). y

161 Alternative Ausführung des Pfostens in 160 (System Schüco®).

M 1:5 0

x

y 50 mm

M 1:5 0

x

50 mm

5. Rippensysteme

535

162 Außenecke einer Pfosten-Riegel-Konstruktion (System Schüco®). y

y

M 1:5 0

M 1:5 0

50 mm

50 mm

x

x

163 Innenecke einer Pfosten-Riegel-Konstruktion (System Schüco®).

164 Pfosten einseitig angeformt, flacher Winkel (System Schüco®). y

y

M 1:5 0

50 mm

x

M 1:5 0

50 mm

x

165 Pfosten einseitig angeformt, steiler Winkel (System Schüco®).

166 Pfosten zweiseitig angeformt, flacher Winkel (System Schüco®). y

x

y

M 1:5 0

50 mm

M 1:5 0

x

50 mm

167 Pfosten zweiseitig angeformt, steiler Winkel (System Schüco®).

536


t &OUXÊTTFSVOHVOE#FMàGUVOHEFT Falzraums

vgl. auch die Öffnung am Dichtprofil unter der Riegelpressleiste wie in 154 dargestellt

t 674DIVU[EFTRandverbunds von Isolierverglasungen

Abschn. 3.1.3 Geklebte Verglasung (Structural Glazing-Fassade), S. 562

Durch Dichtungen ggf. eindringendes Wasser und Tauwasser wird im Falzraum, der an den Stößen zwischen Füllelementen entsteht, gesammelt, durch kontrollierte Kanäle innerhalb der an den Knotenpunkten miteinander räumlich gekoppelten horizontalen Falzräume der Riegel und vertikalen Falzräume der Pfosten abgeführt und durch Öffnungen in den tief gelegenen Punkten der Fassadenkonstruktion, oft an der Unterseite der horizontal verlaufenden Riegelpressleisten () ( 169), spätestens am Fußpunkt des Pfostenprofils, nach außen abgeleitet. Zu diesem Zweck ist der Falzraum des Pfostens an Kopf- und Fußpunkt zum Außenraum hin zu öffnen. Oftmals werden Dichtprofile an den horizontal verlaufenden Riegelprofilen bereits mit einem wannenartigen Lappen zur Wasserableitung über Öffnungen nach außen oder seitlich in die Falzräume der stehenden Pfostenprofile ausgeführt. Diese schützen darüber hinaus den empfindlichen Randverbund der darunter liegenden Isolierglasscheibe gegen Feuchte. Bei einigen Ausführungen werden die Anschlagsebenen von Pfosten- und Riegelprofilen versetzt ausgeführt, so dass ein ungehindertes Ablaufen des Falzwassers vom Falzraum des Riegelprofiles in den Falzraum des Pfostenprofils möglich ist. Das Differenzmaß zum zurückgesetzten Pfostenprofil wird dann durch Dichtungsprofile mit Übermaß ausgeglichen ( 168). Gleichzeitig wird ggf. von innen her sich im Falzraum aufstauender Dampfdruck über die gleichen Öffnungen nach außen abgebaut. In den Falzkammern kann sich auch der Winddruck, der Luft und Wasser über Ritzen und Fugen an den Dichtprofilen in den Falzhohlraum presst, durch Verwirbelung entspannen. Pressleisten überdecken den Randverbund von Isolierverglasungen, der hauptverantwortlich für die Dichtigkeit des Scheibenzwischenraums ist, und schützen ggf. zu diesem Zweck verwendete, nicht UV-beständige Dichtstoffe auf diese Weise gegen die UV-Strahlung. Kommen Verglasungssysteme ohne abdeckende Pressleisten zum Einsatz, wie beispielsweise bei Structural-GlazingFassaden (), sind entsprechend UV-beständige Dichtstoffe für den Randverbund zu verwenden wie beispielsweise Silicone.

5. Rippensysteme

537

1

3

f

d

2 4

168 Ebenenversatz zwischen den Vorderkanten von Pfosten- und Riegelprofil zur Falzentwässerung des Riegels in den Pfosten (System Schüco®) v

5 6

M 1:2,5

z

0

10

20 mm

y

1 2 3 4 5 6 d f v

Pfostenprofil Riegelprofil Dichtprofil des Pfostens mit Übermaß Dichtprofil des Riegels mit Normalmaß Falzraum des Riegelprofils Querschnitt des Pfostenprofils zum Vergleich Breite des Pfostenprofils Breite des Pfostenfalzraums Ebenenversatzmaß zwischen Pfosten- und Riegelprofil

PL

DP

FR z y x

169 Entwässerungs- und Belüftungsöffnung für den Falzraum FR: unterbrochenes Dichtprofil DP unter der Pressleiste PL des Riegelprofils.

538


t -BHFSVOH

Bei der stehenden Fassadenkonstruktion findet bei Windbelastung eine Vergrößerung des Feldmomentes durch die Druckkraft des Eigengewichtes statt. Das Eigengewicht wirkt hier ungünstig (Analogie zum Druckstab). Bei der hängenden Fassadenkonstruktion dagegen wird das Moment aus Windkraft durch die Zugkraft infolge Eigengewichts verringert. In beiden Fällen können durch eine Lagerung als Durchlaufträger die Feldmomente verringert werden und so die Bauteile schlanker gestaltet werden.

t #FGFTUJHVOHBN1SJNÊSUSBHXFSL

Die Fassadenpfosten oder Fassadenelemente werden mit korrosionsgeschützten Winkelprofilen (verzinkter Stahl, Edelstahl) am Rohbau, zumeist an den Stirnkanten von Massivdecken, befestigt. Die Verschraubung in Langlöchern oder die Verwendung von einbetonierten Ankerschienen gewährleistet den Ausgleich von baulichen Toleranzen zwischen Rohbau und Fassade. Dies ist deswegen notwendig, da der Rohbau, insbesondere im Fall eines Betonbaus, wesentlich größere Maßtoleranzen aufweist als der Metallbau der Fassade. Ferner dürfen Verformungen aus dem Primärtragwerk nicht in die Fassadenkonstruktion übertragen werden ( ). Die dreidimensionale Justierungsmöglichkeit ist an regulären Deckenanschlüssen in herkömmlicher Ausführung durch Ankerschiene (parallel zur Fassadenebene, horizontal), horizontale Langlöcher (hier rechtwinklig zur Fassadenebene) sowie vertikale Langlöcher (parallel zur Fassadenebene, vertikal) gewährleistet ( 170). Es kommen jedoch auch spezielle Anschlusselemente mit Justiermöglichkeit durch Stellschrauben zum Einsatz ( 173). In horizontaler Ebene lassen sich die Anschlüsse durch Langlöcher einjustieren. An Fuß-, oberen Anschlusspunkten und Zwischenstößen werden vertikal bewegliche Steckverbindungen zwischen Pfostenrohrprofil und speziellen Anschlussstutzen, sogenannte Dehnverbinder, ausgeführt, die eine Aufnahme der Deckenverformungen, also insbesondere Deckendurchbiegungen in lotrechter Richtung (¬ z) erlauben. Pfostenstöße in Längsrichtung werden nach maximal 6 m Pfostenlänge erforderlich und lassen sich ebenfalls als Steckverbindungen mit Dehnverbinder ausführen ( 172). Jeder Pfostenabschnitt ist an einem Befestigungspunkt vertikal fest zu lagern (Festpunkt), an den restlichen beweglich (Lospunkt).

Band 2, Kap. VIII-3, Abschn. 2.2, S. 360 und 3., S. 362

t &MFNFOUJFSVOH

Die tragende Konstruktion (Sekundärtragwerk) aus Pfosten und Riegeln kann entweder aus einzelnen Profilen zusammengebaut werden oder alternativ – was heute dem Standard entspricht – in vormontierten Gerüsten aus Pfosten- und Riegeln, bei sogenannter Leitermontage. Im letzten Fall werden die Anschlüsse zwischen Pfosten und Riegeln im Werk vormontiert oder – bei Stahl – geschweißt, an den Elementstößen werden Zwischenriegel eingeführt und Anschlüsse mit Rohrverbindern oder durch Schweißung ausgeführt.

5. Rippensysteme

539

M 1:5

170 Herkömmliche Befestigung des Pfostens einer Pfosten-Riegelfassade an einer Deckenstirnfläche mit Justiermöglichkeit in den drei Raumdimensionen x, y und z (System Schüco-Jansen®).

z 0

50 mm

x

1 4

2 171 Darstellung einer Deckenbefestigung des Pfostens analog zu der in 170 gezeigten. 3 5 1

z

z y

x

x

6 7

4 5

2

1 2 3 4 5 6 7

Rohdecke Pfosten Dehnverbinder Ankerschienenstück: Justierung in ¬y Anschlusswinkel Langloch vertikal: Justierung in ¬z Langloch horizontal: Justierung in ¬x


Lospunkt

540

RI MD AP

DV z

PF 2

MD

Festpunkt

x

AP

MD PF 2

DV

AL

Lospunkt

US

172 Befestigung des Pfostens am Primärtragwerk. Deckenanschluss Mitte: in linker Vignette gestoßen, in rechter Vignette als Alternativlösung ohne Stoß dargestellt. Jeder Pfostenabschnitt (PF 1, PF 2) mit maximal etwa 6 m Länge ist en beiden Enden jeweils fest und lose verbunden. Die Horizontalbewegung (¬ x) ist am mittleren Deckenanschluss durch die Wirkung einer Riffelung der Anschlusslasche AL und einer klammerartig geformten Unterlagscheibe US gesperrt. Massivdecke Pfostenprofil Riegelprofil Dehnverbinder Anschlussplatte Fußplatte Anschlusslasche klammerartige Unterlagscheibe

PF 1 DV

OKFF

RI

MD

FP Festpunkt

MD PF RI DV AP FP AL US

PF 1

AP PF

5. Rippensysteme

541

z OKFF

x

SS MD

AW

Lospunkt

PF 2

0

M 1:5

50 mm

173 Befestigung des Pfostens an der Geschossdecke mittels Spezialelement, höhenjustierbar mit Stellschraube. DV

PF 1

MD PF DV AW SS

Massivdecke Pfostenprofil Dehnverbinder Anschlusswinkel Stellschraube

542


t &STDIFJOVOHTCJME

Je nach gewünschtem Erscheinungsbild der Fassade sind verschiedenartige Ausführungen der Pfosten-Riegelkonstruktion realisierbar, beispielsweise: t WFSTDIJFEFOBSUJHF1SPmMBVTGàISVOHFOFSMBVCFOVOUFSTDIJFEMJDIF Formgebungen der Pfosten- und Riegelprofile. Es stehen neben der Standardausführung als Rechteckrohrprofile beispielsweise auch T-Querschnitte ( 160) oder Doppel-T-Querschnitte ( 158) zur Wahl. Dadurch lässt sich eine feingliedrigere Innenansicht der Fassadenkonstruktion erzielen. t EJWFSTF "VTGàISVOHFO EFS 1SFTTMFJTUF FSMBVCFO WFSTDIJFEFOF Gestaltungen der von außen sichtbaren Sprosse ( 199-202). t JOUFHSJFSUF#MFOEVOE'MàHFMSBINFOWPO½GGOVOHTnàHFMO 183, 184, 190) verbergen die zusätzlichen Rahmenansichten des Öffnungselements und erlauben ein ruhigeres, einheitlicheres äußeres Erscheinungsbild der Fassade.

Abschn. 3.1.3 Geklebte Verglasung (Structural Glazing-Fassade), S. 562

t 1SFTTMFJTUFOGSFJF ,POTUSVLUJPOFO BVTHFGàISU BMT 5SPDLFO PEFS Nassverglasung ( 195 bis 198). Dies sind Beispiele von Structural Glazing-Fassaden (). Dadurch lässt sich der Scheibenstoß von außen betrachtet auf eine schmale Schattenfuge reduzieren.

t "OTDIMàTTF

Übergänge zwischen unterschiedlich aufgebauten Fassadenbereichen oder zu anschließenden Bauteilen erfolgen grundsätzlich an Pfostenprofilen (vertikale Fugen) oder an Riegelprofilen (horizontale Fugen). Anschließende Dämm- und Dichtschichten werden zu diesem Zweck analog zu einer Isolierglasscheibe in der Pressleistenkonstruktion eingeklemmt. Ggf. sind hierfür Distanzklötze aus Kunststoff erforderlich, um das nötige Klemmmaß von rund 2 bis 3 cm zu erreichen ( 182). Eine mögliche Ausbildung von Sockel und oberstem Anschluss der Fassade zeigen 174 und 175. Beispiele für Wandanschlüsse finden sich in 185 und 186. Anschlüsse von Fenster- und Türelementen sind in 183 und 184 sowie 189 und 190 dargestellt.

t Brüstungsfelder

Nicht durchsichtige Brüstungsfelder können alternativ als belüftete ( 179, 180) oder nicht belüftete Konstruktion ( 177, 178) ausgebildet werden. Die äußere Wetterhaut kann aus verschiedenen Werkstoffen bestehen, sie wird aber häufig ebenfalls aus Glas hergestellt, um von außen betrachtet eine Ganzglasfassade zu schaffen. Um den dahinter liegenden Aufbau zu verbergen, können diese Brüstungsscheiben verspiegelt oder rückseitig beschichtet ausgeführt werden. Diese gläsernen Außenwandbekleidungen in Brüstungsfeldern von Pfosten-Riegelfassaden sind besonderen thermischen Beanspruchungen ausgesetzt, da sich infolge der hinter ihnen angeordneten Wärmedämmung ein Wärmestau bilden kann. Sie sind deshalb grundsätzlich aus thermisch vorgespanntem ESG herzustellen. Auf eine zwängungsarme Lagerung der Scheiben

DIN 18516-4

TRLV, 3.3.2

5. Rippensysteme

543

TM

AP MD SV 2 (DV) RI

PF

SV 1 FP S

174, 175 Fußpunkt und oberster Deckenanschluss einer Pfosten-Riegelfassade. Während die untere Steckverbindung SV 1 mithilfe einer doppelten Schraubenverbindung (S) fixiert ist, können am oberen Pfostenende in der Steckverbindung SV 2 mit Dehnverbinder DV Deckenverformungen bis zum maximalen Toleranzmaß TM aufgenommen werden (System Schüco®).

M 1:5

z

0

x

50 mm

MD Massivdecke PF Pfostenprofil RI Riegelprofil SV 1 Steckverbindung unten, Festpunkt SV 2 Steckverbindung oben, Lospunkt DV Dehnverbinder AP Anschlussplatte FP Fußplatte TM Toleranzmaß Deckenverformung

544


ist besonders zu achten. Brüstungsscheiben aus ESG, die der Gefahr einer besonderen Temperaturbeanspruchung ausgesetzt sind, beispielsweise einer Aufheizung aufgrund unmittelbar dahinter angeordneter Dämmschichten, oder die eine Energieabsorption von mehr als 65% aufweisen, z. B. infolge Einfärbung oder Beschichtung, oder die nicht auf allen Seiten eingefasst werden, sind durch Heißlagerung (Heat Soak Test) besonders zu prüfen. Dadurch wird das Vorhandensein von Nickelsufideinschlüssen und Kantenverletzungen ausgeschlossen. Dies gilt für Einscheiben-Brüstungsplatten, hingegen nicht für Isolierverglasungen mit ESG. Sind Brüstungsfelder aus Gründen des Brandschutzes als feuerbeständige Feuerschürzen auszubilden, ist dies am einfachsten durch massive Hintermauerungen im Brüstungsfeld sicherzustellen (wie auf 177 bis 180). Alternativ ist die Brüstung auch in Leichtbauweise ausführbar. Zu diesem Zweck sind geeignete feuerbeständige Platten und Abschottungen im Aufbau zu integrieren sowie besondere konstruktive Vorkehrungen zu treffen ( 176).

176 Fassadenanschluss an eine Zwischendecke, Brüstungsfeld als Feuerschürze gegen Brandüberschlag ausgebildet. Nicht massives Brüstungsfeld aus ESG, Feuerschutzplatte 4 und Wärmedämmung. Plattenstreifen 6 als Brandschott im Dämmpaket. Die Scheiben sind zusätzlich zur Aluminium-Pressleiste – die im Brandfall wegschmilzt – lokal zusätzlich mit Stahlwinkeln befestigt. Unter- und oberseitig ist der Zwischenraum zwischen Decke und fassade mit Stahlwinkeln 9 geschlossen. Das Pfostenprofil wird in diesem Abschnitt mit Faserdämmstoff ausgefüllt, ebenso alle Hohlräume zwischen Fassade und Decke. Der Fußbodenaufbau (Mindestdicke 100 mm) schützt die Fassadenbefestigung vor Brandeinwirkung von oben (System Schüco®). 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Riegelprofil Pfostenprofil, im Brüstungsbereich mit Mineralfaser gefüllt Dämmpaneel mit rückwärtiger Deckschale aus Blech Feuerschutzplatte W 90 ESG Plattenstreifen als Brandschott Dehnverbinder (vgl. 173) Aufhänge- und Justiervorrichtung zur Befestigung des Pfostens an der Massivdecke (vgl. 173) Stahlwinkel

9

2

1

7

3 9

8

9 6

4

5

9 M 1:10

z

0

x

100 mm

5. Rippensysteme

545

BP

DV DW

177, 178 Fassadenanschluss an eine Zwischendecke mit massiver Brüstung. Brüstungsfeld nicht hinterlüftet (System Schüco®). M 1:10 z 0

x

100 mm

BP Brüstungspaneel (Sandwich) DV Dehnverbinder DW Deckenanschlusswinkel, justierbar

546


PF

RI

BL

AW

VP HR MD SG

179, 180 Fassadenanschluss an eine Zwischendecke mit massiver Brüstung. Der Hohlraum des Brüstungsfelds ist zum Dampfdruckausgleich über die Pfosten- und Riegelprofile mit dem Außenraum verbunden (System Schüco®). MD PF RI AW HR BL SG VP

Massivdecke Pfostenprofil Riegelprofil Anschlusswinkel Hohlraum des Brüstungsfelds Belüftungsöffnung Sicherheitsglas Verbundpaneel als rückwärtige Verblendung

AW

RI BL PF

M 1:5 0

z

50 mm

x

5. Rippensysteme

547

M 1:5 0

181 Anschluss eines Sandwichpaneels an einem Riegelprofil. Gleiches Halteprinzip mittels Presswirkung wie bei der Isolierglasscheibe im oberen Verglasungsfeld (System Schüco®).

50 mm

FS KP

AD WD

DS z

z

M 1:5 0

x

50 mm

x

182 Anschluss eines bauseits hergestellten Dämmpakets an einem Riegelprofil. Die Klemmwirkung wird mittels eines Füllstücks FS auf die einfassende Abdeckung AD ausgeübt (System Schüco®). FS AD W KP DS

Füllstück aus Kunststoff Abdeckung, z.B. Aluminiumblech Wärmedämmung Klemmprofil, Aluminium Dampfsperre

183 Pfosten mit visuell in der Pressleistenbreite integriertem Öffnungselement (optisch von außen rahmenlos) (System Schüco®).

184 Riegel mit integriertem Öffnungselement wie links; unten Anschluss eines Sandwichpaneels, oben einer Festverglasung (System Schüco®).

y

M 1:5 0

x

M 1:5

z 50 mm

0

x

50 mm

FS AD WD KP DS

Füllstück aus Kunststoff Abdeckung, z. B. Aluminiumblech Wärmedämmung Klemmprofil, Aluminium Dampfsperre

548


M 1:5

y

185 Seitlicher Anschluss an eine Außenwand mit hinterlüfteter Wetterhaut WH aus Blechpaneelen (konstruktiver Aufbau wie in 174) (System Schüco®).

WH

0

x

FP

DV AK Bodenplatte

186 Seitlicher Anschluss an eine Außenwand mit Wärmedämmverbundsystem, Darstellung der Fußplatte und des Dehnverbinders (System Schüco®). FP Fußplatte DV Dehnverbinder

y

x

50 mm

5. Rippensysteme

549

M 1:5

z

0

50 mm

x

z

x

M 1:5 0

M 1:5

z

0

50 mm

50 mm

x

187, 188 Oberer und unterer Anschluss eines Türelements. Schwellenlose Ausführung (System Schüco®).

189 (oben) Öffnungselement in Pfosten-Riegel-Konstruktion. Von außen sichtbarer Blend- und Flügelrahmen (System Schüco®).

190 (unten) Öffnungselement in Pfosten-Riegel-Konstruktion. Von außen optisch rahmenlose Fensterkonstruktion durch Verklebung der StufenfalzIsolierglasscheibe (System Schüco®).

550


t HFOFJHUFVerglasungen

Technische Richtlinie des Glaserhandwerks, Nr. 17 Glaserarbeiten – Verglasen mit Isolierglas, 2003, 10.2

wie oben

Geneigte Verglasungen sind analog zu Dachflächen einer erhöhten Witterungsbeanspruchung ausgesetzt. Über die Anforderungen an stehende Fassadenverglasungen hinaus ist sicherzustellen, dass ( ): t FJOFBVTSFJDIFOEF%BDIOFJHVOHEBGàSTPSHU EBTT8BTTFSTJDI nicht aufstaut. Die geschieht an quer zur Wasserfließrichtung orientierten Sprossen, die mit speziellen flach gefasten Pressleisten gedeckt sein sollten ( 191, 193). Ferner ist bei sehr flach geneigten Verglasungen mit starker Verschmutzung zu rechnen, was bei größeren Neigungen durch den Selbstreinigungseffekt infolge abfließenden Wassers verhindert wird. Die Richtlinie ( ) empfiehlt eine Mindestdachneigung von 8°. t 5FNQFSBUVSVOUFSTDIJFEFJOEFS4DIFJCFOnÊDIF CFJTQJFMTXFJTF durch Teilbeschattungen, sollten möglichst vermieden werden, um Glasbruch infolge thermischer Spannungen vorzubeugen. Ist dies nicht möglich, sollte die äußere Scheibe in vorgespanntem Sicherheitsglas ausgeführt sein. t %BT*TPMJFSHMBTJTUringsum im Glasfalz zu halten. Ansonsten ist die Scheibe zumindest ausreichend zu unterstützen. Dies kann beispielsweise bei der Traufausbildung erforderlich sein. t %FSRandverbund ist gegen die Sonnenbestrahlung abzudecken. Ansonsten sind zu diesem Zweck UV-beständige Werkstoffe zu verwenden.

Technische Richtlinie des Glaserhandwerks, Nr. 19 Glaserarbeiten – Linienförmig gelagerte Verglasungen, 2002 Technische Richtlinie des Glaserhandwerks, Nr. 8 Glaserarbeiten – Verkehrssicherheit mit Glas in öffentlichen Verkehrsbereichen, 2006

Legende für rechte Seite: PF RI PL PLa RR FV FF ES

Pfostenprofil, geneigt Riegelprofil, horizontal Pressleiste, herkömmlich Pressleiste, abgeschrägt für Wasserabführung Rinnenraum, mit Schutzblende gegen Überschwappen Festverglasung, innen VSG Fensterflügel, innen VSG Entwässerungsspalt

t 6N "VGIFJ[VOH VOE (MBTCSVDI [V WFSIJOEFSO FNQmFIMU EJF Richtlinie ( ) einen Glaseinstand von maximal 20 mm. Überkopfverglasungen aus Einfachglasscheiben müssen gemäß TRLV ( ) aus Drahtglas oder Splitter bindenden Glaserzeugnissen wie VSG aus Spiegelglas ausgeführt sein. Gleiches gilt für die untere Scheibe von Isolierverglasungen über Kopf. Scheiben in Ausführung VSG aus ESG sind zu diesem Zweck nicht geeignet, da bei Zerstörung beider Scheiben keine Resttragfähigkeit besteht. Die obere Scheibe des Isolierglases kann aus verschiedenen Glaserzeugnissen wie Spiegelglas, Gussglas, ESG, VSG oder VG bestehen. TVG oder Gießharzverbundscheiben erfordern eine bauaufsichtliche Zulassung im Einzelfall. Kennzeichnend für einige Ausführungsarten des Stützprofils von geneigten Verglasungen sind kleine Auffangrinnen beidseits des Profils unterhalb der Scheibenunterseite, welche die Funktion haben, ggf. raumseitig anfallendes Tauwasser, das an der Scheibenfläche haftet, zu sammeln und am Abtropfen zu hindern. Manchmal sind diese Auffangrinnen einfache Ausstülpungen am Profil der Lippendichtungen. Mit den heutigen Isolierglasscheiben, die deutlich verbesserte U-Werte aufweisen, erübrigen sich diese Zusatzmaßnahmen indessen weitgehend.

551

0

50 mm

M 1:5

PL

FV

FF

191

5. Rippensysteme

FF PLa

RR

FV

PLa

ES PL

2 19

RR

RI

RI z

PF

0

x

PF

y

191 Öffnungselement in geneigter Pfosten-Riegel-Konstruktion, Schnitt in Gefällerichtung. Riegel mit T-Profilierung in Stahl (System Schüco®).

0

FV

192 Öffnungselement in geneigter Pfosten-Riegel-Konstruktion, Schnitt quer zur Gefällerichtung. Pfosten mit Doppel-T-Profilierung in Stahl (System Schüco®).

50 mm

FF

M 1:5

PL

50 mm

M 1:5

193

z

FF PLa

RR

4 19

PLa

FV

ES PL

RR

RI PF

z

z

RI PF

x

193 Öffnungselement in geneigter Pfosten-Riegel-Konstruktion. Riegel als Rechteckrohr in Stahl (System Schüco®).

y

0

50 mm

M 1:5

194 Öffnungselement in geneigter Pfosten-Riegel-Konstruktion, Schnitt quer zur Gefällerichtung. Pfosten als Rechteckrohr in Stahl (System Schüco®).


196

552

M 1:5

0

50 mm

195

DP

195 Pfosten einer Verglasung ohne Pressleiste (Structural Glazing). Variante mit Trockenverglasung: U-förmiges Dichtprofil DP (System Schüco®). y

0

50 mm

M 1:5

x

x

198

196 Riegelprofil, Konstruktion wie links (System Schüco®).

z

DP

M 1:5

0

50 mm

197

NV

197 Pfosten einer Verglasung ohne Pressleiste (Structural Glazing). Variante mit Nassversiegelung NV (System Schüco®). y

198 Riegelprofil, Konstruktion wie links (System Schüco®).

z

NV 0

x

M 1:5

50 mm

x

Ist bei verhältnismäßig flachen Neigungen bei Verwendung der oben erwähnten Pressleisten mit abgeschrägter Kante dennoch damit zu rechnen, dass Wasser steht, später trocknet und unschöne Schmutzstreifen bildet, kommen auch andere Lösungen infrage: t FJOF.BOBINF EJFTJDICFJHFOFJHUFO7FSHMBTVOHFOHSVOETÊU[lich empfiehlt, ist das Kürzen der Pressleiste der horizontalen Quersprosse um wenige Zentimeter dort wo sie an der geneigten Pressleiste anstößt. Dadurch entsteht eine Entwässerungsöffnung, die ermöglicht, dass gf. aufgestautes Wasser auf die nächsttiefere Scheibenfläche abfließt ( 192, 194). Die angeschnittene Stirnkante der Pressleiste wird mit einem Füllstück geschlossen. t FT TJOE BVDI nBDIF OBIF[V nÊDIFOCàOEJHF %FDLQSPmMF BVT Kunststoff in Verwendung, die kein Hindernis für das abfließende Wasser darstellen. Sie werden auf die schieben aufgeklebt. Die

5. Rippensysteme

553

Presskraft für die Halterung der Scheiben wird durch gesonderte Winkel aufgebracht. t TDIMJFMJDITJOEBVDIWPMMTUÊOEJHnÊDIFOCàOEJHF,POTUSVLUJPOFO für die Quersprossen realisierbar. Es kommen dann StructuralGlazing-Lösungen zum Einsatz wie in 197, 198 dargestellt sowie auch in Abschnitt 3.1.3 beschrieben ( ). Prinzipiell lassen sich auch übergreifende Stoße mithilfe von Stufenfalz-Isoliergläsern ausführen. Schematisch ist dies in Kap. X dargestellt ( ). Die obere Scheibe der übergreifenden Isolierglasscheibe mit Stufenfalz ragt über die im Gefälle unten liegende Isolierglasschiebe. Die Fuge zwischen beiden anstoßenden Scheiben wird mit vorkomprimiertem Dichtband und Dichtstofffuge gedichtet. Die Scheiben werden dann lediglich an beiden in Gefällerichtung verlaufenden Kanten mittels Pressleiten gehalten, die an den leicht versetzten Scheibenstößen jedoch zu verkröpfen oder zu stoßen sind. Bei Situationen, die dichtungstechnisch besonders heikel sind, beispielsweise bei verhältnismäßig geringen Neigungen, empfiehlt es sich, den Pressleistentoß zur Sicherheit mit Butyldichtstreifen zusätzlich zu dichten. Diese werden an der Grenzfläche zwischen dem Lippendichtprofil der Pressleiste und der Isolierglasscheibe eingelegt und verhindern, dass Wasser in den Falzrraum eindringt ( 191-194). Die Konstruktionsdetails in 156 bis 198 zeigen Ausführungen von Pfosten-Riegel-Konstruktionen aus Strangpressprofilen aus Aluminiumlegierungen. Alternativ sind sie aus Stahlprofilen herstellbar, wahlweise gewalzt, gezogen oder rollverformt. 199 bis 216 zeigen die wichtigsten Regeldetails in Stahlausführung. Dank der wesentlich höheren Festigkeitswerte von Stahl im Vergleich mit Aluminium, lassen sich in dieser Ausführung deutlich größere Schlankheiten der Sekundärkonstruktion erzielen. Es lassen sich entsprechend auch größere Spannweiten als 6 m – dies ist die Grenze bei den meisten Aluminium-Systemkonstruktionen der Hersteller – realisieren. Auch im Hinblick auf den Brandschutz bietet die Stahlausführung deutliche Vorteile. Während Aluminiumlösungen maximal Feuerwiderstandsdauern bis zu F 30 erreichen, kann mit Stahl bis G 120 realisiert werden. Nachteilig wirkt sich bei Stahllösungen die Montagestöße zwischen Riegel und Pfosten aufeinanderstoßender vorgefertigter Rahmeneinheiten auf der Baustelle aus (Leitermontage), die geschweißt werden müssen, während es für Aluminiumkonstruktionen zugelassene Montage-Steckverbindungen gibt. Dies setzt auch eine Nachbeschichtung bzw. Oberflächenbehandlung auf der Baustelle voraus, die bei Aluminiumkonstruktionen nicht nötig ist. Pfosten-Riegelfassaden aus Stahl weisen insgesamt niedrigere Wärmedurchgangskoeffizienten Uf auf als vergleichbare Aluminiumlösungen. Die thermisch getrennte Befestigung der Presskonstruk-

Abschn. 3.1.3 Geklebte Verglasung (Structural-Glazing-Fassade), S. 562

Band 2, Kap. X, 79

t Pfosten-Riegelfassaden aus Stahl


200

554

199

PF 199 Pfosten (Standard-Stahl-Doppel-T-Profil) mit angeschweißter Aufsatzkonstruktion aus Stahlblech zur Aufnahme der Dichtprofile (System Schüco®).

RI

AK

AK

200 Riegelprofil, Konstruktion wie links (System Schüco®). AK

y

M 1:5

z

0 0

201 Pfosten (Standard-Rechteckrohrprofil) mit angeschweißter Aufsatzkonstruktion aus Stahlblech zur Aufnahme der Dichtprofile (System Schüco®).

50 mm

50 mm

M 1:5

x

x

202

PF RI

Aufsatzprofil aus Stahlblech, lochgeschweißt Pfostenprofil, Walzstahl Riegelprofil, Walzstahl

201 PF

AK AK

RI

202 Riegelprofil, Konstruktion wie links (System Schüco®). AK PF RI

Aufsatzprofil aus Stahlblech, lochgeschweißt Pfostenprofil, Walzstahl-Rechteckrohr Riegelprofil, Walzstahl-Rechteckrohr

y 50 mm

0

50 mm

M 1:5

x

x

204

203 Pfosten aus kalt verformtem Profilstahlrohr mit Nut zur Aufnahme der KunststoffZwischenstücke zur Pressleistenverschraubung. Press- und Deckleiste aus Aluminium (System Schüco®).

M 1:5

z 0

203 PF

KL ZS

ZS

204 Riegelprofil, Konstruktion wie links, an Pfosten angeschweißt. Inneres Dichtprofil mit Lappen LA zur Falzentwässerung über Lücken im äußeren Dichtprofil DP (System Schüco®).

DP

RI

LA

ZS PF RI LA DP

Zwischenstück aus Kunststoff Pfostenprofil, Stahl kalt verformt Riegelprofil, Stahl kalt verformt Lappen zur Falzentwässerung Dichtprofil, unterbrochen

y

x

M 1:5

z 0

M 1:5

0

50 mm

x

50 mm

5. Rippensysteme

555

205 Eckpfosten (System Schüco®).

y

y 0

50 mm

M 1:5

x

0

50 mm

M 1:5

x

206 Pfosten zweiseitig angeformt, Außenecke und flacher Winkel (System Schüco®).

207 Pfosten zweiseitig angeformt, Innenecke (System Schüco®). y

y 0

50 mm

M 1:5

x

0

50 mm

M 1:5

x

208 Pfosten zweiseitig angeformt, Innenecke und steiler Winkel (System Schüco®).

209 Pfosten aus kaltverformtem Profilstahlrohr, Querschnitt mit spindelförmigem Auslauf (System Schüco®). y

y 0

x

M 1:5

50 mm

0

x

M 1:5

50 mm

210 Pfosten aus kaltverformtem Profilstahlrohr, Querschnitt mit T-förmiger Geometrie (System Schüco®).

556


212

AS AB PP

PR

0

50 mm

M 1:5

FR

PP

21 1

RP

PF

RI

0

y

y

RI

z

z

BR M 1:5

50 mm

0

M 1:5

211 Pfostenprofil einer Schrägverglasung im orthogonalen Schnitt. Pressleiste des Riegelprofils PR zur Entwässerung von der Pressleiste des Pfostenprofils PP abgesetzt (AS) (System Schüco®).

x

PF

212 Riegelprofil einer Schrägverglasung, Schnitt in Gefällerichtung. Pressleiste des Riegelprofils PR zur leichteren Entwässerung flach und abgeschrägt (System Schüco®). PF RI PP PR AS AB

50 mm

x

213 Pfostenprofil mit Öffnungsflügel in Stahlrahmenkonstruktion (System Schüco®). FR BR

Flügelrahmenprofil des Öffnungsflügels Blendrahmenprofil des Öffnungsflügels

Pfostenprofil Riegelprofil Pressleiste Pfostenprofil Pressleiste Riegelprofil Absatz der Riegelpressleiste Abschrägung der Riegelpressleiste

y

M 1:5 0

214 Seitlicher Anschluss an eine Außenwand mit vorgehängter Wetterhaut aus Naturstein (System Schüco®).

x

50 mm

5. Rippensysteme

557

BL DS WH

PF

RI

BL

215, 216 Fußpunkt und oberster Deckenanschluss (System Schüco®).

BV

PF RI BV BL KL AB ABS

KL

AB ABS PD

z

x

M 1:5 0

50 mm

Pfostenprofil Riegelprofil Blechverwahrung Aluminiumblech Klemmleiste Abdichtung Abdichtungsstreifen im Sockelbereich, an Hauptadichtung AB anzuschließen PD Perimeterdämmung DS Dichtstreifen WH hinterlüftete Wetterhaut aus Naturstein

558


tion am tragenden Profil des Pfostens oder Riegels kann entweder durch eine Nut ( 203, 204), durch ein aufgeschweißtes Aufsatzprofil aus kaltverformtem Stahlblech ( 201, 202) oder auch durch aufgeschweißte Setzbolzen erfolgen. Die beiden letzten Lösungen erlauben, Standard-Profilmaterial für die tragende Sekundärkonstruktion zu verwenden ( 199-202). t Elementfassade in Pfosten-Riegelbauweise Abschn. 2.1.2 Holztafelwände, S. 468

Analog zu Elementbauweisen von tafelförmigen Außenwänden ( ) lassen sich Pfosten-Riegelfassaden auch in kompletten Fassadenfeldern elementieren und vorfertigen, wodurch die Montagearbeiten deutlich verkürzt werden können. Die Befestigungselemente am Rohbau können vor Lieferung der Fassade präzise ausgerichtet werden, so dass die Montage in kürzester Zeit erfolgen kann. Auch außen liegende Verschattungselemente können bereits vormontiert werden. Da keine Pressleiste von außen montiert werden muss (vgl. 217, 217), weil sie in zwei Halbschalen bereits am Element befestigt ist, entfällt im Allgemeinen ein Außengerüst. Wenngleich der Aufwand im Werk größer ist als bei herkömmlichen Pfosten-Riegelfassaden, kann eine Elementfassade dennoch auch kostenbezogen konkurrenzfähig sein, sofern eine Mindestfassadengröße erreicht wird, die etwa bei 500 m2 liegt. Insbesondere bei schwierigen Montagebedingungen, also vor allem bei Hochhäusern, zeigen Elementfassaden große Vorzüge. Die weitgehende Vorfertigung erlaubt ferner eine bessere Qualitätssicherung. Unmittelbar nach Montage der Elemente kann mit dem Innenausbau begonnen werden. Die Randpfosten und -riegel der Elemente werden in zweischaliger Ausführung realisiert, so dass jede Schale einem der beiden in einer Fuge anstoßenden Elemente zugeordnet ist. Exemplarische Ausführungen von entsprechenden Konstruktionsdetails in Aluminiumbauweise zeigen die 217 bis 226. Es ist eine Dehnungsaufnahme in den Elementen selbst bis zu einer Fassadenlänge von 50 m möglich. Die Sekundärkonstruktion befindet sich innenseitig im Warmen, so dass insgesamt mit nur eingeschränkten Dehnungen zu rechnen ist. Diese lassen sich an den Halschalenstößen der Elemente aufnehmen. Die Dehnungen an der thermisch exponierten Außenkonstruktion werden durch Schneiden der Pressleisten auf Lücke an den Stößen aufgenommen. Asonsten ist mit Schäden oder mit hörbaren Knackgeräuschen zu rechnen.

5. Rippensysteme

559

ES

M 1:10

z

0

100 mm

x

217 Deckenanschluss einer Elementfassade mit Aluminiumkonstruktion ohne Brüstung (System Schüco®). ES

Elementstoß

ES

M 1:10

z

0

x

100 mm

218 Deckenanschluss einer Elementfassade mit Aluminiumkonstruktion mit Brüstungspaneel (System Schüco®). ES

Elementstoß


219

220

560

HS B HS A

ES

HS B

219 Vertikaler Elementstoß einer Elementfassade in Aluminiumkonstruktion (System Schüco®). 220 Horizontaler Elementstoß wie oben (System Schüco®).

HS A y

ES

0

50 mm

222 Zwischenriegel eines Fassadenelements wie in 219, 220 dargestellt (System Schüco®).

0

x

221 Zwischenpfosten eines Fassadenelements wie in 219, 220 dargestellt (System Schüco®).

50 mm

x

y

221

M 1:5 0

x

M 1:5

z

222

HS A Halbschale Element A HS B Halbschale Element B ES Achse des Elementstoßes

M 1:5

M 1:5

z 50 mm

0

x

50 mm

5. Rippensysteme

561

224

223

HS B HS A

ES

HS B

223 Vertikaler Elementstoß analog zu 219, jedoch ohne Pressleiste, in Structural-GlazingAusführung (System Schüco®). 224 Horizontaler Elementstoß wie links (System Schüco®).

HS A y

M 1:5 ES

0

M 1:5

z 50 mm

0

x

50 mm

x

HS A Halbschale Element A HS BHalbschale Element B ES Achse des Elementstoßes

226

225

225 Zwischenpfosten eines Fassadenelements in Structural-Glazing-Ausführung wie in 223, 224 dargestellt (System Schüco®). y

M 1:5 0

x

M 1:5

z 50 mm

0

x

50 mm

226 Zwischenriegel eines Fassadenelements wie in 223, 224 dargestellt (System Schüco®).

562


3.1.3 Geklebte Verglasung (Structural Glazing-Fassade)

Dem Bestreben folgend, Sprossenansichtsbreiten beständig zu minimieren, um ein möglichst feingliedriges Erscheinungsbild von Glasfassaden zu erzielen, wurden Structural Glazing-Fassadenkonstruktionen entwickelt, bei denen Scheibenstöße von außen nur noch als schmale Schattenfugen wahrnehmbar sind. Zu diesem Zweck werden die Glasscheiben nicht gegen die Unterkonstruktion gepresst, sondern auf ihr verklebt. Die Verklebung der Scheiben erfolgt im Werk an einem umlaufenden Adapter-Metallrahmen. Das komplette Flächenelement wird dann vor Ort an der tragenden Pfosten-Riegel-Konstruktion mechanisch befestigt. Da Spiegelgläser zum Einsatz kommen, die zumeist bereits aus Gründen des Sonnenschutzes erforderlich sind, bleiben die verklebten Randbereiche von außen dem Blick verborgen. Lineare Verklebungen von Glasscheiben bieten wegen ihrer guten Lastverteilung zunächst günstige Voraussetzungen für Verglasungen. Da sie aber in ihrem Langzeitverhalten nicht restlos gesichert und auch Fehler bei der Ausführung schwer auszuschließen sind, gibt es für reine Verklebungen von Fassadengläsern in Deutschland keine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung. Aus Gründen der Sicherheit gegen Herabfallen kann baurechtlich eine zusätzliche mechanische Halterung in Form punktueller Klammern vorgeschrieben sein. Scheiben können zwar geklebt werden, was eine Aufnahme der Horizontallasten erlaubt, ihre Eigenlasten sind aber stets mithilfe von Klotzungen oder Klammern im Kantenbereich aufzunehmen ( 228 bis 237).

227 Pfosten-Riegel-Knoten einer Structural-GlazingFassade wie in 228 dargestellt.

5. Rippensysteme

563

229

M 1:5 0

228 50 mm

M 1:5 0

P

50 mm

Kl

S y

R

228 Pfostenknoten einer Structural-GlazingFassade. Die Stufenfalzscheiben sind werksseitig mit einem Aluminiumrahmen R versehen, an dem sie mittels Klebung K und zusätzlicher lokaler Verklammerung V befestigt sind. Bauseitig erfolgt eine herkömmliche Montageverbindung zwischen dem Scheibenrahmen R und dem Pfosten P. Die kritische Scheibenklebung K findet infolgedessen im Werk statt. Dieses Prinzip liegt allen im Folgenden gezeigten Konstruktionsdetails zugrunde (Festfeld, System Schüco®).

x

229 Riegelknoten einer Structural-GlazingFassade wie links dargestellt (Festfeld). Klotzung Kl, zusätzliche Stützung S der Stufenfalzscheibe mittels eines Klipps (System Schüco®).

z

K

229

M 1:5 0

50 mm

232

x

229

V

M 1:5 0

y

50 mm

y

x

231 Pfostenknoten einer Structural-GlazingFassade wie in 228 dargestellt, mit Senkklapp-Fensterelement im rechten Feld. Das Fensterelement unterscheidet sich in seiner Außen- und Innenansicht nicht vom Festfeld (System Schüco®).

x

229

231

M 1:5 0

230 Montagepfostenknoten einer StructuralGlazing-Fassade wie in 228 dargestellt. An diesem Knoten können zwei vorgefertigte Rahmen aus Pfosten und Riegel gestoßen werden (System Schüco®).

50 mm

M 1:5 0

50 mm

y

x

z

x

232 Riegelknoten der Structural-Glazing-Fassade wie in 231 dargestellt, mit SenkklappFensterelement im oberen Feld (System Schüco®). 233 Pfostenknoten einer Structural-GlazingFassade wie in 228 dargestellt, mit ParallelAusstell-Fensterelement im rechten Feld. Das Fensterelement unterscheidet sich in seiner Außen- und Innenansicht nicht vom Festfeld (System Schüco®).

564


M 1:5

y

234 Pfostenknoten einer Structural-Glazing-Fassade ohne Stufenfalzscheibe wie in 228 bis 233, mit herkömmlicher Isolierverglasung (mit UV-beständigem Randverbund aus Silikon) (System Schüco®).

0

A y

235 Pfostenknoten einer Structural-Glazing-Fassade mit herkömmlicher Isolierglasscheibe und ringsum verlaufender mechanischer Fassung mittels eines Aluminiumprofils A (Glasleiste) (System Schüco®).

50 mm

x

M 1:5 0

x

50 mm

5. Rippensysteme

565

236 Schematische Darstellung eines typischen Knotens einer Structural-Glazing-Fassade mit Klammersicherung.

237 Fotografische Aufnahme einer Structural-GlazingFassade wie in 228 dargestellt.

566

3.2


Geneigte Dächer

Abschn. 2.2 Geneigte Dächer, S. 472


1 1

2

2 3

3

4

4

(5)

(5) Q

z

R (B) (6)

y

DS

R

(6) DS

z

x

238 Prinzipieller Aufbau eines geneigten Dachs in Rippenbauweise mit Sparrenlage und Dämmung in getrennten Ebenen mit seinen wesentlichen notwendigen und optionalen Funktionspaketen in Längs- und Querschnitt 1 2 3 4 5 6

Dachdeckung (= Wetterschale, notwendig) Dichtschicht, wahlweise diffusionsoffen (notwendig) Dämmschicht (notwendig) Tragkonstruktion: Sparrenlage (R) oder (seltener) Dachtafel mit beidseitiger Beplankung (B) Installationsraum, Querholzlage (Q) (optional) innere Bekleidung (optional)

Die Wetterschale oder Dachdeckung kann alternativ belüftet oder nicht belüftet ausgeführt werden. Eine optionale – ggf. versteifende – Beplankung lässt sich einfach oder doppelt ausführen. Mögliche Lagen sind mit B gekennzeichnet. Es sind grundsätzlich verschiedene alternative Lagen der Dampfbremse/-sperre bzw. Luftdichtheitsschicht möglich (DS); zu bevorzugen ist die oberste Lage. Ihre diffusionshemmende/-sperrende und luftdichtende Wirkung kann alternativ auch von einer Beplankung (B) übernommen werden.

Geneigte Dächer in Rippenbauweise mit Trennung von Rippung und Dämmpaket werden in der Baupraxis des herkömmlichen Dachbaus als Dachkonstruktionen mit Aufsparrendämmung bezeichnet. Es erfolgt hierbei also eine klare räumliche und auch funktionale Trennung zwischen der Tragkonstruktion und der Dämmlage, so dass keine Rücksicht auf eine wechselseitige Abhängigkeit der Bauhöhen – wie beim Dach mit Zwischensparrendämmung () – zu nehmen ist. Dächer dieser Bauart kommen auch insbesondere dann zum Einsatz, wenn eine von innen sichtbare Sparrenlage gewünscht ist, und man dafür bereit ist, die größere Bauhöhe des Aufbaus in Kauf zu nehmen. Wesentlicher Unterschied zum herkömmlichen Dachaufbau mit in der Rippung integriertem Dämmpaket ist die ununterbrochen durchgehende Wärmedämmschicht (3), die auf der flächigen Unterlage der Beplankung (B) auf den Rippen (R) aufgebracht wird. Diese – nahezu – wärmebrückenfreie Wärmedämmschicht stellt einen großen bauphysikalischen Vorzug dieses Aufbaus dar, bei dem die Wärmebrückenwirkung der Rippe durch die Grundgeometrie des Aufbaus ausgeschaltet ist. Dennoch bleibt die Notwendigkeit bestehen, die Dachdeckung (Schichten 1 und 2) sowie die Wärmedämmschicht (3) selbst gegen Abheben infolge Windsogs zu sichern. Dies kann beim geneigten Dach nicht mehr wie beim flachen durch Verklebung erfolgen. Die Deckung muss stattdessen durch die Wärmedämmschicht hindurch an der tragenden Konstruktion mit mechanischen Verbindungsmitteln befestigt werden. Die dadurch entstehende Restwärmebrücke ist indessen vernachlässigbar. Die äußeren Dachlasten sind über Pressung der Wärmedämmschicht (3) von der Deckung über die Konterlattung auf den direkt darunter liegenden Sparren (Rippe R) abzutragen. Dies setzt einen entsprechend druckfesten Werkstoff voraus, im Allgemeinen einen Hartschaum. Zwar ist auch eine Holzunterkonstruktion im Dämmpaket zum Zweck der Lastabtragung auf die tragende Sparrenlage denkbar, doch geht damit der wichtige Vorteil der nahezu wärmebrückenfreien Wärmedämmschicht verloren. Ist eine Scheibenbildung durch die Beplankung (B) nicht erforderlich, kann auf diese grundsätzlich auch verzichtet werden. Ein innenseitig addierter Zusatzaufbau (Schichten 5 und 6) ist zwar im Prinzip denkbar, ergibt jedoch unter den gegebenen Voraussetzungen nicht wirklich Sinn, da man damit die ohnehin schon große Bauhöhe unnötigerweise zusätzlich vergrößert und weil obendrein die Ansicht der Sparren verdeckt wird. Auch ein zumindest teilweises Ausfüllen der Hohlräume (4) ist wenig sinnvoll, da bei Bedarf die Dicke der Hauptdämmschicht (3) einfach auf das gewünschte Maß erhöht werden kann. Ist ein Brandschutz der Decke von innen gefordert, kann eine innenseitige Bekleidung indessen dennoch angebracht sein. Eine Dampfbremse oder -sperre wird sinnvollerweise zwischen Beplankung (B) und Wärmedämmschicht (3) angeordnet.

5. Rippensysteme

3.2.2 Ausführungsvarianten 10

3

5 242

Die Wärmedämmplatten werden – anders als bei der Zwischensparrendämmung – von außen auf die Konstruktion aufgebracht ( 239). Um die Verlegung zu vereinfachen, sind die Platten zumeist mit Nut- und Federprofilierung ausgeführt. Sie können oberseitig mit einer Unterdeckbahn, oftmals mit selbstklebenden Überlappungsstreifen, werksseitig kaschiert werden, so dass nach Verlegen bereits eine geschlossene Unterdeckung geschaffen ist. Die Nut- und Federverbindung zwischen den Platten bietet eine stabile Unterlage für die Folgearbeiten und kann eine Beplankung auf den Sparren unnötig machen. Verschiedene am Markt erhältliche Dämmsysteme bieten fertige sandwichartige Paneele an, die mit den nötigen Schichten bereits werksseitig belegt sind. Dazu gehören neben der oberseitigen Kaschierung ein innenseitige Dampfsperre oder -bremse sowie eine raumseitige Abschlussplatte. Dämmschichten aus PUR-Schaum mit niedriger Wärmeleitung erlauben die Dämmstärken zu reduzieren und damit die Befestigung der Dachdeckung zu erleichtern.

567

4

2 1

6

7

243

8

z

9

y

M 1:10

0

100 mm

239 Regelaufbau einer Dachkonstruktion mit Aufsparrendämmung (Legende unten).

Deckungen aus Dachziegeln und -steinen werden herkömmlich auf Lattung und Konterlattung verlegt ( 240 bis 243). Die Konterlattung wird mit langen Holzschrauben oder Sparrennägeln durch das Dämmpaket hindurch an der tragenden Konstruktion der Sparren befestigt. Werden diese Verbindungsmittel schräg bezüglich der Dachebene geführt, kann die Biegebeanspruchung infolge des Versatzmoments der Deckung bezüglich der tragenden Ebene der Sparrenoberseite gemindert werden ( 241).

t Dachziegel und -steine

Der Einsatz von Klemmrippenprofilen bei Dächern mit integriertem Dämmpaket oder Zwischensparrendämmung wurde bereits weiter oben behandelt ( ). Auch bei Dächern mit getrennter Dämmebene bzw. Aufsparrendämmung sind Klemmrippenprofile anwendbar. In diesem Fall sind die Befestigungsklipps mit ausreichender Höhe gefertigt, um die komplette Dämmschicht zu durchdringen. Diese Klipps, die lokale Wärmebrücken schaffen, können für die Verminderung der Wärmeleitung mit Kunststoffplatten unterlegt oder ganz aus Kunststoff hergestellt sein. Sie sind auf der tragenden Unterkonstruktion befestigt. Die Regeldetails in Holzbauweise zeigen 244 bis 251, in Stahlbauweise 252 bis 263.

t Klemmrippenprofile

Aus der getrennten Höhenlage von tragender Rippenschar und Dämmpaket ergibt sich an den Dachrändern, Traufe und Ortgang, ein konstruktiver Konflikt, dem mit verschiedenen Lösungen begegnet werden kann. Es ist bauphysikalisch nicht erforderlich, das Dämmpaket im Dachüberstand über die Fassadenebene hinaus weiterzuführen. Man kann infolgedessen entweder einen Höhenversatz in der Deckung vornehmen und die tragende Konstruktion durchlaufen lassen ( 250, 251) oder man kann die Deckung eben weiterführen und höhenversetzt ein tragendes Sonderelement auf die Sparrenoder Trägerlage aufsetzen und biegesteif mit dieser verbinden. Dies kann ein Stichsparren-/-pfettenabschnitt ( 240, 243, 249) eine geeignete Platte ( 242) oder Vergleichbares ( 248) sein.

Abschn. 2.2.9 Dächer mit Deckung aus Metall > selbsttragende Metalldeckungen > Deckungen mit Klemmrippenprofilen, S. 516

3.2.3 Anschlüsse

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Ziegeldeckung Lattung 24 x 48 mm Konterlattung 40 x 60 mm Unterdeckbahn Hartschaumdämmung Steinwolledämmfilz Dampfsperre Holzschalung Sparren Verschraubung mit dem Sparren 9

568


1

2

3

4

5

6

7

240 Traufausbildung eines geneigten Dachs mit Aufsparrendämmung. Im Traufbereich ist zur Schaffung eines Dachüberstands ein verkürzter Vorsprung- oder Stichsparren auf die Sparrenlage aufgesetzt. 8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Ziegeldeckung Lattung Konterlattung/ Hinterlüftung winddichte Bekleidung mit bituminöser Platte Wärmedämmung Untersichtschalung Vorsprungsparren, auf Tragsparren aufgesetzt Dampfsperre sichtbare Schalung Tragsparren Wetterhaut Hinterlüftung Dämmung Wandelement System LignoTrend

9

10

11 12 4

14

13 M 1:20

8

z

0

100

200 mm

x

242

10 1

2

3

4

6

7

8

9

241 Firstausbildung einer Dachkonstruktion mit Aufsparrendämmung.

24

3

11

Ziegeldeckung Lattung 24 x 48 mm Konterlattung 40 x 60 mm Unterdeckbahn Hartschaumdämmung Steinwolledämmfilz Dampfsperre Holzschalung Sparren Firstziegel Firstpfette

z

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

x

5

5. Rippensysteme

5 1

24 3

241

569

2

3

4

16

242 Traufausbildung wie oben. Der Dachüberstand wird in diesem Fall durch eine auskragende Holzwerkstoffplatte realisiert, die auf einer Montagebohle befestigt ist. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Ziegeldeckung Lattung 24 x 48 mm Konterlattung 40 x 60 mm Unterdeckbahn Hartschaumdämmung Steinwolledämmfilz Dampfsperre Holzschalung Sparren Putz Dämmung Mauerwerk Holzunterkonstruktion innere Bekleidung Fußpfette Holzwerkstoffplatte zur Schaffung des Dachüberstands 17 Luftdichtheitsfolie 18 Montagebohle

18 6 7 8

9

10

15

11

17

12

13 14 z

x

241, 242

239

6

7

5

1

3

2

4

8

243 Ortgangausbildung einer Dachkonstruktion wie in 241 bis 242. Die im Freien befindlichen Flugsparren liegen wegen des dort fehlenden Dämmpakets höhenversetzt bezüglich der Normalsparren. Sie werden deshalb auf einem Pfettenstück aufgesetzt, der auf der Hauptpfette aufsitzt und in den Randsparren eingezapft ist.

8

9

z

11

12

10 y

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Ziegeldeckung Lattung 24 x 48 mm Konterlattung 40 x 60 mm Unterdeckbahn Hartschaumdämmung Steinwolledämmfilz Dampfsperre Holzschalung Sparren porosiertes Mauerwerk oder Aufbau wie in 242 Flugsparren aufgesetzte Kragpfette, seitlich in den letzten raumseitigen Sparren eingezapft.

570


247

248

7

1

3

4

5

249

2

245, x

M 1:10 100 mm

0

249 248

244, 247

6

z

244 Aufbau einer Dachkonstruktion mit Aufsparrendämmung und Deckung aus Klemmrippenprofilen (System Kalzip®), Schnitt in Gefällerichtung.

7

2

1

3

4

5

6 M 1:10 z 0

245 Aufbau einer Dachkonstruktion wie oben, Schnitt quer zur Gefällerichtung.

y

100 mm

5. Rippensysteme

8

571

7

1

3

5

9

6

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Klemmrippenprofil Kantholz, mindestens 10/6 cm Steinwolledämmfilz Dampfsperre Holzschalung Holzsparren Alu-Klipp mit Kunststoff-Thermokappe Alu-Halteschiene mit Klipp Wärmedämmung trittfest, im Firstbereich Firstblech Distanzprofil Befestigung Firstblech im Schließblech Schließblech Formfüller Festpunktklipp nach Statik: hier Alu-Klipp Abdeckblech Schließblech und Formfüller Festpunktklipp nach Statik: hier Kunststoff-Verbundklipp (alternativ: Alu-Klipp mit Thermokappe)

4 246 (links oben) Aufbau einer Dachkonstruktion mit Aufsparrendämmung und Deckung aus Klemmrippenprofilen (System Kalzip®), axonometrische Darstellung.

z y x

247 (links unten) Firstausbildung einer Dachkonstruktion mit Aufsparrendämmung und Deckung aus Klemmrippenprofilen (System Kalzip®). Rechts und links jeweils zwei alternative Klipp-Ausführungen.

244

Legende für nächste Doppelseite: 13 14 15

9

10

2

16 11

3

1

4

18

12

5

245

6

z

x

M 1:10 0

100 mm

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

Kalzip Alu-Klippstange Steinwolledämmfilz Distanzholz Holzknagge Dampfsperre Holzschalung Holzsparren Klemmschiene mit Dichtband Putz Hartschaum-Dämmung Hintermauerung Aufmauerung Fußpfette Holz Traufenwinkel mit Kompri-Klebeband Wellblech, Welle 18/76 Anschlussblech Rinnenhalter Bördelfüller Ortgangblech Ortgangleiste Verstärkungsprofil Sturmhaken Holzschalung Kragpfette Hafte zweiteilig Pfette

572


247

1

2

3

4

15

16

17

20

18 10 19

11 13 6

7

8

14

9

12

249

5

245,

M 1:10

M 1:10

22 248

244, 247

x

100 mm

0

z

100 mm

0

21 1

2

28

23

24

3

9 25

26

27

10 11 12

6

7

4

8 z

245 y

248 (oben) Traufausbildung, 249 (unten) Ortgangausbildung (Fa. Kalzip) (Legende s. S. 571)

5. Rippensysteme

573

247

1

2

13

14

15

16

3

18

21

19 20

22

17 8 9 3

4

5

10

245,

249

11

12 3

6

7 M 1:10

z 100 mm

0

x

M 1:10 250

244, 247

250 Traufausbildung abgesenkt, alternativ zu 248 (Fa. Kalzip) (Legende s. S. 571).

100 mm

0

1

3

14

24

25

15

2

4

5

7

6

18

24

15

7 23

8 9 245

10

z

y

251 Ortgangausbildung abgesenkt, alternativ zu 249 (Fa. Kalzip) (Legende s. S. 571).

574


1

9

10

11

252 Aufbau eines Dachs mit getrennter Dämmebene auf tragender Stahlkonstruktion mit Deckung aus Klemmrippenprofilen (System Kalzip®). 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Klemmrippenprofil aus Aluminium Halter mit Haltekopf, aus Aluminium Thermokappe aus Kunststoff Stahl-Trapezblech (Tragblech) Halter mit Haltekopf, aus Kunststoff Dämmstreifen zur thermischen Trennung Hutprofil aus Stahlblech Pfette Steinwolledämmfilz Dämmung trittfest Dampfsperre Halteschiene für Alu-Halter

45°

z y

12 2

4

8

253 Dachkonstruktion mit Deckung aus Aluminium-Klemmrippenprofilen, Längs- und Querschnitt. Nicht belüftete Konstruktion. Längsschnitt.

2

3

z

8

4

2 3

1

4

1

4

253

1

254

x

z

8

255 Variante der Dachkonstruktion mit Dämmstreifen zur thermischen Trennung. Längsschnitt. 256 wie oben, Querschnitt.

256

1

2

5 6 7

z

z

6 x

8

4

8 y

255

y

x

254 wie oben, Querschnitt.

5. Rippensysteme

575

259

1

5

6

7

2

3

9

8

4

257 First. Tragblech in Gefällerichtung. Rechts und links jeweils zwei alternative Klipp-Ausführungen (System Kalzip®).

11

12

13

14

15

16 18

17 261

10

z

x

M 1:10 100 mm

0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Klemmrippenprofil Firstblech Distanzprofil Befestigung Firstblech Schließblech Formfüller Festpunkt: hier Alu-Klipp mit Thermokappe alternativ: Festpunk: hier Kunststoff-Verbundklipp Auffaltung Steinwolledämmfilz Dämmung trittfest Dampfsperre Firstblech Tragblech, Trapezprofil Firstblech Unterschale Pfette Binder Stahlhutprofil

260

1

5

6

7

2

3

9

8

4

10 z

x

11

12

13

14

262

258 First. Tragblech quer zur Gefällerichtung. Rechts und links jeweils zwei alternative Klipp-Ausführungen (System Kalzip®).

M 1:10 100 mm

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Klemmrippenprofil Firstblech Distanzprofil Befestigung Firstblech Schließblech Formfüller Festpunkt: hier Alu-Klipp mit Thermokappe alternativ: Festpunk: hier Kunststoff-Verbundklipp Auffaltung Steinwolledämmfilz Dämmung trittfest Dampfsperre Tragblech, Trapezprofil Binder

576


257

2

3

4

1 14 8

13 12 11 9 10

15 16 23

M 1:10

z

5 259 Traufe. Tragblech in Gefällerichtung (System Kalzip®).

6

7

0

100 mm

x

258

4

2

3 17

1

8

13 12

11 9 10

260 Traufe. Tragblech quer zur Gefällerichtung (System Kalzip®). 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Kalzip Steinwolledämmfilz Dämmung trittfest Dampfsperre Trapezprofil Pfette Binder Al-Klipp Traufenwinkel mit Kompri-Klebeband Bördelfüller Rinneneinlaufblech Traufbohle Dämmung Dichtband Rinnenhalter Vorhangrinne Holzknagge Randwinkel mit Abdichtung Querstöße Thermischer Trennstreifen Abschlussprofil Kassettenwand Wellblech, Welle 18/76 Kassettenprofil Blende

19 14

15 16 20 21 13 22 M 1:10

z

18 x

5

7

0

100 mm

257

259

5. Rippensysteme

1

2 3

4

8

577

19 9 14 10

15 17 16

11 13 12

18 9

5

6

7

M 1:10

z

0

100 mm

261 Ortgang. Tragblech in Gefällerichtung (System Kalzip®).

260

258

y

1

2

4

8

14 10

20

9

11

15 16

260

258

262 Ortgang. Tragblech quer zur Gefällerichtung. Alternative Ausführungen (System Kalzip®).

17

M 1:10

z

5 y

7

0

100 mm

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Klemmrippenprofil Steinwolledämmfilz Stahlhutprofil Dampfsperre Trapezprofil Pfette Binder Alu-Klipp mit Thermokappe Dämmung Ortgangbohle Ortgangblech Stützprofil Lochblech Dichtband Ortgangleiste Sturmhaken Verstärkungsprofil Fassadenbekleidung aus Profilblech Randwinkel mit Abdichtung Querstoß Hafte zweiteilig

578

3.3


Flache Dächer

Kap. XII-3, Abschn. 2.3.2 Idealtypischer Aufbau, S. 388


Abschn. 3.2.1, S. 566

3.3.2 Ausführungsvarianten Kap. XIII-2, Abschn. 6. Decken in Rippenbauweise, S. 806

Flache Dächer in Rippenbauweise mit Trennung von Rippung und Dämmpaket unterscheiden sich in der konstruktiven Logik ihres Schichtenaufbaus nicht wesentlich von Flachdächern auf tragender massiver Schale (). Sie sind bei Skelettbauten mit Dachdecken in Rippenbauweise die bevorzugte Lösung, wenn die Trägerlage von innen sichtbar sein soll und die verhältnismäßig große Bauhöhe, die sich systembedingt aus der Trennung von Dämm- und Rippenebene ergibt, keinen Nachteil darstellt. Wie bei herkömmlichen Flachdächern auf tragender Schale und auch geneigten Dächern mit Aufsparrendämmung – mit geringfügigen Einschränkungen – der Fall, ist hier eine vollständig wärmebrückenfreie Wärmedämmschicht (3) realisierbar ( 264). Eine Sicherung des konstruktiven Dachaufbaus (Schichten 1 bis 3) gegen Abheben durch Windsog ist in diesem Fall alternativ durch Verkleben der Schichten miteinander und mit der tragenden Unterlage (4) oder durch Beschwerung mittels einer Kieslage in der Schicht 1 zu gewährleisten. Eine zusätzliche unterseitige Bekleidung oder Unterdecke (Schichten 6 und 7) ist möglich, wirft aber die gleichen Fragen auf wie bei einem geneigten Dach mit Aufsparrendämmung (). Eine Maßnahme dieser Art kann jedoch für Zwecke des Brandschutzes der tragenden Konstruktion wiederum erforderlich sein. Als Tragkonstruktion für diese Art von Flachdächern kommt jede denkbare Rippenkonstruktion infrage wie sie in Kapitel XIII-2 diskutiert werden (). Wegen der hier zur Ausführung kommenden Trennung zwischen Tragwerk und bauphysikalisch wirksamem Dachaufbau besteht praktisch keine gegenseitige Abhängigkeit zwischen diesen Komponenten. Die Tragkonstruktion schafft eine flächige ebene Unterlage, auf der die restlichen Schichten aufgebaut werden können. 264 Prinzipieller Aufbau eines nBDIFO%BDIT in Rippenbauweise mit Balkenlage und Dämmpaket in getrennten Ebenen mit seinen wesentlichen notwendigen und optionalen Funktionspaketen im Querschnitt 1 2 3 4

(1) 2 3

5

4

6

5 (6)

z

(7) (UB) y

DS

R

RZ

(Q)

Schutzschicht (optional) Dichtschicht (notwendig) Dämmschicht (notwendig) Tragkonstruktion: Sparrenlage (R) oder (seltener) Dachtafel mit beidseitiger Beplankung (B) Unterdeckenraum, ggf. mit zusätzlicher Dämmebene und Querstablage(n) (Q) (optional) innere Bekleidung (optional)

Die Dichtschicht (2) kann je nach gewählter Ausführung exponiert bleiben oder mit einer Schutzschicht (1) abgedeckt werden. Die (ggf. versteifende) Beplankung (4) lässt sich einfach oder auch doppelt mit einer zusätzlichen unterseitigen Beplankung (UB) ausführen. Die notwendige Dampfbremse/-sperre bzw. Luftdichtheitsschicht (DS) kann grundsätzlich in verschiedene Lagen angeordnet werden, bevorzugt jedoch in der obersten. Ihre diffusionshemmende/-sperrende und luftdichtende Wirkung kann alternativ auch von einer Beplankung/Bekleidung (4, UB oder 7) übernommen werden

5. Rippensysteme

579

Analog zu Flachdächern auf Massivschalen sind herkömmliche nicht belüftete Dachaufbauten realisierbar, die eher den Regelfall darstellen ( 265), wie grundsätzlich auch Umkehrdächer. ( 266) Zu berücksichtigen ist bei letzteren jedoch die im Allgemeinen fehlende thermische Speichermasse und die somit nur geringe thermische Trägheit der Tragkonstruktion, da es sich bei Rippenkonstruktionen häufig um Leichtbauweisen handelt.

2

1

265 Dachdecke mit aufgelegter Dämmschicht: Holzkonstruktion aus Holzbauelementen (vgl. auch Kap. XIII-2, Abschn. 6.1.5; Herst.: Lignatur®).

4 5 6 3 M 1:20 z 100

0

x

200 mm

1 2 3 4 5 6

Holzbauelement: hier Flächenelement Kragplatte, auf Holzbauelement befestigt Holzblockelement Verputz Putzträgerplatte Holzfaserdämmplatte

M 1:20 0

100

200 mm

8

1

2 3

4

5

7

7

266 Detail Umkehrdach auf Stahltragkonstruktion. 1 2 3 z

x

4 5 7 8

Kiesschüttung Glasvliesbahn als Trennlage Wärmedämmung aus Hartschaum (geschlossenzellig) Kunststoffbahn als Abdichtung Aussteifungs-Stahlblech Blech Hafte

580

4.


Zweiachsig gespannte Rippensysteme

Zweiachsig gespannte Rippensysteme treten wegen ihrer verhältnismäßig aufwendigen Herstellung in der Baupraxis eher selten auf. Es gibt dennoch einige spezielle Anwendungen, die eine Erwähnung verdienen: t BMT gitterartige Wandbauteile, bzw. Rahmenwände, immer dann, wenn eine Scheibenersatz- bzw. eine Rahmenwirkung und gleichzeitig ein gitterartig offenes Flächenbauteil – beispielsweise zwecks Schaffung von Fensteröffnungen – gewünscht ist. Dies gilt zum Beispiel für Außenwände von Hochhaustypen, an deren Aussteifung die Fassade beteiligt ist (267). Gitterartige Wandbauteile treten sowohl in ebener wie auch gekrümmter – beispielsweise zylindrischer – Grundgeometrie in Erscheinung. In dieser Anwendung werden sie vorrangig in ihrer Ebene – bzw. tangential zu ihr – beansprucht. t BMT Trägerroste, hier insbesondere als Dachbauteile, seltener auch als Deckenbauteile. Die Grundgeometrie von Trägerrosten ist eben. Sie werden insbesondere quer zu ihrer Ebene beansprucht, maßgeblich auf Biegung.

Band 2, Kap. VIII-1, Abschn. 4.4.1 Membranzustand, S. 206

t BMTGitterschalen. Ihre Geometrie ist stets gekrümmt. Sie werden zwar quer zu ihrer Oberfläche belastet, die Schnittkräfte verlaufen bei kontinuierlicher Last sowie im baustatischen Sinne echter Schalenwirkung jedoch tangential zur Oberfläche ( ). Es entsteht folglich kaum Biegung, sondern lediglich tangentiale Druck-, Zug- und Schubbeanspruchung. Die Stäbe des Gitterwerks selbst werden dann im Idealfall nur axial auf Zug oder Druck beansprucht. Die Knoten sind – ebenfalls im Idealfall – gelenkig. Hüllbauteile, die diesen Varianten entsprechen, sollen im Folgenden kurz angesprochen werden.

4.1

Gitter- oder Rahmenwände

Steht allein die Schaffung eines flächenhaften, wandartigen Bauteils aus Stäben und dünner Abdeckung in Form eines Rippenelements im Vordergrund, bieten sich einachsig spannende Rippensysteme, wie sie weiter oben diskutiert werden, als konstruktiv einfachste Lösung an. Sie lassen sich durch Mitwirkung der flächenhaften Abdeckung zusätzlich in ihrer Ebene schubsteif, d. h. als Scheibe ausbilden. Ist hingegen die versteifende Wirkung der Abdeckung nicht nutzbar – und gleichzeitig keine vollwandige Scheibe herstellbar oder erwünscht – ist eine Ausführung aus zweiachsig spannende Gitter- oder Rahmenwand notwendig. Die erforderliche Schubsteifigkeit in der Ebene lässt sich in diesem Fall herstellen durch: t Triangulierung des Stabwerks, also entweder durch Ausführung eines Dreiecksgitters oder durch nachträgliche – zumindest partielle – Diagonalisierung eines orthogonalen Gitters ( 267).

5. Rippensysteme

581

t "VTCJMEVOHFJOFTRahmenwerks aus in der Bauteilebene ausreichend biegesteifen Stäben und steifen Knotenanschlüssen. Wie erwähnt, treten derartige Wandkonstruktionen in der Baupraxis immer dann auf, wenn eine Gebäudeaussteifung durch die Außenwand nötig ist und die Flächen bildenden Bauteile vorwiegend transparent, also aus Glas herzustellen sind. Beispiele sind Außenwände von Hochhäusern, die nach dem tube-Prinzip ausgesteift sind. Fensteröffnungen sind in diesen Fällen innerhalb der Stabgefache ausführbar. Zwar sind Diagonalversteifungen am effizientesten und erlauben die kleinsten Stabquerschnitte, sie sind jedoch oftmals aus funktionalen Gründen unerwünscht, da sie den freien Ausblick aus den verglasten Feldern stören und Dreiecksformate bei öffenbaren Flügeln schwer ausführbar sind. Aus diesem Grunde werden bei Hochhäusern häufig Rahmenwände ausgeführt. Sie weisen indessen Rahmenglieder auf, die in der Bauteilebene deutlich breiter sind als die Stäbe diagonalisierter Gitterwände. Dies zwingt oftmals dazu, Fensteröffnungen in den Gefachen kleiner auszubilden als aus Gesichtspunkten der Gebäudenutzung wünschenswert wäre. Derartige Rahmenwände stellen bereits einen Grenzfall zur perforierten Scheibe bzw. zur vollwandigen Lochfassade dar. Sie sind ein weiteres Beispiel für einen Kompromiss zwischen widerstrebenden Anforderungen aus der Tragwirkung und der Gebäudenutzung.

267 Gitterartiges Stabwerk mit Dreiecksgefachen an der Fassade eines Hochhauses. Die vier punktuell an den vorstehenden Ecken miteinander gekoppelten Fassadenfachwerke bilden ein steifes röhrenartiges Gerüst (Arch.: Foster & Ass.).

582

4.2


Dächer und Decken aus Trägerrosten zu Trägerrosten Band 2, Kap. VIII-2, Abschn. 3.1.4 und 3.1.5, S. 294 f

Die wesentlichen Aussagen zu Konstruktion und Aufbau von Hüllbauteilen in gerichteter Rippenbauweise, wie sie in den Abschnitten 2 und 3 getroffen werden, sind auch auf Hüllbauteile aus zweiachsig aufgebauten Trägerrosten übertragbar. Auf einige bemerkenswerte Unterschiede ist indessen hinzuweisen: t %JF 8ÊSNFCSàDLFOQSPCMFNBUJL EJF TJDI CFJ 3JQQFOTZTUFNFO grundsätzlich immer dann ergibt, wenn die Dämmschicht und die Rippung in der gleichen Ebene liegen, verschärft sich bei zweiachsig gespannten Trägerrosten durch die zweite Rippenschar beträchtlich – sie verdoppelt sich gewissermaßen in ihrer Tragweite. Dies spricht bei derlei Systemen im Grundsatz – wenngleich nicht notwendigerweise kategorisch – gegen eine Integration von Rippung und Flächen bildendem Hüllenpaket in der gleichen Ebene. Baupraktisch betrachtet betrifft diese Überlegung die Dachbauteile.

Band 2, Kap. VIII-1, Abschn. 3.6 Das Komplettieren von Stabsystemen zur Fläche, S. 180

t %JF CFJ 5SÊHFSSPTUFO TZTUFNBUJTDI BOHFMFHUF [XFJBDITJHF Lastabtragung im gitterartigen Rippengerüst aus zwei gleichwertigen, sich durchdringenden Rippenscharen zieht in logischer Konsequenz auch eine zweiachsig gespannte flächenhafte Abdeckung nach sich ( ) (268). Dies entspricht auch gut dem Charakter eines plattenartigen abschließenden Bauteils. Denkbar sind grundsätzlich auch hierarchisch nachgeordnete zusätzliche Rostsysteme, welche die Spannweite des abdeckenden Flächenelements weiter verringern (269). Insgesamt einachsig spannende nachgeordnete Stabsysteme – also eine Nebenträgerschar – stellen einen Widerspruch zum Tragverhalten des Trägerrosts dar, da sie eine Rippenschar unbelastet lassen und die Last auf die andere konzentrieren (270). Dennoch erzwingt der Durchdringungsknoten beider Rippen ein Zusammenwirken beider Rippenscharen, so dass eine gewisse Lastverteilung auf zwei Achsrichtungen dessen ungeachtet stattfindet. Geometrisch hebt die einachsig spannende Trägerschar in der Untersicht das punktsymmetrische visuelle Erscheinungsbild des Rosts auf. Gerichtete Nebenträgerlagen mit feldweise wechselnder Spannrichtung sind als sekundäre Konstruktion zur Entlastung der abschließenden Platte ebenfalls denkbar, da sie die Last auf alle Rippen wiederum gleichmäßig verteilen (271). t %JF 7PSUFJMF FJOBDITJH TQBOOFOEFS HFTUBQFMUFS 4UBCTDIBSFO hinsichtlich Leitungsführung sowie auch ggf. Belüftung der Konstruktion sind bei Trägerrosten nicht gegeben, da keine linear durchgehenden Zwischenräume zwischen Stäben existieren. Stattdessen müssen Rippen von den Leitungen jeweils in beiden Richtungen perforiert bzw. durchdrungen werden.

5. Rippensysteme

583

1 2 3 4

1

2

Trägerrost abdeckende Platte nachgeordneter Trägerrost nachgeordnete Trägerschar, Nebenträger

2 1 3

x

x

y

269 Abdeckung eines Trägerrosts 1 und eines nachgeordneten Rosts 3 mittels der Platte 2.

y

2

4

2

1

4

1

x

y

268 Abdeckung eines Trägerrosts 1 mit zweiachsig spannender Platte 2 (Ausschnitt aus einem gedachten, zweiachsig spannenden Bauteil, Untersicht).

x

y

t &JOFRahmenwirkung in ihrer Ebene kann bei Trägerrosten durch ausreichende Biegesteifigkeit der Rippen sowie durch die Steifigkeit der Knoten, beides jeweils in der xy-Ebene betrachtet (vgl. z. B. 268), erzielt werden. Diese Art von Rrahmenwirkung ist bei gestapelten Stabscharen praktisch nicht realisierbar. Beispielhafte Anwendungen sind Dachflächen mit Oberlichtern in den Zwischenfeldern zwischen den Rippen, in denen keine Diagonalverbände erwünscht sind.

270 Abdeckung eines Trägerrosts 1 und einer einachsig spannenden Trägerlage 4 mit der Platte 2. Die Nebenträgerschar 4 trägt die Last nur in die entlang ¬y spannenden Rippen des Trägerrosts 1 ein.

271 Abdeckung eines Trägerrosts 1 und nachgeordneter, feldweise abwechselnd spannender Träger 4 mittels der Platte 2.

584

4.3


Überdeckungen aus Gitterschalen zu Gitterschalen: Band 2, Kap. VIII-2, Abschn. 3.2.5 Kuppel aus Stäben, S. 312 sowie auch ebd. > Schale aus Stäben, synklastisch gekrümmt, punktuell gelagert, S. 322 zur Tragwirkung im statischen Sinne echter Schalentragwerke siehe Band 2, Kap. VIII-2, Abschn. 4.4 Flächentragwerke unter Membrankräften, S. 206 sowie Abschn. 4.5.1 Schalen, S. 210

4.3.1 Konstruktive Ausbildung des Gitters

Gitterschalen sind – wie auch Trägerroste – äußeren Lasten ausgesetzt, die im Wesentlichen quer zur Fläche ausgerichtet sind. Da es sich durchweg um gekrümmte Flächenbauteile handelt, findet sich stets eine nicht unerhebliche Kraftkomponente, die rechtwinklig zur Bauteiloberfläche orientiert ist. Wesentliches Unterscheidungsmerkmal gegenüber Trägerrosten ist hingegen, dass diese äußere Lastkomponente keine Biegung und keine Querkraft orthogonal zur Oberfläche hervorruft, sondern – echte Schalen im statischen Sinne sowie kontinuierlich auf der Schale verteilte Flächenlasten vorausgesetzt () – nur tangential ausgerichtete Membrankräfte. Für das Stabwerk einer Gitterschale hat dies weitreichende konstruktive Folgen: t 'àS FJOF 4DIBMFOUSBHXJSLVOH JTU FJOF BVTSFJDIFOEF Schubträgfähigkeit des Stabwerks in seiner Oberfläche erforderlich. Diese ist beim vollwandigen, homogenen Bauteil – wie bei der Betonschale – von sich aus gegeben. Bei einem Gitterwerk ist sie grundsätzlich auf drei Arten herstellbar: tt EVSDI"VTCJMEVOHFJOFTDreiecksgefaches tt EVSDIDiagonalversteifung eines Vier- oder Mehrecksgefaches. Um eine zusätzliche Zahl von Stäben im – konstruktiv ohnedies schon aufwendigen – Stabknoten zu vermeiden, werden oft zwei sich kreuzende, im Knoten durchlaufende Einzelseile ( 272) oder ganze Seilscharen ( 275) diagonal gespannt.

siehe auch 278, 279

tt EVSDI FJOF Rahmenwirkung des Stabwerks in der Schalenoberfläche. Dies führt notwendigerweise zu einer Biegeund Querkraftbeanspruchung der Gitterstäbe tangential zur Schalenoberfläche. Diese Lösung nutzt zwar die statische Leistungsfähigkeit eines Schalentragwerks nicht vollständig aus, kann aber unter bestimmten Voraussetzungen dennoch erwünscht sein (Beispiel: Rahmenkuppel, ). t %JFNBHFCMJDIF#FBOTQSVDIVOHEFS(JUUFSTUÊCFJTUCFJ4DIVCWFSsteifung der Gitterschale durch Triangulierung (nach den beiden ersten Varianten oben) nicht – wie beim Trägerrost – Biegung und Querkraft, sondern Axialkraft, also Druck und Zug. Anders als beim Rost, bei dem die Stäbe rechtwinklig zur Bauteilebene ausreichende statische Höhe benötigen, sind Gitterstäbe bei Schalen axial beanspruchte Fachwerkstäbe, weisen also bevorzugt schlanke, zentrisch symmetrische Querschnitte auf. Die Stabschlankheit ist bei Gitterschalen infolgedessen wesentlich größer als bei Trägerrosten vergleichbarer Spannweite. t 8JFEFSVNFJOFTriangulierung des Stabwerks der Gitterschale vorausgesetzt, handelt es sich bei den Knoten um gelenkige

5. Rippensysteme

585

273 Gittermasche, vor Montage quadratisch, im Endzustand rautenförmig (Multihalle Mannheim, Arch.: Mutschler, Otto) 272 Gitterschale aus Holzstäben mit diagonaler Seilversteifung, über die Knoten hinweg durchgehend (Multihalle Mannheim, Arch.: Mutschler, Otto)

274 Gitterknoten aus durchlaufenden, zangenartig gekoppelten Holzstäben. Der durchgesteckte Bolzen erlaubt eine Verdrehung während der Montage. Nach Einstellung des Sollzustands werden die Bolzen angezogen und die Diagonalseile gespannt (Multihalle Mannheim, Arch.: Mutschler, Otto)

Anschlüsse tangential zur Schalenfläche betrachtet. Orthogonal zur Bauteilfläche ist lediglich eine begrenzte Biegesteifigkeit für wechselnde Lastzustände erforderlich ( 273, 274). Dies vereinfacht die konstruktive Ausführung im Vergleich zu Trägerrosten erheblich. Einzig durch Rahmenwirkung versteifte Gitterschalen benötigen ausreichende Knoten- und Stabsteifigkeit, hingegen nicht orthogonal zur Bauteilfläche – wie bei Trägerrosten – sondern tangential zu ihr. Die Größenordnung der in diesem Fall auftretenden Biegemomente und Querkräfte ist indessen wesentlich geringer als diejenige bei Trägerrosten.

586


4.3.2 Herstellung des gekrümmten Schalenstabwerks

Außerordentlich große konstruktive Bedeutung hat für Gitterschalen die Herstellung der notwendigerweise gekrümmten Bauteilform. Die geometrischen Konflikte, die dabei auftreten, werden in Kapitel VI am Beispiel der Kugeloberfläche im Detail beschrieben ( ). Gitterschalen mit Dreiecksmaschen können grundsätzlich in jeder beliebigen Form mit jeder denkbaren Krümmung ausgeführt werden. Voraussetzung für die Schaffung beliebiger Geometrien sind indessen ungleiche Stablängen und Knotenwinkel. Bei geraden Gitterstäben, die den Normalfall darstellen, sind die Knotenwinkel wegen der stets vorhandenen Schalenkrümmung nicht nur in der Knotenebene – also der Tangentialebene – sondern im dreidimensionalen Raum zu erfassen. Diese noch bis vor wenigen Jahren baulich nahezu unlösbare Aufgabe kann heute mithilfe digitaler Planungswerkzeuge und CNC-gesteuerter Fertigungseinrichtungen mit einigermaßen vernünftigem Aufwand gemeistert werden. Gitterschalen mit Vierecksmaschen sind von sich aus – wie wir gesehen haben – nicht schubsteif und müssen zusätzlich versteift werden. Dieser relative Nachteil erweist sich hingegen bezüglich der Schaffung gekrümmter Oberflächen im Montagezustand als bedeutender Vorzug. Näheres hierzu wird in Kapitel VIII ausgeführt (). Sofern der Knoten beweglich konstruiert wird, kann sich das – in der Ebene ausgelegt – regelmäßig quadratisch und orthogonal ausgeführte Gitter durch Rautenbildung, also durch Verdrehung der Stäbe zueinander im Knoten und Veränderung der Knotenwinkel in der Tangentialebene, an jede beliebige gekrümmte Form anpassen. Die Krümmung der Schalenfläche muss dann durch ausreichende Elastizität der Stäbe bewältigt werden. Die Stabknoten bleiben indessen stets in der Tangentialebene. Wie bei anderen ungerichteten Stabwerken, wie beispielsweise Trägerrosten, bei denen sich Stäbe gegenseitig durchdringen, ist auch bei Gitterschalen – sofern sie nicht mit Stablagen in versetzten Ebenen wie oben beschrieben ausgeführt werden – ein verhältnismäßig großer baulicher Aufwand erforderlich, um die zahlreichen Stabknoten auszuführen. Gussbauweisen wie der Ortbetonbau, bei denen sich dieses Problem gleichsam von alleine löst, da man den Knoten monolithisch gießen kann, kommen heute wegen des hohen Schalungsaufwands kaum infrage; eher noch Fertigteilbauweisen, bei denen nur der Knoten vergossen wird. Bei Stahl- und Holzbauweisen bietet sich eine Vereinfachung des Knotens an, indem man zumindest einen Stab durchgehend ausführt und den quer zu ihm verlaufenden beidseitig an diesem stößt. Dadurch lässt sich der konstruktive Aufwand etwa halbieren (siehe z. B. die ZollingerBauweise 5 276). Knoten mit vier zusammenstoßenden Stäben treten bei Vierecksmaschen auf. Eine in der Schalenoberfläche biegesteife Ausführung des Knotens zeigen 277, 278, eine mit Diagonalversteifung findet sich in 279, 280. Bei Dreiecksmaschen entsteht zwar ein in der Oberfläche schubsteifes Gefüge, das keine zusätzliche Diagonalversteifung benötigt, indessen sind dann insgesamt sechs Stäbe im Knoten zusammenzuführen.

Band 2, Kap. VI, Abschn. 3.2.2 Die Kugel, S. 60

Band 2, Kap. VIII-2, Abschn. 3.2.5 Kuppel aus Stäben, S. 312

5. Rippensysteme

587

275 Gitterschale mit Vierecksmaschen. Die Schubversteifung des Gitters erfolgt durch zwei gegenläufige, diagonale Doppelseilscharen. Die Form entspricht nicht durchgängig einer Translationsfläche (Museum für Hamburgische Geschichte, Arch.: gmp, Ing.: Schlaich & Bergermann).

276 Zollinger-Bauweise: Die von Baurat F. Zollinger Anfang der 20er Jahre entwickelte Lamellenbauweise (sog. Zollbau) zeichnet sich durch Materialökonomie, Einfachheit und Eignung zum Selbstbau aus. An den Stabknoten ist jeweils ein Stab durchgehend ausgebildet, der andere leicht versetzt beidseits gestoßen, so dass ein Bolzen durchgesteckt werden kann.

588


)FSTUFMMVOHEFSHFLSàNNUFOnÊDIFOhaften Abdeckung

Die Schalengeometrie muss naturgemäß auch von der Flächen bildenden Abdeckung der Gitterschale, die ja systembedingt unverzichtbarer Bestandteil der Konstruktion ist, reproduziert werden. Die dabei zu klärenden geometrischen Fragen werden im Detail in Kapitel VI diskutiert ( ). Dabei sind grundsätzlich zwei Fälle zu unterscheiden:

Band 2, Kap. VI, Abschn. 3. Die konstruktive Umsetzung kontinuierlicher gekrümmter Schichtflächen, S. 42 (insbesondere plattenförmige Ausgangselemente)

t Gitterschalen mit einachsiger Krümmung: zylinder- oder kegelförmige Schalen lassen sich mit ebenem Material abdecken. Hierfür kommt sowohl Glas wie auch anderes ebenes Plattenmaterial infrage. t Gitterschalen mit zweiachsiger Krümmung: wiederum sind mehrere Fälle zu unterscheiden:

Band 2, Kap. VI, Abschn. 2.3.3 nach Entstehungsgesetz > Translations- oder Schiebflächen, S. 32

tt EJF'PSNEFSGitterschale entspricht einer Translations- oder 4DIJFCnÊDIF ( ): Alle Gittermaschen – es handelt sich stets um ebene Parallelogramme – lassen sich mit ebenem Plattenmaterial abdecken. Schiebflächen sind beispielsweise hyperbolische Paraboloide.

Band 2, Kap. VI, Abschn. 3.2.2 Die Kugel > plattenförmige Ausgangselemente, insbesondere 163, 164, S. 66

tt EJF(JUUFSTDIBMFOHFPNFUSJFJTU[XBSSFHFMNÊJH KFEPDIOJDIU abwickelbar. Dies trifft beispielsweise auf eine Kugeloberfläche zu. Es sind wie beim oberen Fall Annäherungen aus ebenen Bauteilen realisierbar, beispielsweise eine Facettierung in Trapezen aus der Unterteilung der Kugelfläche in einzelne Kegelabschnitte (Beispiel: Reichstagskuppel, ).

Band 2, Kap. VI, Abschn. 3.2.2 Die Kugel > plattenförmige Ausgangselemente, insbesondere 167, S. 67

tt EJF (JUUFSTDIBMFOHFPNFUSJF FOUTQSJDIU LFJOFS SFHFMNÊJHFO Geometrie, sie entsteht beispielsweise im Modellversuch und nimmt die Form einer Hängefläche an. Es ist folglich damit zu rechnen, dass die Vierecksmaschen nicht eben sind. Eine Abdeckung mit ebenem Material ist nur unter Hinnahme bestimmter Einschränkungen zu realisieren wie beispielsweise eine abhebende Ecke ( ). Anders als ebenes Plattenmaterial kann sich dehnfähiges Bandoder Bahnenmaterial – wie beispielsweise Membranen – durch die materialbedingte Verformungsfähigkeit an gewisse Krümmungen anpassen ( 272-274). Bei stärkeren Krümmungen lässt sich das Bahnenmaterial mithilfe geeigneter Zuschnitte mit der gegebenen Krümmung zur Deckung bringen. Membranen treten in dieser Anwendung dann nicht als tragendes Primärbauteil in Erscheinung, sondern als Raum abschließende und dichtende Schicht. Die Befestigung und die zu diesem Zweck ggf. notwendige Perforation der Membrane ist jeweils sorgfältig zu planen.

5. Rippensysteme

589

277 Gitterschale in Stahlbauweise mit geschweißten Stößen. Die Felder werden mit Pneus geschlossen. Eine Schubversteifung der Gitterschale kann hier deshalb nur schwer mithilfe eines Verbands gelöst werden. Sie erfolgt stattdessen über die Rahmenwirkung der – tangential zur Schalenoberfläche betrachtet – biegesteif zu einer Raute verbundenen Stäbe (Schlosshofüberdachung Dresden; Arch: P. Kulka, Ing.: Leonhardt, Andrä & P).

278 Knoten der links gezeigten Gitterschale. Der Stoß erfolgt stumpf an zwei kreuzförmig sich durchdringenden Stahlplatten. Mehrere Gitterfelder können im Werk vorgefertigt werden. Somit kann ein Teil der schweißungen im Werk ausgeführt werden. Die restlichen Stoßfugen werden auf der Baustelle geschweißt.

279 Gitterschale aus Vierecksmaschen mit diagonaler Seilversteifung (Überdachung Schlüterhof, DFM, Berlin. Ing.: Schlaich & Bergermann).

280 Explosionszeichnung eines Knotens der links abgebildeten Gitterschale.

590


Anmerkungen

1 2 3 4 5

Deutsches Dachdeckerhandwerk, Fachregelwerk, Merkblatt Unterdächer, Unterdeckungen und Unterspannungen, 1.2 Deutsches Dachdeckerhandwerk, Fachregel für Dachdeckungen mit Dachziegeln und Dachsteinen, 1.4.2 Deutsches Dachdeckerhandwerk, Fachregel für Dachdeckungen mit Dachziegeln und Dachsteinen, 2.4.1 Zinkberatung e.V. Düsseldorf, Titanzink im Bauwesen, 7. Auflage, Seite 93 Zollinger-Bauweise, Messehalle Rostock, Schlaich „leicht weit – light structures, S. 178-181

1. Punktgehaltene Hüllen 2. Punktgehaltene Glashüllen 2.1 Befestigung der Glasscheiben 2.2 Glassorten 2.3 Abdichtung der Glasscheibenstöße 2.4 Lagerung des Glases 2.5 Sekundärtragwerk 2.5.1 Rippen aus Stahl 2.5.2 Rippen aus Glas 2.5.3 Seilbinder 2.5.4 Seilverspannungen Anmerkungen

XI

VERBINDUNGEN



XII

ÄUSSERE HÜLLEN



XIII

INNERE HÜLLEN



592

1.


Punktgehaltene Hüllen

Band 1, Kap. V-2, Abschn. 7.3.10 und 7.3.11, S. 433 ff sowie ebd. Abschn. 9.1.2 Punktuell gelagerte Platte, s. 453 ff Band 2, Kap. VII, Abschn. 5.4.4 Rippensystem mit Schale und Aufbau mit Längsrippung, S. 122, insbesondere 87

2.

Punktgehaltene Glashüllen

Innerhalb der logischen Sequenz, die vom homogenen vollwandigen Schalenbauteil zum Rippensystem führt, nehmen auch punktgehaltene Gebäudehüllen einen spezifischen Platz ein. Sie gehen – wie auch Mehrschichtverbund- und Rippensysteme – aus dem Prozess der Ausdifferenzierung oder Diskretisierung der ursprünglich homogenen Schale in ein Gefüge aus zwei differenzierten, funktional verschieden belegten Bestandteilen hervor. Dies ist jeweils ein Flächen bildendes und ein Kraft leitendes Element. Während die der Kraftleitung gewidmeten Elemente beim Mehrschichtverbundsystem flächig und beim Rippensystem linear sind, nehmen sie in diesem Fall punktförmige Gestalt an. Das Flächen bildende Element ist nach wie vor eine dünne, Material sparende Platte, die in verhältnismäßig kurzen Abständen durch das Kraft leitende Element gestützt ist. Sie ist im vorliegenden Fall punktuell gelagert und verhält sich statisch grundsätzlich wie andere punktgestütze Platten auch ( ). Eine Herleitung des konstruktiven Gefüges von punktgehaltenen Hüllen im Kontext andersartiger Bauarten findet sich in Kapitel VII ( ). Wenngleich dieses Konstruktionsprinzip grundsätzlich für alle denkbaren Ausführungen von Hüllbauteilen infrage kommt, besitzen punktgestützte Hüllelemente bei Glashüllen eine besondere Bedeutung. Bei diesen erfüllt die Punkthalterung die bei transparenten Hüllen wichtige Voraussetzung, die verglaste Fläche mit tragender Sekundärkonstruktion visuell nur minimal zu beeinträchtigen. Die Punkthalterung stellt die technisch am weitesten minimierte tragende Unterkonstruktion für eine Glashülle dar, insbesondere im Vergleich mit Rippensystemen wie z. B. der Pfosten-Riegelfassade. Aus diesem Grunde soll im Folgenden von punktgehaltenen Glashüllen die Rede sein. Opake punktgehaltene Hüllen sollen wegen ihrer sehr begrenzten baulichen Bedeutung nicht näher angesprochen werden. Im Gegensatz zur linearen Lagerung von Glasscheiben, die zunächst den Materialeigenschaften des spröden Werkstoffs Glas am ehesten entspricht, weil sie die Lasten gleichmäßig verteilt, erfolgt die Befestigung der Scheibe bei dieser Art von Systemen punktuell. Es muss folglich mit lokalen Spannungskonzentrationen im Bereich der Halterungen gerechnet werden, denen durch geeignete Glassorten sowie adäquate Anschlusskonstruktionen Rechnung zu tragen ist. Die Entwicklung von der linearen zur punktuellen Halterung von Glas erklärt sich aus dem Wunsch, die sichtbare Ansichtsbreite von üblichen Pressleistenverglasungen (mindestens 50 mm) weiter zu reduzieren. An den Stößen punktgehaltener Glasscheiben ist nur noch ein Dichtstoß erforderlich, der zumeist aus Kombinationen von elastischen Dichtungsprofilen und Dichtstoffverfugung besteht. Dieser lässt sich mit sichtbaren Breiten unter 50 mm herstellen. Am Elementstoß findet folglich eine Trennung von Dichtfunktion und Kraftleitung statt wie sie im herkömmlichen Pressstoß in einer gleichen Fugenkonstruktion zusammentreffen.


593

Die Glasscheiben können an den Kanten bzw. im Randbereich geklemmt ( 6, 7), oder alternativ durch Bohrungen in der Scheibe geschraubt werden ( 8 bis 11). Die Lasten werden dabei mittels einer geeigneten Sekundärkonstruktion, an der die Befestigungsknoten angeschlossen sind, abgetragen. Zumeist bemüht sich der Konstrukteur auch bei dieser um möglichst große Schlankheit, da ansonsten der Effekt der Leichtigkeit, den man mit punktgehaltenen Glasfassaden erzielen möchte, aufgehoben wäre. 1 Sowohl bei Klemmverbindung als auch bei Verschraubung ist sorgfältig darauf zu achten, dass die Scheiben statisch bestimmt gelagert werden, d. h. dass Zwängungskräfte ausgeschlossen sind, die zum Bruch der Scheibe führen können. Auch müssen mögliche Kontaktpunkte zwischen Metallbefestigung und Glas mithilfe von elastischen Zwischenschichten vermieden werden ( 2). 2

1 Punkthalterung einer Isolierglasscheibe aus Verbundsicherheitsgläsern (System Pilkington Planar®).

3 Punkthalterfitting mit Senkkopf.

2.1

Befestigung der Glasscheiben

2 Schnittdarstellung der Punkthalterung oben inklusive des Glasscheibenstoßes.

4 Punkthalterfitting wie oben. Die Verdrehbarkeit der Glashalterung am integrierten (hier nicht sichtbaren) Kugelkopf ist deutlich an der Verwinkelung bezüglich des Gewindestifts zu erkennen.

5 Frogfinger. In den Langlöchern werden Fittings wie in 3 abgebildet eingeschraubt.

594


3 1

7

1

3

2

6 Punktuelle Halterung einer Einscheibenverglasung mittels Klemmvorrichtung: keine Bohrung der Scheiben erforderlich. Komponentenprüfhalle der MPA Stuttgart (Arch.: Prof. F. Wagner).

z

z

y

x

7

3

1

3 1

7 Klemmhalterung der Scheiben beim oben dargestellten Projekt. Die Aluminium-Sandgusselemente der Klemmbacken (1) sind an der Stahlunterkonstruktion aus Rechteckrohrprofilen (2) befestigt. Sie fixieren die ESG-Scheiben (3) durch Pressdruck über Neopreneteller (4) und sind für die Aufnahme der Horizontalkräfte (¬ x) verantwortlich. Die Scheibenlast (¬ -z) wird über Neopreneklötze (5) auf Edelstahlkonsolen (6) abgetragen. Vertikal- und Horizontalfugen zwischen den Glasscheiben werden durch beidseitig gleichzeitig aufgetragene Dichtstoffstränge (7) geschlossen.

2

5

6 4 z

z

7 y

x


595

5 1 3

9

2 7 4

6

8 Senkkopfhalterung einer ESG-Einfachverglasung (System Matrixpoint®).

8

z

z

M 1:5 0

M 1:5

50 mm

0

x

50 mm

x

9 Senkkopfhalterung einer VSG-Einfachverglasung (System Matrixpoint®).

10 Senkkopfhalterung einer Isolierverglasung aus zweimal ESG (System Matrixpoint®). 12 3

95

11 Senkkopfhalterung einer Isolierverglasung aus zweimal VSG (System Matrixpoint®). 11 10 7 4

6 z

8 z

M 1:5 0

M 1:5 0

50 mm

50 mm

x

x

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Mutter Unterlegscheibe Unterkonstruktion Grundkörper Überwurfmutter Gewindebolzen M14 Kontakthülse Beilegscheibe Manschette Dichtungsmasse Abstandsring

y

max. 15°

y

x

12 Senkkopfhalterung einer Isolierverglasung, 13 Fotografisches Bild der links gezeigten gelenkig dank integriertem Kugelgelenk (System Senkkopfhalterung. Trösch®)

x

14 Eckhalterung

596

2.2


Glassorten Band 1, Kap. IV-4, Abschn. 3.2 Sicherheitsgläser, S. 316 ff

Bei punktgehaltenen Verglasungen kommen aus Sicherheitsgründen ausschließlich gehärtete Gläser zum Einsatz (ESG, TVG oder VSG) ( ). t GàSEinfach- sowie auch Isolierverglasung. t OVSJO7FSCJOEVOHNJUESG. t HFTDISBVCUF&DLIBMUFS patch fittings). t [#4ZTUFNPlanar, mit elastischer Lagerung durch NeopreneZwischenlagen. t 3BOEBCTUÊOEFEFS#PISVOHFO[VN3BOETJOEFJO[VIBMUFO

2.3

Abdichtung der Glasscheibenstöße

Die Fuge zwischen den Glasscheiben erfüllt systembedingt keinerlei Funktion der Kraftübertragung mehr: sie muss im Gegenteil nachgiebig sein, damit keine Spannungskonzentrationen an der Scheibenkante auftreten. Die Fuge hat lediglich dichtende Funktion gegen Wind und Wasser. Verschiedene Ausführungen von Dichtstößen mit variierenden Geometrien und Glassorten zeigen 15 bis 22. Um die Fuge optisch so wenig wie möglich in Erscheinung treten zu lassen, können transparente Silikondichtungen – entweder vor Ort aufgezogen oder als feste Strangpressprofile – verwendet werden.

15 Sprossenlose Glasscheibenstöße mit Dichtprofil und außenseitiger Dichtstoffverfugung für verschiedene Ausführungen von Isolierglasscheiben.

2

16 Glasscheibenstoß mit Dichtprofil und außenseitiger Dichtstoffverfugung. 1 2 3 4 5 6 7

Dichtstoffdichtung außen Dichtprofil innen geschlossenzellige Polyethylen-Rundschnur selbstklebende Beilage versteifendes Glasschwert aus Sicherheitsglas Randverbund der Isolierglasscheibe Abstandshalter der Isolierglasscheibe

1 y 0

M 1:5

50 mm

x


597

20,21

5

5

1

3

20,21

5

4

y

y

x

1 3

6

y

7

x

17 Stoß zweier VSG-Scheiben mit versteifendem Glasschwert aus VSG.

18 Stoß zweier Isolierglasscheiben mit versteifendem Glasschwert aus ESG.

18,19

1

3

4 6

7

x

19 Stoß zweier Isolierglasscheiben mit versteifendem Glasschwert aus VSG.

18,19

7

2

6 4

2

1

4

6 7

1

y

20 Sprossenlose Außenecke aus zwei Isolierglasscheiben.

y

x

x

21 Sprossenlose Innenecke aus zwei Isolierglasscheiben.

18,19

y

x

2 1

6

7

22 Sprossenloser Wandanschluss einer Isolierglasscheibe.

598

2.4


Lagerung des Glases

Abschn. 2.1 Befestigung der Glasesscheiben, S. 593

Glasscheiben können an vier oder mehr Punkten befestigt werden, abhängig von der Scheibengröße und der Rasterung des Sekundärtragwerks der Fassade. Üblicherweise werden die vier Eckhalterungen an einer Kreuzfuge von vier Glasscheiben oder zwei Randhalterungen an der Stoßfuge von zwei Scheiben zu einer Halterung zusammengefasst ( 23). Um die Knickgefahr bei stehenden Verglasungen, bei denen die Scheiben unter Druck stehen, auszuschalten, werden bei punktgehaltenen Systemen die Gläser in der Regel hängend eingebaut ( 23, 33). Die Aufhängung erfolgt entweder an einzelnen festgelegten Punkthaltern oder auch gelegentlich derart, dass die übereinander liegenden Scheiben zu einem zusammenhängenden Streifen gekoppelt und nur am oberen Ende verankert werden. Die lotrechte Lastkomponente wird durch Zugbeanspruchung der Scheibe aufgenommen und in die festen Punkthalterungen bzw. nur oben in die Randhalterung abgetragen. Zur Aufnahme der horizontalen Lastkomponente infolge Wind ist eine zusätzliche Halterung der Scheibe erforderlich, die orthogonal zu ihrer Ebene von sich aus nur sehr wenig Biegung aufnehmen kann. Eine typische Lagerung einer punktgehaltenen Glasscheibe wird im Einzelnen folgendermaßen ausgeführt: Eigenlast, Windlast und sonstige äußere Lasten sind ohne Zwängungen der Glasscheibe in die Halterung zu übertragen. Für Verdrehungen rechtwinklig zur Glasebene werden die Verbindungen zu diesem Zweck in dieser Richtung gelenkig ausgeführt () ( 24). In der Glasebene selbst werden die Scheiben derart gelagert, dass sie sich von einem Festpunkt aus in allen Richtungen frei bewegen können ( 30). Zwei obere Punkthalterungen werden zu diesem Zweck jeweils fest und horizontal verschieblich ausgeführt, so dass die Eigenlast der Scheibe an diesen Punkten abgetragen wird und die Scheibe folglich hängend, d. h. unter Zugbeanspruchung befindlich, gelagert ist. Alle anderen Punkthalterungen sind in der Ebene beweglich ausgeführt, so dass sie lediglich Kräfte rechtwinklig zur Scheibenebene aufnehmen, vorwiegend Windlasten. Die jeweils notwendige Beweglichkeit wird durch die geeignete Lagerung der Kugel innerhalb des Gelenkbolzens sichergestellt ( 12). Es sind Justiermöglichkeiten an den Halterungen vorzusehen.


599

A2 A1

B2 B1 z

x

24 Die Biegebeanspruchung der Glasscheiben, beispielsweise infolge Windlast, muss an den punktuellen Auflagerungen durch gelenkige Verbindungen zwängungsfrei aufnehmbar sein. Dargestellte Lagerung analog zu rechter Lagerachse in 30. A1 23 Schematische Darstellung einer punktgehaltenen Glasfassade mit hängenden Scheiben. Am oberen Fassadenrand und im vergrößerten Scheibenfeld ist die Abhängung der obersten Scheibenreihe erkennbar. Alle anderen Scheibenfelder sind von dieser oberen Glasreihe über die Punkthalterung abgehängt. Diese überträgt ferner die Horizontallasten aus Wind in die dahinter liegende, hier nicht abgebildete Sekundärkonstruktion. rechts schematisches Detail der Punkthalterung (Parc de la Villette, Ing.: P. Rice).

0

M 1:10

S

M 1:10

z

x

S-S

25 Vierpunkthalterung einer Isolierverglasung an einer Kreuzfuge. Ausführung des Pfostens als Rundrohrprofil (System Matrixpoint®).

0

100 mm

S

S

y

x

A2 B2

100 mm

S

z

B1

Loslager in ¬ y Festlager in ¬ z, x Loslager in ¬ y, z Festlager in ¬ x Kugelgelenk Kugelgelenk

y

x

x

S-S

26 Vierpunkthalterung einer Isolierverglasung an einer Kreuzfuge. Ausführung des Pfostens als Glasschwert (System Matrixpoint®).

600


1

3

2

6

5 8

27 Fußpunkt einer punktgehaltenen Fassade aus VSGEinfachverglasung, Pfosten aus Flachstahl (System Matrixpoint®). 1 2 3 4 5 6 7 8

Pfosten, Flachstahl Haltewinkel Punkthalter Dichtstoffverfugung Alu-Blech Tragprofil, Quadrat-Rohrprofil aus Stahl Stützfuß des Tragprofils Fußplatte des Pfostens

4 5

7

z

M 1:10

x

1

0

100 mm

0

100 mm

3

2

6 5 8

4 5

7

z

28 Fußpunkt einer punktgehaltenen Fassade aus ESG-Isolierverglasung, Pfosten aus Flachstahl (System Matrixpoint®).

x

M 1:10


601

1 9 7

1

2 3

8 10

z

S-S

y

7 8 S

9 10

4 5 6

Gefälle

UK Glasschwert

29 Fußpunkt einer punktgehaltenen Fassade aus ESGIsolierverglasung, Pfosten als Glasschwert. Bündiger Übergang innen/außen (System Matrixpoint®). S

z

x

M 1:10

Fest-Lager

z

y

0

100 mm

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Glasschwert aus VSG Haltewinkel Punkthalter Dichtstoffverfugung Alu-Flachprofil Alu-Blech Stahl-Befestigungswinkel Silikonauflage für das Glasschwert elastischer Randstreifen ringsum Auflagerplatte aus Stahl

Horizontal-Lager

Los-Lager

Los-Lager

Los-Lager

Los-Lager

30 Exemplarische Lagerung einer Glasscheibe in ihrer Ebene an sechs Punkten: die Eigenlast wird zwängungsfrei an den oberen beiden Halterungen – jeweils fest und horizontal (¬x) verschieblich – eingeleitet, wodurch die Scheibe unter Zug steht. Die restlichen Halterungen sind Loslager, d. h. es werden nur Kräfte rechtwinklig zur Scheibenebene (¬ y) aufgenommen, also im Wesentlichen Windlasten.

602

2.5


Sekundärtragwerk

Neben den bereits behandelten herkömmlichen Fassadenkonstruktionen wie Pfosten- oder Pfosten-Riegelfassaden, die alternativ mit opaken oder verglasten Füllungen ausgeführt werden können, sind für vollverglaste Fassaden spezielle Sekundärkonstruktionen entstanden, die das Ziel verfolgen, die auf die Fassade auftreffenden Lasten mit einem Minimum an Materialaufwand abzutragen. Dabei stand das formalästhetische Ziel im Vordergrund, die Transparenz der Verglasung so wenig wie möglich durch die tragende Konstruktion der Hülle zu beeinträchtigen. Es kommen also Konstruktionen zum Einsatz, die möglichst feingliedrig sind und visuell möglichst wenig in Erscheinung treten. Hierfür eignen sich verschiedene konstruktive Lösungen, von denen einige exemplarische im Folgenden kurz angesprochen werden sollen.

2.5.1 Rippen aus Stahl

Herkömmliche Pfostenprofile wie beispielsweise Doppel-TQuerschnitte werden wegen der verhältnismäßig großen durch das Glas hindurch sichtbaren Ansichtsbreite vermieden. Stattdessen können beispielsweise schmale Flachstähle verwendet werden ( 27, 28). Die seitliche Steifigkeit der schmalen Pfosten ist entsprechend mit geeigneten Mitteln, beispielsweise stützende Riegel oder Verspannungen, zu sichern. Auch Rundrohrprofile kommen bei geringeren Spannweiten zum Einsatz ( 25).

2.5.2 Rippen aus Glas

Rippenartige Pfosten aus Glas bzw. in Form von Glasschwertern bieten die nötige Biegesteifigkeit rechtwinklig zur Hüllebene und treten visuell nur wenig in Erscheinung ( 29). Sie entsprechen gut der formalästhetischen Zielsetzung punktgehaltener Glasfassaden. Die Biegesteifigkeit des in seiner Ebene beanspruchten Glasstreifens steift die Fassadenscheibe gegen Windlasten aus. Die Befestigung der Fassadenscheiben an den Schwertern kann ebenfalls punktuell über die gleichen Punkthalter erfolgen. Es ist in Längsrichtung der Schwerter eine bewegliche Befestigung an den Scheiben der Hülle erforderlich, damit die Bewegungen der zumeist hängenden Verglasung aufgenommen werden können ( 31 bis 35 sowie 36, 37).


603

31 Bürogebäude Willis Faber Dumas in Ipswich, Nachtaufnahme (Arch.: Foster & A). 32 (rechts Mitte) Innenansicht der Glasfassade. Im oberen Glasfeld sind die versteifenden Glasschwerter erkennbar. 33 (rechts außen) Isometrische Schnittdarstellung der Fassade.

34 (unten links) Aufhängekonstruktion der Glasfassade an der Stirnkante der Dachdecke. 35 (unten rechts) Haltebeschlag an der Kreuzfuge von vier aneinanderstoßenden Glasscheiben. Zwischen Glas und Metall befinden sich elastische Zwischenschichten. z

x

604


36 Punktgehaltene Glasfassade mit aussteifenden Glasschwertern.

37 Punktgehaltene Glasfassade mit Sekundärkonstruktion aus Stahlfachwerk: Hauptrippen sind die (stehenden) Pfosten, Nebenrippen die (liegenden) Riegel, die mittels Seilen nach oben gehängt und dadurch gegen Kippen gesichert sind.

38 Punktgehaltene Glasfassade mit aussteifenden Glasschwertern.


605

z

x

A

B

C

A

B

C

y

x

39, 40, 41 Sekundärtragwerk einer punktgehaltenen Verglasung, A Pfosten als Seilbinder ausgeführt, B Pfosten als Binder ausgeführt, C Pfosten als verspannter Stab ausgeführt

42 Beispiel für eine Sekundärkonstruktion aus Seilbindern.

606


2.5.3 Seilbinder

Bei einer anderen Variante werden Seilbinder eingesetzt: zwei gegensinnig polygonförmig geführte Seilstränge übertragen je nachdem, ob Druck oder Sog wirkt, alternativ über Zugbeanspruchung jeweils der einen oder der anderen Verspannung die Last an die tragende Konstruktion. Das von der Belastung nicht betroffene Seil würde ohne Zugkraft durchhängen. Um dies zu verhindern, und um die Verformung der Seile unter Last möglichst klein zu halten, sind beide Seile unter Vorspannung zu setzen ( 39 bis 43).

2.5.4 Seilverspannungen

Bei einer anderen Variante werden zwei Seilscharen, jeweils horizontal und vertikal verlaufend, unter Vorspannung gesetzt und die Glasscheiben an ihnen befestigt ( 43-47). Horizontalkräfte infolge Wind müssen von den Seilen weitgehend orthogonal zu ihrer Spannrichtung aufgenommen werden. Dies ist nur nach einer gewissen Anfangsverformung der Seile möglich, also wenn diese einen ausreichenden Winkel zur Fassadenebene einnehmen, der es erlaubt, eine zusätzliche Zugkraft im Seil aufzubauen ( ). Die Scheiben werden an den Kreuzungspunkten der Seile mittels spezieller Fittings geklemmt. Wegen der systembedingt verhältnismäßig starken Verformungen können nur kleinere Glasformate (ca. 1 x 1 m) zum Einsatz kommen. Die Vorspannkraft der Seile ist in geeigneten Randgliedern zu verankern, was beispielsweise im Bereich der oberen und seitlichen Fassadenabschlüsse entsprechend biegesteife Träger erfordern kann. Visuell tritt diese Art der tragenden Sekundärkonstruktion im Vergleich mit anderen Lösungen insgesamt am wenigsten in Erscheinung.

Band 1, Kap. V-2, Abschn. 9.9 Mechanisch vorgespannte Membranen, S. 502 f, insbesondere 245 bis 247

43 Seilbinder-Fassade. Lehrter Bahnhof, Berlin (Ing.: Schlaich Bergermann & P.).


1

607

2

44 Detail, Aussenansicht. Hotel Kempinski München (Ing.: Schlaich Bergermann & P.).

1

2

3

4

1

2

4

45 Detail, Innenansicht. Hotel Kempinski München (Ing.: Schlaich Bergermann & P.).

46 Detail, Schnit 1-1. Hotel Kempinski München (Ing.: Schlaich Bergermann & P.).

82.5

1 Edelstahlseil Durchmesser 22 mm 2 VSG-Glasscheibe 3 Neopren-Formteil 4 Zylinderschraube mit Innensechskant

A 21.5

10

A

65

65

47, 48 Seilverspannte Fassade, Details. Hotel Kempinski München (Ing.: Schlaich Bergermann & P.).

49 Seilverspannte Fassade. Hotel Kempinski München (Ing.: Schlaich Bergermann & P.).

608


Anmerkungen

1 2

Rice P, Dutton H (1995) Transparente Architektur Compagno A (1995) Intelligente Glasfassaden

1. Allgemeines 2. Blend-, Sonnenschutz und Lichtlenksysteme 2.1 Funktionen 2.1.1 Sonnenschutz 2.1.2 Blendschutz 2.1.3 Verteilung von Licht 3. Glasdoppelfassaden 3.1 Aufbau 3.2 Segmentierung des Zwischenraums 3.3 Thermisches und Lüftungstechnisches Verhalten 4. Balkone Anmerkungen

XI

VERBINDUNGEN



XII

ÄUSSERE HÜLLEN



XIII

INNERE HÜLLEN



610

1.


Allgemeines

Gebäudehüllen, die aufgrund ihres konstruktiven Aufbaus bereits als funktionstüchtige Hüllelemente gelten, können zu verschiedenen Zwecken mit vielfältigen addierten Elementen ergänzt werden. Dies kann entweder mit Einzelelementen lokal im Bereich beispielsweise von Fensteröffnungen geschehen oder mithilfe kompletter Schalen über die gesamte Hüllfläche verteilt. Addierte Elemente können in verschiedenen Formen auftreten, beispielsweise als: t saisonal montier- und demontierbare zusätzliche Hüllelementen zur Verbesserung der Wärmedämmung, wie beispielsweise Winterfenster an Kastenfenstern, die nur während der Winterperiode angebracht werden oder temporäre Wärmeschutzpaneele. t BVFOPEFSJOOFOMJFHFOEFSBlend- und Sonnenschutz ( 1) t Lichtlenksysteme zur Beeinflussung des Lichtmilieus im Innern VOE[VS"VTMFVDIUVOHHSÚFSFS3BVNUJFGFO 2) t JOFJOFNCFTUJNNUFO"CTUBOEBEEJFSUFÊVFSF(MBTTDIBMFOBO Glasfassaden (Glasdoppelfassaden) mit thermischen, lüftungsund schallschutztechnischen Zielsetzungen. t addierte Glasschalen zur Verbesserung des Witterungs- und Wärmeschutzes denkmalgeschützter Bauwerke bei nur minimaler Beeinträchtigung des Erscheinungsbildes t raumbildende addierte Glasschalen, die zusätzlichen, meist temporär nutzbaren Raum schaffen. Zu dieser Kategorie zählen Glasanbauten wie Wintergärten oder auch Hofüberdachungen aus Glas ( 4). t Wohn-, Wartungs- oder Fluchtbalkone t WFSTDIJFEFOF4USVLUVSFO[VS#FFJOnVTTVOHEFTÊVFSFO&STDIFJnungsbilds des Gebäudes ( 3). t TPXJFBVDIEJWFSTF'VOLUJPOTMFNFOUF[VN4DIVU[WPS&JOCSVDI 7BOEBMJTNVT 4UP *OTFLUFO 'FVFS 4DIBMMFUD Die Anbindung derartiger addierter Elemente an die Gebäudehülle und ihre Integration im Gebäudekonzept ist meist mit spezifischen konstruktiven und bauphysikalischen Fragen verbunden. Die wichtigsten Varianten sollen im Folgenden näher besprochen werden.

7. Addierte Funktionselemente

611

1 Blend- und Sonnenschutz in Form von faltbaren Läden mit verstellbarer Lamellenfüllung.

2 Sonnenschutz- und Lichtlenklamellen (Verwaltung Fa. Gartner Gundelfingen, Arch.: Ackermann & P).

3 Vorgesetzte Glaswand mit kryptisch verschlüsselter Funktionalität.

4 "VFOTFJUJHBEEJFSUFS(MBTSBVNNJUUIFSNJTDIFS'VOLUJPOBMJUÊU Arch.: Schneider Schumacher).

612

2.


Systeme zur Einstrahlungsbeeinflussung VDI 6011-1 DIN EN 12216 DIN EN 1932 DIN EN 13363-1 DIN EN 13561 DIN EN 13659 DIN prEN 14500, DIN EN 14501

2.1

Funktionen

Addierte Elemente mit Aufgaben der Einstrahlungsbeeinflussung1 erfüllen wesentliche Schutz- und Versorgungsfunktionen für Gebäudehüllen – insbesondere solche mit hohem Verglasungsanteil – und beeinflussen damit die Behaglichkeit im Innern sowie auch den Energieverbrauch beim Gebäudebetrieb nachhaltig. Dabei kann es oft zu Konflikten zwischen Zielsetzungen des Schutzes und der Versorgung kommen, wie insbesondere zwischen der Tageslichtversorgung oder der Anforderung nach Durchsicht einerseits und dem Sonnen- oder Blendschutz andererseits. Die Gesamtheiten der technischen Einrichtungen zur Einstrahlungsbeeinflussung wird unter dem Begriff des Tageslichtsystems subsummiert. Tageslichtsysteme werden hinsichtlich ihrer Regulierbarkeit unterschieden in statische, aktive – durch Nutzer regulierbare – sowie selbstregulierende. Die Hauptfunktionen addierter Elemente sind: t 4DIVU[: Hitzeschutz, Blendschutz t 7FSTPSHVOH: gezielte Verteilung von Licht, solare Wärmegewinnung, ggf. Stromgewinnung – neben den Grundversorgungsfunktionen der Gebäudehülle: Versorgung mit Tageslicht, Ermöglichung der Durchsicht.

2.1.1

Sonnenschutz DIN 4108-2, 8.

Hauptaufgabe des Sonnenschutzes ist die Verminderung des Energieeintrags in das Gebäude. Die Norm ( ) definiert zu ihrer Erfassung den Abminderungsfaktor Fc, der im Zusammenwirken mit dem g-Wert der Verglasung für die Sonnenschutzwirklung verantwortlich ist: gf = g · Fc .BHFCMJDI GàS EFO )JU[FTDIVU[ JTU EFS Strahlungstransmissionsgrad, der Strahlungsreflexionsgrad sowie der Strahlungsabsorptionsgrad der Schutzeinrichtung.

2.1.2 Blendschutz DIN 5035

Blendung ist nach Norm ( ) eine visuelle Störung durch zu hohe -FVDIUEJDIUFOVOEPEFS[VHSPF-FVDIUEJDIUFVOUFSTDIJFEF Man unterscheidet: t Direktblendung: durch Lichtquellen im Gesichtsfeld t Reflexblendung: durch gerichtet reflektiertes Licht im Gesichtsfeld t Kontrastblendung: durch verglichen mit dem Blickziel zu helles visuelles Umfeld


613

9

19 3 11

7 18

5 Motorbetriebene Außenjalousie zum Zweck des Sonnen- und Blendschutzes und ihre Bestandteile nach DIN EN 12216.

16

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

12 21

8

10 5 2 14 1 6 13

4

15

15

14

4

6

7

Lamelle Behang Oberschiene Unterschiene Leiterkordel Aufzugsband Lager mit Wendung und Bandspule Wende und Aufzugswelle Montageträger Texband-Schutzöse Motor Steckerkupplung Führungsdraht/-seil Führungsöse Spannwinkel Führungsschiene Führungsschienen-Keder Führungsschienenhalter Führungsnippel

8 15 10

13 5 6 Vorsatzrollladen zum Zweck des Sonnen-, Blend und ggf. Wärmeschutzes und seine Bestandteile nach DIN EN 12216.

H

1 2

11

3 12 9

11

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Rollladenpanzer Rolladenstab Schlussstab Abweisblech Gurtaufhängung Welle Welleneinsatz mit Achsstift Lager Führungsschiene Einlauftrichter Endstopfen Anschlagwinkel/-stopfen Verriegelung automatisch Rolladenkasten Seitenteil mit integriertem Adapter

614


2.1.3 Verteilung von Licht

Diese Funktion umfasst die: t Lichtstreuung: wandelt gerichtetes in diffuses Licht um. t Lichtlenkung: ändert die Richtung des einfallenden Licht sohne es zu streuen. t Lichtleitung: Transport von Licht über längere Strecken in einem Transportkanal mit reflektierenden Flächen.

Welle Markisentuch

Fallrohr Abdeckung aus Aluminium oder Acrylglas

Konsole

Profilrohr

z

Profilrohr doppelt

x

Profilrohr einfach 0

M 1:20

Welle Fallrohr y 0

50 mm

M 1:5 x

7 (links "VFOMJFHFOEF+BMPVTJFBOMBHF z

x

8 (oben) Senkrechtmarkise mit Profilrohrführung (Herst.: Clauss Markisen).

100

200 mm


615

Wandkonsole Abdeckung Markisentuch

Fallschiene ausgefahren

Welle

Gelenkarm ausgebreitet

Fallschiene

Volant Gelenkarm gefaltet Armbügel

z 0

M 1:5

x

50 mm

9 Hülsen-Gelenkarm-Markise, ausstellbar (Herst.: Clauss Markisen).

Abdeckung aus Aluminium Markisentuch

Führungsprofil doppelt Führungsprofil einfach

Welle

Antriebsseil Konsole Antriebsseil

0

50 mm

M 1:5

z 0

x

10 Gegenzug-Schrägmarkise (Herst.: Clauss Markisen).

M 1:20

100

200 mm

616


3.

Glasdoppelfassaden (GDF)

Glasdoppelfassaden LÚOOFO[VEFO"VFOXÊOEFONJUBEEJFSUFS Funktionsschale gerechnet werden, da die Innenschale stets die QSJNÊSF)àMMGVOLUJPOàCFSOJNNU EJF"VFOTDIBMFIJOHFHFOHSVOEsätzlich ergänzenden Charakter hat. Die Hauptzielsetzung von GDF ist es, einen zusätzlichen, thermisch und akustisch wirksamen Luftpuffer zu schaffen sowie auch eine indirekte Belüftung der Innenräume zu erzwingen. Derartige Fassaden sind folglich eng mit dem Lüftungskonzept des Gebäudes verknüpft. Eine weitere, in ihrer Bedeutung nicht zu unterschätzende Zielset[VOHJTUFT FJOFUFDIOJTDIWFSFJOGBDIUF(MBTBVFOTDIBMFNJUWJTVFMM stark reduzierter Sprossung zu ermöglichen. Dies erklärt sich aus dem weit verbreiteten Unbehagen an modernen wärmegedämmten 4QSPTTFOLPOTUSVLUJPOFONJUEFOTDIXFS[VVNHFIFOEFOHSPFO "OTJDIUTCSFJUFO EJFEBTÊVFSF#JMEEFS(MBTGBTTBEFTUBSLCFFJOträchtigen. Um dieses Ziel zu erreichen, sind vielfach technisch und klimatisch fragwürdige Lösungen in Kauf genommen worden – dazu ist auch in vielerlei Hinsicht die Glasdoppelfassade zu rechnen.

3.1

Aufbau

Glasdoppelfassaden bestehen aus zwei getrennten Glashüllen, die einen ca. 30 bis 100 cm breiten Luftraum FJOTDIMJFFO Die Funktionen der verschiedenen Bestandteile dieser Fassaden sind: t äußere Glashülle: Es handelt sich hierbei in den meisten Fällen um eine Einfachverglasung, vereinzelt kommt bei aufwendigeren Lösungen auch eine Zweischeiben-Isolierverglasung zum Einsatz. Diese Glasebene erfüllt zunächst die Aufgabe einer Wetterhaut, so dass der Fassadenzwischenraum als allseitig umschlossener Raum angesehen werden kann. Zusätzlich bietet diese Schale einen besseren Schallschutz als bei einschaligen Fassadenlösungen. In der Variante als Zweischeiben-Isolierverglasung bietet dieses Bauteil eine wesentliche Verbesserung des GesamtWärmedurchgangskoeffizienten. t Fassadenzwischenraum: Dieser führt zu einer Verbesserung des Wärmedurchgangskoeffizienten der Gesamtfassade. Zusätzlich erfüllt dieser Luftraum die für das System der GDF wesentliche Funktion der indirekten Belüftung der Innenräume. Dabei tritt die Frischluft über geeignete, an spezifischen Orten lokalisierte Öffnungen in den Zwischenraum, wo sie sich aufgrund der Thermik, der Staudruckverhältnisse oder einer mechanischen Lüftung ausbreitet, um dann über Fensteröffungen der Innenfassade in die Innenräume zu gelangen. Es handelt sich folglich um eine indirekte Lüftung über den Zwischenraum, die bezwecken soll, dass: tt EJF 'SJTDIMVGU JN 8JOUFS EVSDI EJF 8ÊSNF EFT -VGUQVGGFST zwischen den Glasschalen vorgewärmt wird und somit keine


617

unangenehmen Zugerscheinungen beim Eintritt ins Innere hervorruft. tt EFSSchallschutz dadurch verbessert wird, dass keine unmittelbar gegenüberliegenden Öffnungen in beiden Fassadenschalen mit direktem Schallweg existieren. Bauakustisch kommt das Masse-Feder-Prinzip zwischen zwei elastisch gekoppelten Schalen zur Wirkung, das gegenüber einer einschaligen Fassade eine bedeutetende Verbesserung der Schallschutzwerte zur Folge hat ( ).

Band 1, Kap. V-4, Abschn. 3.3.2 Luftschalltechnisches Verhalten von Bauteilen > zweischalige Bauteile, S. 558 ff

tt CFJHochhäusern in den oberen Geschossen ein natürliche Belüftung ermöglicht wird, die bei direkter Lüftung über herkömmliche Fensteröffnungen wegen der hohen Luftgeschwindigkeiten und -drücke in diesen Fällen nicht möglich ist. Bei konventionellen Klimakonzepten von Hochhäusern wird die Lüftung auf mechanischem Wege, meistens durch Vollklimatisierung gesichert. Bei GDF werden Windgeschwindigkeiten durch die indirekte Lüftung stark herabgesetzt und unschädlich gemacht. Ferner kann im Luftzwischenraum der Sonnenschutz angeordnet werden, wo er als – bezüglich der thermisch relevanten *OOFOTDIBMFoBVFOMJFHFOEFS4POOFOTDIVU[TFJOF8JSLVOHHVU FOUGBMUFO LBOO FS BOEFSFSTFJUT EVSDI EJF "VFOTDIBMF HFHFO 8JOEVOETPOTUJHFÊVFSF&JOXJSLVOHFOHFTDIàU[UJTU Bei einigen GDF wird der Abstand zwischen beiden Schalen so HSPHFXÊIMU EBTTEFS;XJTDIFOSBVNCFHFICBSJTU.BOTQSJDIU dann von so genannten Korridorfassaden. Auf diese Weise sind alle technischen Komponenten der Fassade für Wartungszwecke gut zugänglich und die Glasreinigung erfordert keinen erhöhten Aufwand. t innere Glashülle: diese Fassade wird nahezu ohne Ausnahme als Zweischeiben-Isolierverglasung ausgeführt. Sie wird nicht EJSFLUCFXJUUFSU*O,PNCJOBUJPONJUEFSÊVFSFO)àMMFCJMEFUTJF in schallschutztechnischer Sicht ein federndes System aus gegeneinander schwingenden, vergleichsweise biegeweichen Schalen, die zumeist einen hevorragenden Schallschutz bieten. Die Durchdringungen durch die innere Schale, die sich notwendiHFSXFJTFBVTEFS#FGFTUJHVOHEFS"VFOTDIBMFFSHFCFO TJOEJN Hinblick auf den Wärmeschutz und die Dichtigkeit unproblematisch, da im Luftzwischenraum keine Bewitterung stattfindet und dort TUFUTNÊJHF5FNQFSBUVSFOIFSSTDIFO TPEBTT,POEFOTBUCJMEVOH durch Wärmebrücken kaum zu befürchten ist. Dies gilt sowohl für in den Zwischenraum auskragende Geschossdecken wie auch für jegliche Art mechanischer Befestigung.

z y x

11 Axonometrische Darstellung des Aufbaus einer GlasdoppelGBTTBEF NJU ;XFJTDIFJCFOJTPMJFSWFSHMBTVOH JOOFO VOE BVFO (Verwaltungsgebäude Fa. Goetz, Arch.: Webler & Geißler).

618

3.2


Segmentierung des Zwischenraums

(SPF#FEFVUVOHGàSEJF'VOLUJPOTGÊIJHLFJUEFS(MBTEPQQFMGBTsade hat die Unterteilung des Zwischenraums zwischen beiden Glasschalen. Sie beeinflusst fragen der Lüftung, des Schallschutzes und des Brandschutzes nachhaltig. Grundsätzlich sind folgende Segmentierungen möglich: t keine oder vertikale Segmentierung: Der Luftraum zwischen beiden Schalen erstreckt sich ununterbrochen über die gesamte Höhe der Glasdoppelfassade und ist dabei entweder gar nicht oder alternativ vertikal segmentiert. Diese Lösung wurde in der Anfangszeit der GDFHFXÊIMUVOE[FJHUFCBMEHSPF6O[VMÊOHlichkeiten wegen der Schallleitung und der Brandübertragung im kamintartig wirkenden Zwischenraum. Man spricht auch von Schachtfassaden ( 12). t horizontale Segmentierung: Der Zwischenraum wird durch Abschottungen auf Deckenhöhe in geschosshohe Abschnitte unterteilt. Die Luftbewegung erfolgt horizontal. Man spricht von Korridorfassaden ( 13, 14). t horizontale und vertikale Segmentierung: es entsteht eine GFMEXFJTF 6OUFSUFJMVOH EFT 'BTTBEFO[XJTDIFOSBVNT +FEFT Feld ist lüftungstechnisch infolgedessen von den Nachbarfeldern abgekoppelt. Man spricht von Kastenfensterfassaden ( 15).

3.3

Thermisches und lüftungstechnisches Verhalten

Befürworter dieser Fassaden preisen ihre Vorzüge im Hinblick auf die Energieeinsparung wegen: t guten winterlichen Wärmeschutzes (gute U-Werte) t natürlicher Lüftung bei gutem Schallschutz, auch bei Existenz erheblicher Schallimmissionen (wie in Innenstadtlagen), dadurch Vermeidung einer Vollklimatisierung möglich. t natürlicher Lüftung auch in größeren Höhen (Hochhäuser) und damit verbundener Reduktion von Energieverbräuchen für Klimatisierung. Mit dieser Argumentation werden GDF häufig als ökologische Lösungen bezeichnet. Die Praxis stellt sich hingegen zumeist anders dar.2 Es zeigt sich beim Betrieb ausgeführter Bauten mit GDF immer deutlicher, dass ein entscheidender Nachteil dieser Lösung – gemessen an herkömmlichen Varianten – sogar zu erhöhten Energieverbräuchen führt. Dies ist zurückzuführen auf das Verhalten dieser Fassaden im Sommer: t "VGHSVOEEFSsystembedingten indirekten Lüftung von Innenräumen ist ein schnelles Abführen von überschüssiger Wärme àCFSFJOFTDIOFMMF4UPMàGUVOHnicht möglich.


619

L

z

L

z

x

z

y

12 Glasdoppelfassade mit vertikal durchgehendem Luftraum L (Schachtfassade)

z

x

13 Glasdoppelfassade mit horizontal durchgehendem Luftraum L (Korridorfassade). Lüftung jeweils oben und unten in jedem Geschossabschnitt

L

z

L

z

x

y

z

y

14 Glasdoppelfassade mit horizontal durchgehendem Luftraum L (Korridorfassade). Lüftung horizontal in jedem Geschossabschnitt durchgehend

z

x

y

15 Glasdoppelfassade mit horizontal und vertikal abgeschottetem Luftraum L (Kastenfensterfassade). Lüftung jeweils oben und unten in jedem individuellen Fassadenfeld

620


t %BT-VGUWPMVNFO[XJTDIFOEFO(MBTTDIBMFOheizt sich im Sommer stark auf und strahlt zusätzlich Wärme in die Innenräume bzw. kann dann für Lüftungszwecke nicht mehr sinnvoll genutzt werden. t %JF JO GBTU BMMFO 'ÊMMFO SFBMJTJFSUF Vollverglasung beider Fassadenschalen führt zu starker Wärmeeinstrahlung durch diese hindurch in die Innenräume. Dies führt unweigerlich zu hohen Kühllasten im Sommer mit entsprechend hohem Energieaufwand (höher als bei Heizung) bzw. zu unbehaglichen Raumtemperaturen im Innern. Diese Probleme werden zusätzlich durch die bei Verwaltungsbauten ohnehin vorhandenen hohen internen Wärmelasten – beispielsweise infolge Beleuchtung, Büromaschinen etc. – verschärft, was EB[VGàISU EBTTBC"VFOUFNQFSBUVSFOWPODBTPMDIF(FCÊVEF bereits gekühlt werden müssen. Einzelne Konzepte von GDF haben in letzter Zeit als Antwort auf EJFTF1SPCMFNBUJLÚGGFOCBSF"VFOTDIBMFOFJOHFGàISU EJFTJDICFJ sommerlichen Temperaturen ausstellen oder -klappen lassen und somit ein schnelles Entlüften des Luftzwischenraums zwischen beiden Schalen ermöglichen ( 21, 22). Ferner haben sich weitere Probleme gezeigt, die technisch noch nicht vollständig gelöst sind: Feuerüberschlag über den Luftzwischenraum, Schallübertragung infolge so genannten Telefonieeffekts von Geschoss zu Geschoss über den Fassadenraum, etc. Als Antwort auf diese Schwierigkeiten wurden GDF-Konzepte entwickelt, bei denen der Luftzwischenraum geschossweise abgeschottet wird, entweder durch vorkragende Geschossdecken oder durch spezielle Konstruktionen. Die Be- und Entlüftung der geschosshohen Segmente erfolgt entweder am oberen und unteren Ende jedes Geschosses oder die Luftführung erfolgt nicht senkrecht, sondern horizontal jeweils innerhalb eines Geschosses ( 16-20). "CTDIMJFFOELBOOHFTBHUXFSEFO EBTT(%'CFJspezifischen Einsatzzwecken – insbesondere bei Hochhäusern oder bei Existenz starker Schallimmissionen – eine geeignete Lösung darstellen können, hingegen nicht undifferenziert als Lösung aller Probleme zu betrachten sind. Insbesondere der hohe technische Aufwand und die damit zusammenhängenden hohen Kosten sind jeweils bei einer Entscheidung in Betracht zu ziehen.


621

y

x

20

y

19

19

20

x

16 (oben) Horizontalschnitt durch die Innenfassade in 18, die als elementierte Holzkonstruktion ausgeführt ist. Die Fensteröffnungen sind Schiebeflügel. Sie erlauben die natürliche Belüftung der Innenräume über die Korridorfassade. 17 (unten )PSJ[POUBMTDIOJUU EVSDI EJF "VFOGBTTBEF JO 18, die als Pfosten-Riegelkonstruktion in Stahl ausgeführt ist. Rechts ist die mit Lamellen bestückte Zuluftöffnung für den Fassadenzwischenraum erkennbar. Links ist der Anschluss an den Kern gezeigt. 18 (links) Grundriss eines Regelgeschosses des Turms der MesseHauptverwaltung in Hannover (Arch.: Herzog & P). Rings um den Gebäudekorpus ist die zweischalige Glasdoppelfassade erkennbar. Die ÊVFSFO4UàU[FOTJOEJOEFO'BTTBEFO[XJTDIFOSBVNHFMFHU TPEBTTEFS Ausbau grundsätzlich nicht mit ihnen in Konflikt gerät. Der Korridor ist breit genung, um begehbar zu sein, was Wartungsarbeiten erleichtert. %JF ÊVFSF 'BTTBEF XVSEF BMT FSTUF NPOUJFSU BMMF XFJUFSFO "SCFJUFO konnten witterungsgeschützt im Innern stattfinden.

622


1

6

1 2

2 3

4

5

z z x x

19 Vertikalschnitt durch die Glasdoppelfassade in 18, Schnitt durch ein Standardfeld.

20 Vertikalschnitt durch die Glasdoppelfassade in 18, Schnitt durch EBT-àGUVOHTCBOEJOEFS"VFOGBTTBEF

1 "VFOGBTTBEF8ÊSNFTDIVU[*TPMJFSWFSHMBTVOHJO1GPTUFO3JFHFMLPOstruktion aus Stahl 2 Korridor 3 Stütze 4 Innenfassade: Wärmeschutz-Isolierverglasung in Holzkonstruktion 5 Zuluftkanal zur mechanischen Belüftung der Innenräume 6 im Korridorraum geschützt angeordnete Sonnenschutzjalousie

1 2

Glaslamellen aus Wärmeschutz-Isolierglas: beweglich, automatisch gesteuert Wetterschutzlamellen


623

y

x

21 Horizontalschnitt durch eine Glasdoppelfassade nach dem Prinzip des Kastenfensters (wie in 15 %JFÊVFSF)àMMFCFTUFIUBVTFJOFS Einfachverglasung, die sich während der Sommerperiode automatisch ausstellen lässst, so dass ein Hitzstau vermieden wird. Die Innenhülle ist fest verglast, Lüftungsklappen ermöglichen die natürliche Belüftung der Innenräume (Braun-Hauptverwaltung, Arch: Schneider Schumacher). 22 Vertikalschnitt durch die Fassade in 21. Der Sonnenschutz ist im Kastenfensterraum integriert.

z

x

624


Anmerkung

1 2

Die in diesem Abschnitt verwendeten Begrifflichkeiten lehnen sich im Wesentlichen an VDI 6011-1 an. vgl. Gertis K (1999) Sind neuere Fassadenentwicklungen bauphysikalisch sinnvoll? Teil 2: Glas-Doppelfassaden (GDF) In Bauphysik Heft 21, S. 54-66

1. Allgemeines 2. Werkstoffe 3. Herstellung 3.1 Formfindung 3.2 Konfektion 4. Bauphysikalische Gesichtspunkte 4.1 Innenklima und Lüftung 4.2 Belichtung und Energiegewinne 4.3 Kondensation 4.4 Schallschutz 4.5 Raumakustik 4.6 Brandschutz 5. Membranaufbauten 5.1 Einlagige Membranen 5.2 Mehrlagige Membranen 5.2.1 ohne Wärmedämmung 5.2.2 mit Wärmedämmung 6. Anschlüsse 6.1 Bahnenstöße 6.2 Ränder 6.2.1 frei spannende Ränder 6.2.2 starr gehaltene Ränder 6.3 Punktuelle Verankerungen 6.4 Membranverstärkungen 6.5 Außenwandanschlüsse innerhalb von Membranfeldern 6.6 Abführung von Regenwasser Anmerkungen

XI

VERBINDUNGEN



XII

ÄUSSERE HÜLLEN



XIII

INNERE HÜLLEN



626

1.


Allgemeines

Gebäudehüllen aus Membranen unterscheiden sich in einigen Gesichtspunkten grundsätzlich von herkömmlichen Hüllkonstruktionen:

z y x

Membrane mechanisch gespannt

z y x

Membrane pneumatisch gespannt

Band 1, Kap. V-2, Abschn. 4.2 Bewegliche Systeme, S. 380 ff

zum Tragverhalten und zur Form von Membrantragwerken vgl. Band 2, Kap. VIII-1, Abschn. 4.4, S. 206 und 4.5.2, S. 212

t TJFTJOEJOEFS)àMMnÊDIFCFUSBDIUFUIJOTJDIUMJDIJISFTLPOTUSVLUJWFO Aufbaus außerordentlich einfach, da es sich oftmals um einlagige Membranen handelt, die werksseitig komplett vorgefertigt sind. Seltener kommen mehrlagige Membranaufbauten zum Einsatz, die aber oftmals ebenfalls komplett werksgefertigt sind. Fragen des konstruktiven und bauphysikalischen Zusammenspiels unterschiedlicher Schichten mit stark divergierenden Materialeigenschaften sowie der mechanischen Kopplung zwischen diesen stellen sich bei Membranen von vornherein gar nicht. t &T TJOE [VNFJTU OVS XFOJHF Flächenstöße zu realisieren, vornehmlich die Bahnenstöße, die im Werk ausgeführt werden und ggf. einzelne Montagestöße zwischen größeren Membraneinheiten. Fragen der Dichtung, wie sie sich bei vielen herkömmlichen Hüllaufbauten stellen, sind bei Membranhüllen dank verhältnismäßig geringem Fugenanteil und weitgehender Werksvorfertigung der Stöße vergleichsweise einfach zu lösen. t Membranen sind im baustatischen Sinn bewegliche Tragwerke, die starken Formänderungen unterworfen sind ( ). Der Anschluss an biegesteife, unbewegliche Bauteile muss diese Formänderungen entweder durch entsprechende bewegliche Kopplungen ermöglichen oder planmäßig als eine feste Randeinfassung der Membrane ausgeführt sein. t Membranen nehmen ihre Form aufgrund der Art und Lage der Randhalterungen sowie aufgrund der herrschenden Kraftverhältnisse selbsttätig ein (). Wenngleich diese Randbedingungen zum Planungsrepertoire des Entwerfenden gehören, so herrschen bei der planerischen Festlegung der Hüllgeometrie dennoch insgesamt größere Einschränkungen als bei herkömmlichen Gebäudehüllen aus biegesteifen Werkstoffen, die – innerhalb der werkstoff- oder herstellungsspezifischen Grenzen – grundsätzlich frei gestaltet werden können. Es kann also behauptet werden, dass die gestaltende Hand des Entwerfenden in diesem Fall gleichsam indirekt, und zwar über die einstellbaren Parameter EFS-BHFSVOHTHFPNFUSJFVOEoTPGFSOCFFJOnVTTCBSoBVDIEFT Lastbilds, bestimmend auf die Bauform einwirkt. t Einlagige Membranen bieten nahezu keine Wärmedämmung und sind für beheizte Innenräume als dauerhafte Hüllen nicht geeignet. Mehrlagige Membranenaufbauten bieten zwar eine mäßige, für nicht allzu hohe Ansprüche ausreichende Wärmedämmung, können indessen hohe Anforderungen, wie sie bei hochgedämmten Gebäudehüllen für den Niedrigenergiestandard üblich sind, nach heutigem Stand der Technik nicht erfüllen.

8. Membransysteme

627

Allgemeine Aussagen zur Kraftleitung bei Membranen finden sich in Kapitel V ( ). Grundsätzliche Aspekte zu Gebäudehüllen aus Membranen werden in Kapitel VII besprochen ( ), Membrantragwerke werden in Kapitel VIII näher untersucht ( ). Im Folgenden sollen Konstruktion und sofern relevant auch Aufbau von Membranhüllen einschließlich der wichtigsten Anschlüsse diskutiert werden. Wegen der engen Verschränkung von Hülle und Tragwerk bei Membranbauwerken ist es unumgänglich, dabei stets auch Fragen der Kraftleitung zu erörtern.

1 Membranüberdeckung (Einkaufszentrum Riad, Arch.: SL-Rasch)

Band 1, Kap. V-2, Abschn. 9.8 und 9.9, S. 500 ff Band 2, Kap. VII, Abschn. 7. Membransysteme, S. 131 Band 2, Kap. VIII-2, Abschn. 3.3 Zugbeanspruchte Systeme, S. 324

2 Membrandach mit darauf stehendem Monteur. Das Bild veranschaulicht die membrantypische Kombination von Tragfähigkeit und extremer Leichtigkeit.

628

2.


Werkstoffe

Als Membranmaterialien kommen Gewebe, zumeist beschichtet, sowie auch Folien zum Einsatz. Gewebebeschichtungen aus PVC, PTFE oder Silikon werden beidseitig einoder zweischichtig BVGEBT(SVOEHFXFCFBVGHFCSBDIUVOE[VTÊU[MJDINJU0CFSnÊDIFOveredelungen zur Verbesserung ihrer Wetterfestigkeit versehen. Beschichtungen erlauben eine Schweißverbindung von Membranbahnen an den Stoßstellen, dichten die Gewebemaschenstruktur gegen Feuchte, versteifen das Gewebe zusätzlich und schützen FTHFHFOÊVFSF&JOnàTTF Die am häufigsten verwendeten beschichteten Gewebe sind: t Polyestergewebe mit Beschichtung aus PVC (Polyvinylchlorid). Herkömmliches Membranmaterial für durchschnittliche Anforderungen mit einem guten Kosten-Leistungsverhältnis, seit den 50er Jahren im Einsatz. tGlasgewebe mit Beschichtung aus PTFE (Polytetrafluorethylen). Neueres Membranmaterial, seit den 70er Jahren eingesetzt, für erhöhte Anforderungen an Dauerhaftigkeit und Tragfähigkeit. Daneben werden auch in geringerem Umfang silikonbeschichtete Glasgewebe sowie PTFE-beschichtete PTFE-Gewebe eingesetzt. Als Gewebewerkstoffe kommen auch Aramidfasern sowie LCPPolymere (liquid crystal polymer) zur Anwendung. Für Sonnenschutzzwecke oder im Innenausbau kommen auch unbeschichtete oder lediglich imprägnierte Gewebematerialien zum Einsatz. Ferner sind auch Folien in Gebrauch, insbesondere: t Folien aus ETFE (Ethylentetrafluorethylen). Hoch transparente Hochleistungsfolien mit großer Dauerhaftigkeit und guten mechanischen Eigenschaften.

Hinweise zur Tragfähigkeit von Membranwerkstoffen finden sich in Band 2, Kap. VIII-2, Abschn. 3.3 Zugbeanspruchte Systeme, S. 324

Daneben stehen auch THV- und PVC-Folien zur Auswahl. Es lassen sich ebenfalls Membranmaterialien mit low-e-Beschichtung einsetzten. Dabei handelt es sich um Glasgewebe mit Fluorpolymerbeschichtung ( ).

8. Membransysteme

629

3 Membranwerkstoff: ETFE-Film, bedruckte, transparente Hochleistungsfolie (Herst.: Toray, Japan)

Eigenschaften

4 Membranwerkstoff: Fluorpolymerbeschichtetes Glasgewebe, Lichtdurchlässigkeit 10% (Herst.: Interglas, Deutschland)

5.FNCSBOXFSLTUPGG15'& 5FnPO ,VOTUTUPGGbeschichtetes Polyestergewebe, Lichtdurchlässigkeit 11% (Herst.: Carl Nolte)

Membranwerkstoff PVC-beschichtetes Polyestergewebe

PTF-beschichtetes Glasfasergewebe

Silikonbeschichtetes Glasfasergewebe

ETFE-Folie

Flächengewicht [kg/m2]

0,6 – 1,65

0,4 – 1,6

0,4 – 1,6

0,05 – 2,0

Reißfestigkeit Kette/Schuss [kN/m]

115 / 102

124 / 100

107 / 105

Regendichtigkeit

ja

ja

ja

ja

Brennbarkeit (nach DIN 4102)

schwer entflammbar (B1)

nicht brennbar (A2)

nicht brennbar (A2)

schwer entflammbar (B1)

UV-Beständigkeit

gut

sehr gut

sehr gut

sehr gut

Lebensdauer [Jahre]

15 – 20

mehr als 25

mehr als 20

mehr als 25

Lichtdurchlässigkeit [%]

0 – 25

4 – 22

10 – 20

bis 96

Lichtreflexion [%]

50 – 70

65 – 75

50 – 70

bis 60

Selbstreinigungseffekt

gut

sehr gut

in Entwicklung

sehr gut

Faltbarkeit

gut

nicht faltbar

nicht faltbar

nicht faltbar

Bemerkung

Standardmaterial, vielseitig einsetzbar

hochwertiges Standardmaterial, technisch anspruchs volle Konfektion

Anschmutzverhalten verbesserungsfähig

hochwertiges Standardmaterial mit vergleichbaren Eigenschaften wie Glas oder Acrylglas

Reißfestigkeit längs/quer [N/mm2]

58 / 57 (d = 100 )

6 Übersicht über die wichtigsten Kennwerte und Eigenschaften gängiger Membranmaterialien.1

630


3.

Herstellung

Rohgewebe werden gemäß verschiedenen Webmustern aus endlosen Kettgarnen gewebt, zwischen welche in orthogonaler Richtung die Schussgarne gezogen werden. Dabei steht der Schuss unter geringerer Zugspannung als die Kette, so dass die Schussgarne sich mehr oder weniger locker um die Kettgarne schlingen. Bei Anlegen biaxialer Zugkraft – wie bei Membranen im Endzustand der Fall – erfährt nach Spannen der Schussgarne die Schussrichtung deshalb eine größere Dehnung als die Kettrichtung. Unbeschichtete oder offene Materialien werden ggf. imprägniert und in diesem Zustand weiter verarbeitet. Geschlossene oder beschichtete Werkstoffe werden in weiteren Arbeitsgängen beidseitig mit einer PVC-, PTFE- oder Silikonschicht versehen.

3.1

Formfindung

Wie oben angemerkt, wird die endgültige Form einer Membrane nicht vom Planer unmittelbar durch formal bestimmte Vorgaben festgelegt und anschließend vom Ausführenden nach Anleitung umgesetzt, sondern die Membrane nimmt ihre Form selbsttätig ein. Die sich ergebende Gleichgewichtsform ist eine Folge der Lagerung und der angreifenden Kräfte. Sie ist stets doppelt gekrümmt und folglich nicht auf der Ebene abwickelbar. Dennoch muss die Membrane aus ebenem Grundmaterial – den Gewebe- oder Folienbahnen – zusammengefügt werden. Dies wird ermöglicht durch den individuellen Zuschnitt der Ränder der Membranbahnen gemäß einem zu ermittelnden Zuschnittsmuster. Membranen treten in der Baupraxis gelegentlich in eben gespannter Form auf. Dies stellt nur scheinbar einen Widerspruch zur Aussage dar, dass Membranen stets doppelte Krümmung aufweisen. Die Hauptfunktion eben gespannter Membranen ist die eines Witterungsschutzes bzw. einer Abdichtung und nicht die der primären Lastabtragung über größere Spannweiten hinweg. Eben verlegte Membranen können nur verhältnismäßig kleine Flächen überdecken und sind üblicherweise an geeigneten rahmenartigen Unterkonstruktionen befestigt. Sie sind gegen Windbelastung extrem empfindlich, neigen zum Flattern und treten deshalb nur an temporären Bauten auf oder dort, wo nur geringe Windlasten zu erwarten sind ( ). Flach angeordnete ebene Membranen sind unter Niederschlag darüber hinaus auch der Gefahr der Wassersackbildung ausgesetzt.

zum Tragverhalten eben gespannter Membranen vgl. Band 1, Kap. V-2, Abschn. 9.9 Mechanisch vorgespannte Membrane, S. 502 f, insbesondere 241 bis 249

3.2

Konfektion

Die Folien oder Textilien, die als Grundwerkstoff für Membranen verwendet werden, stehen in Form von ebenen Bahnen mit konstanter, begrenzter Breite für die Weiterverarbeitung zur Verfügung. Die Membrane wird aus einzelnen Bahnen vernäht, verklebt oder verschweißt. Durch die spezifische Zuschnittsgeometrie der Bahnen gelingt es, die nicht ebene und nicht abwickelbare Gleichgewichtsform der Membrane zu schaffen. Es sind radiale wie auch parallele Einteilungen der Membrane möglich. Die Wahl des Zuschnittsmusters hat Auswirkungen auf den Verschnitt wie auch

8. Membransysteme

631

insbesondere auf das endgültige Erscheinungsbild des Bauwerks. Zuschnittsmuster wurden ehemals am Modell ermittelt, heute werden sie mithilfe geeigneter Software berechnet. Da die meisten Membrantextilien in Kett- und Schussrichtung jeweils unterschiedliche Dehnungen unterworfen sind, d. h. als anisotrop zu gelten haben, sind ggf. die Bahnen in Schussrichtung zur Kompensation mit entsprechendem Mindermaß zu schneiden. Des weiteren werden die nötigen Randeinfassungen und Verankerungen mit den nötigen Anschlussteilen im Werk konfektioniert.

7 Ausgelegte Membrane während der Konfektionierung im Werk.

8 Anfertigen einer Eckverstärung an der Membran.

9 Konfektionerte Membranecke mit Umschlag und integrierten Kederstäben.

10 Schweißvorgang bei der Anfertigung einer Randtasche.

632


4.

Bauphysikalische Gesichtspunkte

Membranbauwerke sind Beispiele extremen Leichtbaus mit sehr kleinen Konstruktionsdicken (im Regelfall im Bereich von 1 mm). Als Folge davon zeichnen sich Membranhüllen zwar durch extreme Materialökonomie aus, bieten hingegen nur sehr eingeschränkte Wärmedämmwerte und vernachlässigbare thermische Speichermasse. Dieser Umstand kann dieser Bauweise schwerlich als Makel angelastet werden, da er nur die Kehrseite ihres größten Vorzugs ist, nämlich der außerordentlich großen statischen Effizienz. Diese Eigenart von Membranen hat ungeachtet dessen schwer wiegende Auswirkungen auf das thermische und bauphysikalische Verhalten von Membranbauten, die im Folgenden diskutiert werden sollen. 2 Anders als bei herkömmlichen Tragwerken aus biegesteifem Baumaterial spielen ungedämmte einlagige Membranhüllen beim textilen Bauen eine große Rolle, da sie der eher temporären Nutzung vieler Membranbauten nicht hinderlich sind. Anders als bei herkömmlichen Hüllen sollen deshalb in diesem Kapitel auch ungedämmte Aufbauten in die Betrachtung mit einbezogen werden.

4.1

Innenklima und Lüftung

Dünne Membranlagen ohne zusätzliche Wärmedämmung sind BO JISFO 0CFSnÊDIFO JOOFO XJF BVFOTFJUJH TUBSLFO 5FNQFSBturschwankungen unterworfen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Hüllen, bei denen die Wärmeleitung durch den Wandaufbau den relevantesten Wärmetransportweg darstellt (erfasst im U-Wert), spielen bei einlagigen Membranhüllen die Wärmestrahlung und -konvektion die bedeutendere Rolle. So ist zu erwarten, dass Änderungen der Außentemperatur sich ohne nennenswerte Pufferung auch im Innenraum einstellen. Innentemperaturen können auch die Maxima/Minima über- bzw. unterschreiten, beispielsweise bei direkter Sonneneinstrahlung auf die Membrane oder unter der Wirkung der Kältestrahlung des Nachthimmels. Anders als bei den meisten herkömmlichen Gebäuden stellt sich in den zumeist großen und hohen Innenräumen von Membranbauten starke vertikale Temperaturschichtung ein und als Folge davon starke Luftumwälzungen, welche durch die glatten und gleichmäßig HFLSàNNUFO )àMMPCFSnÊDIFO CFHàOTUJHU XFSEFO"MT QMBOFSJTDIF Maßnahmen, um diese klimatisch wirksamen Erscheinungen unter Kontrolle zu halten, bietet sich Sektorenbildung zur Konvektionsabschottung mittels zusätzlicher untergehängter Membranbahnen an sowie auch eine Aktivierung von Speichermassen im Fußboden oder in Einbauten. Zusätzlich kommt auch eine gezielte Lüftung infrage, entweder auf natürlichem Wege durch witterungsangepasste Steuerung der Öffnungen oder mittels geeigneter Lüftungsanlagen, ggf. mit Heiz- oder Kühlfunktion. Eine deutliche Verbesserungen des thermischen Verhaltens bieten mehrlagige Membranaufbauten mit Wärmedämmung wie weiter unten behandelt, wenngleich sie heute noch verhältnismäßig selten umgesetzt werden.

8. Membransysteme

633

Dem Nachteil geringer Wärmedämmung und Speichermasse steht der nicht zu vernachlässigende Vorzug der Transluzenz der meisten Membranwerkstoffe gegenüber. Übliche Materialien wie 17$1PMZFTUFSSFnFLUJFSFOSVOEEFT4POOFOMJDIUT BCTPSCJFSFO 15% und sind für 10% durchlässig. Gemeinhin genügt diese Durchlässigkeit, um eine physiologisch günstige und sehr angenehme diffuse natürliche Belichtung der Innenräume zu gewährleisten. Darüber hinaus sind hierdurch auch Energiegewinne zu erzielen, welche die ungünstigen Dämmwerte von Membranen in der Winterperiode zumindest teilweise wettmachen können. Dies beruht oXJFBVDICFJWFSHMBTUFO)àMMnÊDIFOoBVGEFNTreibhauseffekt infolge der geringen Durchlässigkeit der Membranwerkstoffe gegenüber langwelliger Wärmestrahlung. Zum Zweck der passiven Solarenergienutzung sind wiederum thermische Speichermassen erforderlich. Während der Sommerperiode wirkt sich die Transluzenz thermisch naturgemäß eher ungünstig aus. Wärmeüberschüsse müssen durch eine geeignete Lüftung abgeführt werden.

4.2

Belichtung und Energiegewinne

Eine weitere Folge sehr geringer Wärmedämmwerte von einlagigen Membranhüllen ist die Gefahr der Kondensatbildung bei UnterTDISFJUVOHEFS5BVQVOLUTUFNQFSBUVSBVGEFS.FNCSBOPCFSnÊDIF Diese Gefahr ist besonders groß während kalter Nächte unter dem &JOnVTTTUSBIMVOHTCFEJOHUFS"CLàIMVOHEFS"VFOnÊDIF EJFTJDI BVGHSVOEFYUSFNLMFJOFS.BUFSJBMEJDLFOVONJUUFMCBSBVGEJF*OOFOnÊche überträgt. Dort kann es dann zur Entstehung eines Feuchtefilms und zu Tropfenbildung kommen, die sich im Innenraum unangenehm bemerkbar macht. Die hydrophobe Materialcharakteristik der Membranwerkstoffe unterstützt diesen Effekt, da – anders als beispielsweise bei mineralischen Werkstoffen – keinerlei Feuchte im Material zwischengespeichert werden kann. Dieses typischerweise in den frühen Morgenstunden auftretende Tauwasser verdunstet indessen tagsüber zumeist unter der Wirkung der Sonnenstrahlung. Zweilagige Membranen mit dazwischen liegender Luftschicht verbessern die thermohygrischen Verhältnisse, da eventuell an der Innenseite der äußeren Haut anfallendes Kondensat von der inneren )BVUBCHFGBOHFOXFSEFOVOEBVGJISBCnJFFOLBOO'FSOFSLBOO der Luftpuffer zwischen den Membranlagen auch die Dämmfähigkeit des Hüllenaufbaus verbessern, sofern es sich um eine weitgehend stehende Luftschicht handelt. Ist sie hingegen belüftet, so kann Feuchte zusätzlich durch Verdunstung und Luftbewegung aus der Konstruktion entweichen. Mehrlagige Membranen mit wärmedämmernder Füllung sind analog zu herkömmlichen Außenhüllen darauf hin zu überprüfen, ob im Innern des Aufbaus ggf. Kondensat entstehen kann, das die Dämmfähigkeit herabsetzt und zu Verfärbungen und Trübungen der Membranhülle führen kann. Maßgeblich hierfür ist die Diffusionsfähigkeit der beteiligten Werkstoffe sowie die Dichtigkeit der Bahnenstöße.

4.3

Kondensation

634

4.4


Schallschutz Band 2, Kap. VII, Abschn. 7. Membransysteme, S. 131

Das bauakustische Verhalten von Membranen ist – analog zum thermischen – stark von der extremen Leichtigkeit dieser Bauweise bestimmt ( ). Schalldämmung durch Einsatz von Masse, wie bei herkömmlichen Bauweisen oftmals der Fall, ist bei Membranbauten folglich nahezu von vornherein auszuschließen. Einlagige Membranhüllen zeigen geringe Schalldämmwerte im Bereich zwischen 5 und 10 dB, wobei die Vorspannung eine nur geringe Rolle spielt. Nach neueren Forschungsarbeiten kann der Schallschutz einlagiger Membranen durch punktuelles Anbringen kleiner Gewichte um rund 5 bis 11 dB verbessert werden, insbesondere im Bereich niedriger Frequenzen. 3 Deutliche Verbesserungen des Schallschutzes lassen sich hingegen bei Ausnutzung des Masse-Feder-Prinzips erzielen, also bei zweioder mehrlagigen Aufbauten. Mit ihnen lassen sich bei Frequenzen oberhalb der Doppelwandresonanz wesentlich höhere Schalldämmwerte erzielen als mit einlagigen Aufbauten gleicher Gesamtmasse.4 &JOFO XFTFOUMJDIFO &JOnVTT BVG EJF FS[JFMCBSFO Dämmwerte hat t EJF"VTGàISVOHEFSseitlichen Abschlüsse des Hohlraums, in dem keine unerwünschte Schalltransmission stattfinden sollte, und die mit einer etwaigen Belüftungsfunktion im Aufbau sorgfältig abzustimmen ist t EJF Hohlraumdämpfung, die eine deutliche Verbesserung der Schalldämmung zur Folge hat. Diese Aufgabe kann eine integrierte Dämmschicht mit adäquater dynamischer Steifigkeit übernehmen. Auch mikroperforierte Folien können die Funktion des Absorbers im Hohlraum erfüllen.5 Noch bessere Dämmwerte lassen sich durch pneumatische Konstruktionen erzielen.6

4.5

Raumakustik

Das raumakustische Verhalten von Membranhüllen muss ebenfalls als nicht unproblematisch bezeichnet werden. Erschwerend wirkt sich in den meisten Fällen die hinsichtlich raumakusUJTDIFS8JSLVOHTDIXFSCFFJOnVTTCBSFVOETDIXFSFJOTDIÊU[CBSF (FTBNUHFPNFUSJFEFS)àMMnÊDIFOBVT TPEBTTPGUNBMTTUÚSFOEF 4DIBMMSFnFYJPOFOTUBUUmOEFOMembranmaterialien haben eine nur sehr begrenzte akustische Absorptionsfähigkeit und tragen zur zumeist unzulänglichen Raumakustik bei. Hier zeigen zweilagige Membranaufbauten wiederum positive Auswirkungen, wobei HàOTUJHF.FNCSBOnÊDIFOHFXJDIUFVOE)PIMSBVNEJDLFOPGGFOCBS im Widerspruch zu bauakustischen Zielsetzungen stehen.7 Es bieten sich auch kompensierende Maßnahmen wie untergehängte Absorberpaneele oder schallschluckende Fußböden und Raumausstattung an.

4.6

Brandschutz

Die meisten gängigen Membranwerkstoffe sind als schwer entflammbar (B1) oder als nicht brennbar (A) einzustufen ( 6).

8. Membransysteme

635

Die systembedingt außerordentlich kleinen Materialdicken erlauben indessen keine wirksame Brandabschottung, so dass unter direkter Brandeinwirkung davon auszugehen ist, dass Membranmaterialien rasch aufschmelzen. Dies kann indessen einer schnellen Abführung von Rauchgasen förderlich sein. Heiße Brandgase sammeln sich in den Hochpunkten von Membranbauten, wo sie entweder durch vorhandene Entlüftungsöffnungen entweichen oder sich selbsttätig Öffnungen in die Membranhaut brennen. Dieser Effekt hält die ebenerdigen Fluchtwege weitgehend frei von Rauchgasen. Ohne kontinuierliche Brandeinwirkung kommen lokale Brandstellen in Membranwerkstoffen zu einem baldigen Stillstand.8 Bei drohenden Personenschäden, wie insbesondere bei Versammlungsstätten, sind Werkstoffe einzusetzten, bei denen brennendes Abtropfen von schmelzendem Material ausgeschlossen ist. Günstig verhalten sich diesbezüglich PTFE-beschichtete Glasfasergewebe sowie ETFE-Folien. PVC-Materialien können mit geeigneten Zusätzen hergestellt werden, die ein brennendes Abtropfen verhindern. Tragende Membranen lassen sich zur Verbesserung des Brandverhaltens erforderlichenfalls innenseitig mit einer untergehängten Membranlage aus nicht brennbarem Material ergänzen. Der zweilagige Aufbau bietet auch in thermischer wie akustischer Hinsicht deutliche Vorteile. Aufbau Nr.

Messgröße

Flächenmasse in kg/m2 Rohdichte in kg/m3 Zugfestigkeit in N/mm2 Elastizitätsmodul in N/mm2 Koinzidenzgrenzfrequenz in kHz Bewertetes SchalldämmMaß in dB

0,1

1160

1,0

1,6

2600

0,4

0,4

1582

0,2

0,7

927

1,5

0,2

2143

0,9

1,9

1350

9

43

19

25

169

99

6

279

109

187

2110

668

324

2368

1305

38

633

154

2

18

10

6

19

15

2

3

4

5

6

7

1,1

1,4

1,6

1,6

1,6

0,2

0,2

1,1

1,4

1,6

1,4

0,2

0,2

0,2

100

0

100

100

100

100

100

Schale 2

Schalenabstand in mm Hohlraumbedämpfung

Akustische Eigenschaften

0,1

Flächenmase in kg/m2

Dicke

1 Schale 1

Konstruktion

Mittelwert

Maximum

Minimum

Mittelwert

Maximum

Minimum

Statistische Größe

Membranen

Resonanzfrequenz fR in Hz Bew. Schalldämm-Maß in dB

Folien

ohne ohne ohne ohne ohne ohne mit*

230

230

210

220

420

560

560

16

16

18

18

18

6

6

16

16

18

16

6

6

6

17

17

23

18

18

8

10

Schale 1

Schale 2

Doppelschale

* 20 mm dicke Fasermatte mit einer Flächenmasse von 0,6 kg/m2

11 Schalldämmung und akustische Materialeigenschaften von Folien und 12 Aufbau und akustische Eigenschaften von zweischaligen KonstruktiMembranen. Statistische Auswertung von Messungen an 8 Folien und 15 onen aus zwei Membranen. Die Frequenz fR kennzeichnet die DoppelMembranen mit Angabe der Minimal-, Maximal- und Mittelwerte.9 schalenresonanz der Anordnung.9

636

5.


Membranaufbauten Band 2, Kap. VII, Abschn. 7. Membransysteme, S. 131

Grundlegende Aspekte zu Membranaufbauten werden in Kapitel VIII diskutiert ( ). Im Folgenden sollen weitere Detailfragen im Zusammenhang mit Hüllenaufbauten von Membranbauwerken erörtert werden.

5.1

Einlagige Membranen

Einlagige Membranen stellen den Regelfall des Membranbaus dar und kommen bei temporar genutzten Bauten oder bei nicht umschlossenen Überdachungen zum Einsatz. Die dünne Membranhaut hat sämtliche Teilfunktionen bei minimaler Dicke zu erfüllen und stellt in dieser Hinsicht einen notwendigen, insgesamt aber verhältnismäßig guten Kompromiss zwischen stark divergierenden Zielsetzungen der Kraftleitung und zahlreicher bauphysikalischer Anforderungen dar. Bei nur mäßigen Anforderungen an das Innenklima – wie bei vielen temporären Bauwerken der Fall – ist dieser Kompromiss sogar als hervorragend zu bezeichnen.

5.2

Mehrlagige Membranen

Deutliche Verbesserungen des Innenklimas lassen sich durch mehrlagige Hüllenaufbauten erzielen. Ausführbar sind t mehrlagige Membranen, alternativ mit belüfteter ( 14) oder nicht belüfteter Luftschicht ( 13). t mehrlagige Membranen mit wärmedämmender Füllung ( 15). t mehrlagige Membranen mit wärmedämmender Füllung und belüfteter Luftschicht ( 16). Mehrlagige Membranaufbauten bestehen bei mechanisch vorgespannten Konstruktionen nahezu durchweg aus zwei Lagen, wobei die äußere Membrane tragende und dichtende Funktion hat, die innere von dieser in geeignetem Abstand abgehängt ist und in erster Linie raumumgrenzende und bauphysikalische Aufgaben erfüllt. Die Innenhaut kann aus entsprechend leichteren Membranfabrikaten hergestellt sein. Sie ist folglich auch nicht notwendigerweise in den Anschlüssen der tragenden Hauptmembrane mit eingebunden, sondern kann separat konstruktiv angeschlossen werden. Pneumatisch vorgespannte Membranen lassen sich auch mehr als zweilagig ausführen. Häufig werden drei Lagen realisiert: zwei synklastisch gekrümmte Außenhäute und eine weitgehend ebene Zwischenlage.

5.2.1 ohne Wärmedämmung

Der Aufbau aus zwei Membranhäuten und dazwischen eingeschlossener Luftschicht ( 13, 14) kann folgende Verbesserungen zur Folge haben: t 4DIBGGVOHFJOFTLuftpuffers zur Verbesserung des Wärmedurchgangswiderstands des Hüllpakets. Dies setzt eine weitgehend stehende – nicht belüftete und entsprechend nicht zu dicke – Luftschicht voraus.

8. Membransysteme

637

1

1

2

2

13 Hüllenaufbau mit zweilagiger Membrane und Luftschicht.

3 4

1

1

14 Hüllenaufbau mit zweilagiger Membrane und belüfteter Luftschicht.

15 Hüllenaufbau mit zweilagiger Membrane und dazwischen angeordneter Wärmedämmschicht. 16 Hüllenaufbau mit zweilagiger Membrane, Wärmedämm- und belüfteter Luftschicht.

2

5 2

5

4

17 Zweilagige Membrane mit erhöhter Wärmedämmung als Überdeckung eines ganzjährig nutzbaren Aufenthaltsbereichs (Reha-Klinik Masser).

1 2 3 4 5

tragende Membrane abgehängte Membrane Luftschicht, nicht belüftet Luftschicht, belüftet Wärmedämmung

18 Zweilagiger Membranenaufbau mit Belüftung des Zwischenraums.

638


t "CGàISVOHàCFSTDIàTTJHFS8ÊSNFCFJEJSFLUFS4POOFOFJOTUSBIlung auf die äußere Haut durch Thermik. Dies erfordert Be- und Entlüftungsöffnungen der Luftschicht, jeweils am unteren und oberen Ende. Der im Vergleich zum konvektiven Wärmetransport wesentlich wichtigere Strahlungsaustausch zwischen beiden Häuten ist von dieser Maßnahme indessen nicht betroffen. Zur Verringerung des Strahlungsanteils ist die Emissivität der MemCSBOPCFSnÊDIFOGàSMBOHXFMMJHF8ÊSNFTUSBIMVOH[VWFSSJOHFSO beispielsweise durch low-e -Beschichtungen (low emissivity coatings). Die Durchlüftung des Zwischenraums erlaubt auch, ggf. entstandenes Kondenswasser abzuführen, bzw. dieses auf der JOOFSFO)BVUBCnJFFO[VMBTTFO&TJTUEBSBVG[VBDIUFO EBTT dieses Wasser sich nicht in Säcken sammeln kann, sondern kontrolliert abgeführt wird. Die Funktionen der thermischen Pufferung und der Wärme- und Feuchteabführung lassen sich durch Regelung der Belüftung des Zwischenraums nach Bedarf steuern. t )FSBCTFU[VOHEFSTransluzenz und damit des Gesamtenergiedurchlassgrads der Hülle, insbesondere für den sommerlichen Wärmeschutz. t 7FSCFTTFSVOH EFS raum- und bauakustischen Qualität des Membranaufbaus durch Erhöhung der Schallabsorption und Schaffung eines schwingenden Masse-Feder-Systems. t 7FSCFTTFSVOHEFTBrandschutzes der Hauptmembrane. 5.2.2 mit Wärmedämmung

Als wärmedämmende Füllungen zwischen zwei Membranlagen ( 15, 16) kommen Schaumstoffe, fasrige Dämmstoffe, Granulate (z. B. transluzente Aerogele), Luftnoppenfolien (?) sowie auch transparente Wärmedämmung (TWD), beispielsweise in Form von Röhrchenmatten aus Polycarbonat, infrage. Wärmedämmschichten werden vorzugsweise von der tragenden Außenmembran abgehängt und getrennt montiert, oder auf der Innenmembran aufgelegt. Diese Arbeitsgänge sollen nicht mit der zumeist heiklen Montage EFT)BVQUUSBHXFSLTJO,POnJLUHFSBUFO Folgende Gesichtspunkte verdienen besondere Beachtung: t %JF4DIJDIUVOHEFSDampfdiffusionswiderstände in den einzelnen Lagen muss so gestaltet werden, dass Kondensation im Innern des Aufbaus unschädlich ist. Dies betrifft in erster Linie die inneren Schichten, die möglichst diffusionsdicht auszuführen sind. Weist das Membranmaterial der inneren Haut keinen ausreichenden Dampfdiffusionswiderstand auf, muss ggf. eine Dampfsperrfolie zwischen dieser und der Wärmedämmschicht eingeführt werden. Dies kann zu einer deutlichen Verringerung der Transluzenz des Aufbaus führen.

8. Membransysteme

t Membranwerkstoffe sind transluzent und lassen die Struktur der Wärmedämmschicht unter Umständen visuell in Erscheinung treten. Erforderlichenfalls sind Bahnenstöße von Dämmmatten auf den Bahnenzuschnitt der Membranen abzustimmen. Dämmstoffe können die Transluzenz des Aufbaus deutlich herabsetzten. Zur Kompensation können entsprechend lichtdurchlässigere Membranwerkstoffe gewählt werden – z. B. silikonbeschichtete Glasfaser, PTFE-beschichtetes PTFE-Gewebe oder ETFE-Folien. t "VGHSVOEEFSTUBSLFO5FNQFSBUVSTDIXBOLVOHFOJN/BICFSFJDI der Außenmembrane sowie infolge des nahezu vollständigen Fehlens von Speichermasse ist ggf. mit starken thermischen Spannungen in den äußeren Schichten des Dämmpakets zu rechnen. t %B USBHFOEF ÊVFSF .FNCSBOIÊVUF HFNFJOIJO FJOFO HSPFO Diffusionswiderstand aufweisen und ggf. in der Kernschicht anfallende Feuchte folglich nicht durch sie hindurch ausdiffundieren kann, werden wärmegedämmte Aufbauten vorzugsweise mit einer zwischen Dämmschicht und äußerer Membrane angeordneten belüfteten Luftschicht ausgeführt.

19 (oben) Befestigungspunkte für die Wärmedämmung an der Haupt- 20 Anbringen der Wärmedämmung an der Unterseite der Hauptmembran membrane. (unten) Haltebügel für die Befestigung der Wärmedämmplat- mithilfe von Tellerankern (Arch.: SL-Rasch). ten, mit Membranstreifen an der Hauptmembran verbunden.

639

640


6.

Anschlüsse

Membranbauten sind hinsichtlich der Anzahl der konstruktiv zu lösenden Anschlüsse im Vergleich zu den meisten herkömmlichen Bauwerken verhältnismäßig einfach, insbesondere was Montageverbindungen angeht. Dies ergibt sich aus der Tatsache, dass gemeinhin große zusammenhängende Flächen im Werk unter günstigen Arbeitsbedingungen vorgefertigt werden können und sich Montagearbeiten auf ein Minimum reduzieren lassen. Diese Aussage darf nicht dazu verleiten, die Schwierigkeiten des Membranbaus insgesamt zu unterschätzen. Sie sind jedoch auf anderen Feldern angesiedelt als beim herkömmlichen Bauen. Besonders hinzuweisen ist auf die Tatsache, dass Membranbauten grundsätzlich nicht ebene und nicht orthogonale Geometrien aufweisen. Anschlüsse sind dementsprechend sorgfältig auf die -BHF VOE8JOLFM BOTDIMJFFOEFS .FNCSBOnÊDIFO BC[VTUJNNFO Insbesondere starre Anschlusselemente wie Stahlplatten und derHMFJDIFOTJOEFYBLUEFS.FNCSBOnÊDIFGPMHFOE[VGFSUJHFOC[XBVG ein Minimum zu reduzieren. Membranbauten zählen zu den beweglichen Tragwerken, weshalb an den Anschlüssen mit größeren Formänderungen infolge wechselnder Lastzustände zu rechnen ist. Verbindungen müssen infolgedessen die auftretenden Verschiebungen und Verdrehungen aufnehmen können. Im Zusammenhang unserer Betrachtung sollen die wichtigsten Regelanschlüsse in exemplarischen Standardausführungen diskutiert werden.

6.1

Bahnenstöße

Folgende Ausführungen von Bahnenstößen sind im Membranbau gebräuchlich: t genähte Stöße: vorwiegend bei unbeschichteten Geweben. Auch grundsätzlich schweißbare beschichtete Gewebe werden bei geringen Anforderungen an Nahtfestigkeit und Wasserdichtigkeit gelegentlich genäht. Dichtigkeit kann nur durch zusätzliches Beschichten der Naht gewährleistet werden ( 21, 22). t geschweißte Stöße: stellen den gegenwärtigen Standard bei beschichteten Geweben dar. Sie sind als wasserdicht zu betrachten. Sie werden durch einfaches Überlappen der Bahnenenden hergestellt. Hochfrequenzschweißen eignet sich für PVC-beschichtete Polyestergewebe, Temperaturschweißen für PTFE-beschichtetes Glasfasergewebe. Miteinander verschweißt werden die Beschichtungen, nicht die Gewebe selbst ( 23, 24). t geklebte Stöße: diese Technik ist auf Sonderanwendungen beschränkt, bei denen alternative Methoden nicht anwendbar sind, beispielsweise auf bestimmte Reparaturarbeiten. Nähte, Klebungen und Schweißungen sind vorwiegend Werksfügungen. Daneben existieren auch Montagefügungen:

8. Membransysteme

641

F

21 Beispiel eines genähten Stoßes von Membranen

22 Foto eines genähten Stoßes

23 Ausführungen geschweißter Stöße von Membranen F

24 Foto eines geschweißten Stoßes

25 Konfektionierter Membranrand mit Keder.

26 Konfektionierte Membranecke mit Keder und Wulste zur Regenwasserleitung.

642


t verseilte Stöße: durch Verseilen der anstoßenden Bahnenenden durch eingearbeitete Ösenöffnungen hindurch. t geklemmte Stöße: Klemmen mithilfe zweier verschraubter Flachprofile ( 27). Es sind zwei Ausführungen möglich:

27 Geklemmter Stoß zweier Membranen. Unter der Schutzabdeckung sind die Klemmleisten erkennbar.

tt NJU àCFSMBQQFOEFO .FNCSBOFOEFO %JF )BMUFSVOH EFS Membrane erfolgt weder durch Reibschluss noch durch die Schraubenlöcher in der Membrane. Zu diesem Zweck werden die Löcher mit ausreichendem Übermaß geschnitten. Stattdessen ist das überstehende Membranende um einen Kederstab geschlungen. Dieser wird infolge der Zugkraft auf der .FNCSBOFHFHFOEJF4FJUFOnÊDIFEFT,MFNNQSPmMT gedrückt ( 28). tt PIOFÃCFSMBQQVOHEFS.FNCSBOFOEFO"VTGàISVOHBOBMPH[V oben, jedoch Kederstäbe in Nuten im Profil gehalten. Dadurch keine Notwendigkeit, die Membrane zu perforieren ( 29). Klemmplattenstöße lassen sich auch einseitig auf anschließenden starren Bauteilen realisieren ( 30).

6.2

Ränder

6.2.1 frei spannende Ränder

Membranränder können frei zwischen Verankerungspunkten spannen oder an starren umgrenzenden Bauteilen angeschlossen werden. Girlandenförmige frei spannende Ränder werden im Membranbau an linearen Seitenbegrenzungen von Membranfeldern zwischen punktuellen Verankerungen sowie auch ggf. in schlaufen- oder rosettenförmigen Hoch- oder Tiefpunkten innerhalb eines Membranfelds ausgeführt. Sie werden grundsätzlich in drei Varianten konstruiert: t integriertes Randseil in umgeschlagenem Membranrand (in Membrantasche eingezogen) ( 35). Das Seil übernimmt die Normalzugkräfte aus der Membrane, zusätzlich entstehen aus dem biaxialen Zug der Membrane entlang des Seils ausgerichtete Tangentialkräfte, die zu einem Gleiten der Tasche am Seil führen können. Diese müssen ab einer gewissen Kraftgröße gesondert in den Punktlagerungen verankert werden. t freies Randseil außerhalb des Membranrands mit punktuellen Halterungen der Membrane ( 36). t JO EJF Membrane eingenähte oder -geschweißte Bänder oder Gurte ( 34).

6.2.2 starr gehaltene Ränder

Lineare Befestigungen an starren Bauteilen können an Randbegrenzungen von Membranfeldern auftreten wie auch an innerhalb eines Membranfelds angeordneten Hoch- und Tiefpunkten, die als

8. Membransysteme

KS

M2

KP

643

M1

KP KS

KP

KS

M2

KS

M1

28 Klemmplattenstoß zweier Membranen mit Keder. Perforierung der Membrane zum Durchführen des Bolzens. Übermaß im Loch erforderlich.

29 Beispiel eines Klemmplattenstoßes mit Halterung der Kederstäbe in Nuten des Klemmprofils. Keine Perforierung der Membrane nötig.

KP

M Membrane KS Kederstab KP Klemmplatte

1

2 3 5

z

x

30 Einseitiger Klemmplattenstoß an einer linearen festen Halterung der Membrane.

31 Zwei benachbarte Klemmplattenränder an einem Kehlseil.

1

6

2

3

4

z

RG

M y

32 Starrer linearer Anschluss einer Membrane an massive Bauteile. 1 2 3 4 5 6 33 Girlande

34 Detail eines in die Membrane eingenähten Gurtes.

Membrane Klemmplatte Kederstab Verwahrungsblech Rinne Membranlappen zur Abdeckung

RG Randgurt M Membrane

644


starre Fassungen ausgebildet sind, wie beispielsweise in Form von Ringen. Einige Ausführungsvarianten: t Rohr in Membrantasche: ein steifes Rohr wird in eine Membrantasche eingezogen ( 37). Es gelten die gleichen Bedingungen wie beim Randseil. Für PVC-beschichtetes Polyestergewebe geeignet. t Verseilung in Randprofil: Die Verseilung wird durch Ösen am Membranrand geführt ( 38). Die dreieckförmige Verseilung ist imstande, Normal- und Tangentialkräfte am Membranrand zu übertragen. Für PVC-beschichtetes Polyestergewebe geeignet. t geklemmter Rand: Ausführung analog zum geklemmten Bahnenstoß, mit einseitigem Klemmprofil und Keder ( 30). Geeignet für PVC-beschichtetes Polyestergewebe und PTFE-beschichtetes Glasfasergewebe. 6.3

Punktuelle Verankerungen

Die punktuelle Lagerung von Membranen in Form von Zwickeln ist eine charakteristische konstruktive Lösung des Membranbaus. An ihr wird entweder ein durchgehendes Randseil umgelenkt oder die Randseile von zwei zusammenstoßenden Randgirlanden zusammengeführt und verankert. Dabei sind sowohl die Kräfte aus dem Randseil wie auch die Tangentialkräfte in der Membrane aufzunehmen ( 43). Dies muss an starren Anschlussteilen im richtigen Angriffswinkel erfolgen, um Exzentrizitäten und Spannungsspitzen zu vermeiden. Die Verankerungen müssen nachjustierbar sein. Es sind Ausführungen mit um die Ankerplatte herum frei ausgeschnittener Membran möglich ( 39). Dabei werden die Tangentialkräfte entlang der Randseile mit gesonderten Gurten verankert, die BVGEJF.FNCSBOnÊDIFHFTDIXFJUTJOE&CFOGBMMTLBOOEJFMembrane am Rand der Ankerplatte linear geklemmt sein ( 45-48). Die Randseile können entweder durchgehend ausgebildet sein ( 39-41) oder alternativ beidseits der Ankerplatte in Rohrhülsen verankert werden ( 43). Bei der ersten Lösung wird die Membrane beispielsweise ohne Ausschnitt zwischen zwei ovalförmigen Klemmplatten gehalten ( 39, 41) oder auch ausgeschnitten und an der sattelförmigen Eckplatte befestigt ( 40).

8. Membransysteme

645

RS

M

RS

KL

KS KP M

35 Randseil in Membrantasche.

36 Detail eines freien Randseils mit punktuellen Klammerhalterungen. M Membrane RS Randseil KL Klammer KS Kederstab KP Klemmplatte

HB

RR MÖ

M

H

RP

VS

KS

Ö

M

37 Detail eines Randrohrs in einer Membrantasche.

38 Verseilung einer Membrane mit einem Randprofil. M RR RP KS MÖ Ö VS H HB

Membrane Randrohr Randprofil Kederstab Membranöffnung Öse Verseilung Haken Haltebügel

KP

RS

39 Membranzwickel: durchgehende Randseile zwischen ovalförmigen Klemmplatten. KP

R

RS R

Klemmplatte, ausgerundet für Seilumlenkung Randseil Rohr

40 Membranzwickel analog zur Abbildung links (Arch.: SL-Rasch).

646


M

41 Membranzwickel, an der Ankerplatte punktuell geklemmte Membrane.

M

Membrane Klemmplatte, ausgerundet für Seilumlenkung RS Randseil RG Randgurt HB Haltebügel R Rohr Tangente an die Girlande im Punkt P tP AP Anker- oder Eckplatte

KP

M KP

RS RG RS

R HB

42 Membranzwickel, Standardausführung, frei ausgeschnittene Membrane, Tangentialkräfte mit zusätzlichen Randgurten RG verankert

43 Verteilung von Normal- und Tangentialkräften am Randseil einer Girlande. Der reguläre biaxiale Spannungszustand (Zx, Zy) steht in der Membrane am Punkt A mit den äußeren Lasten im Gleichgewicht. Die Zugkräfte Zx und Zy ergeben die Resultierende R. Sie gliedert sich in jedem Punkt P des Randseils RS auf in eine normale Komponente Fq, die durch das Seil aufgenommen wird, und eine tangentiale Komponente Ft. Die zugehörige Reaktionskraft Rt ist durch Reibung in der Seiltasche nicht aufnehmbar, sondern muss durch einen gesonderten Zuggurt RG übertragen werden oder alternativ durch direkte Verknüpfung der Membran an der Eckplatte EP.

Zy R Z’x

45 Membranzwickel: Randseile in Rohrhülsen verankert, Membrane mittels Klemmplatten linear an der Ankerplatte befestigt.

tP M

Fq

Z’y

R

P Ft

AP

Rq

q t

RS Ry

y

x

AP

R

46 Membranzwickel, Ausführung analog zur Abbildung links. Über die Eckplatte ist eine Regenrinne hinweggeführt.

RS RG

Rt

RG

EP

44 Membranzwickel, Standardausführung, frei ausgeschnittene Membrane, Tangentialkräfte mit zusätzlichen Randgurten RG verankert

Zx A

8. Membransysteme

647

1 B B-

11

11

10 8 9 2

3

A-A

8

9

47 Membranzwickel: Es werden Randseile (4) wie auch Gratseile (3) und ein Kehlseil (2) an der Eckplatte (5) verankert (Arch.: SL-Rasch). 5

14 5

13 12 15 A-A

y

x

B-B

6

7

8 9 10

4

1

3

11

M 1:20 15

14

0

100

200 mm

1 Membran 2 Kehlseil 3 Gratseil 4 Randseil 5 Eckplatte 6 Rohrhülse 7 Pressfitting mit Gewinde 8 Kederstab 9 Klemmplatte 10 Haltebügel aus Stahl 11 Schweißsaum der Membrantasche um das Gratseil 12 Mutter und Sicherungsmutter 13 nBDIF6OUFSMBHTDIFJCF 14 Gewindestange 15 Sackloch mit Gewinde

48 Membranzwickel, während der Montage: Ausführung analog zur Abbildung oben (Arch.: SL-Rasch).

648


6.4

Membranverstärkungen

Bei punktuellen Membranverankerungen treten Spannungskonzentrationen auf, welche manchmal die Zugfestigkeit des Membranwerkstoffs übersteigen. In diesen Fällen kann die Membranhaut durch Aufbringen von verstärkenden zusätzlichen Lagen ( 50) oder durch lokales Einfügen von zugfesterem Material ( 51) zur Aufnahme der Spannungen ertüchtigt werden. Eine kontinuierliche Einleitung der Kräfte in das Membranfeld wird durch spitz zulaufenden Zuschnitt in Richtung der Membranbahnen begünstigt. Es entstehen oftmals sternförmige Muster an den Punkthalterungen ( 52).

6.5

Außenwandanschlüsse innerhalb von Membranfeldern

Anschlüsse zwischen starren Umfassungen und Membranen mit frei spannenden Girlandenrändern erfolgen im Membranfeld und sind notwendigerweise beweglich auszuführen. Die Bewegungen der Membrane unter wechselnden Lasten dürfen von den starren anschließenden Bauteilen nicht behindert werden. Zu diesem Zweck können werksseitig Lappen an der Membrane angebracht und vor Ort an die Außenwand angeschlossen werden. Zur Verbesserung der Wärmedämmung lassen sie sich doppellagig ( 53), bei Bedarf auch wärmegedämmt ausführen ( 49). Es sind auch pneumatisch gespannte Schläuche in Anwendung ( 54).

6.6

Abführung von Regenwasser

Herkömmliche Rinnenausführungen sind für Membranen nicht geeignet. Stattdessen wird das Niederschlagswasser an Membranrändern durch geeignete Aufkantungen oder aufgesetzte Führungen BVG EFS .FNCSBOnÊDIF [V EFO QVOLUVFMMFO 7FSBOLFSVOHFO PEFS sonstigen singulären Punkten geleitet und dort gesammelt und abgeführt ( 56).

5

4

1

10 49 Beweglicher Anschluss einer Membrane an eine nicht bewegliche Außenwand mithilfe eines Dämmstreifens (Arch.: SL-Rasch). 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Hauptmembran Membrananschlussstreifen für Fassade Innenmembran, untergehängt Mineralfaser-Wärmedämmung d = 12 cm, 3 x 4 cm Dampfsperre Fassade Druckstrebe Ausleger Konsole Ankerplatte für Membran

7 3

2

8

9 6 M 1:50

z

0 100

x

500 mm

8. Membransysteme

649

50 Verstärkung der Membrane durch zusätzliche Lagen oder Borte

1

51 Verstärkung der Membrane durch lokales 52 Sternförmiges Bortenmuster Einfügen von zugfesterem Material.

53 Beweglicher Anschluss einer innen liegenden Membrane an einer festen Außenwand (Arch.: J. L. Moro).

9 7

3

1 2

2

3 6

4

8

5

Hauptmembran, ETFE doppellagig zweischaliges Übergangselement aus Polycarbonat, an der Sprosse 6 befestigt alte Fassade mit Stahlsprossung und Einfachverglasung neue Inennfassade mit Holzsprossung und Isolierverglasung Schwert zur Membranbefestigung Holzsprosse Luftpuffer Öse Membranlappen, auf Hauptmembran 1 aufgeschweißt

5 6 7 8 9

z

4

x

54 Beweglicher Anschluss Membrane an fester Außenwand, mit überlappenden Plexiglasscheiben

55 Beispiel für eine Führung auf (4) einer Membrane zur Wasserableitung. 1

3 30

4 30

6 8 115 60

16

2

5

7

9

10

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Hauptmembran Anschlusslappen für Fassade aufgeschweißter Membranstreifen Wulst zur Regenwasserleitung aus Schaumstoffschlauch Ø 40 mm Hauptmembranumschlag, verschweißt Klemmplatte aus Aluminium Schutzlage aus PVC Kederstab, Ø 10 mm Haltebügel aus Stahl Randseil

z

x

56 Regenschläuche zur Abführung des Niederschlagswassers

650


Anmerkungen

1 2

3 4 5 6 7 8 9

Nach Koch K M (Hg.) (2004) und Forster B, Mollaert M (Hg.) (2004) Der Text des folgenden Abschnitts 4 orientiert sich im Wesentlichen an Forster B, Mollaert M (Hg.) (2004), Kap. 4: Chilton J, Blum R, Devulder T, Rutherford P Internal Environment Forster B, Mollaert M (Hg.) (2004), S. 134 f Maysenhölder W (2006), S. 291 Maysenhölder W (2006), S. 295 Mehra S R (2001), Mehra S R, Weber L (2005), Mehra S R, Weber L (2002) Forster B, Mollaert M (Hg.) (2004), S. 136 f Forster B, Mollaert M (Hg.) (2004), S. 138 f Mehra S R, Weber L (2002), S. 130, 132

1. Öffnungen 2. Fenster 2.1 Entwicklungsgeschichte 2.2 Funktionen 2.3 Fenstertypen 2.4 Konstruktive Voraussetzungen 2.5 Der Fensterrahmen 2.6 Das Glas 2.7 Die wesentlichen konstruktiven Lösungen 2.7.1 Der Anschlag Blend-/Flügelrahmen 2.7.2 Die Einfassung und Abdichtung des Glases 2.7.3 Der Anschluss an die Außenwand 2.7.4 Die äußere Fensterbank, die Sohlbank 2.7.5 Beschläge 2.8 Bauphysikalische Teilfunktionen 2.8.1 Luft- und Schlagregendichtigkeit 2.8.2 Wärmedämmung des Rahmens 2.8.3 Schallschutz 2.9 Besonderheiten des Holzfensters 2.9.1 Werkstoffe und Herstellung 2.9.2 Dauerhaftigkeit 2.9.3 Wärmedurchgang am Rahmen 2.9.4 Sonderform Holz-Aluminiumfenster 2.10 Besonderheiten des Aluminiumfensters 2.10.1 Werkstoffe und Herstellung 2.10.2 Dauerhaftigkeit 2.10.3 Wärmedurchgang am Rahmen 2.11 Besonderheiten des Kunststofffensters 2.11.1 Werkstoffe und Herstellung 2.11.2 Dauerhaftigkeit 2.11.3 Wärmedurchgang am Rahmen 2.12 Besonderheiten des Stahlfensters 2.12.1 Werkstoffe und Herstellung 2.12.2 Dauerhaftigkeit 2.12.3 Wärmedurchgang am Rahmen 3. Außentüren 3.1 Allgemeine Merkmale 3.2 Feuchteschutz Anmerkungen

XI

VERBINDUNGEN



XII

ÄUSSERE HÜLLEN



XIII

INNERE HÜLLEN



652

1.


Öffnungen

zur Terminologie im Zusammenhang mit Fenstern und Türen vgl. die dreisprachige Aufstellung in DIN EN 12519

In diesem Kapitel sollen Abschlüsse von Öffnungen in äußeren Hüllbauteilen diskutiert werden. Bei Öffnungen handelt es sich um singuläre Orte in einem flächigen Hüllbauteil wie einer Außenwand oder einer Dachfläche, die zu einem bestimmten Zweck, sei es Lüftung, Belichtung, Ausblick oder Durchgang, hergestellt werden und mit einem flächigen Abschluss besonderer, auf die Funktion zugeschnittener Bauart klimatisch geschlossen sind. Kennzeichnend für Abschlüsse von Öffnungen ist folglich stets der Wechsel in der Bauart gegenüber dem umgebenden Hüllbauteil. Zu Abschlüssen von Öffnungen in äußeren Hüllbauteilen zählen nach dieser Definition t Fenster in Außenwänden oder Dächern t Außentüren, die sich von Fenstern durch die Möglichkeit des Durchgangs unterscheiden

Kap. XIII-4, Abschn. 2 Türen, S. 898

Innentüren, die mit Außentüren naheliegender Weise verschiedene konstruktive Gemeinsamkeiten aufweisen, werden im Kapitel XII-11 behandelt ( ).

2.

Fenster

Fenster sind Abschlüsse von Öffnungen in Außenwänden verschiedener massiver oder leichter Bauart, die nicht für einen Durchgang vorgesehen sind.

2.1

Entwicklungsgeschichte

Die Entstehung des Fensters als eigenständige Baukomponente erklärt sich aus der Logik der herkömmlichen Mauerwerksbauweise, bei der die Außenwände für Belichtung, Belüftung und Ausblick nicht geeignet sind und infolgedessen notwendigerweise lokal durchbrochen werden müssen. Aus dieser Voraussetzung leitet sich der Begriff der Lochfassade ab. Die ursprünglich vermutlich vorwiegend zum Zweck der Lüftung (window = Windauge) und Belichtung in den Mauerverband eingearbeiteten Öffnungen waren zunächst ungeschützt oder wurden notdürftig mit Fellen oder Tüchern verhängt. Zum Schutz vor Wetter und Wind wurden in der Antike dünne, durchscheinende Marmorscheiben in die Öffnungen gesetzt. Erst mit der breiteren Verfügbarkeit von Glas entstand das Fenster in seiner heutigen Ausprägung. Die Dimensionen der Fensteröffnung waren dabei stets begrenzt durch: t EJFlimitierten Glasformate: Mundgeblasene Gläser konnten nur in kleinen Scheibengrößen gefertigt werden. Fensterflächen in der erforderlichen Größe waren lediglich mittels einer Haltekonstruktion aus Blei herzustellen. Darüber hinaus gehende Fensterflächen erforderten eine zusätzliche Sprossenkonstruktion aus Holz. tEJF(SFO[FOEFSJN.BVFSWFSCBOESFBMJTJFSCBSFOÖffnungsgrößen.

9. Öffnungen

1 Historisches Holzfenster mit einfacher Kittverglasung (ca. 1900).

653

2 Historisches Kastenfenster in Holz mit verkitteter Einfachverglasung.

654


t EJFhohen Preise von Glasprodukten. t EJF schlechte Dämmfähigkeit und mangelnde Dichtigkeit der Glasflächen, die wärmetechnisch einen Schwachpunkt in der gemauerten Außenwand darstellten. Die großflächigen Glasfenster in gotischen Kathedralen des Mittelalters sind eines der seltenen Beispiele, bei denen vor dem 20. Jh. echte großformatige Glaswände ausgeführt wurden. Die damit verbundene bautechnische Leistung sowie der hohe bauliche Aufwand, der dabei getrieben wurde, erklärt sich aus dem sakralen Charakter dieser Bauten. 2.2

Funktionen

Ein Fenster oder eine verglaste Fläche allgemein kann folgende Funktionen ausüben bzw. Aufgaben erfüllen: DIN 5034-1 bis 6

t Tageslicht in das Rauminnere zu leiten ( ). Dies leisteten anfänglich transluzente (Marmor, Butzenglas, Gussglas) später transparente Materialien. t Ausblick zu ermöglichen. Diese Forderung konnte erst seit der Entwicklung von poliertem Flachglas (17. Jh.), also echtem transparenten Glas, umgesetzt werden. Davor erlaubten Glasprodukte wegen der unregelmäßigen Oberfläche und den vielfältigen Verunreinigungen und Lufteinschlüssen keinen wirklich ungetrübten Durchblick.

DIN 4108-7, DIN 18055

t 7PSWind, Niederschlag und thermischen Schwankungen zu schützen, d. h. im Wesentlichen die gleichen Hüllfunktionen wie die umgebende Außenwand zu erfüllen ( ) t %JFLüftung des Innenraums zu ermöglichen. Aus dieser Forderung leitet sich die Öffenbarkeit des Fensters, oder zumindest von Teilen desselben ab. t formalästhetische oder symbolische Aufgaben. Diese Funktion lässt sich beispielsweise an den farbigen gotischen Glasfenstern veranschaulichen, die von innen als leuchtende Tableaus wahrgenommen werden. Fenster sind ferner ein wichtiges Gestaltelement an Fassaden und beeinflussen das Erscheinungsbild des Gebäudes nachhaltig. Insbesondere bei sogenannten Lochfassaden treten sie als kompositorisches Pendant zu den geschlossenen Wandflächen in Erscheinung. Sie sind hinsichtlich ihres Formats und ihrer formalen Ausprägung stets eng im Gestaltkonzept des Gesamtgebäudes eingebunden.

2.3

Fenstertypen

Fenster werden gemeinhin klassifiziert bezüglich folgender Merkmale:

DIN EN 12519, 2.2 und A 3.1

t "O[BIMEFS'FOTUFSFCFOFO

9. Öffnungen

655

c

3 Fensterstock eines historischen Holzfensters mit Falz- und Fensterbrettentwässerung nach außen. Es ist der überstehende Wetterschenkel mit Tropfnut erkennbar. Optional ist ein Blechkasten c zum Einfangen des Kondenswassers vorgesehen.

f f s

4 Fensterstock eines historischen Verbundfensters mit getränkten Filzdichtungen f und Sturmschiene s aus Eisen, um das Eintreiben von Regenwasser in den Stoßfalz zu verhindern. Der Wetterschenkel ist unterseitig mit Gefälle nach außen ausgebildet.

656


tt Einfachfenster ( 5): diese stellen heute den Standard dar. tt Verbundfenster ( 6): bestehen aus zwei miteinander verbundenen Flügeln mit jeweils Einfachverglasung, die sich zu Reinigungszwecken entkoppeln lassen. Sie sind heute nicht mehr gebräuchlich. tt Doppel- oder Kastenfenster ( 7): traditionelle Fensterform in Mittel- und Nordeuropa. Eine Fensterebene wurde gewöhnlich im Sommer demontiert; heute nur noch in Sonderfällen, beispielsweise bei Glasdoppelfassaden, im Einsatz. DIN 107 Kap. XIII-4, Abschn. 2.4 konventionelle Festlegungen, S.904

t Drehrichtung: man unterscheidet zwischen links- und rechtsöffnenden Fenstern sowie zwischen Öffnungs- und Schließfläche. Die Verhältnisse sind analog zu denen bei Türen und werden in Kapitel XIII näher erläutert ( ). t Bewegungsart: dies ist ein bedeutsames Ordnungsmerkmal, um ein Fenster zu charakterisieren. In der Übersicht in 8 sind die wichtigsten Fenstertypen in Abhängigkeit ihrer Bewegungsart klassifiziert. Der am weitesten verbreitete Fenstertyp ist gegenwärtig in Deutschland zweifelsohne das Drehkippfenster. In anderen Ländern überwiegen hingegen andere Fenstertypen. t -BHFBN(FCÊVEF"MTFenster versteht man in der Regel solche an einer Fassade, daneben spricht man auch von Dachflächenfenstern, Kellerfenstern etc. t TPXJF BVDI konstruktive Merkmale wie der Werkstoff des Rahmens (Holz-, Aluminium-, Stahl-, Kunststofffenster) – diese Klassifikation übernehmen wir im nachfolgenden Text – oder die Verglasungart (Isolierglasfenster).

2.4

Konstruktive Voraussetzungen

Aus den in Abschnitt 2.2 angesprochenen Randbedingungen der Entwicklung von Fenstern lassen sich die folgenden konstruktiven Voraussetzungen ableiten: t %BT Fenster stellt ein Flächenbauteil aus dem spezifischen Material Glas dar, das in einer Öffnung in der geschlossenen Mauerschale konstruktiv zu integrieren ist. Wegen der großen Sprödigkeit des Glases und der daraus folgenden außerordentlich großen Empfindlichkeit gegen lokale Spannungsspitzen und Zwängungen verbietet sich ein direkter Kontakt zwischen Mauer und Glas. Es ist eine plastische oder elastische Zwischenschicht erforderlich, bzw. allgemein eine bewegliche Fuge, die Relativbewegungen zwischen Glas und Mauer aufnimmt. Zumeist werden dieser ausgleichenden Zwischenschicht auch dichtende Aufgaben zugeteilt.

9. Öffnungen

657

1

2 B

3

F

B

5 Prinzipschema eines Einfachfensters: B Blend-, F Flügelrahmen.

F

B

6 Prinzipschema eines Verbundfensters.

7 Prinzipschema eines Doppel- oder Kastenfensters.

Drehen

Drehfenster, einflügelig

Drehkippfenster

Wendefenster

Schwingfenster

Schieben

Vertikalschiebefenster

Horizontalschiebefenster

Hebeschiebefenster

Hebeschiebekippfenster

Kippfenster

Klappfenster

Heben/Schieben

Kippen, Klappen

konventionelle Darstellungssymbolik:

F

Bewegung in Richtung zum Betrachter Bewegung weg vom Betrachter

8 Tabellarische Übersicht der wichtigsten Fenstertypen in Abhängigkeit ihrer Bewegungsart gemäß DIN 12519.

658


t EJFkleinen verfügbaren Scheibengrößen setzten bei älteren Fenstern eine tragende und einfassende Rahmenkonstruktion aus Holz voraus, um größere Fensterflächen aus Einzelscheiben zusammenzusetzen. Diese verlieh dem Gefüge der Verglasung ausreichende Steifigkeit. Sie besteht aus umgebenden Randhölzern und Zwischensprossen. Die Holzumrahmung bietet auch eine geeignete Verstärkung des Rands der Glasfläche dort, wo sie an der Laibung der Maueröffnung anzuschlagen ist und wo sie am geöffneten Flügel der Gefahr von Stößen ausgesetzt ist. t EJFFMFNFOUBSF'PSEFSVOHOBDIÖffenbarkeit von Glasflächen zu Lüftungszwecken ist baupraktisch nur unter Zuhilfenahme eines umlaufenden Rahmens aus geeignetem Werkstoff zu realisieren. Dies aus folgenden Gründen: tt %JF OÚUJHF Dichtigkeit gegen Wasser und Wind ist bautechnisch zuverlässig nur an einer Fuge zwischen Teilen aus Materialien mit relativ engen Toleranzgrenzen zu bewerkstelligen – dies geschah entwicklungsgeschichtlich mit Teilen aus dem gleichen Material, und zwar Holz. Eine bewegliche Kontaktfuge zwischen Mauer und Glas, bzw. zwischen Mauer und Holzrahmen, ist mit der nötigen Präzision nicht ausführbar. tt %JFJNHFÚGGOFUFO;VTUBOECFJN%SFInàHFMOVSBOFJOFS,BOte gehaltene bewegliche Fensterfläche muss frei tragend ausgeführt werden. Herkömmliche Fenstergläser lassen sich nicht frei tragend ausführen bzw. aufhängen, so dass auch aus diesem Grund eine Rahmenkonstruktion erforderlich ist. Der Holzrahmen mit steifen Rahmenecken ist dafür verantwortlich, die Last der Glasfläche auf den festen (Blend) rahmenteil zu übertragen. Die Scheibe gibt ihre Last zumeist über eine sogenannte Klotzung – einem punktuellen Futter aus elastischem Material – an mehreren Punkten an den Rahmenschenkel ab. 2.5

Der Fensterrahmen

Die Folge dieser konstruktiven Voraussetzungen ist also die Umrahmung der Glasfläche mittels eines geeigneten Materials: früher ausschließlich Holz, heute auch Aluminium, Stahl oder Kunststoff. Ferner die Aufteilung des Rahmens in den öffenbaren Fensterabschnitten in einen tt GFTUFOBlendrahmen und einen tt CFXFHMJDIFOFlügelrahmen. Beide schlagen in geschlossenem Zustand gegeneinander an und schließen dank einer geeigneten Falzung windund wasserdicht ab.

9. Öffnungen

659

Die ursprünglich in kleine Scheibenfelder unterteilten Glasflächen älterer Fenster wichen mit der Verfügbarkeit immer größerer Glasformate und preiswerterer Glasprodukte der bereits seit den sechziger Jahren üblichen sprossenlosen Fensterausführung. Die Einscheibenverglasung von Fenstern, die bis vor 50 Jahren der Standard war, ist heute wegen der unzureichenden Wärmedämmung bei beheizten Räumen nicht einsetzbar. Gegenwärtig ist Zweischeiben-Isolierglas die Norm (). Neuerdings kommen vereinzelt auch hochdämmende Dreischeiben-Isoliergläser oder vergleichbare Produkte zum Einsatz. Als Folge der vergrößerten Scheibenformate und der Verwendung von Mehrscheiben-Isolierglas haben sich die Lasten, die der Fensterrahmen zu tragen hat, um ein Mehrfaches erhöht. Aus diesem Grunde haben sich die sichtbaren Breiten bei Fensterrahmen nach heutigem Stand der Technik gegenüber älteren Fenstern mit Einfachglasscheiben deutlich vergrößert. Auch die heute übliche doppelte Falzung sowie die im Rahmen integrierten, für die Betätigung des Fensters erforderlichen Getriebeteile () haben zu deutlich vergrößerten Rahmenbreiten geführt.

2.6

Moderne Fensterprofile sind komplex geformte, industriell hergestellte Bauteile mit zahlreichen Funktionszuweisungen, deren konstruktive Gestalt das Resultat eines längeren technischen Optimierungsprozesses ist. Wesentliche Parameter sind dabei – unter anderen – Fragen des Witterungsschutzes, der Wärmedämmung, der Dichtheit, der Herstellung sowie der Bedienung. Die einzelnen technischen Lösungen sollen im Folgenden anhand des entwicklungsgeschichtlich älteren und auch heute sehr verbreiteten Holzfensters diskutiert werden. Die Aussagen sind zum großen Teil auch auf Fenster aus anderen Werkstoffen übertragbar. Besonderheiten von Fenstern aus Aluminium, Stahl und Kunststoff werden im Anschluss besprochen.

2.7

Die Fuge zwischen Blend- und Flügelrahmen wird stets in gefalzter Ausführung ausgebildet. Eine Falzung schafft einen Fugenabschnitt, der parallel zur Fensterebene verläuft ( 9-12, Fugenabschnitt a) und zwei wichtige Vorteile bietet ( ):

2.7.1

t Relativbewegungen zwischen Blend- und Flügelrahmen, wie sie beispielsweise auftreten können aufgrund: tt WPOVerformungen des Blend- oder Flügelrahmens infolge Quellens oder Verziehens des Holzes bzw. tt Nachgebens der steifen Rahmenecken unter dem Gewicht der Scheiben oder durch vielfache Betätigung des Flügels und ggf. zum Festklemmen des beweglichen Flügels führen würden, lassen sich frei aufnehmen und haben keinen Einfluss auf die Fugenbreite im Dichtbereich (Fugenabschnitt a). Dadurch herrschen unabhängig von der Verformung stets gleiche Verhältnisse für die Dichtkonstruktion.

Das Glas

Band 1, Kap.IV-4, Abschn. 3.1 Isoliergläser, S. 312 ff

2.7.1 der Anschlag Blend-/Flügelrahmen sowie Abschn. 2.7.5 Beschläge, S. 678

Die wesentlichen konstruktiven Lösungen

DIN 68121-2

Der Anschlag Blend-/Flügelrahmen

Kap. X, Abschn. 6.5 Überlappende Fuge, S. 632

660


Kap. X, Abschn. 4.3.4 Fuge mit federweicher Füllung und Anpressdruck, S. 619

13, Teil 11

11, Anschlag 1 11, Teil WS

11, Teil WSS, 13, Teil 15 13, Fläche 3 13, Raum 13 13, Teil 17

13, Raum 13

Bevorzugt werden Fensterbauarten (nach DIN 18055), bei denen Schlagregen- und Winddichtung in verschiedenen Ebenen mit mindestens 15 mm Abstand liegen

t &TMÊTTUTJDIFJOAnpressdruck zwischen den Fugenflanken im Fugenabschnitt a durch Gegeneinanderdrücken des Flügel- und Blendrahmenprofils rechtwinklig zur Fensterebene erzeugen, der ein Dichten durch elastisches Zwischenelement und Pressdruck erlaubt ( ). Eine – hypothetische – linear durchgehende Fuge ohne Falzung (wie auf 9) bietet diese Möglichkeiten nicht. Ein Anpressdruck auf die Fuge ist in Fensterebene unter diesen Voraussetzungen nur schwer herzustellen. Die aus Toleranzgründen vergleichsweise große notwendige Fugenbreite zwischen beiden Rahmenteilen (in Fugenabschnitten b), ist auf der Außenseite der Witterung ausgesetzt und lässt raumseitig eventuelle Verschiebungen zwischen Flügel- und Blendrahmen in Form variierender Fugenbreiten mit bloßem Auge deutlich erkennen. Die horizontalen Fugenabschnitte werden infolgedessen sowohl aus formalästhetischen wie dichttechnischen Gründen ebenfalls gefalzt ausgeführt, so dass sie beidseitig frontal überdeckt sind ( 11). Auch die Bündigkeit der Ansichtsflächen von Blend- und Flügelrahmen, wie sie bei Aluminiumfenstern üblich ist, lässt sich mithilfe des Anschlags am Falz eher sicherstellen. Somit entsteht die für heutige Fenster übliche doppelte Falzung. Durchgesetzt hat sich die doppelte Falzung mit Mitteldichtung an der Anschlagsfläche 2 nach 11. Diese ist für die Fensterdichtigkeit hauptverantwortlich. In der Regel besteht sie aus einem Elastomer-Lippenprofil, auf das der Anpressdruck der Schließmechanik wirkt ( ). Als notorische Schwachstelle bleibt bei dieser Konstruktion die äußere Falzung, die insbesondere am unteren Rahmenteil vom Regenwasser sowie vom herabfließenden Fassadenwasser stark beaufschlagt wird ( ). Traditionellerweise wurde bei älteren Holzfenstern diese offene Fuge mithilfe eines so genannten Wetterschenkels abgedeckt ( ). Da dieses Holzteil jedoch aufgrund der hohen Beanspruchung frühzeitig verrottete, wird in modernen Holzfenstern eine metallische Regenschiene bzw. Wetterschutzschiene eingebaut ( ). Direkt auftreffendes Niederschlagswasser wird an der geneigten Außenfläche abgeleitet ( ). Eventuell eindringendes Wasser wird im Falzraum gesammelt ( ) und durch geeignete Neigung und Öffnungen wieder ins Äußere geleitet ( ). Auch das durch die Fugen an den seitlichen Rahmenteilen ggf. tretende Wasser fließt in die Hohlkammer der Regenschiene und gelangt von dort auf gleichem Wege nach außen. In dieser Entspannungskammer (A) kann sich der Winddruck abbauen ( ). Es handelt sich um ein Beispiel einer mehrstufigen Dichtung (): t Schlagregendichtung außen an der Fuge zwischen Flügelrahmen und Wetterschutzschiene t Winddichtung und Dichtung gegen Feuchte an der Mitteldichtung des Falzes

9. Öffnungen

661

A

B G

G

FR

FR b a

FZ BR

b

BR AW

AW

C

D G

G

FR

b

WS

FR

2

1 a

a

FZ

FZ

3 BR AW

b

1

DB

9-12 Schematische Darstellung einer hypothetischen nicht gefalzten Rahmengeometrie (A) und gefalzten Ausführungen von Fugen zwischen Flügel- und Blendrahmen von Fenstern (B bis D).

2

WSS

3 b

BR AW

b y

x

G Glas FR Flügelrahmen (beweglich) FZ Falz BR Blendrahmen (fest) DB Dichtungsband AW Außenwand WS Wetterschenkel aus Holz WSS Wetterschutzschiene aus Metall

662


Auf diese Weise wird sichergestellt, dass Regenwasser nicht aktiv durch den Winddruck durch die Fugendichtung gepresst wird. Die Wasserabführung an diesem Detailpunkt erfolgt bei Metalloder Kunststofffenstern analog. 2.7.2 Die Einfassung und Abdichtung des Glases

Verglasungsarbeiten: vgl. VOB Teil C, DIN 18361 und DIN 18545 Technische Richtlinien des Glaserhandwerks Nr. 17 (2003) Verglasen mit Isolierglas

Glas benötigt eine weiche Lagerung, die punktartige Lastkonzentrationen ausschließt. Neben der Einbettung in weichem Metall wie Blei war früher insbesondere die Kittverglasung üblich ( 14). Kitt ist eine Leinölmasse (Leinöl + Kreide als Füllstoff ), die bei der Verarbeitung plastisch ist, und nach einem längeren Trocknungsvorgang erhärtet. Hierbei wird das Glas – grundsätzlich Einscheibenglas – zunächst an einem Kittbett an die Falzfläche gelegt, mit Stiften gesichert und zuletzt rückseitig – also raumseitig – mit einem an der Rahmenkante abgezogenen Kittkeil gedichtet. Grundsätzlich gilt für nahezu alle Arten der Glaseinfassung am Rahmen, dass ein t &JOTFU[FO EFS 4DIFJCF nach Zusammenbau des Rahmens sowie auch ein t leichtes Auswechseln einer zerbrochenen Scheibe zu ermöglichen ist. Dies ist nur bei Einsetzen der Scheibe in einen seitlich offenen Falz gegeben, nicht in eine beidseitig geschlossene Nut. Als zusätzliche, leicht erneuerbare oder abnehmbare Befestigung dient dann entweder t FJOFVerkittung (heute nicht mehr in Anwendung) oder t FJOFGlasleiste.

t Glashalteleiste

Die Glasleiste bzw. Glashalteleiste stellt heute bei Fenstern den Standard der Scheibenhalterung dar ( 13, Teil 7). Sie wird bei Fensterbauarten in allen üblichen Materialien eingesetzt. Ihre Dimensionen liegen bei rund 20 x 20 mm. Zum Zweck eines besseren Erscheinungsbilds der Fuge sowie um die sichtbare Rahmenbreite zu gliedern, wird an der Fuge zwischen Leiste und Rahmen oftmals eine Schattennut ausgeführt. Um eine unnötige zusätzliche Schwachstelle nach außen zu vermeiden, liegen sowohl Verkittung als auch Glasleiste stets raumseitig.

t Glasfalz

Moderne Fenster sind mit Zweischeiben-Isolierglas ausgestattet ( 13, Teil 1). Der Abstandhalter zwischen den Scheiben, der mittels der Falzung vor UV-Strahlung zu schützen ist, fordert einen Mindest-Glaseinstand ( 19). In der Summe mit der notwendigen Fuge zwischen Scheibe und Rahmen, also dem Falzraum ( 13, Raum 8), ergibt sich eine Falzgrundtiefe von mindestens 18 mm. Der Falzraum, der früher mit Dichtstoff ausgefüllt wurde, wird heute als dichtstofffreier Hohlraum, der zu entwässern und für den Dampfdruckausgleich von außen (Wetterseite) zu belüften ist, ausgeführt.

DIN 18545-1

9. Öffnungen

663

1 2 3 4 5 6 8

2 7

9 10 11

19 18 20

21 23

14

innen

M 1:2,5 0

10

20

außen

30 mm

z

Metallsprosse

Kitt

x

12 13 3 15 16 17 3 22

16 24

26

25

Dichtstoff

Dichtstoff

13 Anschlag des Blend- und Flügelrahmens eines Holzfensters gemäß Rosenheimer Standard sowie Sohlbank und unterer Wandanschluss. Benennung der Bestandteile und Gestaltmerkmale. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

Zweischeibenisolierverglasung Dichtstoff, Nassverfugung Ablaufneigung für Wasserabführung Kantenausrundung Glasfalzanschlag Kompriband Glashalteleiste Klotzung/Falzraum Flügelrahmenprofil Kanal zur Entwässerung und Entlüftung des Falzraums (Dampfdruckausgleichsöffnung) Falzdichtung, Mitteldichtung Wasserabreißnut Entspannungskammer Kunststoffprofil: Anschlag für Mitteldichtung Wetterschutz- bzw. Regenschiene aus Aluminium Tropfkante Entwässerungsöffnung Nut für Getriebemechanik (Euronut) Mittelkerbe für guten Schraubensitz bei Getriebeeinbau Eurofalz mit vergrößerter Falzluft zur Aufnahme und zum Aufschrauben der Schließplatten der Getriebemechanik zusätzliche Innendichtung (optional) Blendrahmenprofil Fensterbank Kunststoffdichtungsprofil Sohlbank Abdichtung

Dichtprofil

Dichtprofil

14,15,16 Historische Kittverglasung mit Einfachglas und einfacher T-Sprosse (oben), Nassverglasung mit Dichtstoff (Mitte) und Trockenverglasung mit Dichtprofilen (unten).

664


Glas Handbuch 2007, S. 253

zu Verglasungssystemen mit Dichtstoffen siehe DIN 18545-3

t Klotzung vgl. GlasHandbuch 2007, S. 252, sowie Technische Richtlinien des Glaserhandwerks Nr. 17 (2003) Verglasen mit Isolierglas

In der Vergangenheit haben sich Verglasungssysteme bewährt, die im Glasfalzraum eine Trennung von Raum- und Außenklima vorsehen. Für mitteleuropäische Verhältnisse erfolgt eine GlasfalzraumBelüftung zur Wetterseite. Der Luftaustausch von der Raumseite in den Glasfalzraum wird durch eine Abdichtung verhindert. Die Lage der Abdichtung bildet im Idealfall eine Verlängerung der raumseitigen Glasscheibe des Isolierglases und schließt dicht mit dem Glasfalz ab ( ). Eventuell in den Falzraum eindringendes Wasser muss durch geeignete Kanäle durch das Rahmenprofil hindurch nach außen geleitet werden ( 13, Teil 10). Diese Kanäle dienen gleichzeitig dem Dampfdruckausgleich im Falzraum. Die Falzentwässerung ist nötig, weil man nicht von einer dauerhaften absoluten Dichtigkeit der Versiegelung ausgehen kann. Die Arbeitsgänge beim Einsetzen einer Isolierglasscheibe in den Rahmen sind auf der Abbildung rechts beschrieben (???). Die letzte Maßnahme ist das Versiegeln der außen- und innenseitigen Fuge mit dauerelastischer Dichtmasse, weshalb diese Art der Verglasung als Nassverglasung bezeichnet wird ( ) ( 13, Teil 2). Alternativ ist bei größeren Fassadenflächen bzw. bei anderen Rahmenwerkstoffen die so genannte Trockenverglasung üblich. Im Falzgrund findet die Klotzung der Scheibe Platz, auf der diese vor dem Versiegeln aufgesetzt wird, und über welche die Scheibenlast auf den Rahmen übertragen wird ( 13, Teil 8). Diese Klötze aus Kunststoff oder Hartholz (l = 80 bis 100 mm) müssen t FJOFweiche Auflagerung des Glases gewährleisten. t WFSIJOEFSO EBTTEBT(MBTBOJSHFOEFJOFS4UFMMFEFO3BINFOCFrührt, damit keine Spannungen auf das Glas übertragen werden. Hierfür sind nicht nur Tragklötze unter-, sondern auch Distanzklötze oberseitig erforderlich. t EVSDIJISF%JDLFHFXÊISMFJTUFO EBTTFJOfreier Falzraum für die Entwässerung sowie für die Belüftung bzw. den Dampfdruckausgleich entsteht. t TPXFJUJO&DLFOOÊIFMJFHFO EBTTmöglichst wenig Biegung im Rahmen hervorgerufen wird (aber Mindestabstand zu Ecken = eine Klotzlänge).

t %JDIUFMFNFOUF Dichtstoffe siehe DIN 18545-2 , DIN 18361, DIN EN 26927 Verträglichkeit der Dichtstoffe gemäß DIN 52460 BFS (Hg.): Technische Richtlinien für das Abdichten von Fugen im Hochbau und von

Glaserkitt ist heute für Verglasungen nicht mehr gebräuchlich. Für Versiegelungen werden dauerelastische Dichtstoffe eingesetzt ( 13, Teil 2). Diese haben die Aufgabe, das Glas dicht abzuschließen, so einzubetten, dass Verformungen und äußere mechanische Einflüsse nicht übertragen werden, und die Fugen dauerhaft luftdicht zu schließen. Zum Einsatz kommen:

9. Öffnungen

665

M 1:5 0

50 mm

20 21

z

x

17, 18 Vertikalschnitt durch ein Holzfenster in einer Außenwand mit Wärmedämmverbundsystem

666


t Silicone

Verglasungen IVD (Hg.): Glasabdichtung am Holzfenster mit Dichtstoffen sowie: Glasabdichtung am Holz-Alu-Fenster mit Dichtstoffen Bundesinnungsverband des Glaserhandwerks (Hg.): Dichtstoffe für Verglasungen und Anschlussfugen

t MS-Polymer-Dichtstoffe t Polysulfide t Polyurethane t Acrylate Als Fugengrund zwischen Glasfalzanschlag und Glasscheibe dienen elastische Dichtprofile oder -bänder ( 13, Teil 6). Alternativ einsetzbare Dichtprofile bestehen aus Neoprene, EPDM, PVC oder festem Silicon ( 56, Teil 10). Sie werden in Nuten eingepresst oder -gezogen. Die Eckstöße sind zu verkleben oder zu vulkanisieren, bzw. das Profil ist mithilfe eines Keilschnitts kontinuierlich um die Ecke zu führen. t

t

außen

b c

a2

e

c

Glasfalzanschlag

a2

e

a1

Glashalteleiste

Glasfalzanschlag

h

h

i

i

Glashalteleiste

außen

b

a1

g

g

d

d

Verglasung in Holzrahmen mit Glashalteleisten und angefaster Falzoberkante

Verglasung in Kunststoff- oder Metallrahmen mit Glashalteleisten

a 1 äußere Dichtstoffdicke a 2 innere Dichtstoffdicke b Glasfalzbreite

e Dicke der Verglasungseinheit g Glasfalzgrund h Glasfalzhöhe

c Breite der Auflage für die Glashalteleiste d Breite der Glashalteleiste

Dichtstoffdicke a1 und a2 bei ebenen Verglasungseinheiten, Mindestmaße

Glasfalzhöhe h, Mindestmaße Längste Seite der Verglasungseinheit

Glasfalzhöhe h bei MehrEinfachscheibenglas Isolierglas 1 min. min.

Längste Seite der Verglasungseinheit

bis 1000

10

18

über 1000 bis 3500

12

18

bis 1500 über 1500 bis 2000

über 3500

15

20

1

i Glaseinstand t Gesamtfalzbreite

Bei Mehrscheiben-Isolierglas mit einer Kantenlänge bis 500 mm darf mit Rücksicht auf eine schmale Sprossenausbildung die Glasfalzhöhe auf 14 mm und der Glaseinstand auf 11 mm reduziert werden.

Holz

Werkstoff des Rahmens Metall, Kunststoff, Oberfläche Oberfläche hell dunkel a1 , a 2 1 min.

hell

dunkel

3 4

3 3

4 5

4 6

3 4

über 2000 bis 2500

4

5

6

4

5

über 2500 bis 2750 über 2750 bis 3000

4 4

5 5

6

über 3000 bis 4000

5

1

Die innere Dichtstoffdicke a2 darf bis 1 mm kleiner sein. Nicht angegebene Werte sind im Einzelfall zu vereinbaren.

19 Anforderungen an Glasfalze bei Verglasungen mit Dichtstoffen gemäß DIN 18545-1.

9. Öffnungen

667

M 1:5

22

21

50 mm

17,18

0

y

x

M 1:5 0

50 mm

22

20 Horizontalschnitt durch das Holzfenster in 17, 18 mit Anschluss an die Außenwand.

F

20

y

x

21 Horizontalschnitt durch Holzfenster: Anschluss eines öffenbaren Doppelflügels Ö mit Stulpanschlag an eine Festverglasung F (oben) und Anschluss zweier öffenbarer Flügel mit Stulpanschlag an einem Pfosten (unten).

668


2.7.3 Der Anschluss an die Außenwand

Moderne Fenster sind technisch hoch entwickelte, vollständig vorgefertigte Baukomponenten, die zumeist vor Ort in eine Öffnung der Außenwand des Gebäudes eingebaut werden. Je nach Bauart der umgebenden Außenwand sind entsprechende Toleranzen zwischen den beiden Gewerken zu berücksichtigen. Da es sich beispielsweise bei Einbau eines Fensters in eine massive Außenwand um zwei Gewerke mit höchst unterschiedlichen Toleranzspannen und Verformungsverhalten handelt, sind geeignete Fugenbreiten und Verbindungsmittel zu wählen. Die Fuge zwischen Blendrahmen und umgebender Außenwand ist so auszuführen, dass

vgl. zu Toleranzen: DIN 18202

vgl. Richtlinie Institut für Fenstertechnik Rosenheim e. V.: Anschlussausbildung zwischen Fenster und Baukörper vgl. Bundesinnungsverband des Glaserhandwerks, Bundesverband Metall, Bundesverband Holz und Kunststoff (Hg.): Technische Richtlinie Einbau und Anschluss von Fenstern und Fenstertüren mit Anwendungsbeispielen, Nr. 20, 3. Aufl. 2003

t EJFLPOUJOVJFSMJDIFDichtigkeit der Außenwand gegen Wasser und Wind – und damit auch in großem Maße gegen Schall – t EJFDurchgängigkeit der Dämmebene und damit die Freiheit von Wärmebrücken t FJOFGGFLUJWFS4DIVU[HFHFOEindringen von Feuchtigkeit sowohl von außen als auch – in Form von Wasserdampf – von innen in die Konstruktion bzw. gegen Kondensation im Innern derselben gewährleistet ist.

t "OTDIMVTTBONBTTJWF"VFOXBOE

BFS (Hg.): Technische Richtlinien für das Abdichten von Fugen im Hochbau und von Verglasungen IVD (Hg.): Dichtstoffe in der Anschlussfuge für Fenster und Außentüren Bundesinnungsverband des Glaserhandwerks (Hrg.): Dichtstoffe für Verglasungen und Anschlussfugen

t "OTDIMVTTBOMFJDIUF"VFOXBOE

Kap. XII-5, Abschn. 1.1.2 Ausschnitte und Öffnungen, S. 450

Um diese vergleichsweise hohen Anforderungen an die Fuge effektiv und dauerhaft zu erfüllen, wurden Fenster früher mithilfe eines Maueranschlags an der Außenwand befestigt ( 32, 62, 64). Hierfür wurde in der Maueröffnung, zumeist im MauerwerksModularmaß, außenseitig ein geeigneter Vorsprung gemauert, also im Regelfall 12,5 cm breit und 11,5 cm tief. Die auf diese Weise entstehende verlängerte und verwinkelte Fuge bietet bessere geometrische Voraussetzungen für Dichtzwecke als eine geradlinig durchgehende. Der verhältnismäßig hohe Arbeitsaufwand für gemauerte Anschläge, die heutige Tendenz zu großformatigen Mauersteinen sowie die leistungsfähigen und dauerhaften modernen Dichttechniken haben dazu geführt, dass Fenster heute grundsätzlich ohne Maueranschlag, also mit so genanntem stumpfen Anschlag eingebaut werden ( 31 sowie Beispiele wie in 17, 18). Leichte Außenwände sind im Regelfall Rippenkonstruktionen, beispielsweise Holzahmenwände oder ansonsten auch Verglasungen wie etwa Pfosten-Riegel-Fassaden. In beiden Fällen ergibt sich aus dem konstruktiven Grundprinzip der Rippenwand, dass am Rand der Fensteröffnung stets eine Randrippe für den Anschluss des Fensters zur Verfügung steht ( ). Es sind stumpfe Anschlüsse möglich ( 27) sowie auch solche mit Überlappung von Blendrahmen und Dämmebene ( 28, 29).

9. Öffnungen

669

M 1:5 0

50 mm

21

22 Vertikalschnitt durch Holzfenster wie in 21: Festverglasung mit Kämpfer (rechts) und öffenbare Flügel mit Kämpfer (links). z

23 (unten) Verglasungssysteme für Fenster gemäß DIN 18545-3.

x

Beanspruchungsgruppe

1)

1

4

5

Va 4

Va 5

B

B

B

C

D

E

Vf 3

Vf 4

Vf 5

C

D

E

3

2

Verglasungssysteme mit ausgefülltem Falzraum (Va) Kurzzeichen

Va 1

Va 2

A 2)

B

Va 3

werkstoffunabhängige, schematische Darstellung

Dichtstoffgruppe nach DIN 18 545 Teil 2

für Falzraum für Versiegelung

Verglasungssysteme mit dichtstofffreiem Falzraum (Vf) Kurzzeichen

werkstoffunabhängige, schematische Darstellung

Dichtstoffgruppe nach DIN 18 545 Teil 2

3)

3)

für Versiegelung

Dichtstoff des Falzraumes

Dichtstoff der Versiegelung

Vorlegeband

) Siehe Abschnitt 6 DIN 18545 Teil 3 2 ) Für das Verglasungssystem Va1 dürfen auch Dichtstoffe der Gruppe B eingesetzt werden, wenn sie von den Herstellern dafür empfohlen werden. 3 ) Für die Beanspruchsgruppen 1 und 2 sind Verglasungssysteme mit dichtstofffreiem Falzraum nicht möglich. 1

670


t -BHFJOEFS½GGOVOH

Kap. XII-3, Abschn.1.1.3 Einschalige Außenwände aus porosiertem Mauerwerk > Fensterund Türanschluss, S. 352

beispielsweise die Fenster in 17 bis 20 oder in 53 bis 55

Bei den herkömmlichen einschaligen gemauerten Außenwänden wurden Fenster ursprünglich zumeist tief in die Öffnung gesetzt, um das empfindliche Bauteil möglichst gut vor direktem Schlagregen und herabfließendem Fassadenwasser zu schützen. Auch wenn dieses Kriterium für die Festlegung der Fensterlage heute noch nichts von seiner Gültigkeit eingebüßt hat, sind bei Außenwandkonstruktionen auch folgende Aspekte von Bedeutung: t CFJhoch dämmenden einschaligen Außenwänden ohne Wärmedämmschicht – beispielsweise aus porosierten Leichthochlochziegeln – empfiehlt sich eine Mittellage des Fensters in der Mauerdicke. Dies stellt hinsichtlich des Verlaufs der Isothermen die günstigste Lösung dar ( ) ( 24 sowie 66 bis 68). t CFJ einoder mehrschaligen Außenwänden mit Dämmschicht ist die Lage des Fensters in Fortsetzung der Dämmebene ideal ( 25 sowie 58 bis 60). Eine Befestigung, die am Wärmedämmmaterial selbst ja nicht möglich ist und zumeist an der raumseitigen Schale (z. B. Hintermauerung) erfolgt, ist in diesem Fall mit einem Bandeisen möglich. Soll das Fenster hingegen aus anderen Überlegungen heraus dennoch gegenüber der Dämmebene versetzt werden, ist die Wärmedämmung bis an den Blendrahmen mit ausreichender Überlappung, ggf. übereck, heranzuführen ( ) ( 26). Diese Anforderung kann zur Folge haben, dass das Blendrahmenprofil mit vergrößerter Breite bzw. mit Zusatzteilen ausgeführt wird, um das bauphysikalisch erforderliche Überlappungsmaß zu gewährleisten. t CFJRippenwänden kommen zwei Fälle in Betracht: tt Holz- oder Metallrahmenwände: Das Fenster wird entweder in der Ebene der Hauptrippung angeordnet, wo es seitlich unmittelbar an der Randrippe befestigt werden kann ( 27 sowie 33-35). Da bei Holzrahmenwänden die Holzrippe selbst einen tolerablen Wärmedurchgangswiderstand besitzt, kann diese Lösung als weitgehend wärmebrückenfrei angesehen werden. Alternativ kann eine außenseitig aufgedoppelte Dämmschicht entweder überlappend über das Fensterprofil gezogen ( 29)oder dieses direkt in Fortsetzung dieser Dämmebene angeordnet werden ( 28). Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn die Rippe selbst keine ausreichende Dämmfähigkeit besitzt – also etwa bei Metallkonstruktionen – und ihrerseits mit einer aufgedoppelten Dämmschicht thermisch abzukoppeln ist. tt Pfosten-Riegelfassaden: Die Lage des Fensters ergibt sich in diesem Fall notwendigerweise aus der Presskonstruktion. Das Fensterprofil wird in der gleichen Ebene an der Sekundärkonstruktion geklemmt wie andere ausfachende Elemente (Isolierglasscheiben, Paneele) auch ( 30).

9. Öffnungen

671

S1

S2

S3 ü

24 Fensteranschluss in Mittellage an eine einschalige Schalenwand aus porosiertem Werkstoff mit gutem Dämmwert. R1

25 Fensteranschluss an eine Schalenwand mit Dämmschicht in Fortsetzung der Dämmebene. R2

R

26 Fensteranschluss an eine Schalenwand mit Dämmschicht mit Versatz bezüglich der Dämmebene. Es ist ein Mindest-Überlappungsmaß ü erforderlich. R3

R

R

ü

D 27 Fensteranschluss in Mittellage an eine Rippenwand, Rippe R mit gutem Dämmwert.

D

28 Fensteranschluss an eine Rippenwand mit außen aufgedoppelter Dämmschicht D in Fortsetzung der Dämmebene. innen

R4 R

P

Dichtstoff Hinterfüllung Hohlraumfüllung

Hinterfüllung Dichtstoff außen

30 Fensteranschluss an eine Pfosten-Riegelkonstruktion. P Pressleiste.

31 Prinzipschema eines stumpfen Maueranschlusses eines Fensters mit Dichtelementen.

29 Fensteranschluss an eine Rippenwand mit aufgedoppelter Dämmschicht D mit Versatz bezüglich der Dämmebene. Es ist ein MindestÜberlappungsmaß ü erforderlich. innen Dichtstoff Hinterfüllung Hohlraumfüllung

Dichtstoff Hinterfüllung außen

32 Übergreifender Maueranschlag eines Fensters mit Dichtelementen.

672


Aufgrund der heutigen Tendenz, Fenster aus wärmetechnischen Erwägungen heraus nicht mehr tief in die Laibung zu legen, wie dies zum Schutz dieses empfindlichen Elements gegen die Witterung bei der traditionellen einschaligen Ziegelmauer stets der Fall war, sondern in die Dämmebene zu setzen, hat sich die Lage des Fensters deutlich zur Außenfläche der Außenwand hin verlagert, wie es die wärmetechnisch sinnvolle Lage der Wärmedämmung vorgibt. Fenster oder Verglasungen werden auch formalästhetisch heute oftmals eher als transparente, aber ansonsten bündige Bereiche einer kontinuierlichen Haut, die das gesamte Gebäude einhüllt, angesehen, statt als tiefe Einschnitte oder Löcher in einer massiven Außenwand. t #FGFTUJHVOH

Das Fenster ist derart an der Außenwand zu befestigen, dass keine Verformungen oder Zwängungen aus der Wandkonstruktion auf das Fenster übertragen werden. Starre Verbindungen sind folglich ungeeignet. Üblich sind heute t Bandeisen. Das biegeweiche Metallteil erlaubt Dehnungen zwischen Mauer und Rahmen ( 70, 72). Es wird werksseitig am Rahmen befestigt. Das an der Mauer zu befestigende Ende ist für die Montage frei zugänglich und wird anschließend eingeputzt. t Verdübelung durch den Blendrahmen ( 66, 68). Der Blendrahmen wird durchgebohrt und mittels einer Schraube (und ggf. Durchsteckdübeln) an der Mauer befestigt. Diese Befestigungen sind zwar geeignet, die Kräfte aufzunehmen, die rechtwinklig auf die Fensterfläche wirken, nicht aber die Last des Fensters selbst. Die Fenster werden deshalb zu diesem Zweck unterbaut, also (mit Tragklötzen) geklotzt. Trag- und Distanzklötze werden vor der endgültigen Befestigung aber nach der Einjustierung des Fensters (z. B. mithilfe von Holzkeilen) eingebaut. Alternativ hierzu werden bei Fenstern in der Dämmebene Winkel oder Konsolen eingesetzt ( 59).

t "CEJDIUVOH DIN 18540 vgl. Industrieverband Dichtstoffe IVD (Hg.): IVD-Merkblatt Nr. 9 Anwendung von Dichtstoffen in der Anschlussfuge DIN 4108-7 BFS (Hg.): Technische Richtlinien für das Abdichten von Fugen im Hochbau und von Verglasungen

An die Fugenausbildung am Fensteranschluss sind ähnliche Anforderungen zu stellen wie an die flankierenden Bauteile, also Außenwand und Fenster. Es muss also gewährleistet sein, dass eine ausreichende t %JDIUJHLFJUHFHFOBewitterung (Schlagregen) t Wärme- und Schallschutz t Luft- und Dampfdichtheit gegenüber den Innenraum gewährleistet ist. Zu diesem Zweck kommen bei Anschlussfugen drei Komponenten zum Einsatz:

9. Öffnungen

673

M 1:5 0

50 mm

33, 34

55

y z x x

33, 34 Vertikalschnitt durch Holzfenster: Anschluss an eine Außenwand in Holzrahmenbauweise (Fa. Achenbach).

M 1:5

0

50 mm

35 Horizontalschnitt durch das gleiche Holzfenster (Fa. Achenbach).

674


t EBVFSFMBTUJTDIFDichtmassen t Dichtungsbänder aus Schaumstoffen t Hinterfüllung der Fuge aus Faserdämmstoffen oder Ortschäumen (Ein- oder Zweikomponentenschäume). Ggf. werden zum Zwecke der Dichtigkeit zusätzlich Fugendichtbänder (Butyl, Silikon, Gewebe) eingesetzt. Dichtstoffe

Abschn. 2.7.2 Die Einfassung und Abdichtung des Glases > Dichtelemente, weiter oben

Technische Richtlinie des Glaserhandwerks Nr. 20 (2003) 'Einbau und Anschluss von Fenstern und Fenstertüren mit Anwendungsbeispielen', S. 35

Dauerelastische Dichtstoffe schließen zum Zweck des Windund Regenschutzes die Fuge nach außen ab. Zumeist handelt es sich dabei um eine einstufige Abdichtung. Alternativ kann auch eine zweistufige Abdichtung zum Einsatz kommen, bei welcher der Regenschutz mithilfe einer Wetterhaut geleistet und eventuell eindringendes Wasser über geeignete Hohlräume kontrolliert abgeführt wird. Geeignete Dichtwerkstoffe wurden bereits angesprochen (). Dichtstoffe sind nur mit einem nicht saugenden, geschlossenzelligen Hinterfüllmaterial zu verwenden. Das eingelegte Hinterfüllmaterial bildet in der Regel auch die Begrenzung der Fuge im Fugengrund ( ). Dies ist für die richtige Funktion der elastischen Abdichtung wesentlich: denn es ist sowohl t FJOFDreiflankenhaftung als auch

Ausfüllen der Fuge in der Tiefe vgl. EnEV und DIN 4108-2

t EJF"VTCJMEVOHFJOFSDreiecksfuge zu vermeiden, welche die freie Dehnung des Dichtmaterials behindern und frühzeitig zu Rissen und Ablösungen führen würden. Es ist unbedingt darauf zu achten, dass die Fuge auch raumseitig mit einer Versiegelung ausgeführt wird, welche die Luft- und Dampfdichtheit garantiert. Es soll auf diese Weise verhindert werden, dass sich von innen Feuchtigkeit in der Konstruktion ansammelt, die kondensieren könnte. Aber auch aus schallschutztechnischen Gründen ist die Luftdichtheit der Fuge gegen den Innenraum von Bedeutung. Die umlaufende, in der Tiefe des Fugenraums vollständige Füllung der Anschlussfuge mit Dämmmaterial ist aus feuchte- und wärmetechnischen Gründen erforderlich. Auch für die bauakustische Eignung der Fuge ist diese Maßnahme notwendig.

Dichtbänder

Als Fugengrund für die Versiegelung kommen in der Regel imprägnierte Dichtbänder aus Schaumkunststoffen zum Einsatz, die sich durch Expansion dicht an die flankierenden Bauteilflächen anpressen. Sie werden nach der Fenstermontage von beiden Seiten in die Fuge gedrückt. Die Dichtheit der Dichtungsbänder gegenüber Wasser, Wasserdampf und Schall wird neben der Breite des Bandes durch den Kompressionsgrad in der Fuge bestimmt. Bei der Anwendung ist

9. Öffnungen

675

M 1:5 z 0

50 mm

x

M 1:10 100 mm

0

M 1:5 z 0

50 mm

x

z

x

36 (oben) Vertikalschnitt durch ein Holzfenster mit zweischaliger VerbundRahmenkonstruktion aus zwei verschiedenen Holzsorten (Zweiholzfenster): außen gegen Bewitterung besonders widerstandsfähiges Eichen-, Lärchen oder Fichtenholz, das bei Bedarf austauschbar ist; innen herkömmliches Nadelholz wie Fichte oder Tanne (Fabrikat Freisinger®). 37 (unten) Vertikalschnitt durch ein Holzfenster mit zweischaliger VerbundRahmenkonstruktion aus zwei verschiedenen Holzsorten mit einer wärmedämmenden Zwischenschicht (Dreiholzfenster): Dämmschicht aus Kork oder Polystyrol. Geeignet für Passivhausbau, Uw bis 0,45 W/ m2K (Fabrikat Freisinger®).

38, 39 Beispiel für den Einbau eines Fensters mit Verbund-Rahmenkonstruktion und Dreifach-Isolierverglasung wie in 37 (Fabrikat Freisinger®) in eine hochdämmende Außenwand in Holzrahmenbauweise (Passivhausstandard).

676


TR Nr. 20, 'Einbau von ...', (2003), S. 36

Fugendichtungsbänder, Abdichtungsbahnen, Dichtfolien

Tabelle in TR Nr. 20, 'Einbau ...', (2003), S.29

2.7.4 Die äußere Fensterbank, die Sohlbank

Technische Richtlinie (TR) Glas Nr. 20: ‚Leitfaden zur Montage von Fenstern und Haustüren – mit Anwendungsbeispielen‘ (2007) Richtlinie ‚Der Einbau von Fenstern, Fassaden und Haustüren mit Qualitätskontrolle durch das RAL-Gütezeichen‘

darauf zu achten, dass die vom Hersteller angegebene Fugenbreite eingehalten wird ( ) Im Gegensatz zum oben angesprochenen Dichtungsband sind Fugendichtungsbänder und Bauabdichtungsbahnen oder Dichtfolien in der Lage, auch größere Toleranzen aufzunehmen. Sie sollten nicht straff über die Fuge gespannt werden, damit Rissbildung bei Bewegungen ausgeschlossen ist. Sie können entweder innen- und außenseitig oder nur einseitig in Kombination mit einer Dichtstofffuge ( 38, 39) ausgeführt werden. Auch hierbei ist darauf zu achten, dass innenseitig eine diffusionsdichte, außenseitig eine diffusionsfähige Folie zum Einsatz kommt. Je nach Einbausituation des Fensters können in der Fachregel angegebenen Detaillösungen zum Einsatz kommen ( ). Äußere Fensterbänke bzw. Sohlbänke werden heute im Regelfall grundsätzlich in zwei Varianten hergestellt: t Fensterbänke aus mineralischen Werkstoffen: Sohlbänke aus Natur- oder Kunststein. Sie werden in massiven Außenwändeneingebaut und lagern im Allgemeinen auf einer Verblendschale auf ( 63, 67). t Fensterbänke aus Leichtmetall: abgekantete Aluminiumprofile, die unmittelbar am Blendrahmen befestigt und angedichtet werden. Sie sind zusätzlich mithilfe von Metallbügeln in verschiedenartigen Ausführungen gestützt, welche an der Sekundärkonstruktion der Wand befestigt werden. Zwischen Bügel und Bank kommen im Allgemeinen Schnappverbindungen zum Einsatz, so dass keine Bohrungen erforderlich sind ( 40, 41). Leichtmetall-Fensterbänke, welche heute die Standardlösung darstellen, sind derart an die Fensterlaibung anzuschließen, dass die verhältnismäßig großen Wärmedehnungen des Metalls aufgenommen werden können. Dies ist insbesondere bei verputzten Wänden von Bedeutung, an denen ansonsten Putzrisse entstehen können. Zu diesem Zweck werden im Allgemeinen Katalog-Anschlussteile verwendet, welche das Bankprofil formschlüssig mit entsprechendem Spiel umgreifen und oberseitig einen Anputz- bzw. Dichtflansch für eine Dichtstoffverfugung bieten. Sie stellen eine Aufkantung dar, durch welche die Anschlussfuge zur Wand über die Wasser führende Ebene emporgehoben wird ( 40, 42). Aluminium-Fensterbänke werden mindestens auf 2/3 der Unterseite und über die gesamte Länge mit Antidröhn-Belägen versehen, um lästige Geräuschen durch Beregnung zu vermeiden.

9. Öffnungen

677

M 1:2,5 10 5

10

0

6

1

11

2

9

20 mm

7

4 3 z

x

40 (links) Leichtmetall-Fensterbank über einer Außenwand mit Wärmedämmverbundsystem (Anti-Dröhnbelag nicht dargestellt), an einem Holzfenster befestigt.

41 (oben) Metall-Haltebügel wie links.

8

6

10 7

1

42 Axonometrische Darstellung des Wandanschlusses der Fensterbank wie oben in 40 im Schnitt dargestellt.

9 11

z y x

2

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Alu-Fensterbankprofil seitliches Alu-Anschlussteil verstellbarer Metallhaltebügel Schnappverbindung Bügel/Fensterbank EPDM-Anschlussdichtung Verschraubung mit Kunststoffkappe (siehe auch 13) Anschlussflansch des Formteils 2 Verputz Dehnstreifen aus elastischem Kunststoff, außenseitig Dichtstoffverfugung 10 Blendrahmen des Fensters 11 übergreifender Flansch des Formteils 2

678


2.7.5 Beschläge

Fensterbeschläge werden als abgestimmtes Beschlagssystem im Fenster integriert. Es umfasst bei herkömmlichen Drehkippfenstern die folgenden Bestandteile ( 43): DIN 18357 (VOB Teil C) DIN EN 13126-8 DIN CEN/TS 13126-1 bis -17

13, Teil 18 13, Teil 20

t Treibriegelverschluss mit Schließzapfen: um den Fensterflügel umlaufende Getriebebänder aus Metall mit Rollenbolzen als Schließzapfen, welche in Schließplatten am Blendrahmen eingreifen und auf diese Weise einen Anpressdruck zwischen Blend- und Flügelrahmen erzeugen. Die Dichtheit des Fensters hängt wesentlichen von dieser Kraftwirkung ab. Die Rollenbolzen sind über die Getriebebänder mechanisch mit dem Fenstergriff gekoppelt und werden durch diese angetrieben. Eckumlenkteile übertragen die Kraft um die Rahmenecken. Treibriegel- und Schließzapfenmechanik ist in einer Nut des Flügelrahmens (Euronut, ), die Schließplatten im Eurofalz ( ) untergebracht. t Fensterbänder in verschiedenen Ausführungen je nach Fenstertyp t Fenstergriff, ggf. mit Spaltlüftungsfunktion t Schere bei kippbaren Fenstern, bzw fein einstellbare Spaltlüftungsschere.

9. Öffnungen

679

Schere Eckumlenkung

Flügelband

Schließplatte

Eckumlenkung

Getriebe

Rosette

Hebel

Falzeckband

Ecklager

Eckumlenkung

Mittelverschluss

43 Übersicht über die Band- und Schließmechanik eines Drehkippfensters aus Holz (Fabrikat Siegenia®).

680

2.8


Bauphysikalische Teilfunktionen

Vergleichbare Anforderungen wie an die umgebende Hüllkonstruktion sind auch an das Öffnungselement selbst zu stellen. Dabei ist die Besonderheit der Öffnungsfuge, die ja gewissermaßen systembedingt ist, konstruktiv zu bewältigen.

2.8.1 Luft- und Schlagregendichtigkeit

Die Luft- und Schlagregendichtheit eines Fensters oder einer Außentür ist abhängig von der fachgerechten Ausführung der wichtigsten Anschlüsse, nämlich des Wandanschlusses, des Anschlags zwischen Blend- und Flügelrahmen sowie der Einfassung des Glases. Die größte Rolle spielt dabei der Anschlag zwischen Blend- und Flügelrahmen, da es sich um eine öffenbare Fuge handelt und diese aufgrund der spezifischen Zusatzanforderungen sowie auch aufgrund von etwaigen Verformungen eines oder der beiden Rahmenanteile besonders gefährdet ist. Die konstruktiven Maßnahmen zur Sicherstellung einer ausreichenden Dichtheit sind oben angesprochen worden. Zur Erfassung der Fugendurchlässigkeit eines Fensters wird in der DIN 18055 der Fugendurchlasskoeffizient a definiert. Er erfasst diejenige Luftmenge, welche über die Fuge zwischen Blend- und Flügelrahmen je Zeit, Meter Fugenlänge und Luftdruckdifferenz von 10 Pa ausgetauscht wird. Er wird im Laborversuch gemessen. Die Einheit ist m3/h. Die Anforderungen an die Fugendurchlässigkeit eines Fensters werden in der DIN 18055 mithilfe von Beanspruchungsgruppen A, B und C festgelegt, welche die Luft- und Schlagregendichtheit in Kombination erfassen. Sie stehen in Funktion der zu erwartenden Drücke auf das Fenster, was wiederum von seiner Höhenlage im Gebäude abhängt. Die neue europäische Normung sieht eine getrennte Erfassung jeweils der Luftdichtheit und der Schlagregendichtheit eines Fensters vor:

DIN 18055 DIN EN 12207, DIN EN 12208

DIN EN 12207

t Luftdichtheit: es erfolgt eine kombinierte Erfassung der Luftdurchlässigkeit bezogen auf die Fugenlänge und die Fensterfläche. Es werden Klassen 1 bis 4 mit ansteigender Dichtheit festgelegt.

DIN EN 12208

t Schlagregendichtheit: es werden Klassen definiert von 1 bis 9 mit ansteigender Dichtheit. Die Klassenbezeichnung wird mit einem Zusatz A versehen bei nicht geschützten Fenstern, bzw. mit einem Zusatz B bei teilweise geschützten. Fenster, die unter Prüfdrücken höher als diejenigen der höchsten Klasse 9 erfolgreich geprüft wurden, werden mit E und dem maximalen Prüfdruck in Pa als Zusatzangabe bezeichnet (z. B. E750) 44 gibt einen Überblick über die Klassifikation der DIN 18055 und der neuen europäischen Normung. Grundsätzlich kann behauptet werden, dass moderne Fenster im Regelfall sehr hohe Dichtheitswerte, also niedrige Fugendurchlasskoeffizienten a, aufweisen. Dies spricht für die technische Ausgereiftheit der Dichtmechanik im Anschlag zwischen Blend- und

9. Öffnungen

681

Anforderung

Luftdichtheit

Schlagregendichtheit

Norm

DIN EN 12207

DIN EN 12208

Klasse 1

2

3

Referenz-Luftdurchlässigkeit bei 100 Pa bezogen auf die Gesamtfläche [m3/(h·m2)]

50

27

9

3

Referenz-Luftdurchlässigkeit bei 100 Pa bezogen auf die Fugenlänge [m3/(h·m)]

12,5

6,75

2,25

0,75

Entsprechung mit der Klassifikation nach DIN 18055

A

B

C

–

150

300

600

600

maximaler Prüfdruck [Pa]

1A

2A

3A

4A

5A

6A

7A

8A

9A

1B

2B

3B

4B

5B

6B

7B

–

–

Exxx –

0

50

100

150

200

250

300

450

600

> 600

4

44 Übersicht über die Klassen der Luftdichtheit nach DIN EN 12207 und der Schlagregendichtheit nach DIN EN 12208 von Fenstern und Außentüren.

Flügelrahmen. Dies kann und sollte einem Fenster nicht als Mangel angelastet werden, wenn insgesamt betrachtet kein ausreichender Luftaustausch im Innenraum stattfindet. Um aufgrund dessen ggf. raumseitig auftretende Kondensatbildung zu vermeiden, sind geeignete gezielte Lüftungsmaßnahmen angebracht wie kontrollierte manuelle Stoßlüftung oder steuerbare Dauerlüftungsaggregate. Der Wärmedurchgangskoeffizient Uw des Gesamtfensters setzt sich aus dem Wert Ug der Verglasungsfläche und dem Wert Uf des Rahmens zusammen, wobei naturgemäß der Rahmenanteil an der Gesamtfensterfläche proportional in die Rechnung einfließt. DIN EN ISO 10077-1 enthält Diagramme zur angenäherten Erfassung der Wärmedurchgangskoeffizienten verschiedener Rahmenausführungen. Sie sind in den folgenden Abschnitten zu Holz-, Metall- und Kunstofffenstern wiedergegeben. Die DIN EN ISO 10077-2 gibt ein Rechenverfahren für die Ermittlung der Uf -Werte eines Rahmens vor. Die vor Einführung der europäischen Normung bzw. der EnEV im Rahmen der Wärmeschutzverordnung bzw. der Bauregelliste 2002/1 geltenden Rahmenmaterialgruppen werden dadurch hinfällig. 1 Fortan wird der Wärmedämmwert eines Rahmenprofils folglich stets durch Angabe des Nennwerts des Rahmen-Wärmedurchgangskoeffizienten Uf erfasst. Weitere Merkmale des Rahmens, die einen Einfluss auf den Wärmedurchgang haben, werden durch den Bemessungswert des Wärmedurchgangskoeffizienten Uf,BW des Rahmens nach DIN V 4108-4 durch Anwendung entsprechender Korrekturwerte erfasst ( ).

2.8.2 Wärmedämmung des Rahmens DIN EN ISO 10077-1, -2 DIN V 4108-4

zur praxisnahen Ermittlung von Uf-Werten hat das ift Rosenheim folgende Richtlinien herausgegeben: ift-Richtlinie WA-01/01 für thermisch getrennte Metallprofile ift-Richtlinie WA-02/02 für Kunststoffprofile sowie auch die ift-Richtlinie WA-04/01 für UwWerte von Holzfenstern

682


2.8.3 Schallschutz

Aussagen zu grundlegenden physikalischen Verhältnissen im Zusammenhang mit dem Schallschutz von Fenstern werden an anderer Stelle getroffen ( ).

Band 1, Kap. V-4, Abschn. 3.5, S. 574 ff

t &JOGMVTTGBLUPSFO VDI-Richtlinie 2719 DIN 4109, Bbl. 1, 10.1.2 VOB/C, ATV DIN 18355 Tischlerarbeiten

Demnach sind die wesentlichen physikalischen Einflüsse auf den Schallschutz eines Fensters, bzw. die entsprechenden konstruktiven Maßnahmen zur seiner Verbesserung, die Folgenden: 2 t Scheibendicke und Frequenz: mit ansteigender flächenbezogener Masse der Glasscheibe erhöht sich das bewertete Schalldämm-Maß Rw. Werden bei Doppelverglasungen verschieden dicke Scheiben eingebaut, wird der ungünstige Spuranpassungeseffekt abgeschwächt. Das Schalldämmmaß kann – insbesondere im Frequenzbereich der Spuranpassung – darüber hinaus durch Verbundglasscheiben mit optimierten viskoelastischen organischen Gießharz-Zwischenschichten erhöht werden. t Masse-Feder-Prinzip: Zwei- oder Mehrscheibenisolierverglasungen nutzen in bauakustischer Sicht das schwingende System aus den Schalen und dem dazwischen liegenden Luft- oder Schwergaspolster. Die ungünstigen Resonanzfrequenzbereiche können durch Vergrößerung des Scheibenabstands nach unten, in einen unschädlichen Frequenzbereich verlagert werden. t Schwergasfüllung: träge Schwergase, zumeist Edelgase wie Argon oder Krypton, verbessern die Schalldämmung in bauakustisch relevanten Frequenzbereichen. Ferner haben folgende Faktoren fallweise einen Einfluss auf den Schallschutz eines Fensters: t schallabsorbierende Fensterlaibungen: diese Maßnahme ist nur bei Kastenfenstern wirksam und bietet nur begrenzte Verbesserungen von bestenfalls rund 2 dB.

Abschn. 2.8.1 Luft- und Schlagregendichtigkeit, S. 680

t Fugendichtheit: Die Schalldichtheit der Fugen nimmt mit sich vergrößernden Fugenlängen und -breiten ab. Es besteht indessen kein direkter Zusammenhang zwischen der Luftdichtheit und der bauakustischen Dichtheit von Fugen. Auch bei luftdurchlässigen Fugen lässt sich durch den Schalldämpfereffekt ein guter Schallschutz erzielen. Umgekehrt gilt jedoch, dass die Luftdichtheit von sich aus eine gute Voraussetzung für einen wirksamen Schallschutz darstellt ( ). t Rahmenkonstruktion: bei fachgerechter Ausführung ist der Einfluss des Rahmens vernachlässigbar. t Alterung: Die Schalldämmung eines Fensters kann sich im Laufe der Zeit durch Mängel im Einbau, durch Formänderungen der Rahmen, Beschläge oder Dichtungen sowie durch deren Verlust an Elastizität oder sonstiger Funktionsmerkmale deutlich verringern.

9. Öffnungen

683

Schallschutzklasse

bewertetes SchalldämmMaß R'w des am Bau funktionsfähig eingebauten Fensters, gemessen nach DIN 52 210 Teil 5 in dB

erforderliches bewertetes Schalldämm-Maß Rw des im Prüfstand (P-F) nach DIN 52 210 Teil 2 eingebauten funktionsfähigen Fensters in dB

1

25 bis 29

2

30 bis 34

> - 27 > - 32

3

35 bis 39

4

40 bis 44

5

45 bis 49

6

> - 50

> - 37 > - 42 > - 47 > - 52

45 Festlegung der Schallschutzklassen von Fenstern in Abhängigkeit der bewerteten Schalldämmmaße Rw bzw. R‘w nach VDI 2719

Erforderlichenfalls sind Wartungs- oder Instandsetzungsarbeiten in geeigneten Intervallen durchzuführen. t Scheibengröße: die Schalldämmung eines Fensters kann bei großen Formaten geringer ausfallen als im Prüfstand nach Norm gemessen. Zur Erfassung der bauakustischen Qualität eines Fensters führt die VDI 2719 in Abhängigkeit des erreichten bewerteten Schalldämmmaßes R‘ w sechs Schallschutzklassen mit den Bezeichnungen 1 bis 6 ein ( 45). Verschiedene Fensterkonstruktionen nach dem Stand der Technik mit den jeweils erreichbaren Schallschutzklassen bzw. Schalldämmmaßen zeigt in Anlehnung an VDI 2719 46. Auch der Wandanschluss des Fensters hat einen Einfluss auf die erreichbare Schallschutzklasse, da er die Schalldichtheit der Gesamtkonstruktion mit bestimmt. Für geringere Ansprüche (Klassen 1 und 2) genügt das dichte Ausfüllen des Fugenraums mit Schalldämmmaterial. Eine Verbesserung bietet die beidseitige Verfugung mit Dichtstoff (Klassen 4 und 5). Für höhere Ansprüche sind weitere, situationsspezifische Maßnahmen erforderlich. Neben der Konstruktionsweise des Fensters selbst sind hinsichtlich des erreichbaren Schallschutzes auch Zusatzelemente wie Rollladenkästen oder Lüftungsaggregate zu berücksichtigen. Nähere Angaben zur rechnerischen Erfassung der zugehörigen Schalldämmwerte finden sich in der VDI 2719 ( ). Die DIN EN 14351-1 enthält tabellarische Werte zur Ermittlung des bewerteten Schalldämmmaßes Rw des Fensters in Abhängigkeit der Schalldämmung der Isolierglaseinheit sowie der Anzahl der Fensterdichtungen ( ).

t Schallschutzklassen

VDI-Richtlinie 2719, 5.

DIN EN 14351-1, Anhang B.3

684


Beispielsammlung von Schallschutzfensterkonstruktionen für Dreh-, Dreh-Kipp-Fenster und Festverglasungen Anforderungen an die Ausführung der Konstruktion 0) Schallschutzklasse

bewertetes SchalldämmMaß R´w des funktionsfähig eingebauten Fensters

Fenster mit Systemskizze Nr.

1.1 Einfachfenster mit Einfachverglasung 1

1

2

3

4

5 4)

6

25 bis 29 dB

30 bis 34 dB

35 bis 39 dB

40 bis 44 dB

45 bis 49 dB

2 Verbundfenster 9)

1 Einfachfenster 1.2 Einfachfenster mit Isolierverglasung

2

1

2

2.1 mit 2 Einfachscheiben

2

1

Konstruktionsmerkmale

Wegen des Einsatzes Vorschriften der Wärmeschutzverordnung beachten k- Werte 1)

k- Werte 1)

k- Werte 1)

Verglasung: Gesamtglasdicke Scheibenzwischenraum Rw-Verglasung 2) Dichtung; 3)

> - 4 mm > - 27 dB 1 erforderlich

> - 6 mm > - 8 mm > - 27 dB nicht erforderlich

> - 6 mm keine Anforderungen nicht erforderlich



7) > - 8 mm >- 12 mm > 32 dB 1 erforderlich



-

> - 37 dB 1 erforderlich

> - 8 mm > - 40 dB 1 + 2 8) erforderlich


-

> - 45 dB 1 + 2 erforderlich

> - 14 mm > - 40 dB 1 + 2 erforderlich


-

-

> - 18 mm > - 60 dB 1 + 2 erforderlich

5)

Verglasung: Gesamtglasdicke Allgemeingültige Angaben für Fensterkonstruktionen der Schallschutzklasse 6 sind nicht möglich. 6) Scheibenzwischenraum 2) Rw-Verglasung Dichtung; 3) 0) Die Angaben über die erforderlichen Gesamtglasdicken und Scheibenabstände (Scheibenzwischenräume) können nach Gösele (1983). Zur Berechnung der Schalldämmung von Fenstern rechnerisch variiert und optimiert werden. Eine solche Rechnung ersetzt jedoch nicht eine Prüfung nach DIN 52 210. 1) k-Werte: siehe dazu DIN 4108. 2) Rw von Isolierverglasungen Wenn eine Verglasungseinheit verwendet wird, deren Aufbau von den unter „Gesamtglasdicke“ und „Scheibenzwischenraum (SZR)“genannten Werten abweicht, gilt als Beurteilungs- und Einstufungskriterium der genannten Rw-Wert der Verglasung der nach DIN 52 210 Teil 3 in einem Prüfstand nach Teil 2 ermittelt worden sein muss. Die Verglaungseinheiten müssen eine dauerhafte und im eingebauten Zustand gut sichtbare Kennzeichnung des Produktes sinngemäß wie DIN 1286 Teil 2 mit daraus abzuleitender Rw-Angabe erhalten. Siehe ferner auch Abschnitt 2.8 der Richtlinie VDI 2719. Die Tabelle gilt nur für Verglasungen nach DIN 18545 sowe für solche mit vorgefertigten Dichtprofilen. 3) Dichtungen Dichtungsprofile müssen in einer Ebene ohne Unterbrechung umlaufend angeordnet werden. Art und Anzahl der Verriegelungen und die Bemessung der Profile (VDI 2719, Abschnitt 2.6) müssen sicherstellen, dass die Dichtungen eines Fensters im Sinne von VDI 2719, Abschnitt 2.5 letzter Absatz akustisch dicht sind. Sie sollen außerdem weich federnd, elastisch, alterungsbeständig und auswechselbar sein. Bei Konstruktionen entsprechend Spalten 2.1, 2.2, 3.1 und 3.2 erhöht die Dichtung 2 die Tauwassergefahr im Scheibenzwischenraum. Konstruktionen, bei denen die Scheibenzwischenräume zur Reduzierung der Tauwassergefahr nach außen belüftet werden, benötigen Unterbrechungen in der Dichtungsebene zwischen Außenflügel und Rahmen sowie auch zwischen Innen- und Außenflügel. > - 50 dB

46 Beispiele von Fensterkonstruktionen mit erhöhtem Schallschutz für Dreh-, Drehkippfenster und Festverglasungen, und ihre Einordnung in Schallschutzklassen nach VDI 2719.

9. Öffnungen

685

Zusammenstellung der Konstruktionskriterien für Fenster in den Schallschutzklassen 1 bis 6 (10;11); Fußnoten 0) bis 9) besonders beachten Anforderungen an die Ausführung der Konstruktion 0 ) 3 Kastenfenster 9) 2.2 mit 1 Einfach- und 1 Isolierglasscheibe 2

2.3 mit 1 Einfachscheibe und 1 Aufsatzflügel

2.4 mit 1 Isolierglasscheibe und 1 Aufsatzflügel

1 1

2

3.2. mit 1 Einfach- und 1 Isolierscheibe

1

1

1 2

2

3

3

k-Werte

3.1 mit 2 Einfachscheiben

1

1)

k-Werte

1)

k-Werte

1)

k-Werte

1)

k-Werte

1)

keine Anforderungen keine Anforderungen nicht erforderlich

> 6 mm keine Anforderungen 1 erforderlich

keine Anforderungen keine Anforderungen 3 erforderlich



> - 4 mm + 4/12/4 keine Anforderungen 1 erforderlich

> 8 mm > - 30 mm 1 + 3 erforderlich

> - 4 mm + 4/12/4 keine Anforderungen 1 + 3 erforderlich

keine Anforderungen keine Anforderungen keine Anforderungen

keine Anforderungen keine Anforderungen keine Anforderungen

> 6 mm + 4/12/4 > - 40 mm 1 erforderlich


> - 6 mm + 4/12/4 > - 40 mm 1 + 3 erforderlich




-

-

> - 8 mm > - 100 mm 1 + 2 erforderlich

> 6 mm + 4/12/4 > - 100 mm 1 + 2 erforderlich


-

-



Derartige Konstruktionen müssen zur schalltechnischen Beurteilung im Prüfstand nach DIN 52 210 gemessen werden. Bei Konstruktionen entsprechend Spalten 2.3 und 2.4 muß die Dichtung 3 umlaufend und ohne Unterbrechung dicht angedrückt werden. Die Möglichkeit der Tauwasserbildung im Scheibenzwischenraum ist jedoch auch bei gleichmäßig anliegender Dichtung nicht auszuschließen. 4 ) Schallschutzklasse 5 Bei Fenstern der Schallschutzklasse 5 müssen alle Details in Konstruktion und Verarbeitung besonders sorgfältig beachtet werden. Da verschiedene Einflüsse (z. B. Undichtheiten, Körperschallübertragung) u. U. die Schalldämmung wesentlich verringern können, sollte in jedem Fall eine Baumusterprüfung im Prüfstand nach DIN 52210 vorgesehen werden. 5 ) Einfachfenster mit Isolierverglasung für die Klasse 5 müssen einer Baumusterprüfung im Prüfstand nach DIN 52210 unterzogen werden. 6 ) Schallschutzklasse 6 Die höchste schalltechnische Wirksamkeit weisen Kastenfenster auf, deren Glasdicken und Scheibenabstände noch über den für die Klasse 5 angegeben Werten liegen müssen. Außerdem sind schallabsorbierende Laibungen zwischen Außen- und Innenfenster zu empfehlen. Zur Vermeidung von Körperschallübertragungen sollten die beiden Fenster schalltechnisch entkoppelt werden. 7 ) Einfachfenster mit 4/12/4 mm-Isolierglasscheiben erreichen am Bau R´w = 32 dB. 8 ) Auf die Dichtung in der Stelle 2 kann verzichtet werden, wenn die Außenflügel dicht am Blendrahmen anliegen und kein Luftspalt zwischen beiden Flügelrahmen vorhanden ist. 9 ) Bei Kasten-, Verbund- und aufgedoppelten Festern sollten Maßnahmen ergriffen werden, um den Dampfdruckausgleich nach außen herzustellen, damit der Tauwasserniederschlag zwischen den Scheiben möglichst gering bleibt.

686

2.9


Besonderheiten des Holzfensters Allgemeine Bestimmungen vgl. DIN 18355 und 18361 Rahmenprofile für Dreh-, Drehkipp- und Kippfenster: DIN 68121-1 Rahmenprofile für Schwing-, Wende- und Hebefensterrahmen: DIN 68121-3 Abgerundete Profilkanten nach DIN 68121-2 ift-Richtlinie WA-04/01

2.9.1 Werkstoffe und Herstellung DIN EN 14220 DIN EN 350-1, -2 DIN 68 364 Verarbeitung von Fenstern vgl. Richtlinien der Gütegemeinschaft Holzfenster e. V., FFM

Holz ist der älteste Werkstoff für Fensterrahmen. Moderne Fensterkonstruktionen sind das Resultat eines langen technischen Entwicklungsprozesses und sind in der Lage, hohe Anforderungsstandards zu erfüllen. Sie werden in der Baupraxis auch heute ausgiebig eingesetzt und erfreuen sich großer Beliebtheit. Zu ihren Vorzügen zählen das gute materialspezifische Dämmvermögen und die damit zusammenhängende Wärmebrückenfreiheit und geringe Kondensationsgefahr, die sehr günstige Ökobilanz, die Kostengünstigkeit sowie nicht zuletzt auch die visuellen und haptischen Qualitäten des Holzes. Maßgebliche Gesichtspunkte der Gestaltung und Konstruktion von Holzfenstern sind bereits in den vorangegangenen Passagen zu den allgemeinen konstruktiven Regeln näher diskutiert worden. Im Folgenden sollen weitere Besonderheiten dieser Ausführung angesprochen werden. Die im Fensterbau in Deutschland am häufigsten eingesetzten Hölzer sind 3 t Meranti (~38%) t Kiefer (~34%) t Fichte (~12%) t Lärche (~6%)

Abschn. 2.9.2 Dauerhaftigkeit > Holzschutz, S. 689

DIN EN 13307-1

Von den drei oben genannten einheimischen Nadelhölzern gelten die Kiefer und die Lärche (möglichst splintholzfrei) als die dauerhafteren. Bei harzreichen Nadelhölzern kann es zum Ausscheiden von Harz kommen, insbesondere bei dunklen Beschichtungen, die bei Besonnung zu hohen Oberflächentemperaturen führen. Dies gilt auch für einige Tropenlaubhölzer. Die hohen Anforderungen an die physikalischen Eigenschaften der Fenster- und Außentürprofile erfordern eine strenge Sortierung der Qualitäten und eine Zuordnung zu entsprechenden Beanspruchungsgruppen (). Um die Anforderungen einer bestimmten Qualitätsklasse zu erfüllen sind gelegentlich Zusatzmaßnahmen erforderlich, wie das Ausbessern von Fehlstellen wie weiter unten näher erläutert. Um eine weitere Verbesserung des Stehvermögens und der Dauerhaftigkeit eines Holzprofils zu erzielen sowie um Holzteile effizienter auszunutzen, werden heute oftmals an Längsstößen verklebte Massivprofile (alternativ Block- oder Keilzinkenverklebung) oder auch schichtverklebte Holzprofile eingesetzt. Dies sind im Sinne der Norm ( ) Profile aus mindestens zwei an den Längskanten miteinenander verklebten massiven Holzlamellen – Massivhölzer mit einer Dicke von mindestens 7 mm – die (nur) in Längsrichtung ggf. auch block- oder keilzinkenverklebt sind. Man unterscheidet: t Kanteln: ein halbfertiges, gehobeltes oder ungehobeltes Stück

9. Öffnungen

687

Doussi 1 sehr dauerhaft

1-2

2 dauerhaft

2-3

3 mäßig dauerhaft

3-4

4 wenig dauerhaft

5 nicht dauerhaft

Afzelia bipidensis

Bangkirai

Shorea spp.

Basralocus

Dicorynia guianensis

Bilingua

Nauclea diderrichii

Teak

Tectona grandis

Robinie

Robinia pseudoacacia

Bongossi

Lophira alata

Eiche

Quercus robur

Western Red Cedar

Thuja plicata

Sipo/Sipo-Mahagoni

Entandrophragma utile

Dark Red Meranti

Shorea spp.

Niangon

Tarrietia utilis

Douglasie

Pseudotsuga menziesii

Douglasie

Pseudotsuga menziesii

Kiefer

Pinus sylvestris

Lärche

Larix decidua

Light Red Meranti

Shorea spp.

Fichte

Picea abies

Tanne

Abies alba

Southern Pine

Pinus elliottii

Western Hemlock

Tsuga heterophylla

Buche

Fagus sylvatica

47 Handelsübliche Holzarten für den Fensterbau. Klassifizierung hinsichtlich ihrer natürlichen Dauerhaftigkeit gegenüber Pilzbefall. Angaben nach DIN EN 350-2, Quelle: Holz im Freien, Deutsche Bauchemie e. V. (Hrsg.), 2002. Die Angaben gelten nur für das Kernholz. Das Splintholz ist grundsätzlich als nicht dauerhaft einzustufen.

48 Geeignete (links) und ungeeignete (rechts) Jahrringverläufe bei Lamellen von schichtverklebten Holzprofilen für Fensterrahmen nach DIN EN 13307-1.

49 Holzrahmen aus laminiertem Holz.

688


aus Massivholz oder schichtverklebtem Holz, mit oder ohne Keilzinkung oder Blockverklebung, mit rechteckigem Querschnitt. t Halbfertigprofile: wie Kanteln, jedoch mit besonderem Querschnitt in L-, T- oder Z-Form. Kanteln und Halbfertigprofile werden anschließend in der Fräsvorrichtung zum endgültigen Fensterprofil verarbeitet. Klebefugen von schichtverklebten Profilen verlaufen stets parallel zur Fensterebene, so dass sie nie an die bewitterte Außenfläche stoßen. Längsstöße in Form von Block- oder Keilzinkenverklebung sind – aus den gleichen Gründen – nur in den inneren Lagen zulässig. Außenlagen, die bei Einsatz unter Bewitterung naturgemäß der höheren Beanspruchung ausgesetzt sind, müssen eine Mindestdicke von 18 mm aufweisen. Der Winkel der Jahrringe in angrenzenden Lagen hat einen maßgeblichen Einfluss auf die Maßhaltigkeit und das Langzeitverhalten von schichtverklebten Profilen und ist sorgfältig zu beachten. Grundsätzlich müssen die Winkel beidseits der Klebefuge annähernd gleich bzw. spiegelbildlich sein. Die Lamellierung erlaubt grundsätzlich auch eine gezielte Mischung verschiedener Holzarten mit dem Ziel, außenseitig widerstandsfähigere Hölzer oder Holzschnitte (z. B. auch Kernholz), innenseitig kostengünstigere Holzarten (z. B. Splintholz) zu verarbeiten. Hinsichtlich ihrer Klebfestigkeit und Maßhaltigkeit müssen die miteinander kombinierten Holzarten verträglich sein. Eckverbindungen werden verzapft. Die sichtbare Stoßfuge zwischen den Rahmenhölzern wird dabei nicht geschlossen ausgeführt, da die Verformungen des Holzes unweigerlich zu einem Riss im Anstrich führen würden. Stattdessen werden die Kanten der anstoßenden Hölzer gefast und die Fuge somit sichtbar belassen. Holzfenster- und -außentürprofile werden heute in vollautomatisierten Fertigungsanlagen hergestellt. Beliebige Fensterformate lassen sich praktisch ohne Zusatzkosten individuell fertigen. Größere Einschränkungen bestehen hingegen bei der Querschnitts- und allgemeinen konstruktiven Gestaltung der Fenster. Ihre Querschnitte ergeben sich aus dem linearen Fräsen entlang ihrer Stabachse. Analog zu Strangpressprofilen aus dem Metall- oder Kunststofffensterbau sind Holzfensterprofile aufgrund des linearen Fertigungsprozesses nur quer zur Stabachse gestaltbar, parallel zur Achse sind ihre Kanten notwendigerweise geradlinig und zueinander parallel. Durch weitere Arbeitsgänge lassen sich selbstverständlich weitere Nuten oder Aussparungen, beispielsweise für die Eckverbindungen, einarbeiten. Aufgrund der Standardisierung der Fräsvorrichtungen sind Profilquerschnitte zumeist innerhalb eines modularen Systems des Herstellers vorgegeben, so dass für den Planer im Allgemeinen nur innerhalb des Herstellerprogramms eine Auswahlmöglichkeit, nur selten hingegen eine Gestaltungsmöglichkeit für das Fenster besteht.

9. Öffnungen

Trotz der zahlreichen Vorteile, die Holzfenster im Vergleich mit Fenstern aus anderen Werkstoffen aufweisen, ist die Dauerhaftigkeit von Holzfenstern nicht in den Werkstoffeigenschaften selbst angelegt, sondern kann nur durch gezielte Maßnahmen sichergestellt werden. Diese umfassen die im Sinne des Holzschutzes richtige Materialwahl und Verarbeitung sowie auch die geeignete Beschichtung. Holz und Holzprodukte, die für Verwendung in Fenster- und Außentürbauteilen geeignet sind, müssen verhältnismäßig strengen Qualitätsmaßstäben gerecht werden. Dazu gehören Anforderungen hinsichtlich: t EFTAussehens: es werden verschiedene Aussehensklassen definiert in Abhängigkeit verschiedener Merkmale wie:

689

2.9.2 Dauerhaftigkeit

t Holzschutz DIN EN 350-2 DIN EN 460 DIN 68 800-2, -3 Deutsche Bauchemie e. V. (Hrg.), (2002): Holz im Freien

tt Drehwuchs tt Faserneigung tt TUF %VSDIGBMMÊTUFVOE'BVMÊTUF

Informationsdienst Holz (Hrg.) (1997): Holzbau Handbuch, Reihe 3, Teil 5, Folge 1 Informationsdienst Holz (Hrg.) (1997): Baulicher Holzschutz , Reihe 3, Teil 5, Folge 2

tt )BS[HBMMFO 3JOEFOFJOXVDIT tt 3JTTF tt TJDIUCBSF.BSLSÚISF tt WFSGÊSCUFTSplintholz tt 4DIÊEJHVOHEVSDI"NCSPTJBLÊGFS Nach Norm ( ) wird eine Aussehensklasse mit einem Kürzel zwischen J2 (hohe Anforderungen) und J50 (geringe Anforderungen) bezeichnet. Die geforderten Aussehensklassen werden festgelegt in Abhängigkeit ( ): tt EFTDeckvermögens der Beschichtung – deckend oder nicht deckend tt EFN(SBEEFS&YQPOJFSUIFJUEFS#BVUFJMnÊDIFHFHFOàCFSEFS Witterung. Die Norm unterscheidet zwischen sichtbaren, halb verdeckten und verdeckten Flächen ( 50). Fehler wie Ausfalläste, Fauläste, breitere Risse, Harzgallen, Rindeneinwuchs, sichtbare Markröhre oder Befall durch Ambrosiakäfer müssen ggf. ausgebessert werden durch Verwendung von Dübeln aus derselben Holzart wie das umgebende Holz oder von Füllmitteln.

DIN EN 942

DIN EN 14220, Anhang A, Tabelle A.9

690


DIN EN 599-1, DIN EN 351-1

t EFSbiologischen Dauerhaftigkeit: maßgeblich ist die Einstufung des Holzelements in eine Gebrauchsklasse nach DIN EN 335-1, die in Abhängigkeit der Witterungsbeanspruchung festgelegt werden. Direkt der Witterung ausgesetzte Flächen gelten als der Gebrauchsklasse 3 zugehörig, alle anderen werden der Gebrauchsklasse 2 zugeordnet (50). Für Hölzer mit einer der Witterung ausgesetzten Seite ist eine natürliche Dauerhaftigkeit gegen Holz zerstörende Pilze gemäß der Klasse 3 nach DIN EN 350-2 im Allgemeinen ausreichend, eine Dauerhaftigkeit der Klassen 1 und 2 in jedem Fall ausreichend ( 47). Ist die natürliche Dauerhaftigkeit der Holzart unzureichend oder enthält das Bauteil Splintholz, kann das Element vorbeugend mit Holzschutzmitteln für die Gebrauchsklasse 3 behandelt werden ( ). t EFSmechanischen Eigenschaften: maßgeblich hierfür ist

DIN EN 14220, Anhang A, Tabelle A.10

tt EFS Feuchtegehalt: dieser ist in der Norm abhängig von nationalen Anforderungen geregelt. In Deutschland gilt für Rahmen und Zargen von Fenstern und Türen ein empfohlener maximaler Feuchtegehalt von durchschnittlich 13 ± 2% ( ). tt EJF Oberflächenbehandlung: die Oberfläche muss ohne weitere Vorbehandlung, außer Schleifen, einen geeigneten Untergrund für ein Beschichtungssystem bieten. tt EJF Rohdichte: die nationalen Anforderungen setzen im Allgemeinen eine Mindestrohdichte des Holzes von 350 kg/m3 für Nadelholz und 450 kg/m3 für Laubholz voraus.

zu Rohdichten handelsüblicher Holzarten siehe DIN EN 350-2

t Beschichtung der Begriff Beschichtung gilt in der aktuellen Normung als Oberbegriff für Lacke, Anstrichstoffe und ähnliche Produkte, vgl. DIN EN ISO 4618 vgl. DIN 18363 (VOB Teil C, Anstricharbeiten) Empfehlungen des Instituts für Fenstertechnik e. V. Rosenheim Empfehlungen des Arbeitsausschusses Anstrich und Holzschutz 927-1 bis -3, -5, -6 BFS (Hg.): Beschichtungen auf Holz und Holzwerkstoffen im Außenbereich

Die Rohdichte des Holzes ist ein wesentlicher Gradmesser für die Qualität seiner physikalischen Eigenschaften ( ). Fenster- und Außentürrahmen werden im allgemeinen mit Anstrichen oder Beschichtungen versehen ().4 Diese übernehmen Aufgaben t EFTFeuchteschutzes: zur Verhinderung der Fäule des Holzes sowie von Maßänderungen t EFT4DIVU[FTHFHFOUV-Strahlung, die zu einer Zerstörung der Materialgefüges des Holzes führen kann t EFSvisuellen Gestaltung Es kommen im Normalfall abgestimmte Beschichtungssysteme aus festgelegten Schichtenfolgen zum Einsatz, im Allgemeinen bestehend aus einer Grundierung und einem einoder mehr-

9. Öffnungen

691

4

1

2 45º 5

3

Gebrauchsklasse 3 nach DIN EN 335-1 2 50 Klassifikation der Flächen einer Holzfensterkonstruktion hinsichtlich ihrer Witterungsbeanspruchung nach DIN EN 14220. 1 6

2 3 4 5

4 6

schichtigen Schlussauftrag. Als Untergrund sind geschliffene, von Schleifstaub gesäuberte Oberflächen gut geeignet sowie auch finierte oder hydrogehobelte Oberflächen. Beschichtungen für Fenster und Außentüren können nach verschiedenen Kriterien untergliedert werden ( ): tOBDIvorgesehener Anwendung: Fenster und Außentüren zählen nach Norm – in Abgrenzung zu Bauteilen wie beispielsweise überlappende Verbretterungen oder frei stehende Stützen – zu den maßhaltigen Holzbauteilen, d. h. zu solchen, deren Gebrauchstauglichkeit auf der Einhaltung geringer Maßtoleranzen beruht. Daneben spricht man von nicht oder nur begrenzt maßhaltigen Bauteilen. Maßhaltige Bauteile sind besonders gegen Feuchte zu schützen, weshalb sie grundsätzlich mit diffusionshemmenden Beschichtungen zu versehen sind. Diese weisen diffusionsäquivalente Luftschichtdicken sD von mindestens 1,2 m auf.

Wetterseite, mindestens 15 mm von der Außenkante und vom 45°-Punkt von der Senkrechten sichtbare Fläche halb verdeckte Fläche verdeckte Fläche der 45°-Punkt von der senkrechten Fläche von waagrechten Teilen Bekleidungsprofil

DIN EN 927-1, 4.1

692


t OBDI Aussehen: man unterscheidet verschiedene Beschichtungen hinsichtlich tt JISFSFülle oder Schichtdicke, zwischen minimal (5 +m) und hoch (> 60 +m). Sie beeinflusst unmittelbar die Sperrwirkung der Beschichtung. tt JISFT Deckvermögens: man unterscheidet zwischen deckenden, halb transparenten und transparenten (nicht deckenden) Beschichtungen, in Abhängigkeit vom Grad ihrer Pigmentierung. Das Deckvermögen ist ein Merkmal für die Fähigkeit der Beschichtung, schädliche Sonnenstrahlung, insbesondere den UV-Anteil, zu absorbieren oder zu reflektieren. Hellfarbige Beschichtungen reflektieren stärker als dunkelfarbige und schützen das Holz dementsprechend wirksamer gegen hohe Oberflächentemperaturen und deren schädliche Auswirkungen wie Reißen, Ausschwitzen von Harz, Verwitterung, Durchfeuchtung und Pilzwachstum. Vollständig transparente Beschichtungen lassen zwar die Holzstruktur und -farbigkeit erkennen, sind aber für bewitterte Fensterbauteile nicht geeignet. Halb transparente Beschichtungen wie Dünnschicht- oder Imprägnierlasuren bzw. Dickschichtlasuren stellen einen Kompromiss zwischen Aussehen und Schutzwirkung dar, sind jedoch hinsichtlich ihrer Wirksamkeit mit deckenden Beschichtungen nicht vergleichbar. tt JISFT Glanzes: zwischen matt und hoch glänzend. Glanz wirkt eher Schmutz abweisend und erleichtert die Reinigung, beeinflusst die Haltbarkeit aber ansonsten kaum. t OBDIBeanspruchungsbedingungen: es werden verschiedene Stufen definiert, die von der Konstruktion und der klimatischen Beanspruchung abhängig sind. Für Fenster- und Außentürbauteile aus Holz kommen als Beschichtungsarten infrage: t Dickschichtlasuren mit Grundierung mit einer Schichtdicke zwischen 60 und 80 +m. Dickschichtlasuren enthalten zwischen 30 und 60% nicht flüchtige Bestandteile und weisen eine verhältnismäßig geringe Pigmentierung auf, so dass die Holzstruktur teilweise erkennbar bleibt. Sie lassen sich zum Zweck des chemischen Holzschutzes nicht mit Fungiziden ausrüsten. t EJGGVTJPOTIFNNFOEFdeckende Lacksysteme mit einer Schichtdicke zwischen 80 und 120 +m, sowohl auf Lösemittel- wie auch auf Wasserbasis (Alkydharz, Acrylatharze, Hybridsysteme). Lacke sind nicht mit Holzschutzmitteln ausgerüstet.

9. Öffnungen

693

Beschichtungen auf Holzteilen von Fenstern und Außentüren erfordern eine verhältnismäßig intensive Wartung und ggf. Instandsetzung. Dickschichtlasuren mit ausreichender Pigmentierung sind je nach Klimabeanspruchung in Intervallen zwischen 12 Jahren bei geringer und 2 bis 3 Jahren bei starker Beanspruchung zu erneuern, deckende Lacke ohne Fungizide entsprechend zwischen 15 Jahren und 2 bis 3 Jahren. Die sehr günstige Wärmeleitfähigkeit von Holz, die in der Größenordnung von h = 0,13 W/mK liegt, erlaubt eine gute Wärmedämmung im Bereich des Rahmens bei gleichzeitiger konstruktiver Einfachheit des – anders als bei Metallfenstern – ungeteilten Rahmenprofils. Wärmebrücken- und daraus folgende Kondensatbildung sind dabei nahezu ausgeschlossen.

2.9.3 Wärmedurchgang am Rahmen DIN EN ISO 10077-1 DIN 4108-2

y

3

2

1 2 1 50

d2

150

100

a: Rahmen beweglich b: Rahmen fest stehend

d2

d2

rechts: Außenraum links: Innenraum

a b

d= d1 A Holz

d1 B Metall-Holz

x

d1 C Metall-Holz

d1 + d2 2

51 Diagramm zur angenäherten Ermittlung des Wärmedurchgangskoeffizienten des Rahmens Uf in W/m2/K eines Holzfensters in Abhängigkeit der Rahmendicke df in mm, bezogen auf einen Feuchtegehalt von 12%, gemäß DIN EN ISO 10077-1. x y 1 2

Dicke des Rahmens df in mm Wärmedurchgangskoeffizient des Rahmens Uf in W/m2K Laubholz, Rohdichte 700 kg/m3; h = 0,18 W/mK Nadelholz, Rohdichte 500 kg/m3; h = 0,13 W/mK

694


2.9.4 Sonderform Holz-Aluminiumfenster

Als Antwort auf die verhältnismäßig große Empfindlichkeit von Holzfensterprofilen gegen Bewitterung sind Holz-Aluminiumfenster entwickelt worden ( 52 bis 55). Sie können als eine Art Verbundkonstruktion aufgefasst werden, bei der eine gezielte Funktionszuweisung an Werkstoffe mit abweichenden Eigenschaften stattfindet: die wesentlichen Aufgaben des Dichtens, Tragens und Wärmedämmens werden im Wesentlichen vom Holzanteil geleistet ( 52, Teile 1, 3), der Witterungsschutz außenseitig hingegen von Aluminiumprofilen ( 52, Teile 2, 4). Dies sind extrudierte schalenartige Profile, welche die Außenfläche des Rahmens vollflächig abdecken und die Holzkonstruktion wirkungsvoll gegen direkte Bewitterung schützen. Sie werden im Regelfall mit Abstand zum Holz auf Zapfen oder Nocken aufgeklippst und erlauben die Belüftung der empfindlichen Holzteile. Da die Aluminiumschalen demontierbar sind, folgt aus dieser Konstruktionsart in den meisten Fällen, dass innenseitig auf eine getrennte Glashalteleiste verzichtet werden kann, da das Aluminiumprofil ihre Aufgabe übernehmen kann. Innenseitig wird das Glas folglich an einem Glasfalzanschlag aus Holz angelegt ( 52, Teil 10). Die sichtbare Schattennut an der Blendrahmeninnenseite entfällt. Die weiter oben getroffenen wesentlichen Aussagen zu Holzfenstern sind sinngemäß auch auf Holz-Aluminiumfenster anwendbar.

8

9

10 2 1 5 6

52 Holz-Aluminiumfensterprofile (Fabrikat Alto Nova®). 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Flügelrahmenprofil aus Holz Außenschale aus Aluminium Blendrahmenprofil aus Holz Außenschale/Wetterschutzschiene aus Aluminium Trag- und Rinnenprofil der Außenschale aus Aluminium Mitteldichtung Innendichtung Kunststoffdichtungen für die Trockenverglasung zusätzliche Versiegelung Glasfalzanschlag

4

7

3

z 0

x

M 1:2,5

50 mm

9. Öffnungen

695

53,54

55

y

M 1:5

z

M 1:5 0

50 mm

x

53, 54 Holz-Aluminiumfenster in Außenwand mit vorgehängter, hinterlüfteter Wetterhaut aus Trapezprofilen; Vertikalschnitt (Fabrikat Rheinzink®).

x

0

50 mm

55 Holz-Aluminiumfenster wie links; Horizontalschnitt (Fabrikat Rheinzink®).

696

2.10


Besonderheiten des Aluminiumfensters ift-Richtlinie WA-01/01 DIN EN 14024 vgl. DIN EN 12020-1, DIN EN 485-1, -2 und DIN EN 755-1 bis -9

2.10.1 Werkstoffe und Herstellung Berechnung, Ausführung und bauliche Durchbildung: vgl. DIN 4113-1, -2 Aluminiumkonstruktionen unter vorwiegend ruhender Belastung Zu Verwendung von Alu-Verbundprofilen: vgl. Richtlinie des Instituts für Bautechnik, Berlin vgl. RAL-RG 636/1 Aluminiumfenster; Gütesicherung


Band 1, Kap. V-6, Abschn. 2. Korrosion von metallischen Werkstoffen, S. 622 ff

Die spezifischen Werkstoffeigenschaften des Aluminiums, insbesondere seine gute Formbarkeit, seine Formstabilität und Witterungsbeständigkeit, finden in zahlreichen modernen Fenstersystemen aus diesem Material eine sehr vorteilhafte Anwendung. Aluminiumfenster und -außentüren können mit außerordentlich großer Präzision verarbeitet und montiert werden, sind bei der Montage leicht handhabbar und erreichen mit geeigneten Oberflächenbehandlung eine sehr lange Lebensdauer ohne aufwendige Wartungsarbeiten. Indessen erfordert die große Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffs grundsätzlich einen thermisch getrennten Aufbau des Rahmens und folglich auch einen erhöhten konstruktiven Aufwand. Aluminium kann im Allgemeinen hinsichtlich der Kosten nicht mit anderen Fensterwerkstoffen konkurrieren. Der zunächst hohe Primärenergieaufwand zur Herstellung der Profile kann durch systematisches Recycling in der Gesamtbilanz teilweise kompensiert werden. Es kommen Aluminiumlegierungen mit Zulegierungen anderer Metalle wie Mangan, Magnesium, Kupfer, Silicium und Zink zum Einsatz, mit dem Ziel, Festigkeit und andere Eigenschaften zu beeinflussen. Im Fensterbau wird die Aluminiumlegierung EN AW-6060 (Al MgSi) nach DIN EN 573-3, -4 verwendet. Wenngleich der Primärenergieaufwand für die Herstellung von Aluminiumprofilen groß ist, erlaubt das Recycling durch Einschmelzen von Fertigungs- und Altschrott eine deutliche Minderung des Energieverbrauchs, bis auf 5% des Primäranteils, ohne Verschlechterung der Werkstoffeigenschaften. 5 Fensterprofile aus Aluminium werden im Strangpressverfahren hergestellt. Aufgrund der spezifischen Werkstoffeigenschaften sind – anders als bei Stahlfensterprofilen – nahezu beliebige Querschnittsgeometrien realisierbar, auch außerordentlich komplex geformte, feingliedrige Geometrien mit zahlreichen dünnen Rippen und Stegen. Dies kommt dem Systemprinzip, nach dem modular gestaltete Grundprofile mit zahlreichen Zusatzelementen ausgestattet werden, die je nach Einsatzfall zur Verwendung kommen, sehr entgegen. Wie bei anderen Werkstoffen auch, sind Aluminiumfensterprofile das Resultat eines linearen Fertigungsprozesses, das eine Formgebung nur quer zur Extrusionsrichtung erlaubt. Die geringeren Festigkeitswerte von Aluminium im Vergleich mit Stahl führen zu etwas größeren Profildimensionen, die sich im Regelfall in breiteren Rahmenansichtsflächen niederschlagen. Im Vergleich mit Holzfenstern kann das Aluminiumfenster als ausgesprochen wartungsarm bezeichnet werden. Als unedles Metall bildet Aluminium im Kontakt mit dem Luftsauerstoff selbsttätig eine dichte Sperrschicht aus Aluminiumoxiden (Passivschicht) ( ), die von sich aus einen wirksamen Korrosionsschutz bildet. Diese ist indessen als definitive gebrauchsfähige Schutzschicht nicht ausreichend. Eine Oberflächenbehandlung der Aluminiumprofile nach geeigneter Vorbehandlung ist erforderlich. Sie verbessert die

9. Öffnungen

697

10

6 5

1

2

7 8 3

56 Fensterprofile aus Aluminium (Fabrikat Schüco®). 9

5 4

M 1:2,5

y

0

50 mm

x

Witterungsbeständigkeit des Werkstoffs und erlaubt eine farbliche und haptische Gestaltung der Oberfläche. Folgende Oberflächenbehandlungen sind möglich: 6 t Pulverbeschichtung: es erfolgt ein elektrostatisches Aufstäuben von Pulverfarbe auf Polyesterbasis auf die zu beschichtende Oberfläche. In einem nachfolgenden thermischen Verarbeitungsschritt wird das Pulver bei etwa 200°C aufgeschmolzen und zu einem zusammenhängenden Farbfilm vernetzt. Es entsteht eine gut haftende, gleichmäßige und dauerhafte Beschichtung. t Eloxal: das anodisch gepolte Aluminiumbauteil wird in einem elektrochemischen galvanischen Verfahren in eine wässrige, sauer eingestellte Elektrolytlösung getaucht. Es entsteht eine technisch beeinflussbare Sperrschicht aus Aluminiumoxid. Am häufigsten kommt das Gleichstrom-Schwefelsäureverfahren (GS) zum Einsatz. Die Porenstruktur der Oxidschicht wird verdichtet, so dass ein geschlossener, gut schützender Oxidfilm auf der Bauteiloberfläche entsteht. Dieser ist von sich aus farblos, lässt sich aber durch Zugabe von Metallverbindungen sowie auch organischer Pigmente in verschiedenen Farben und Tönen einfärben. t Nasslack: Auftragen einer Lackschicht aus Bindemittel, Pigmenten und Zusatzstoffen im Spritzverfahren. Es kommen Bindemittel aus Polyurethan oder Fluorpolymeren zum Einsatz. Nasslacke erfüllen hohe Ansprüche an Oberflächenbeständigkeit und erleichtern die Reinigung der Oberfläche.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Außenschale des Flügelrahmenprofils aus Aluminium Innenschale des Flügelrahmenprofils aus Aluminium Außenschale des Blendrahmenprofils aus Aluminium Innenschale des Blendrahmenprofils aus Aluminium Verbinder aus Kunststoff Glashalteleiste aus Aluminium, eingeklippst Mitteldichtung, jeweils außen und innen Anschlagsrippe am Verbinder für die Mitteldichtung Anschlagsdichtung innen Kunststoffdichtungen für die Trockenverglasung

698


2.10.3 Wärmedurchgang am Rahmen

Bei einer mittleren Wärmeleitfähigkeit von Aluminiumlegierungen von h = 160 W/mK, die etwa dem Tausendfachen derjenigen von Holz oder PVC entspricht, ist eine ausreichende Dämmfähigkeit bei Fensterrahmen aus Aluminium nur durch eine thermische Trennung des Profilquerschnitts in zwei Schalen, eine innere und eine äußere, möglich. Die mechanische Verbindung erfolgt durch schlecht Wärme leitende Kunststoffstege aus PA- oder PUKunststoffen. Maßgeblich für den Wärmedurchgangskoeffizienten des Rahmens ist insbesondere: t EFSAbstand d zwischen den Aluminiumschalen t EJFBreite b des Werkstoffs in der Dämmzone t EJFWärmeleitfähigkeit des Dämmstoffs der Verbinder t EBT 7FSIÊMUOJT EFS #SFJUF EFS XÊSNFUFDIOJTDIFO 5SFOOVOH [VS Projektionsbreite des Rahmens

DIN EN ISO 10077-1, Anhang D.1, D.4

Die Norm gibt Anhaltswerte für den Wärmedurchlasswiderstand R f des Rahmens in Abhängigkeit des kleinsten Schalenabstands d ( 57) und gibt ein Rechenverfahren zur Ermittlung des Wärmedurchgangskoeffizienten Uf des Rahmens vor ( ).

9. Öffnungen

699

Y 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 0 X Y

4

8

12

16

20

24

28

32

36

X

kleinster Abstand d zwischen gegenüberleigenden Metallprofilen, in mm Wärmedurchlasswiderstand Rf des Rahmens, in m² · K/ W Die graue Fläche deckt eine Vielzahl von Messergebnissen ab, die in Messungen an Rahmen auf europäischer Ebene gewonnen wurden. Die Messwerte wurden auf der Oberflächentemperaturdifferenz über dem Rahmen ermittelt.

57 Wärmedurchlasswiderstand Rf von Metall-Fensterprofilen in Abhängigkeit des Schalenabstands d nach DIN EN ISO 10077-1.

700


58,59

61

y

M 1:5 0

x

50 mm

60 F 60

y

M 1:5

z

0

M 1:5 50 mm

x

0

50 mm

x

58, 59 Aluminiumfenster in Außenwand mit vorgehängter, hinterlüfteter Wetterhaut aus Naturstein (Fabrikat Schüco®); Vertikalschnitt.

60 (oben) Aluminiumfenster wie links; Horizontalschnitt. 61 (unten) Aluminiumfenster: öffenbarer Doppelflügel Ö mit Stulpanschlag, Anschluss an ein fest verglastes Feld F (Fabrikat Schüco®); Horizontalschnitt.

9. Öffnungen

701

62,63

64

M 1:5 0

50 mm

y z x x

62, 63 Aluminiumfenster in Außenwand aus zweischaligem Mauerwerk mit Kerndämmung (Fabrikat Schüco®); Vertikalschnitt.

M 1:5

0

50 mm

64 Aluminiumfenster wie links (Fabrikat Schüco®); Horizontalschnitt.

702

2.11


Besonderheiten des Kunststofffensters DIN EN ISO 1163-1, -2 DIN 16830-1 bis -4 RAL-RG 716/1, RAL-GZ 716/1, Abschn. 1 ift-Richtlinie WA-02/02

2.11.1 Werkstoffe und Herstellung Band 1, Kap. IV-5, Abschn. 2.3 Polyvinylchlorid (PVC), S. 331

Kunststofffenster haben sich in weiten Bereichen des Wohnungsbaus als Standardlösung etabliert. Die Rahmen weisen gute Wärmedämmeigenschaften auf, welche insbesondere auf die geringe Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffs zurückzuführen ist. Heute gängige Mehrkammerprofilierungen verbessern die Wärmedämmeigenschaften des Rahmens zusätzlich. Die verhältnismäßig geringe Festigkeit der verwendeten Werkstoffe erfordern eine statische Verstärkung der Querschnitte mithilfe von Stahl- oder Aluminiumprofilen. Hinsichtlich des Preis-Leistungsverhältnisses sind Kunstofffenster gegenüber anderen Ausführungen sehr konkurrenzfähig. Kunststofffenster weisen eine günstige Ökobilanz auf unter der Voraussetzung, dass sie mit einer Recyclingrate von rund 70% wieder zu Neuprodukten verarbeitet werden.7 Ihre ökologische Verträglichkeit ist unter diesen Vorgaben vergleichbar mit derjenigen von Holzfenstern. Kunststofffenster werden aus extrudierten Profilen aus weichmacherfreien Polyvinylchlorid (PVC-U)-Formmassen nach DIN EN ISO 1163-1, -2 hergestellt ( ). Zusätzlich lassen sich die Profile durch folgende Verfahren beschichten: t ,PFYUSVTJPO NJU EVSDIHFGÊSCUFN Polymethylmethacrylat (PMMA). Hierbei werden die zwei thermoplastischen Formmassen in getrennten Extrudern aufgeschmolzen und im Profilwerkzeug fest miteinander verbunden. t Beschichtung mit Lacken aus Acrylharzen, werksseitig in einem oder mehreren Arbeitsgängen t ,BTDIJFSVOHNJUXJUUFSVOHTCFTUÊOEJHFOPVC-Folien unter Einsatz von Reinigungsmittel, Primer, Klebstoff, Druck und Temperatur. Sichtbare Oberfläche mit Schutzschicht auf Polyacrylatbasis. Für die Herstellung der Fensterprofile wird nach Norm verwendet: t Frischmaterial: eine Formmasse in Form von Pulver oder Granulat, die zum ersten Mal zu einem Profil extrudiert wird. t Regenerat: Mischung aus unterschiedlichen Fensterprofilen verschiedener Hersteller mit unterschiedlichen Farben und Werkstoffkombinationen, die jedoch noch nicht als Fenster eingesetzt waren. t VOERecyclat: aus Mahlgut von demontierten und gesäuberten Fensterrahmen, aus Fensterprofilen, die der Norm entsprechen und bereits in Gebäuden eingesetzt waren.

9. Öffnungen

703

8

3 1 4

6

5

7

65 Kunststoff-Fensterprofile, Fünfkammersystem (Fabrikat Weru®). 7

2 6

1 2 3 4 5 6

9

M 1:2,5

y

0

50 mm

x

7 8 9

Flügelrahmenprofil aus PVC Blendrahmenprofil aus PVC Glashalteleiste aus PVC, eingeklippst Wetterschenkel aus PVC Versteifungsstege Versteifungsprofil aus Stahl, sendzimirverzinkt, in Profilhauptkammer Anschlagsdichtung, jeweils außen und innen koextrudierte Dichtungslippe Profilvorkammer

Wegen ihrer nur eingeschränkten Steifigkeit werden PVC-Fensterprofile grundsätzlich mit speziellen verzinkten, kaltgewalzten Stahlprofilen oder mit handelsüblichem feuerverzinktem Stahlrohr verstärkt ( 65, Teil 6). Alternativ kommen auch Aluminiumprofile zum Einsatz. Diese Profile (Einschieblinge) werden in Hohlkammern eingeführt und anschließend durch Verschraubung oder Nietung mit dem Kunststoffprofil verbunden. Ecken werden durch Spiegelschweißung des Kunststoffs hergestellt. Eine Eckverbindung der Aussteifungsprofile aus Metall ist nicht möglich, was die Gesamtsteifigkeit des Fensterrahmens einschränkt und somit auch die insgesamt ausfühbaren Fensterformate. Obgleich Kunstofffenster eine verhältnismäßig neue technische Entwicklung sind und wirkliche Langzeiterfahrungen nicht vorliegen, zeigen sie auch nach 20 Jahren Bewitterung eine gute Dauerhaftigkeit, abgesehen von leichten Spuren der Vergilbung und Vergrauung. Nach dem Verflüchtigen der Weichmacher tritt eine gewisse Versprödung des Werkstoffs auf und es können sich feine Risse bilden. Spezielle Pflegemittel erlauben eine periodische Reinigung. Zur Verbesserung der Oberflächenbeständigkeit ist auch eine Folierung möglich.


704


66, 67

69

M 1:5 y 0

50 mm

x

68 F

68

M 1:5 0

50 mm

y

z

M 1:5 x

0

50 mm

x

66, 67 Kunststofffenster in einschaliger Außenwand aus porosiertem Mauerwerk (Fabrikat Weru®); Vertikalschnitt.

68 (oben) Kunststofffenster wie links; Horizontalschnitt. 69 (unten) Kunststofffenster: öffenbarer Doppelflügel Ö mit Stulpanschlag, Anschluss an ein fest verglastes Feld F (Fabrikat Weru®); Horizontalschnitt.

9. Öffnungen

705

72

M 1:5 50 mm

70, 71

0

M 1:5

z

y 0

x

70, 71 Kunststofffenster in Außenwand aus zweischaligem Mauerwerk mit Kerndämmung, verputzt (Fabrikat Weru®); Vertikalschnitt,

50 mm

x

72 Kunststofffenster wie links (Fabrikat Weru®); Horizontalschnitt.

706



PVC hat nach DIN EN 12524 eine Wärmeleitfähigkeit h = 0,17 W/mK, und ist somit vergleichbar mit den für Fensterprofile üblichen Holzarten. Der Wärmedurchgang durch das Rahmenprofil erfolgt indessen nicht durch einen homogenen Querschnitt wie beim Holzrahmen, sondern durch einen profilierten Querschnitt mit Kammern ( 65, Teil 9). Die Dämmwirkung entfaltet sich – anders als beispielsweise beim Metallrahmen – nicht durch eine thermische Trennung in eine innere und äußere Schale, sondern durch die kombinierte Dämmwirkung der verhältnismäßig schlecht Wärme leitenden Verbindungsstege aus PVC und den stehenden Luftvolumina in den Hohlkammern. Diese sind zur weiteren Verbesserung der Wärmedämmung ggf. durch dünnere Trennstege weiter in kleinere Unterkammern unterteilt. Am günstigsten verhalten sich sogenannte Drei- oder Fünfkammersysteme, bei denen die Metallaussteifung in der mittleren Hauptkammer liegt und außenseitig jeweils eine oder mehrere Vorkammern ihre Dämmwirkung entfalten können. Neuere Ausführungen weisen bis zu acht hintereinander geschaltete Profilkammern sowie thermisch getrennte, zweischalige Metallverstärkungen im Rahmeninnern auf. Sie sind als rippenartige Stege in Form einer Verbundkonstruktion im Kunststoffprofil integriert. Gemäß DIN-Norm ( ) können Werte für Wärmedurchgangskoeffizienten Uf von Kunststoffrahmen mit oder ohne Metallaussteifung wie in der Übersicht auf 73 angesetzt werden. Nach Herstellerangaben sind Uf-Werte von bis zu 0,7 W/m2K erzielbar.

DIN EN ISO 10077-1, Anhang D.2

Uf

Rahmentyp

Rahmenmaterial

W/(m² · K) Polyurethan

mit Metallkern

2,8

Dicke von PUR > 5mm PVC-Hohlprofile*

zwei Hohlkammern

außenseitig

raumseitig

2,2

drei Hohlkammern

außenseitig

raumseitig

2,0

* mit einem Abstand von mindestens 5 mm zwischen den Wandflächen der Hohlkammern (siehe Schemabild unten)

Hohlkammer im Kunststoffrahmen

> _ 5 73 Wärmedurchgangskoeffizient Uf von Kunststofffensterprofilen mit Metallkern nach DIN EN ISO 10077-1.

9. Öffnungen

707

Stahlfensterrahmen zeichnen sich gegenüber andersartigen Ausführungen insbesondere durch die große Steifigkeit und Festigkeit des Werkstoffs Stahl aus. Dieser statische Vorteil erlaubt außerordentlich schlanke Rahmenkonstruktionen. Die Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Einwirkungen prädestiniert Stahlfenster ferner für den Einsatz in Bereichen mit besonderen Beanspruchungen wie öffentliche Bauten oder Gewerbe- und Industriebauten. Auch für einbruchhemmende Fenster ist die Ausführung in Stahl gut geeignet sowie auch für Brandschutzzwecke.

2.12

Rahmenprofile aus Stahl werden aus kalt verformten Profilen aus feuerverzinktem Bandstahl hergestellt. Sie sind auch in Edelstahl erhältlich. Die Profile werden entweder pulver- der nasslackiert. Sofern nachlackiert bwerden muss, ist letztere Lösung zu wählen. Die größere Festigkeit des Stahls im Vergleich zu Aluminium ermöglicht schlankere Rahmenprofile. Die aufgrund des Fertigungsverfahrens der Kaltverformung möglichen Querschnittsgeometrien sind größeren Einschränkungen unterworfen als diejenigen extrudierter Aluminiumprofile. Einzelne Ergänzungsprofile werden deshalb ggf. in Aluminium ausgeführt.

2.12.1 Werkstoffe und Herstellung

Hinsichtlich der Wärmedämmeigenschaften sind Fensterprofile in Stahl vergleichbar mit Aluminiumausführungen. Es gelten sinngemäß die gleichen Aussagen ( ).


Besonderheiten des Stahlfensters

DIN 4444 Einfache Fensterprofile aus Walzstahl (zurückgezogen!) DIN EN 10055, ...Walzprofile

DIN EN ISO 10077-1, Anhang D.1, D.4

10

1

5

6

11 2 7

8

9

4

74 Fensterprofile aus Stahl (Fabrikat Schüco-Jansen®)

3

5

12

5

M 1:2,5

z

0

x

50 mm

1 Außenschale des Flügelrahmenprofils aus kaltverformtem Stahlprofil 2 Innenschale des Flügelrahmenprofils aus Stahl 3 Außenschale des Blendrahmenprofils aus Stahl 4 Innenschale des Blendrahmenprofils aus Stahl 5 Verbinder aus Kunststoff 6 Glashalteleiste aus Stahl, auf Schraube aufgeklippst 7 Mitteldichtung 8 Anschlagsrippe am Verbinder für die Mitteldichtung 9 Anschlagsdichtung innen 10 Kunststoffdichtungen für die Trockenverglasung 11 Wetterschenkel aus Aluminium 12 Abdeckschiene aus Aluminium

708


77

M 1:5 50 mm

75, 76

0

M 1:5 y

z

x

75, 76 Stahlfenster in Außenwand aus zweischaligem Mauerwerk mit Kerndämmung (Fabrikat Schüco-Jansen®); Vertikalschnitt,

x

77 Stahlfenster wie links; Horizontalschnitt

0

50 mm

710

3.


Außentüren DIN EN 14351-1 DIN EN 12519 Abschn. 2.2 Funktionen, S. 654

3.1

Allgemeine Merkmale Kap. XIII-4, Abschn. 2 Türen, S. 898

3.2

Feuchteschutz

DDH (Hrg.): Regeln für Dächer mit Abdichtungen – Flachdachrichtlinien

Außentüren sind Abschlüsse von Öffnungen in Außenwänden verschiedener massiver oder leichter Bauart, die stets für einen Durchgang von Personen vorgesehen sind. Die mit Hüllfunktionen im Zusammenhang stehenden Anforderungen an Außentüren sind im Wesentlichen vergleichbar mit denen an Fenster ( ). Eher in den Hintergrund treten bei Außentüren typische Aufgaben eines Fensters wie Innenraumbelichtung oder -lüftung bzw. Ausblick. Die Durchgangsfunktion hat hingegen eine zentrale Bedeutung. Sie beeinflusst in erster Linie die Ausbildung der Türschwelle, die auch aus konstruktiver Sicht das unterscheidende Gestaltmerkmal einer Außentür gegenüber Fenstern bildet. Da Türausgänge unmittelbar auf mehr oder weniger direkt bewitterte Außenflächen führen, erdgeschossig oder auf Balkonen bzw. Terrassen, sind auch charakteristische Fragen des Feuchteschutzes zu berücksichtigen. Hinsichtlich allgemeiner Merkmale von Türen wird auf das Kapitel XIII-4 verwiesen ( ). Hinsichtlich des Schutzes gegen Niederschlags- und Oberflächenwasser herrschen bei Außentüren besondere Verhältnisse, da zum einen ein wirksamer Feuchteschutz, insbesondere im Schwellenbereich, erforderlich ist, zum anderen aus Gründen der Nutzung oftmals ein möglichst stufenloser Übergang zwischen innen und außen an der Türschwelle erwünscht ist, und folglich die Gefahr besteht, dass Wasser in das Gebäudeinnere gerät. Gemäß den Regeln der Technik ist auch im Bereich von Außentüren eine Anschlusshöhe der Abdichtung von mindestens 15 cm oberhalb der Kiesschüttung oder des Belags – also nicht der horizontalen Abdichtungsebene! – zu gewährleisten ( ). Um diese Bedingung einzuhalten, ist im Allgemeinen ein entsprechender Höhenversatz zwischen der Oberkante der tragenden Konstruktion innen und außen erforderlich. Oftmals ist dies mit erhöhtem Schalungsaufwand verbunden. Abweichend hiervon kann diese Anschlusshöhe auch verringert werden, wenn bedingt durch die örtlichen Verhältnisse zu jeder Zeit ein einwandfreier Wasserablauf im Türbereich sichergestellt ist. Dies ist dann der Fall, wenn sich im unmittelbaren Türbereich Terrassenabläufe oder andere Entwässerungsmöglichkeiten befinden. In solchen Fällen sollte die Anschlusshöhe jedoch mindestens 5 cm betragen (oberes Ende der Abdichtung oder von Anschlussblechen unter dem Wetterschenkel/Sockelprofil). DDH Regeln für Dächer mit Abdichtungen, 5.3 (2)

Vollständig barrierefreie, höhengleiche Übergänge, wie sie insbesondere für Behinderte angebracht sind, gelten im Sinne der Richtlinie als Sonderkonstruktion. Es sind auf den Einzelfall angepasste zusätzliche Maßnahmen erforderlich, um sicherzustellen, dass kein Wasser in den Innenraum eindringt, beispielsweise:

9. Öffnungen

711

t CFIFJ[CBSFS XBOOFOGÚSNJHFSEntwässerungsrost mit direktem Anschluss an die Entwässerung ( 86)

78, 79

t WPOEFSTür weg gerichtetes Gefälle ( 88)

y

x

80

z 0

x

50 mm

M 1:5

78, 79 Außentür aus Holz mit Schwellenanschlag, nach innen öffnend, in Außenwand aus Mauerwerk mit WDVS (Fabrikat Dana®); Vertikalschnitt.

80 Außentür aus Holz wie links; Horizontalschnitt durch den seitlichen Wandanschluss.


82, 83

712

y

x

84

z

z

x

x

0

50 mm

M 1:5

81, 82 Außentür aus Aluminium mit Schwellenanschlag aus Kunststoff, nach innen öffnend, in Außenwand aus zweischaligem Mauerwerk mit Kerndämmung (Fabrikat Schüco®); Vertikalschnitt.

0

50 mm

M 1:5

83 (oben) Außentür aus Aluminium wie links; Horizontalschnitt durch den seitlichen Wandanschluss (Fabrikat Schüco®). 84 (unten) Außentür aus Aluminium wie links; Vertikalschnitt durch ein nicht öffenbares Türfeld, unterer Anschluss (Fabrikat Schüco®).

713

86, 87

9. Öffnungen

y

x

0

50 mm

0

50 mm

M 1:5

86

88

88

z

z 0

x

50 mm

M 1:5

85, 86 Außentür aus Stahl mit schwellenlosem Übergang aus Lippendichtung und Hohlschiene, nach innen öffnend, in Außenwand aus zweischaligem Mauerwerk mit Kerndämmung (Fabrikat Schüco-Jansen®); Vertikalschnitt.

x

M 1:5

87 (oben) Außentür aus Stahl wie links; Horizontalschnitt durch den seitlichen Wandanschluss (Fabrikat Schüco®). 88 (unten) Außentür aus Stahl wie links; Alternative Türschwellenlösungen mit Anschlag, links nach innen, rechts nach außen öffnend.

714


91, 92

89 Hebeschiebetür aus Aluminium in Außenwand mit Wärmedämmverbundsystem (Fabrikat Schüco®); Vertikalschnitt

z 0

x

M 1:5

50 mm

9. Öffnungen

715

t 4QSJU[XBTTFSTDIVU[EVSDIÜberdachung t 5àSSBINFONJUFlanschkonstruktion t "CEJDIUVOHEFT*OOFOSBVNT

90

Die Abdichtung ist mit mechanischen Verbindungsmitteln an der aufgehenden Konstruktion im Türschwellenbereich zu befestigen. Sind Relativbewegungen am Anschluss zu erwarten, müssen geeignete Maßnahmen getroffen werden, wie beispielsweise die Anordnung von Trennstreifen.

y 0

M 1:5 x

90, 91 Hebeschiebetür wie links; Horizontalschnitt Wandanschluss links und mittlerer Flügelanschlag rechts.

1

2 3 4

5 6 7

Sack N (2204) von k zu U – Was ändert sich bei Fensterrahmen und -profilen?, Institut für Fenstertechnik Rosenheim e. V. (Hg.). Hier sind Angaben zur Überführung der alten Werte UR bzw. kR sowie auch der Rahmenmaterialgruppen in die neuen Nennwerte zu finden. die folgenden Ausführungen basieren im Wesentlichen auf Aussagen der VDI 2719 Angaben der Initiative ProHolzfenster e. V., Umfrage 2002 Dieser Abschnitt basiert im Wesentlichen auf folgender Quelle: Informationsdienst Holz (Hg.) (1999) Anstriche für Holz und Holzwerkstoffe im Außenbereich, Düsseldorf Schüco (Hg.) Architekteninfo 03 Werkstoffe, S. 6 Schüco (Hg.) Architekteninfo 03 Werkstoffe, S. 10 Nach Untersuchungen der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt, zitiert in: U. Reichstadt (1997) Umweltfreundliche PVC-Fenster?

Anmerkungen

50 mm

XIII INNERE HÜLLEN

1. Allgemeines 1.1 Klassifikation 1.1.1Decken 1.1.2 Wände 1.2 Funktionen

XI

VERBINDUNGEN



XII

ÄUSSERE HÜLLEN


GRUNDSÄTZLICHES ERDBERÜHRTE HÜLLEN SCHALENSYSTEME MEHRSCHICHTVERBUNDSYSTEME RIPPENSYSTEME PUNKTGEHALTENE GLASHÜLLEN ADDIERTE FUNKTIONSELEMENTE MEMBRANSYSTEME ÖFFNUNGEN

XIII

INNERE HÜLLEN



718

XIII Innere Hüllen

1.

Allgemeines

In den Kapiteln XII-1 bis XII-9 stehen äußere Hüllbauteile im Mittelpunkt der Betrachtung. In der Folge sollen innere Hüllbauteile in ihren bautechnisch wichtigsten Varianten näher beleuchtet werden. Es entspricht der Überzeugung der Verfasser, dass es dem Verständnis der baukonstruktiven Fragestellungen im Zusammenhang mit inneren Hüllen förderlich ist, wenn diese nach vergleichbaren Kriterien und Merkmalen geordnet und untersucht werden wie äußere Hüllen. Grundsätzlich können die gleichen fundamentalen Struktur- und Aufbauvarianten unterschieden werden. Diese sollen der Gliederung auch dieses Kapitels zugrunde gelegt werden.

1.1

Klassifikation

Es wird demnach folgende grundlegende morphologische Unterscheidung getroffen:

1.1.1

Decken

Band 2, Kap. VII, Abschn. 3. Doppelte Schalensysteme, S. 94

Bezüglich horizontaler Raumabtrennungen, also Decken: t Decken in Schalenbauart: dies sind ein- und zweiachsig gespannte Plattendecken in verschiedenen konstruktiven Varianten. Zweischalige Decken im engeren Sinne sind aus den bereits angesprochenen Gründen im Bauwesen nicht vertreten ( ). Dennoch gibt es einige Übergangsformen zwischen Decken in Schalen- und Rippenbauart, wie beispielsweise Hohlkörperdecken, die gewisse Gemeinsamkeiten mit zweischaligen Konstruktionen zeigen. Grundsätzlich lässt sich die Grenze zwischen Decken in Schalen- und solche in Rippenbauart nicht ganz eindeutig ziehen. Hier sollen Plattenbalkendecken, obgleich ihre Rippen monolithisch mit der Deckplatte verbunden sind, dennoch als Rippensystem gelten. t Decken in Rippenbauart: dazu gehören Träger- oder Balkendecken in verschiedenen Ausführungen. Einige Formen von Decken in Schalenbauart, wie beispielsweise diverse Hohlkörperdecken, stellen teilweise Übergangsformen zu Rippendecken dar. Es kommt vor, dass eine gleiche Deckenkonstruktion alternativ als Schalen- bzw. Plattendecke auf Wandauflagern und als Rippenkonstrukion auf Unterzügen in Erscheinung tritt. Es wird im Folgenden jeweils auf diese Doppelcharakteristik hingewiesen.

1.1.2

Wände

Bezüglich vertikaler Raumabtrennungen, also Wände: t einschalige Wände: gemauerte Wände aus mineralischen Werkstoffen. t mehrschalige Wände: wie oben, mit doppelter Schale, zumeist für erhöhten Schallschutz. t Wände in Rippenbauweise: Ständerwände mit Unterkonstruktion aus Holz oder Metall.

1. Grundsätzliches

719

1 (oben rechts) Massivdecke mit integrierter Beleuchtung. 2 (oben links ) Einachsig spannende Rippendecke in Stahlbetonbauweise mit perforierungen zur Leitungsdurchführung. Leichte Trennwände ebenfalls in Rippenbauweise. 3 Zweiachsig spannende Rippendecke (Kassettendecke) in Stahlbetonbauweise. Detail des Pilzstützenkopfs.

720

1.2

XIII Innere Hüllen

Funktionen

Band 1, Kap. V Funktionen

Die von inneren Hüllen zu erfüllenden baulichen Teilfunktionen zählen zum Spektrum derjenigen, die auch äußere Hüllen zu leisten haben. Diese sind im Wesentlichen in Kapitel V zusammengefasst ( ). Abweichend von äußeren Hüllen entfallen bei inneren die witterungsbezogenen Anforderungen wie t Wärmeschutz, sofern nur minimale Temperaturgradienten zwischen beiden Seiten des Hüllbauteils bestehen t 4DIVU[WPSFeuchte t 4DIVU[WPSWind t ,POUSPMMF EFT %BNQGEVSDIHBOHT EVSDI EJF ,POTUSVLUJPO C[X Schutz vor thermohygrisch bedingter Feuchte, da bis auf vereinzelte Ausnahmen gleiche Dampfdrücke beiderseits der Hülle und kaum relevante Temperaturunterschiede bestehen t 4DIVU[WPSXJUUFSVOHTCFEJOHUFSFäule und Korrosion. Dennoch können an innere Hüllen in Feuchträumen im Einzelfall vergleichbare Anforderungen zu stellen sein. Indessen bleiben andere Anforderungen erhalten, bzw. gewinnen fallweise im Vergleich zu denen an äußere Hüllen an Bedeutung und Schärfe, wie beispielsweise t Kraft leiten, insbesondere bei tragenden und/oder aussteifenden innenliegenden Wandscheiben oder bei Decken, die im Allgemeinen größere Lasten zu tragen haben als herkömmliche Dächer. t Schallschutz, insbesondere bei Abtrennungen zwischen Nutzungseinheiten t Brandschutz, wie bei Bildung von inneren oder auch äußeren Brandabschnitten bei geschlossener Bauweise gefordert t thermische Speicherfähigkeit Darüber hinaus sind oftmals spezifische Anforderungen zu stellen, die äußere Hüllen nicht oder zumindest nicht in vergleichbarem Umfang zu erfüllen haben. Dazu zählen: t *OUFHSBUJPOWPO&MFNFOUFOEFTVer- und Entsorgungssystems wie Lüftungsleitungen, Elektrokalbeltrassen, Heizleitungen, Wasserleitungen, Heiz- und Kühlkreisläufe sowie die Vorhaltung damit verbundener Zapf-, Versorgungs- und Anschlussstellen an der zugänglichen Oberfläche der Hüllen. t *OUFHSBUJPOEFSBeleuchtung, insbesondere bei Decken, sowie

1. Grundsätzliches

721

vergleichbarer technischer Aggregate (Lautsprecher, Projektoren etc.) Anders als bei der Betrachtung äußerer Hüllen, bei der angesichts der vergleichbaren funktionalen Anforderungen – die sich nur graduell unterscheiden – keine grundlegende Differenzierung zwischen horizontalen, vertikalen oder geneigten Hüllen getroffen wurde, empfiehlt es sich, bei inneren Hüllen eine deutliche Unterscheidung zwischen Decken und Wänden, also zwischen Ver- und Entsorgungssystem und vertikalen Raumabtrennungen vorzunehmen. Dies folgt aus der Tatsache, dass Decken maßgeblich von der charakteristischen Funktion des Abtragens von Lasten orthogonal zu ihrer Ebene geprägt sind, da sie begehbar sein müssen und mehr oder weniger große Verkehrslasten zu tragen haben. Dies bedingt auch den kennzeichnenden – bezüglich der Bauteilachse – asymmetrischen Schichtenaufbau von Deckenkonstruktionen. Dies trifft auf Wände generell nicht zu.

4 Elektroinstallation auf einer Rohdecke. Die Rohre und der Anschlusskasten werden anschließend im Estrich eingebettet.

5 In einer Unterdecke zwischen tragenden Rippen integrierte Leuchten und Luftauslässe.

1. Merkmale 2. Konstruktiver Aufbau nach Funktionen 2.1 Fußbodenaufbau (Paket 1) 2.2 Tragende Konstruktion (Paket 2) 2.3 Unterdecke (Pakete 3 und 4) 3. Fußbodenaufbauten 3.1 Bodenbeläge 3.2 Estriche 3.2.1 Werkstoffe 3.2.2 Monolithischer Estrich 3.2.3 Verbundestrich 3.2.4 Estrich auf Trennlage 3.2.5 Schwimmender Estrich 3.2.6 Heizestrich 3.3 Hohlraumböden 3.4 Doppelböden 3.5 Schallschutz 3.5.1 Nicht schwimmend gelagerter Estrich 3.5.2 Schwimmender Estrich 3.5.3 Hohlraumböden 3.5.4 Doppelböden 3.6 Brandschutz 4. Unterdecken 4.1 Werkstoffe 4.2 Ausführungsvarianten 4.3 Rasterung 4.4 Trennwandanschlüsse 4.4.1 Schalllängsleitung im Trennwandanschluss 4.4.2 Brandschutz im Trennwandanschluss 4.5 Akustik 4.5.1 Schalldämmung 4.5.2 Schallabsorption 4.6 Brandschutz 5. Decken in Schalenbauweise 5.1 Ausführungsvarianten 5.1.1 Ortbetondecke 5.1.2 Vorgefertigte oder halb vorgefertigte Deckensysteme aus Stahlbeton 5.1.3 Balkendecke mit Zwischenbauteilen 5.1.4 Holz-Beton-Verbunddecke 5.1.5 Massivholzdecke 5.1.6 Decke aus Holzblockelementen 5.2 Schallschutz 5.2.1 Luftschalldämmung 5.2.2 Trittschalldämmung 5.3 Brandschutz 6. Decken in Rippenbauweise 6.1 Decken in Rippenbauweise aus Holz 6.1.1 Konstruktiver Aufbau 6.1.2 Scheibenbildung 6.1.3 Holzbalkendecke 6.1.4 Holztafeldecke 6.1.5 Decke aus Holzbauelementen 6.1.6 Holz-Beton-Verbunddecke 6.2 Decken in Rippenbauweise aus Stahl 6.2.1 Trapezblechdecke 6.2.2 Stahl-Beton-Verbunddecke 6.3 Decken in Rippenbauweise aus Stahlbeton 6.4 Schallschutz 6.4.1 Holzbalken- und Holztafeldecken 6.4.2 Trägerdecken in Stahl 6.4.3 Trägerdecken in Massivbauweise 6.5 Brandschutz 6.5.1 Holzbalken- und Holztafeldecken 6.5.2 Trägerdecken aus Stahl 6.5.3 Trägerdecken in Massivbauweise 7. Treppen 7.1 Planerische Grundsätze 7.2 Bauarten von Treppen 7.3 Trittschallschutz von Treppen Anmerkungen

XI

VERBINDUNGEN



XII

ÄUSSERE HÜLLEN



XIII

INNERE HÜLLEN



724

XIII Innere Hüllen

1.

Merkmale

Als horizontale Raumabtrennungen sollen Decken in verschiedenen konstruktiven Ausführungen verstanden werden. Innen liegende, grundsätzlich nicht begehbare horizontale Raumabschlüsse wie beispielsweise gläserne Klima- oder Brandabschottungen in Atrien, sind vergleichbar mit einfachen Außenhüllen und sollen an dieser Stelle nicht behandelt werden. Ansonsten sind Decken immer Bestandteil des Primärtragwerks, weshalb neben den Hauptfunktionen des Schall- und ggf. des Brandschutzes – anders als bei Wänden – immer auch die Abtragung von lotrechten Lasten des Primärtragwerks, manchmal auch von waagrechten, zu berücksichtigen ist.

2.

Konstruktiver Aufbau nach Funktionen

Die Funkionen des Kraftleitens, des Schallschutzes und sofern erforderlich auch des Brandschutzes sind vom konstruktiven Gesamtaufbau der Decke zu erfüllen, das sich in der Baupraxis des Hochbaus nahezu ausnahmslos aus mehreren funktional, konstruktiv und herstellungstechnisch voneinander differenzierbaren Paketen zusammensetzt ( 1, 2). Dies sind von oben nach unten:

2.1

Fußbodenaufbau (Paket 1)

Der Fußbodenaufbau ist ein optionales Funktionspaket, das vornehmlich die folgenden Aufgaben erfüllen kann: t Ausgleich von Unebenheiten der tragenden Decke (Paket 2) und Schaffung einer für die Nutzung geeigneten Bodenoberfläche. In diesem Fall handelt es sich um Spachtelungen, Überzüge oder Verbundestriche, die nach Erstellen der tragenden Decke (Paket 2) aufgebracht werden. Zusätzlich können spezielle Beläge hinzukommen. Derartige Ergänzungen stehen oftmals im mechanischen Verbund mit der tragenden Decke. Diese Funktionen werden – neben anderen Aufgaben – auch von den folgenden Fußbodenaufbauten übernommen.

Band 1, Kap. V-4, Abschn. 3.4.4 Verbesserung des Trittschallschutzes durch schwimmende Estriche, S. 570 f sowie zur Verbesserung des Luftschallschutzes auch ebendort Abschn. 3.3.3 Bauliche Varianten zweischaliger Hüllbauteile, S. 564 ff Band 2, Kap. VII, Abschn. 3.1 Zwei Schalen mit Zwischenschicht, S. 94

t Verbesserung des Schallschutzes: Sofern der Schallschutz der Gesamtdecke vorwiegend aus deren flächenbezogener Masse resultiert, können auch Verbundestriche wie oben angesprochen einen Beitrag zum Schallschutz leisten, indem sie die Masse der Decke insgesamt vergrößern. Dabei ist stets zu berücksichtigen, dass dieses Zusatzgewicht stets addierte Eigenlast bedeutet, welche die Tragfähigkeit der Konstruktion zusätzlich in Anspruch nimmt. Eine bedeutendere baupraktische Rolle spielen hier schwimmende Estriche. In bauakustischer Sicht bilden sie eine auf federnder Schicht schwimmende Schale, welche die Schallenergie durch das Masse-Feder-Prinzip teilweise vernichtet ( ). Wenngleich es zum Teil gerechtfertigt wäre, das Zusammenspiel von schwimmendem Estrich und tragender Schale als zweischalige Konstruktion aufzufassen ( ), soll an dieser Stelle wegen der Dominanz der tragenden Deckenschale (Paket 2) dessen ungeachtet von einer einschaligen Decke die Rede sein.

2. Horizontale Raumabtrennungen

725

1, 2 Prinzipieller Aufbau einer Decke mit tragender Schale (links) und mit tragender Rippenkonstruktion (rechts) inklusive optionaler Zusatzschichten.

(1)

(1)

2.1

1 Fußbodenaufbau (optional) 2 tragende Schale (notwendig) 2.1 Flächen bildende Schale einer Rippendecke (notwendig) 2.2 Ebene mit Rippen (R) und Rippenzwischenraum (RZ) (notwendig) 3 Unterdeckenraum (optional) 4 Unterdeckenschale (optional)

2 2.2 (3) (3) (4)

(4)

R z

RZ

Die Unterdecke (3 und 4) wird häufig ihrerseits als Rippenkonstruktion ausgeführt, bei der die Schale (4) von einer oder mehreren Stablagen im Unterdeckenraum (3) abgehängt ist.

z

y

y

t Brandschutz: Sofern die tragende Deckenkonstruktion nicht von sich aus gegen Brand geschützt ist, kann der Fußbodenaufbau die Decke gegen Brandeinwirkung von oben schützen ( ). Dies kann beispielsweise bei Holzbalkendecken der Fall sein.

Fall A in 3

t Verbesserung des Wärmeschutzes: dies kann bei Decken gegen unbeheizte Räume wie beispielsweise den Keller relevant sein. Im Regelfall werden Aufbauten schwimmender Estriche unterseitig durch die thermisch erforderliche Dämmschichtdicke ergänzt. t Führung von Installationen: Dies kann grundsätzlich auch innerhalb der oben angesprochenen Fußbodenaufbauten erfolgen, beispielsweise durch Eingießen, Vorhaltung von Kanälen oder sonstigen Hohlräumen – wie beim Hohlraumboden. Entsprechende Zapf- und Anschlussstellen lassen sich ebenfalls integrieren. Bei erhöhten Anforderungen wie beispielsweise in hoch installierten Gebäuden können auch Hohlraum- oder Doppelbodensysteme zum Einsatz kommen, bei denen eine Bodenschale aufgeständert und auf diese Weise ein frei verfügbarer und von oben zugänglicher Installationsraum geschaffen wird. Ganz ohne Fußbodenaufbau werden im Hochbau nur einfachste Decken ohne erhöhte Nutzungsanforderungen hergestellt. Gelegentlich – beispielsweise im Industriebau – kommt vor, dass die Rohdecke selbst für bestimmte Nutzungszwecke durch Weiterverarbeitung (Glätten im Nasszustand, Schleifen, Imprägnieren) oberseitig veredelt wird. Die tragende Konstruktion des Deckenaufbaus ist notwendiges Element einer Decke und stets Bestandteil des Primärtragwerks. Die Funktion des Leitens von Kräften dominiert aus diesem Grunde im Allgemeinen über andere bauliche Funktionen. In diesem

2.2

Tragende Konstruktion (Paket 2)

726

XIII Innere Hüllen

Kapitel sollen zwei grundsätzliche Varianten tragender Deckenkonstruktionen betrachtet werden:

Fälle B, D bis F in 4 und 6-8

Band 1, Kap. V-2, Abschn. 9.1 Vollwandiges Element, S. 450

t tragende Deckenschale mit keiner oder nur untergeordneter Profilierung (Paket 2). In der Baupraxis werden derartige Decken fast ausnahmslos als Massivdecken in Stahlbeton ausgeführt. Neben der Hauptfunktion als Tragschale übernehmen diese Deckenschalen auch wesentliche Aufgaben des Schallschutzes und ggf. auch des Brandschutzes ( ). Es treten nur wenige Zielkonflikte zwischen diesen Funktionen auf, da die statisch erforderliche Konstruktion gute Voraussetzungen für das Erfüllen von Schall- und Brandschutz bietet. Dies hängt nicht unwesentlich mit der gleichmäßigen flächenhaften Verteilung von wirksamer – im Fall von Beton brandschutzwirksamer – Baumasse ursächlich zusammen. Diesem Umstand ist zweifelsohne die außerordentlich weite Verbreitung von Massivdecken im heutigen Hochbau geschuldet. Zur Sicherung erhöher Schall- und Brandschutzeigenschaften ist die Deckenschale fallweise mit weiteren Funktionspaketen (Paketen 1 und 3/4) zu ergänzen. Eine Vergrößerung der Deckendicke kann zwar grundsätzlich den Schallschutz und den Brandschutz verbessern, doch stößt dies rasch an Grenzen. Dies gilt insbesondere immer dann, wenn die statisch erforderliche Deckendicke – infolge größerer Spannweiten – bereits groß ist und für eine vergrößerte Eigenlast kaum mehr Tragreserven sinnvoll zu aktivieren sind ( ). t tragende Rippendecke, d. h. in der Sprache der Baupraxis je nach Bauweise eine Balken- oder Trägerdecke. Diese besteht entsprechend ihrer Grundmorphologie aus tt FJOFS[VPCFSTUBOHFPSEOFUFO'MÊDIFOCJMEFOEFO dünneren Schale (Paket 2.1). Diese ist in ihrer statischen Wirkungsweise nicht mit der oben diskutierten Hauptschale (Paket 2) vergleichbar, da sie hierarchisch betrachtet eine nur sekundäre Aufgabe erfüllt. Je nach der aus zumeist in erster Linie statischen Erfordernissen abgeleiteten Schalendicke bzw. je nach deren Bauweise – leicht oder massiv – können in variablem Umfang auch Aufgaben des Schall- und Brandschutzes wahrgenommen werden. tt EFORippen (R) (Balken/Trägern) (im Paket 2.2), welche die primäre Traghierarchie darstellen und auf denen die dünne Schale (Paket 2) aufliegt, sowie dem Zwischenraum zwischen diesen (RZ), der entweder frei bleiben bzw. ganz oder teilweise ausgefüllt oder mit bestimmten Elementen wie Installationen belegt werden kann. Rippe und aufliegende Schale können auch zu einem monolithischen Element verschmolzen sein – wie beispielsweise bei


727

1

1

2

2

3

3

4

4

z

3 Fall A: Brandbeanspruchung der Decke von oben. Die Brandschutzwirkung ist vom Fußbodenaufbau (Paket 1) abhängig.

z

y

A

y

1

B

4 Fall B: Brandbeanspruchung der Decke von oben. Die Brandschutzwirkung ist von der tragenden Decke (Paket 2) abhängig.

1

2

2

3

3

4

4

z

5 Fall C: Brandbeanspruchung der Decke von unten. Die Brandschutzwirkung ist von der Unterdecke (Paket 4) abhängig. In diesem Fall genügt, dass die Unterdecke eine ausreichende Feuerwiderstandsdauer von unten aufweist.

z

y

C

y

1

1

2

2

3

3

4

4

z

D

7 Fall E: Brandbeanspruchung der Decke von unten. Die Brandschutzwirkung ist von der tragenden Decke (Paket 2) abhängig.

z

y

E

6 Fall D: Brandbeanspruchung der Decke von oben. Die Brandschutzwirkung ist von der Kombination aus tragender Decke (Paket 2) und Unterdecke (Paket 4) abhängig. Der Deckenhohlraum (Paket 3) ist entsprechend auch an den Rändern von Brand freizuhalten.

y

F

8 Fall F: Brandbeanspruchung der Decke vom Deckenhohlraum aus, beispielsweise bei brandgefährdeten Installationen. Die Brandschutzwirkung ist von der tragenden Decke (Paket 3) gegenüber dem oberen Raum und von der Unterdecke (Paket 4) gegenüber dem unteren abhängig. In diesem Fall ist es erforderlich, dass die Unterdecke eine ausreichende Feuerwiderstandsdauer von oben aufweist.

728

XIII Innere Hüllen

Fall A in 3 Fall C in 5

2.3

Unterdecke (Pakete 3 und 4)

Plattenbalkendecken aus Stahlbeton der Fall. Auch wenn Rippendecken ab einem bestimmten Spannweitenbereich aus statischer Sicht grundsätzlich als effizienter – weil materialökonomischer – gelten können, so gehen jedoch wesentliche Vorteile der einschaligen Decke hinsichtlich des Schall- und Brandschutzes zumeist verloren. Dies liegt nicht zuletzt auch an einem schwer zu lösenden Dilemma: Die differenziertere, gewissermaßen diskretisierte Massenverteilung der Rippendecke bringt zwar statische Vorteile, weil sie Kraft leitendes Material dort konzentriert, wo es statisch am wirksamsten ist und dort weglässt, wo es weitgehend überflüssig ist. Dabei geht indessen die schall- und brandschutzwirksame gleichmäßige Flächenverteilung des Materials verloren. Auch die insgesamt verringerte flächenbezogene Masse wirkt sich in bauakustischer Hinsicht ungünstig aus. Als Folge davon müssen zahlreiche Rippendecken mit zusätzlichen Paketen ergänzt werden. Dies umfasst, was den Schallschutz betrifft, den Fußbodenaufbau (Paket 1) und ggf. die Unterdecke (Pakete 3 und 4); was den Brandschutz angeht, den Fußbodenaufbau ( ) und insbesondere die Unterdecke ( ). Aus der Sicht des Brandschutzes kommt bei Rippendecken erschwerend hinzu, dass im Brandfall unterseitig eine größere Bauteiloberfläche und insgesamt schlankere Bauteile – dies gilt sowohl für Rippen wie auch für die aufliegende Schale – dem Brand ausgesetzt sind. Unterdecken sind nicht tragende, optionale Funktionspakete, die insbesondere folgende Aufgaben erfüllen können: t Ausgleichen, Verdecken oder Gestalten der Untersicht der tragenden Decke (Paket 2 bzw. 2.1/2.2). Hierzu eignen sich – analog zu Lösungen auf der Deckenoberseite – bereits einfachste Maßnahmen wie ein Verputz oder direkt aufgebrachtes Plattenmaterial. Auch alle Arten mit Abstand abgehängter Unterdecken verfolgen im Allgemeinen dieses Ziel. Ferner kann eine abgehängte Unterdecke zur formalen Gestaltung der Deckenuntersicht genutzt werden. Sie kann nahezu beliebige Formen und Oberflächen annehmen.

Band 1, Kap. V-4, Abschn. 3.4.5 Verbesserung des Trittschallschutzes durch Unterdecken, S. 572 f sowie zur Verbesserung des Luftschallschutzes auch ebendort Abschn. 3.3.3 Bauliche Varianten zweischaliger Hüllbauteile, S. 564 ff

t Verbesserung der Raum- und Bauakustik: Einfache unterseitig angebrachte Schichten wie Putze, Dämmschichten oder kombinierte Putz- und Dämmschichten können abhängig von ihrer Beschaffenheit dank ihrer Schallabsorptionsfähigkeit zu einer Verbesserung der Raumakustik beitragen. Auch abgehängte Decken können bei geeigneter Ausführung – meist bei Lochung der Sichtschale 4 und schallschluckender Hinterfüllung im Raum 3 – spürbare Verbesserungen der Raumakustik zur Folge haben. Aus Sicht der Bauakustik bzw. des Schallschutzes kommen insbesondere federnd abgehängte Unterdecken zum Einsatz ( ). In Analogie zu schwimmenden Estrichen wirkt auch in diesem


729

Fall ein Masse-Feder-System, das zu einer deutlichen Verbesserung von Luft- und Trittschallschutz des Gesamtdeckenpakets führen kann. Eine besondere Bedeutung hat die bauakustische Verbesserung durch abgehängte Unterdecken bei besonders leichten Rippendecken, wie beispielsweise den Holzbalkendecken oder trapezblechgedeckten Stahlträgerdecken. t Verbesserung des Wärmeschutzes: es gelten sinngemäß die Aussagen zu Fußboden. t Verbesserung oder Gewährleistung des Brandschutzes bei unterseitiger Brandeinwirkung oder bei Brandentstehung im Deckenhohlraum ( ): Diese Aufgabe wird im Einzelnen an anderer Stelle diskutiert ( ). Dabei kann entweder die Unterdecke alleine für den erforderlichen Brandschutz verantwortlich sein oder die Kombination aus tragender Decke und Unterdecke. In letzterem Fall ist darauf zu achten, dass der Unterdeckenraum (3) zuverlässig von Feuer freigehalten ist. t Führung bzw. Integration von Installationen: Als charakteristisches Kennzeichen vorwiegend von Innenhüllen ist diese Funktion oben bereits angesprochen worden ( ). Leitungen können im Unterdeckenraum (3), bei Rippendecken ggf. unter Hinzuziehung der Rippenzwischenräume (RZ) ( ) verfahren werden. Spezifische Elemente wie Sprinklerköpfe, Lüftungsaggregate, Lautsprecher oder Leuchten lassen sich in der Sichtschale (4) integrieren. Decken können hinsichtlich ihrer Funktionsfähigkeit im Sinne ihrer diversen Aufgaben nur in ihrer Wirkungsweise als Gesamtkonstruktion beurteilt werden. Funktionspakete wie sie bisher diskutiert wurden (Pakete 1 bis 4) lassen sich grundsätzlich in nahezu allen denkbaren Kombinationen miteinander zu einem Deckenpaket verknüpfen. Die konstruktiven Einzellösungen sind infolgedessen sehr zahlreich und können in diesem Rahmen nicht erschöpfend behandelt werden. Im Folgenden sollen zunächst die wichtigsten Fußbodenaufbauten und Unterdeckenkonstruktionen näher beleuchtet werden. Anschließend folgt eine Betrachtung einiger baupraktisch besonders relevanter Gesamtdeckenaufbauten, klassifiziert zunächst nach ihrer Grundmorphologie (einschalig/Rippensystem) und in zweiter Rangfolge nach dem Werkstoff der tragenden Konstruktion.

Fälle C, D, F in 5, 6 und 8 Band 1, Kap. V-5, Abschn. 10.5 Unterdecken, S. 608 ff

Abschn. 1. Allgemeines Band 2, Kap. VIII-1, Abschn. 3.7 Einige grundlegende planerische Überlegungen zu Stabscharen, S. 182

730

XIII Innere Hüllen

3.

Fußbodenaufbauten

Fußbodenaufbauten bilden die nutzbare Oberfläche von Decken und sind im Hochbau im allgemeinen oberseitig mit einem Bodenbelag versehen, der als oberste Nutzschicht dient. Die unter dem Bodenbelag befindlichen Schichtenaufbauten oder Konstruktionen sind, ihren Aufgaben entsprechend, vielfältig. Die wichtigsten Ausführungen von Fußbodenaufbauten wie sie in der Baupraxis gebräuchlich sind:

3.1

Bodenbeläge

Die Wahl des Bodenbelags auf einer Geschossdecke ist nicht in erster Linie durch konstruktive Fragen des Zusammenspiels mit anderen Teilen des konstruktiven Aufbaus bestimmt, sondern vornehmlich durch nutzungsbezogene Aspekte. Die Tabelle in 10 verleiht einen Überblick über die wichtigsten Eigenschaften üblicher Bodenbeläge. Bedeutsam für die Gesamtkonstruktion der Decke ist indessen die bauakustische Wirkung von Bodenbelägen, und zwar hier insbesondere die den Trittschall verbessernde Wirkung von weich federnden Belägen, die am zugehörigen Trittschallverbesserungsmaß 6Lw,R des jeweiligen Bodenbelags ablesbar ist (). Exemplarische Werte für Massivdecken zeigt die Übersicht in 24. Auch die brandschutzbezogene Qualität des Bodenbelags kann je nach Einsatzfall zu berücksichtigen sein, insbesondere die Kriterien der Flammenausbreitung, der kritischen Strahlungsintensität sowie der Rauchentwicklung im Brandfall ( ).

Band 1, Kap. V-4, Abschn. 3.4.3 Verbesserung des Trittschallschutzes durch Bodenbeläge, S. 570

DIN 4102-14

Verkehrlast

Nutzung des Estrichs, Beispiele

p ≤ 1,5 kN/m²

Wohnräume

p ≤ 2,0 kN/m²

Estrichart

Estrichnenndicke in mm 1) bei einer Zusammendrückbarkeit der Dämmschicht bis 5 mm

5 bis 10 mm

≥ 35

≥ 40

Büroräume, Flure in Wohn- und Bürogebäuden, Krankenzimmer und Aufenhaltsräume in Krankenhäusern

≥ 40

≥ 45

p ≤ 3,5 kN/m²

Treppen einschl. Zugängen in Wohngebäuden, Klassenzimmer, Behandlungsräume in Krankenhäusern

≥ 55

≥ 60

p ≤ 5,0 kN/m²

Versammlungsräume, Ausstellungs- und Verkaufsräume, Gaststätten

≥ 65

≥ 75

ZE 20

ZE 30

1)

Bei Dämmschichtdicken über 30 mm ist die Estrichdicke um 5 mm zu erhöhen.

9 Anforderungen an Dicke und Festigkeit von schwimmenden Estrichen in Abhängigkeit ihrer Nutzung (nach Schneider 1).

10 (nächste Seite) Übersicht der Eigenschaften von Bodenbelägen (nach Schneider 2)


elektrostatisches Verhalten

Fußbodenheizg.-Eignung

+

+

+

+

–

18 173

+

Estriche

PVC ohne Träger

16 951

PVC mit Träger

16 952

Elastomer ohne Unterschicht

16 850

Elastomer mit Unterschicht

16 852

Vinyl-Asbest

16 950

B1 + B2

+ –

+

+

+

+

+

x

(x)

x

(x)

x x

x x

x x

(x) (x)

(x)

x

(x)

x

(x) (x)

x

x

(x)

x

x

x

(x)

(x)

x

x

x

(x)

(x)

x

(x)

x

(x)

x

Gussasphalt

A1

+

+

Hartstoff Anhydrit

+ +

Nassraum/Labors

Verschmutzungsresistenz

+

Kaufhaus/Fabrik

chemische Resistenz

18 171

Linoleum

Krankenhaus/Schule/Sport

Feuchtigkeitsresistenz

A1

Elastische Fußbodenbeläge

Ausstellung/Konferenz

Verschleißfestigkeit

18 354

Belagsart

Wohnen

Belastbarkeit

Asphaltplattenbeläge

Belagsgruppe

Rutschsicherheit

DIN-Norm

Wärmeschutz

Anwendungsbereich

Trittschallschutz

Eigenschaften/Eignung Brandverhalten/Baustoffkl.

Die Bewertung und Eignung sind im Einzelfall anhand genauer Produktdaten zu überprüfen: + (gut), (neutral), – (negativ), x (anwendbar), (x) (beschränkt anwendbar)

731

+

+

Magnesia

A1

–

+ –

+

+ 18 560

+

+

+

+

–

(x) (x) (x)

Zement Holzfußbodenbeläge

Dielung

4072/73

Mosaikparkett Stabparkett

280

Fertigparkett

Keramische Bodenbeläge

Holzpflaster RE

68 702

Holzpflaster GE

68 701

keram. Spaltplatten

18 166

Steingut Steinzeug Bodenklinker

Naturstein

18 155

B1 + B2

–

+

–

+

+

+

+

+ –

x

+

x

x

x

x

x

(x)

x

x

x

x

x

x

x

(x)

(x) (x)

x A1

–

–

+

+

+

A1

–

–

+

+

+

Pflaster 18 500

x

x +

+

+

+

–

18 158

Plattenbeläge

+

+

–

+

+

x

x

(x)

x

x

x

x

x

x

(x) (x)

x

x

Spachtelböden

(Kunststoff)

Textile Fußbodenbeläge

Webteppiche

x

Wirkteppiche

x

Tuftingteppiche

x

x

x

x

Nadelvlies

x

x

x

x

x

x

61 151

A1

B2

–

–

+

+

+

+

+

–

–

+

+

+

+

–

–

–

x

+

x

(x) x

Betonwerksteinplatten Terrazzo

x x

x

Zementgebundene Beläge

Klebpolteppiche

x

x

x

Flockteppiche

x

Nähwirkteppiche

x

Vlieswirkteppiche

x

x

x

732

3.2

XIII Innere Hüllen

Estriche DIN 18560-1 bis -4, -7

3.2.1 Werkstoffe

Nach DIN EN 13318 sind Estriche Schichten aus Estrichmörtel oder -massen, die auf der Baustelle direkt auf dem tragenden Untergrund, mit oder ohne Verbund, oder auf einer zwischenliegenden Trenn- oder Dämmschicht verlegt werden. Der Estrich kann oberseitig eine Hartstoffschicht enthalten, die einen erhöhten Widerstand gegen Verschleiß und Abrieb aufweist. Hinsichtlich der beteiligten Werkstoffe lassen sich folgende Nassestricharten unterscheiden: t Calciumsulfatestrich (CA): Estrich, dessen Bindemittel aus Calciumsulfat besteht. Diese Estriche werden auch als Anhydritestriche (AE) bezeichnet. Sie unterscheiden sich von herkömmlichen Zementestrichen u. a. durch ihre Selbstnivellierungsfähigkeit in fließfähiger Konsistenz (siehe nächsten Punkt) sowie durch eine geringere Risstendenz. t Calciumsulfat-Fließestrich (CAF): auch als Anhydritfließestriche (AFE) bezeichnet. t Gussasphaltestrich (AS): Estrich, dessen Bindemittel aus Bitumen besteht. Die Estrichmasse wird von Hand oder maschinell bei einer Temperatur von rund 220°C bis 250°C aufgebracht. t Magnesiaestrich (MA): Das Bindemittel besteht aus Magnesiumoxid und einer wässrigen Lösung aus Magnesiumsalz. t Kunstharzestrich (SR): Estrich mit synthetischem Reaktionsharz als Bindemittel (Polymerbindemittel), der durch eine chemische Reaktion des synthetischen Reaktionsharzes aus einem flüssigen oder glättbaren Gemisch auf der Baustelle zu einer festen Schicht wird. t Zementestrich (CT): Estrich, dessen Bindemittel aus Zement besteht. kunstharzmodifizierter Zementestrich: Ein Estrich, dessen Bindemittel aus Zement besteht und der als Zusatzstoff Kunstharzdispersion oder dispergierbare Kunstharze enthält.

3.2.2 Monolithischer Estrich

Ein Zementestrich, der frisch-in-frisch auf einen noch nicht erstarrten Betonuntergrund aufgebracht wird ( 11). Er kann der Betonfläche Ebenheit und besondere mechanische Eigenschaften verleihen.

3.2.3 Verbundestrich

Verbundestriche werden auf dem abgebundenen Betonuntergrund aufgebracht und gehen mit diesem durch Verguss eine mechanische (haft- und formschlüssige) Verbindung ein ( 12). Die Estrich-Nenndicke ist bei AS -Estrichen nicht größer als 40 mm, bei anderen nicht größer als 50 mm.

DIN 18560-3


733

Auf Trennlagen vergossene Estriche gehen keinen Verbund mit dem tragenden Untergrund ein ( 13). Trennschichten werden in der Regel zweilagig, bei CA- und AS -Estrichen einlagig ausgeführt. Es können PE-Folien, kunststoffbeschichtetes oder bitumengetränktes Papier, Rohglasvlies oder Ähnliches verwendet werden.

3.2.4 Estrich auf Trennlage

Als schwimmende Estriche versteht man solche, die auf einer schall- und/oder wärmedämmenden Schicht verlegt werden und vollständig von allen aufgehenden Bauteilen, wie zum Beispiel Wänden oder Rohrleitungen, getrennt sind. Schwimmende Estriche lassen sich grundsätzlich in zwei Varianten ausführen:

3.2.5 Schwimmender Estrich

DIN 18560-4

DIN 18560-2

t Nassestriche: in Nassbauweise aus verschiedenen Werkstoffen, vorwiegend auf Massivdecken aufgebracht ( 14) t Trockenestriche: in Trockenbauweise aus Plattenmaterial, vorwiegend auf leichten Deckenkonstruktionen, insbesondere aus Holz ( 15) Im Gegensatz zu den oben angesprochenen Estrichausführungen handelt es sich bei schwimmenden Estrichen – wie oben angesprochen– um schalltechnisch wirksame schwingende Schalen innerhalb eines Masse-Feder-Systems. Ihre bauakustische Wirkung wird an anderer Stelle eingehend beschrieben ( ). Grundvoraussetzung für ihre zuverlässige akustische Wirkung ist die sorgfältig auszuführende Abfugung der Estrichschale von allen angrenzenden wie auch durch sie hindurch dringenden Bauteilen:

Band 1, Kap. V-4, Abschn. 3.4.4 Verbesserung des Trittschallschutzes durch schwimmende Estriche, S.570 f sowie zur Verbesserung des Luftschallschutzes auch ebendort Abschn. 3.3.3 Bauliche Varianten zweischaliger Hüllbauteile, S. 564 ff

Im Bereich aufgehender Bauteile sind Randfugen mit Hilfe vor dem Vergießen einzulegender Randstreifen aus Dämmstoff auszubilden. Grundsätzlich ist jede Art von Schallbrücke zwischen Estrichplatte und aufgehendem Bauteil zu vermeiden. Aus diesem Grunde sind gemauerte Wände vor dem Verlegen eines Nassestrichs zu verputzen, damit im Zuge der Putzarbeiten keine Mörtelbrücken entstehen können. Die bei gewöhnlichen Grundrissen geometrisch in ihrem Randumriss stark gegliederten Estrichplatten werden durch zusätzliche Estrichfugen in einzelne, möglichst gedrungene Estrichfelder unterteilt.

t Estrichfugen

Grundsätzlich gilt, dass schwimmende Nassestriche im Normalfall keine Bewehrung benötigen. Fallweise kann es dennoch empfehlenswert sein, Bewehrungen einzubauen, um die Verbreitung von ggf. auftretenden Rissen und einen Höhenversatz der Risskanten zu vermeiden ( ). Zu diesem Zweck können Stahlmatten, Betonstahlmatten nach DIN 488-4 (Maschenweiten 150 mm x 150 mm) oder Betonstahlgitter (Maschenweite 50 bis 70 mm, Stabdurchmesser 2 bis 3 mm, Stahlfestigkeit * 500 N/mm2 ) engelegt werden. Auch Faserbewehrungen sind möglich.

t #FXFISVOH

DIN 18560-2, 5.3.2

734

XIII Innere Hüllen

t %ÊNNTDIJDIU

Hinweis auf anzuwendende Normen in DIN 18560-2, 3.3

DIN EN 12431, 3.

Die Dämmplatten unter einem schwimmenden Estrich sind vor dem Verguss eines Nassestrichs dicht zu stoßen. Mehrlagige Dämmschichten sind mit überlappenden Stößen zu verlegen. Um Schallbrücken durch Mörtelstege zuverlässig zu vermeiden, wird vor dem Verguss des Estrichs eine Trennlage auf der Dämmung verlegt, beispielsweise eine PE-Folie mit mindestens 0,1 mm Dicke. Die Bahnen müssen sich an den Stößen mindestens 80 mm überlappen. Diese Trennlage ist seitlich an den Estrichrändern bis zur Oberkante der Randstreifen hochzuführen. Diese Trennlagen können keine feuchteschützende Funktion übernehmen. Die zulässigen Dämmstoffe sind in der Norm geregelt ( ). Es kommen vorwiegend Faserdämmstoffe und Schaumstoffe infrage. Die Dämmschicht muss drei wesentliche Voraussetzungen erfüllen: t TJFNVTTEJF%SVDLLSBGUBVTEFO-BTUFOCFJCFHSFO[UFSPressung aufnehmen können. Es ist also die Zusammendrückbarkeit c zu begrenzen, welche aus der Differenz zwischen der Lieferdicke dL und der Dicke unter Belastung dB errechnet ( ). t TJF NVTT EJF GàS JISF BLVTUJTDIF 8JSLVOH OPUXFOEJHF HFSJOHF dynamische Steifigkeit aufweisen. Diese Forderung steht grundsätzlich in Konflikt mit der oben genannten. t TJF NVTT KF OBDI "OXFOEVOHTGBMM BVDI FJOFO BVTSFJDIFOEFO Wärmeschutz bieten. Die für den Wärmeschutz möglicherweise erforderlichen Dämmschichtdicken führen bei den eher federweichen Dämmstoffen, die geeignete dynamische Steifigkeit besitzen, zu insgesamt unzulässigen Pressungen. Deshalb ist es in solchen Fällen zweckmäßig, die Dämmschicht in eine weich federnde, dünne Trittschalldämmschicht und in eine druckfestere, dickere Wärmedämmschicht aufzugliedern.


7

5

4

735

1

7

5

4

1

11 Monolithischer Estrich, nass in nass mit der Rohdecke vergossen z

z

x

12 Verbundestrich, nach Abbinden der Rohdecke aufgetragen

x

7

5

4

3

7

1

6

5

4

3

2

1

13 Estrich auf Trennlage

z

z

x

7

z

x

x

6

5

9

2

8

14 Schwimmender Estrich in Nassbauweise. Durch geeignete Randdämmstreifen wird dafür gesorgt, das kein Kontakt mit flankierenden Bauteilen stattfindet. Eine Trennlage stellt sicher, dass beim Verguss keine Mörtel- und damit Schallbrücken zu Rohdecke und Wand entstehen

15 Schwimmender Estrich in Trockenbauweise 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Rohdecke Trittschalldämmung Trennfolie Estrich Bodenbelag Randdämmstreifen Fußleiste Beplankung Decke Estrichplatten zweilagig

736

XIII Innere Hüllen

3.2.6 Heizestrich

Schwimmende Estriche können als Heizestriche für Fußbodenheizungen ausgeführt werden. Zu diesem Zweck wird ein Wasserkreislauf aus Kunststoffrohren im Estrichaufbau integriert. Bezüglich der Lage des Rohrkreislaufs wird unterschieden zwischen:

DIN 18560-2

t A Systeme mit Rohren innerhalb des Estrichs ( 16) t B Systeme mit Rohren unterhalb des Estrichs ( 17) t C Systeme mit Rohren im Ausgleichsestrich, auf den der Estrich mit einer zwischengelegten zweilagigen Trennschicht aufgebracht wird ( 18). Es ist durch geeignete Festlegung der Zusammendrückbarkeit c der beteiligten Dämmschichten sicherzustellen, dass die Estrichplatte nach Pressung der Dämmung nicht auf den Rohren aufliegt. Die Rohrüberdeckung muss mindestens 15 mm betragen. Einzelne Heizkreise sind auf die gegeneinander abgefugten Estrichfelder abzustimmen. Im Bereich von Türdurchgängen sind in der Regel Bewegungsfugen anzuordnen. 3.3

Hohlraumböden VDI 3762

Als Hohlraumböden bezeichnet man Fußbodenaufbauten mit einem vor Ort auf einer speziellen profilierten Unterlage vergossenen Estrich. Aufgrund der unterseitigen Profilierung des Estrichs entsteht zwischen tragender Decke und Estrichplatte ein Hohlraum, der für verschiedene Installationszwecke verwendbar ist, beispielsweise für elektrische Unterflurinstallation, Lüftung bzw. Klimatisierung, Heizung, etc. Es entsteht folglich wie bei herkömmlichen Estrichen eine fugenlos durchgehende Bodenfläche. Gleichzeitig wird ein nach allen Seiten durchgängiger Hohlraum geschaffen, in welchem nach Bedarf Leitungen eingezogen werden können. Dies kann auch nach Einbau erfolgen, indem an den nötigen Stellen einzelne Bohrungen im Estrich vorgenommen werden. Hohlraumböden werden in zwei Varianten ausgeführt: t monolithische Systeme: Der Estrich wird in einer verlorenen Schalung vergossen, so dass ein einschichtiger Aufbau entsteht ( 19). t mehrschichtige Systeme: Der Estrich wird auf einer ebenen Unterlage vergossen, an welcher geeignete Stützfüße befestigt oder angearbeitet sind. Zwischen Estrich und Unterlage wird eine Trennlage angeordnet. Es entsteht ein mehrschichtiger Aufbau ( 20). Wegen der hohen Ansprüche an derartige Estriche hinsichtlich Verlegung, Konstruktion sowie Schwind- und Quellverformung werden in der Regel ausschließlich Calciumsulfatestriche eingesetzt. Die hohe Festigkeit dieser Estriche ermöglicht es, alle Arten von Trennwänden direkt auf ihnen aufzusetzen.


737

1 1 2 3 4 5

6

2 7

3

4

5

1 2 3 4 5

z

z

x

z

x

16 Heizestrichaufbau der Bauart A nach DIN 18560-2: Heizelemente im Estrich integriert.

17 Heizestrichaufbau der Bauart B nach DIN 18560-2: Heizelemente in der Dämmschicht integriert.

x

18 Heizestrichaufbau der Bauart C nach DIN 18560-2: Heizelemente in einer gesonderten Ausgleichsschicht integriert. 1 Estrich 2 Heizelement 3 Abdeckung 4 Dämmschicht 5 tragender Untergrund 6 Trennschicht 7 Ausgleichsschicht

1

4

6 5

3

2

z

3 1 4a 2

5

7

4b 6

8

z

x

x

19 Schematischer Aufbau eines Hohlraumbodens, monolithische Ausführung gemäß VDI 3762.

20 Schematischer Aufbau eines Hohlraumbodens, mehrschichtige Ausführung gemäß VDI 3762.

1 2 3 4 5

1 2 3 4a 4b 5 6 7 8

6

Schalungselement Bodenbelag Estrich Hohlraum ()200 mm) eventuell flächige oder punktuelle Trittschalldämmung Rohdecke

Trennlage (Gleitfolie) Trägerplatte (Schalungselement) Estrich eingegossener Tragfuß alternativ: Stahlstütze Gewölbehohlraum ()200 mm) eventuell flächige Trittschalldämmung eventuell punktuelle Trittschalldämmung Rohdecke

738

3.4

XIII Innere Hüllen

Doppelböden DIN EN 12825 VDI 3762

3.5

Schallschutz DIN 4109, Bbl. 1 Band 1, Kap. V-4, Abschn. 3.4.1 Trittschalldämmmaß, S. 566 ff gemäß DIN 4109, Bbl. 1 werden Aufbauten mit weich federnden Bodenbelägen pauschal mit einer zusätzlichen Verbesserung angesetzt, siehe die Übersicht auf 24

3.5.1 Nicht schwimmend gelagerter Estrich

Band 1, Kap. V-4, Abschn. 3.4.3 Verbesserung des Trittschallschutzes durch Bodenbeläge, S. 570 sowie die Aussagen zu schwimmenden Estrichen weiter unten

Doppelböden sind nach DIN EN 12825 industriell hergestellte Bodensysteme aus Platten, die aufgeständert werden auf einer Unterkonstruktion in Form von Stützen und/oder Rasterstäben oder, soweit erforderlich, in Form anderer Bestandteile, die als tragende Konstruktion dienen ( 21). Sie sind Teil des Ausbaus von Gebäuden. Sie schaffen mittels der aufgeständerten Bodenebene einen Hohlraum, der durch Abnehmen einzelner der lose verlegten Bodenplatten ohne erhöhten Aufwand von oben frei zugänglich ist und als Installationsraum für Stromversorgung, Datenübertragung per Kabel, Lüftung bzw. Klimatisierung oder auch die Wasserverund -entsorgung dient. Vereinzelt wird auch der gesamte Hohlraum des Doppelbodens zur Luftführung genutzt. Stützfüße sind höhenjustierbar und werden auf dem Rohboden befestigt. Zwischen Bodenplatte und Stützenauflager wird im Allgemeinen eine körperschalldämmende federnde Zwischenschicht eingebaut. Platten lassen sich punktuell auf Stützfüßen oder, soweit bei größeren Lasten erforderlich, linear auf Traversen (Rasterstäben), die ihrerseits von Stütze zu Stütze spannen, auflagern. Erforderlichenfalls können auch mehrere Plattenfelder durch Überbrückungen frei überspannt werden, beispielsweise bei Einbau größerer Lüftungsrohrquerschnitte. Ergänzend kommen in der Regel Hohlraumabschottungen für Lüftungs-, Brand- und Schallschutzzwecke hinzu. Doppelböden bieten ein deutlich höheres Maß an Flexibilität als Hohlraumböden. Sie sind im Allgemeinen mit entsprechend hohem technischen Aufwand verbunden und kommen insbesondere bei hoch installierten Gebäuden zum Einsatz. Fußbodenaufbauten führen im Allgemeinen zu einer Verbesserung des Luftschallschutzes von Decken. Bedeutender ist hingegen ihr Beitrag zur Verbesserung des Trittschallschutzes, insbesondere wenn es sich um schwimmende Estriche handelt. Die bauakustische körperschallbezogene Wirksamkeit eines Fußbodenaufbaus bzw. einer Deckenauflage wird mit Hilfe des Trittschallverbesserungsmaßes 6Lw,R bzw. die Trittschallminderung erfasst ( ). In ihm ist die Wirkung des Estrichs wie auch des Fußbodenbelags berücksichtigt (). Nicht schwimmend gelagerte Estriche werden bauakustisch durch ihre anteilige Erhöhung der Masse des Deckenpakets erfasst und gehen hinsichtlich des Luftschallschutzes entsprechend in die Einstufung nach der Tabelle in 144 ein, hinsichtlich des Trittschallschutzes gemäß 146. Verbundestriche haben heute insbesondere in Verwaltungsbauten mit erhöhten Anforderungen an die Nutzungsflexibilität eine besondere Bedeutung (). Sie erlauben, in Kombination mit weich federnden Bodenbelägen die erforderlichen Trittschallschutzmaße zu erreichen, bei gleichzeitiger freier Versetzbarkeit von Trennwänden. Weich federnde Bodenbeläge sind imstande, den Trittschallschutz einer Decke deutlich zu verbessern. Sie vernichten die Körperschal-


1

2

7 4

5

3

6

739

8

21 Schematischer Aufbau eines Doppelbodens mit seinen wesentlichen Bestandteilen gemäß VDI 3762. 1 2 3 4 5 6 7 8

z

x

Zeile

Bodenbelag Platte Auflagescheibe Stützenkopf Verstellmutter Stützenfuß Kleber Rohdecke

ΔLw,R

Deckenauflagen; schwimmende Böden mit hartem Gehbelag

mit Gehbelag (ΔLw,R ≥ 20 dB)

1

Schwimmende Estriche

1.1

Gussasphaltestriche nach DIN 18 560-2 mit einer flächenbezogenen Masse ≥ 45 kg/m² auf Dämmschichten aus Dämmstoffen nach DIN 18 164-2 / 18 165-2 mit einer dynamischen Steifigkeit s' von höchstens

50 MN/m³ 40 MN/m³ 30 MN/m³ 20 MN/m³ 15 MN/m³ 10 MN/m³

20 22 24 26 27 29

20 22 24 26 29 32

1.2

Estriche nach DIN 18 560-2 mit einer flächenbezogenen Masse ≥ 70 kg/m² auf Dämmschichten aus Dämmstoffen nach DIN 18 164 / 18 165-2 mit einer dynamischen Steifigkeit s' von höchstens


22 24 26 27 29 30

23 25 27 30 33 34

2

Schwimmende Holzfußböden

2.1

Unterböden nach DIN 68 771 aus Holzspanplatten auf Lagerhölzern mit DämmstreifenUnterlagen aus Dämmstoffen nach DIN 18 165-2 mit einer dynamischen Steifigkeit s' von höchstens 20 MN/m³ Dicke der mindestens 100 mm breiten Dämmstreifen im eingebauten Zustand mindestens 10 mm; zwischen den Lagerhölzern Faserdämmstoffe, Nenndicke ≥ 30 mm, mit ≥ 5kN · s / m4

24

2.2

Unterböden nach DIN 68 771 aus mindestens 22 mm dicken Holzspanplatten nach DIN 68 763, vollflächig schwimmend verlegt auf Dämmstoffen nach DIN 18 165-2 mit einer dynamischen Steifigkeit s' von höchstens 10 MN/m³

25

3

Deckenauflagen; weich federnde Bodenbeläge ²) , je nach Produkt

1)

2)

12 bis über 30

Wegen der möglichen Austauschbarkeit von weich federnden Bodenbelägen nach Zeile 3, die sowohl dem Verschleiß als auch besonderen Wünschen der Bewohner unterliegen, dürfen diese bei dem Nachweis der Anforderungen nach DIN 4109 in der Regel nicht angerechnet werden. Die Bodenbeläge müssen durch Hinweis auf die jeweilige Norm gekennzeichnet sein. Die maßgebliche bewertete Trittschallminderung ΔLw muss auf dem Erzeugnis angegeben sein.

22 Bewertete Trittschallminderung von schwimmenden Estrichen und schwimmend verlegten Holzfußböden und Bodenbelägen auf Massivdecken (gemäß Schneider 3)

740

XIII Innere Hüllen

lenergie gewissermaßen an der Entstehungsquelle selbst. Das erzielbare Trittschallverbesserungsmaß 6Lw,R von verschiedenen weich federnden Bodenbelägen ist in der Tabelle in 24 wiedergegeben. Bodenbeläge führen indessen zu keiner Verbesserung des Luftschallschutzes der Gesamtdeckenkonstruktion. 3.5.2 Schwimmender Estrich

Die Trittschallverbesserungsmaße 6 Lw,R der wichtigsten Ausführungsarten von schwimmenden Nass- und Trockenestrichen sind in der Übersicht in 23 aufgeführt. Eine zusätzliche Verbesserung des Trittschallschutzes eines schwimmenden Estrichs ist durch folgende Maßnahmen erzielbar: 4 t "VGUFJMVOHEFS%ÊNNTDIJDIUJO[XFJWFSTDIJFEFOGFEFSXFJDIF Lagen t &JOCBVFJOFS#JUVNFOQBQQFVOUFSEFS%ÊNNTDIJDIU TPEBTTJOfolge der punktweisen Lagerung auf der unebenen Rohdecke die Schwingungsfähigkeit des Aufbaus erhöht wird. Ferner werden dadurch Mörtelbrücken ausgeschlossen

DIN 4109, Bbl. 1, 4.1.3

zur Verbesserung des Luftschallschutzes einer Decke durch die Wirkung des schwimmenden Estrichs siehe Band 1, Kap. V-4, Abschn. 3.3.3 Bauliche Varianten zweischaliger Hüllbauteile, S. 564

Abschn. 5.2.1 Luftschalldämmung, S. 799

Bei Trennwandanschlüssen auf Decken mit schwimmenden Estrichen wirken diese als flankierende Bauteile, welche bei den üblichen (geringen) Estrichdicken die Schalldämmung der Trennwand durch Schalllängsleitung deutlich mindern können. Dies gilt insbesondere für die unter der Trennwand durchgehende Estrichplatte nach Ausführung 1 in 25. Erhöhte Anforderungen an den Schallschutz sind nur durch Auftrennen der Estrichplatte (Variante 2) oder durch Aufsetzen der Trennwand auf der tragenden Decke (Variante 3) zu erreichen. Es liegt auf der Hand, dass beide Lösungen die freie Versetzbarkeit von Trennwänden stark eingrenzen. Alternativ können Verbundestriche mit weich federnden Bodenbelägen zum Einsatz kommen. Wird ein weich federnder Bodenbelag auf einem schwimmenden Boden aufgebracht, dann ist gemäß der Norm ( ) als Trittschallverbesserungsmaß 6Lw,R nur der jeweils höhere Wert – entweder des schwimmenden Bodens oder des weich federnden Bodenbelags – anzusetzen. Auch der Luftschallschutz einer Decke wird durch einen schwimmenden Estrich günstig beeinflusst ( ). Die erzielbare Verbesserung des bewerteten Schalldämm-Maßes R‘w liegt im Bereich von 15 bis 20 dB.5 Die luftschallbezogene Wirkung von schwimmenden Estrichen wird weiter unten im Zusammenhang mit dem Luftschallschutz der Gesamtdecke diskutiert ( ). Exemplarische Werte für die Verbesserung des Luftschallschutzes von Massivdecken durch Deckenauflagen finden sich in 144.


741

LW, R ( VM R ) dB Zeile

mit weich federndem Bodenbelag ²) L (V MR)

Deckenauflagen; schwimmende Böden

Schwimmende Estriche 1

Gussasphaltestriche nach DIN 18560 Teil 2 mit einer flächenbezogenen Masse m' ≥ 45 kg/m² auf Dämmschichten aus Dämmstoffen nach DIN 18164 Teil 2 oder DIN 18165 Teil 2 mit einer dynamischen Steifigkeit s' von höchstens

2

20 22 24 26 27 29

20 22 24 26 29 32

22 24 26 28 29 30

23 25 27 30 33 34

]I[


Unterböden aus Holzspanplatten nach DIN 68771 auf Lagerhölzern mit DämmstreifenUnterlagen aus Dämmstoffen nach DIN 18165 Teil 2 mit einer dynamischen Steifigkeit s' von höchsten 20 MN/m³; Breite der Dämmstreifen mindestens 100 mm, Dicke im eingebauten Zustand mindestens 10 mm; Dämmstoffe zwischen den Lagerhölzern nach DIN 18165 Teil 1, Nenndicke ≥ 30 mm, längenbezogener Strömungswiderstand ≥ 5kN · s/m4

24

__

Unterböden nach DIN 68771 aus mindestens 22 mm dicken Holzspanplatten nach DIN 68763, vollflächig verlegt auf Dämmstoffen nach DIN 18165 Teil 2 mit einer dynamischen Steifigkeit s' von höchsten 10 MN/m³

25

Estriche nach DIN 18560 Teil 2 mit einer flächenbezogenen Masse m' ≥ 70 kg/m² auf Dämmschichten aus Dämmstoffen nach DIN 18164 Teil 2 oder DIN 18165 Teil 2 mit einer dynamischen Steifigkeit s' von höchstens 50 MN/m³ 40 MN/m³ 30 MN/m³ 20 MN/m³ 15 MN/m³ 10 MN/m³

Schwimmende Holzfußböden 3

4

__

1)

Wegen der Ermittlung der flächenbezogenen Masse von Estrichen siehe DIN 4109 Bbl.1, Abschnitt 2.6.3.

2)

Wegen der möglichen Austauschbarkeit von weich federnden Bodenbelägen nach Tabelle in 24, die sowohl dem Verschleiß als auch besonderen Wünschen der Bewohner unterliegen, dürfen diese bei dem Nachweis der Anforderungen nach DIN 4109 nicht angerechnet werden.

23 Übersicht über die Trittschallverbesserungsmaße 6Lw,R bauüblicher Fußbodenaufbauten bzw. Deckenauflagen nach DIN 4109, Bbl. 1.

742

XIII Innere Hüllen

3.5.3 Hohlraumböden

Zu berücksichtigen ist sowohl bei Hohlraum- wie auch Doppelböden die folgenden Parameter: VDI 3762

t EJFFlankenschalldämmung über die Estrichplatte ( 26), t EJFvertikale Trittschalldämmung über das Deckenpaket hinweg t TPXJFEJFhorizontale Trittschalldämmung zwischen benachbarten Räumen über die Estrichplatte. Dominierend ist bei Hohlraumböden hinsichtlich der Flankenschalldämmung die Körperschallübertragung über die Estrichplatte (Weg K), die Luftschallübertragung im Hohlraum (Weg L) ist hingegen nachgeordnet. Die Körperschallübertragung kann wie bei schwimmenden Estrichen durch einen Fugenschnitt (F) stark gemindert werden. Die vertikale Trittschallminderung wird am stärksten durch das Trittschallverbesserungsmaß 6Lw,R des verwendeten Bodenbelags beeinflusst. Auch eine federnde Lagerung des Estrichs auf der Rohdecke wirkt sich günstig aus ( 19 rechts). Die horizontale Trittschalldämmung hängt auch in starkem Maße vom Trittschallverbesserungsmaß 6Lw,R des Bodenbelags ab. Auch hierbei wirken sich Fugenschnitte (F) günstig aus. Diese können auch von vornherein planerisch vorgesehen werden ( 26), begrenzen jedoch wie bei schwimmenden Estrichen die freie Versetzbarkeit von Trennwänden. 3.5.4 Doppelböden VDI 3762

VDI 3762, 5.1.1

Bezüglich der Flankenschalldämmung spielen bei Doppelböden insbesondere Parameter wie die flächenbezogene Masse der Platten, die Fugendichtheit und Körperschallentkopplung der Plattenstöße, die Hohlraumdämpfung und die Größe und Anzahl der Öffnungen eine Rolle. Diese Faktoren stehen teilweise in Konflikt miteinander, wie beispielsweise die Dichtheit der Plattenfugen für eine verringerte Luftschallübertragung (Weg LF in 27) und ihre Körperschallentkopplung für eine reduzierte Übertragung über den Plattenboden (Weg K). Deutliche Verbesserungen lassen sich auf den Übertragungswegen LF und LD durch Absorberschotts aus Dämmstoff im Hohlraum erzielen. Elastische Stützenkopfauflagerungen haben nach ( ) keine nennenswerte Wirkung. Wesentlich für die vertikale Trittschallminderung ist der Einfluss des Trittschallverbesserungsmaßes 6Lw,R des Bodenbelags sowie die akustischen Eigenschaften des Systembodens selbst. Diese werden deutlich verbessert durch schwere Bodenplatten auf lose aufgestellten oder federnd gelagerten Stützfüßen. Auch die horizontale Trittschalldämmung ist wesentlich vom Trittschallverbesserungsmaß 6Lw,R des Bodenbelags beeinflusst.


Spalte

1

Deckenauflagen; weich federnde Bodenbeläge

Zeile

1

743

Linoleum-Verbundbelag nach DIN 18 173

2 Lw, R (VM R ) dB 14 ¹)²)

PVC-Verbundbeläge 2

PVC-Verbundbelag mit genadeltem Jutefilz als Träger nach DIN 16 952 Teil 1

13 ¹)²)

3

PVC-Verbundbelag mit Korkment als Träger nach DIN 16 952 Teil 2

16 ¹)²)

4

PVC-Verbundbelag mit Unterschicht aus Schaumstoff nach DIN 16 952 Teil 3

16 ¹)²)

5

PVC-Verbundbelag mit Synthesefaser-Vliesstoff als Träger nach DIN 16 952 Teil 4

13 ¹)²)

Textile Fußbodenbeläge nach DIN 61 151 ³) 6

Nadelvlies, Dicke = 5mm

20

4

Polteppiche ) 7

Unterseite geschäumt, Normdicke a 20 = 4 mm nach DIN 53 855 Teil 3

19

8


24

9


28

10

Unterseite ungeschäumt, Normdicke a 20 = 4 mm nach DIN 53 855 Teil 3

19

11


21

12


24

¹) Die Bodenbeläge müssen durch Hinweis auf die jeweilige Norm gekennzeichnet sein. Das maßgebliche Trittschallverbesserungsmaß Δ LW, R(V M R) muss auf dem Erzeugnis oder der Verpackung angegeben sein. ²) Die in den Zeilen 1 bis 5 angegebenen Werte sind Mindestwerte; sie gelten nur für aufgeklebte Bodenbeläge. ³) Die textilen Bodenbeläge müssen auf dem Produkt oder auf der Verpackung mit dem entsprechenden Δ LW, R(V M R) der Spalte 2 und mit der Werksbescheinigung nach DIN 50 049 ausgeliefert werden. 4

) Pol aus Polyamid, Polypropylen, Polyacrylnitril, Polyester, Wolle und deren Mischungen.

24 Trittschallverbesserungsmaß 6Lw,R von weich federnden Bodenbelägen für Massivdecken (Rechenwerte) gemäß DIN 4109, Bbl. 1.

744

XIII Innere Hüllen

(dB)

RL,W,R Ausführungsbeispiele

Zeile

Zement, -Anhydrit- oder Magnesiaestrich

Gussasphaltestrich

38

44

1

1 2 3 4

1

55

2 2 3 4

1

70

3 2 3 4

1 Trennwand als Einfach- oder Doppelständerwand mit Unterkonstruktion 2 Estrich aus Holz oder Metall oder elementierte Trennwand; Anschluss am 3 Faserdämmstoff nach DIN 18 185 Teil 2, Anwendungstyp T oder TK Estrich ist mit Anschussdichtung abgedichtet. 4 Flächenbezogene Masse der Massivdecke m’≥ 300 kg/m² 25 Bewertetes Schall-Längsdämm-Maß RL,w,R von schwimmenden Estrichen bei Trennwandanschlüssen nach DIN 18560-2 (Rechenwerte) in verschiedenen Ausführungen, gemäß DIN 4109, Bbl. 1. Die Angaben gelten auch für Trennwände in Holzbauart.


H

F

K

L

745

Li

26 Schematische Darstellung der möglichen Flankenübertragungswege von Schall bei einem Hohlraumboden gemäß VDI 3762. V

V

LF

z

x

K

LD

Li

27 Schematische Darstellung der möglichen Flankenübertragungswege von Schall bei einem Doppelboden gemäß VDI 3762. H Hohlraumdämpfung bei der Laborprüfung K Körperschallübertragung Li Luftschallübertragung im Hohlraum bzw. Schallausbreitung über Lüftungsöffnungen V Verzweigungsdämmung F Fugen LD von der Dämmung des Plattenmaterials abhängige Übertragung LF von der Fugendurchlässigkeit zwischen den Platten abhängige Übertragung

Die Brandschutzwirkung von Estrichen auf Massivdecken für Brandbeanspruchung von oben ist in Abhängigkeit ihrer Dicke und Ausführung in Kapitel V angegeben ( ). Dämmschichten unter schwimmenden Estrichen müssen mindestens der Baustoffklasse B2 angehören und eine Rohdichte von * 30 kg/m3 besitzen ( ). Grundsätzlich übernimmt bei Decken in Holztafelbauart wie auch bei Holzbalkendecken ein schwimmender Estrich – dann zumeist ein Tockenestrich – eine Schutzfunktion gegen Brandeinwirkung von oben (). Dies ist immer dann nicht erforderlich, wenn eine obere Beplankung der tragenden Deckenkonstruktion, d. h. der Rippenbzw. Balkenlage, derart ausgelegt ist, dass sie diese Aufgabe für sich alleine übernehmen kann. Dies ist grundsätzlich dann der Fall, wenn sie aus Sperrholzplatten nach DIN 68705-3, -5, aus Spanplatten nach DIN 68763 oder aus gespundeten Brettern aus Nadelholz nach DIN 4072 bestehen. Detailliertere Anforderungen finden sich in der Norm ( ).

3.6

Brandschutz

Band 1, Kap. V-5, Tabelle 3, Zeilen 3 bis 6, S. 616 DIN 4201-4, 3.4.2.2

gemäß Fall A in 3

DIN 4102-4, 5.2 und 5.3

746

4.

XIII Innere Hüllen

Unterdecken DIN 13964

4.1

Werkstoffe VDI 3755

Als Unterdecke oder abgehängte Decke wird ein flächiges Bauteil bezeichnet, das durch Abhänger oder durch eine direkt am tragenden Bauteil – Boden, Dach, Balken oder Wand – befestigte Unterkonstruktion oder Randauflager mit einem Abstand von der tragenden Konstruktion abgehängt ist. Als Werkstoffe für die Flächen bildenden Decklagen einer Unterdecke kommen zahlreiche Varianten in Frage. Einige in der Baupraxis häufig eingesetzte sind: t Gipsplatten: häufig in der fugenlosen Variante aus Gipskartonplatten mit verspachtelten Stoßfugen; auch Gipsfaserplatten t Mineralwolleplatten: stärke- oder kunstharzgebundene Platten mit unterschiedlichem Aufbau und Oberflächenstruktur t Holzspan-Akustikplatten: poröse Holzspanplatten mit einer Oberfläche aus mikroporösem Akustikvlies und einer AkustikFarbbeschichtung t Metallbleche: zu biegesteifen Kassetten kalt verformte Feinbleche t Holz oder verschiedene Holzwerkstoffe: Bretter, Paneele, Platten, Formsperrholz, etc. t Textilien: beispielsweise mit Vliesauflage oder sonstiger absorbierender Auflage

DIN EN 13964, 4.3.2.2

Die Unterkonstruktion, an welcher die Decklage befestigt wird, ist ausführbar in ( ): t Holz: Güteklasse mindestens S 10 (MS 10) nach DIN EN 1912, Feuchtegehalt höchstens 20%, Mindestquerschnitt der Grundlattung ist 40 x 60 mm, der Traglattung 24 x 48 mm. t Stahl: feuerverzinktes Band oder Blech aus unlegiertem Stahl, Güte mindestens DX51D + Z nach DIN EN 10142 t Aluminium: Aluminiumlegierungen nach DIN EN 573-3

4.2

Ausführungsvarianten

Es sind zahlreiche Ausführungsvarianten von Unterdecken mit sehr unterschiedlichen funktionalen Zielsetzungen möglich. Im Folgenden soll eine grobe Unterteilung zu Orientierungszwecken erfolgen: Hinsichtlich der Art ihrer Untersicht können Unterdecken geschlossen oder offen ausgeführt werden. Geschlossene Unterdecken lassen sich ihrerseits fugenlos oder gerastert ausbilden. Die Einzelmodule gerasterter Unterdecken können in ihren Formaten variieren. Man unterscheidet im Allgemeinen zwischen:


t Kassetten: je nach Seitenverhältnis spricht man von Quadratkassetten oder bei Rechteckformaten von Langfeldkassetten. t Platten: schmalere Rechteckformate. t Paneele: Formate mit deutlich kleineren Breiten als Längen. Aus konstruktiver Sicht kann die Decklage alternativ aus dick- oder dünnwandigen Elementen bestehen. Als dickwandige Teile kommen Gipsplatten, Holzwerkstoffe oder Vergleichbares in Frage; als dünnwandige Elemente kommen zumeist gekantete, tiefgezogene oder in anderer Form kalt verformte Feinbleche zum Einsatz. Alle Decklagen können zu raumakustischen Zwecken gelocht oder mit anderen Geometrien perforiert sein. Aus montagetechnischer Sicht sind diese Ausführungen üblich: t Unterdecken mit Platten, an Unterkonstruktion befestigt: Die Unterkonstruktion bleibt dabei verdeckt. Die Stöße können sichtbar belassen oder die Platten können alternativ zu einer fugenlosen Fläche verspachtelt werden ( 32 bis 35). t Unterdecken mit eingeschobenen Decklagenelementen, Unterkonstruktion verdeckt ( 39) . t Einlegesysteme: die Decklagenelemente werden in die sichtbare Unterkonstruktion von oben eingelegt und gewöhnlich form- und gravitationsschlüssig gesichert ( 40). t Einlegesysteme mit Stufenfalz: wie oben, jedoch mit gefalzter Elementkante, so dass die Unterkonstruktion im Grund einer Schattenfuge liegt ( 41). t Klemmsysteme: die Decklagenelemente werden durch eine federnde Klemmverbindung von unten befestigt ( 42). t Einhängesysteme: die Decklagenelemente werden von der Seite in die Unterkonstruktion eingehängt ( 43). t Paneelsysteme (offen oder geschlossen): die Paneele werden entweder press gestoßen oder auf Lücke verlegt von unten an der Unterkonstruktion befestigt ( 44). t Lamellensysteme: die stehend angeordneten Deckelemente werden auf Abstand zueinander an der Unterkonstruktion befestigt. Von einem schrägen Blickwinkel quer zur Lamelle ist die Sicht in den Unterdeckenraum verwehrt ( 45). t Waben- und Gittersysteme: die Decklage besteht aus einem Wabenraster oder Gitter. Es stellt sich aus allen Richtung ein ähnlicher visueller Effekt wie bei einer Lamellendecke ein (46).

747

748

XIII Innere Hüllen

28 Prinzipaufbau und Hauptbestandteile einer Unterdecke gemäß DIN 13964 ohne Dämmauflage. Es werden nicht in jedem Fall alle Bauteile für den Einbau benötigt.

3

2

5

3

1

11

5 1 9

4

29 Prinzipaufbau und Hauptbestandteile einer Unterdecke mit Dämmauflage zwecks Hohlraumdämpfung.

2

9 4

7

z

6 8

7

z

8

10

x

30 Prinzipaufbau und Hauptbestandteile einer Unterdecke mit Dämmauflage für thermische Zwecke.

6 10

x

31 Prinzipaufbau und Hauptbestandteile einer Unterdecke mit Perforierung und Dämmauflage für Akustikzwecke. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

tragendes Bauteil obere Halterung Abhänger Grundprofil Decklagenelement Randauflager sichtbare Deckenfläche Innenraum Unterdeckenraum Wand Dämmstoff Trennlage Perforierung der Decklage Dampfbremse/-sperre

2 11

3

14

5

3

1 9

4

7

z

6 8

2

11

5

1 9

4

7 12 13

z

6 8

10

10

x

x

1

1

32 Unterdecke mit Metallunterkonstruktion, Längskante. 33 Unterdecke mit Metallunterkonstruktion, Stirnkante. 1 2 3 4 5

Rohdecke Gipskartonplatte doppellagig Grundprofil, Metallschiene Tragprofil, Metallschiene Abhänger

2

4

3 5

2

3

4

5


749

1

1

2 8

8

2 3 4

5 5

z

6

7

3

7

4

z 0

50 mm

M 1:5

x

6

34 Unterdecke aus Gipskartonplatten mit Metallunterkonstruktion, Abhängung durch justierbare Noniushänger (Stirnkante) (Fabrikat Knauf®).

35 Unterdecke wie links (Längskante) (Fabrikat Knauf®).

1 2 3 4

5 6 7 8

Abhänger, Oberteil Abhänger, Bügel Ankerwinkel oder Kreuzverbinder Grundprofil

z

0

50 mm

0

50 mm

M 1:5

y

Gipskatonplatten, zwei Lagen Schnellbauschraube Tragprofil Sicherungssplint

z

x

M 1:5

0

50 mm

36 Anschluss einer Unterdecke aus Gipskartonplatten an eine Wand (Fabrikat Knauf®).

y

M 1:5

37 Anschluss einer Unterdecke aus Gipskartonplatten an eine Wand, Ausführung mit Schattenfuge (Fabrikat Knauf®).

750

XIII Innere Hüllen

l

l

1

w

w

l

2

38 Verschiedene Formate der Elemente einer Decklage 1 2

Kassette, Quadratkassette und Langfeldkassette Platte

3

Paneel

39 Montagesystem 1: Deckenplattenstoß, dickwandige Decklage, gefalzt und genutet, mit verdeckter Unterkonstruktion.

w

l 3

40 Montagesystem 2: Deckenelementstoß, dünnwandige Decklage in Unterkonstruktion eingelegt.

w

41 Montagesystem 3: Deckenelementstoß, dünnwandige Decklage in Unterkonstruktion eingelegt, mit Stufenfalz.


751

42 Montagesystem 4: Deckenelementstoß, dünnwandige Decklage, Klemmsystem, Unterkonstruktion verdeckt.

43 Montagesystem 5: Deckenelementstoß, dünnwandige Decklagen, Einhängesystem, Unterkonstruktion verdeckt.

44 Montagesystem 6: Paneelsystem, offen oder geschlossen.

45 Montagesystem 7: Lamellensystem mit vertikalen Decklagen.

46 Montagesystem 8: Waben- bzw. Gittersystem.

752

4.3

XIII Innere Hüllen

Rasterung

Band 1, Kap. II-3, Abschn. 3.1 Bauteilbezug zum Raster, S. 60 ff

4.4

Trennwandanschlüsse DIN 4109 Bbl.1/A2

4.4.1 Schalllängsleitung im Trennwandanschluss

Geschlossene gerasterte wie auch offene Deckensysteme werden in der Regel mit den möglichen Trennwandstellungen modular abgestimmt. Dabei können so genannte Achs- oder Bandrastersysteme zum Einsatz kommen ( ). Bei letzteren wird an jeder möglichen Trennwandlage ein separates Bandelement vorgehalten, das sich bei Bedarf für einen Wandanschluss entfernen lässt, bzw. entsprechende Anschlussmöglichkeiten bietet. Die zwischen den Bändern liegenden Decklagen können bei Bandrastersystemen stets mit gleichen Modulmaßen ausgeführt werden. Bei der konstruktiven Gestaltung von Trennwandanschlüssen an Unterdecken sind neben Fragen der Kraftübertragung auch die Schalllängsleitung über das Deckenpaket sowie ggf. auch der Brandschutz zwischen den benachbarten Räumen zu berücksichtigen. Bei Decken mit abgehängten Unterdecken sind bei Trennwandanschlüssen grundsätzlich drei Schallübertragungswege über das Deckenpaket möglich ( 47): t àCFS EJF tragende Deckenkonstruktion, insbesondere über eine Massivdecke (Weg KD). t àCFSEFODeckenhohlraum (Weg LDH ). t àCFSEJFDeckschale der Unterdecke (Weg KDS ).

5

2

6

4

3

47 Wege der Schalllängsleitung bei Trennwandanschlüssen an Unterdecken

Diese Schallübertragungswege können je nach Ausführung der Deckenkonstruktion unterschiedliche Bedeutung haben. Die Schalllängsleitung über Deckenhohlraum und Decklage fällt insbesondere bei Unterdecken ohne Abschottung des Deckenhohlraums ins Gewicht. Eine Abschottung unterbindet diese Wege weitgehend, so dass dann allenfalls die Leitung über die tragende Deckenkonstruktion wirksam ist. Bei Unterdecken ohne Abschottung kann die Ständerkonstruktion nur bis zur Unterdecke geführt werden ( 48, 49), wobei in diesem Fall eine Verbesserung des schalltechnischen Verhaltens durch eine Unterbrechung der Decklage erzielbar ist ( 49). Alternativ kann die Ständerwerk bis zur tragenden Decke geführt werden ( 50). Einen Überblick über die nach DIN 4109, Bbl. 1/A2 erreichbaren Schall-Längsdämm-Maße RL,w,R von Unterdecken in verschiedenen Ausführungen findet sich in 56. Bei Unterdecken mit Abschottung wird insbesondere die Luftschallübertragung über den Hohlraum (Weg LDH ) gemindert. Es sind Ausführungen möglich, bei denen die Trennwand inklusive Beplankung bis zur tragenden Decke geführt wird ( 55) bzw. Plattenschotts ( 53) oder Absorberschotts ( 54) eingebaut werden.


753

A

B

C

5

5

5

1 2

6

4

3

z

2

6

4

3

z

2

x

50 Trennwandanschluss an Massivdecke, Trennung der Unterdecke in Decklage und Unterkonstruktion, nach DIN 4109, Bbl. 1/A2.

F

E 10

15

10

7

9

4

x

49 Trennwandanschluss an Unterdecke, Decklage getrennt, nach DIN 4109, Bbl. 1/A2.

D

3

z

x

48 Trennwandanschluss an Unterdecke, Decklage durchlaufend, nach DIN 4109, Bbl. 1/A2.

6

16

3

8

3

11

9

17

12

14 13

14

18 14

z

z

z

x

52 Trennwandanschluss an Unterdecke, Unterdecke mit Bandprofilen und perforierten Metall-Deckenplatten in Einlegemontage, nach DIN 4109, Bbl. 1/A2.

1 2

7

3

4

5 6

Fuge Gipskartonplatten mit geschlossener Fläche nach DIN 18180, verarbeitet nach DIN 18181 Hohlraumdämpfung aus Faserdämmstoffen nach DIN EN 13162, die einen längenbezogenen Strömungswiderstand von r * 5 kN · s/m4 aufweisen. die Unterkonstruktion aus Holzlatten oder Deckenprofilen aus Stahlblech nach DIN 18182-1, Achsabstände * 400 mm, kann durchlaufen Abhänger nach DIN 18168-1 Trennwand als zweischalige Einfach- oder Doppelständerwand mit dichtem Anschluss: durch Verspachtelung, dicht gestoßenen Schalen oder durch Verwendung einer Anschlussdichtung

x

x

51 Trennwandanschluss an Unterdecke, Unterdecke mit Bandprofilen und Mineralfaser-Deckenplatten in Einlegemontage, nach DIN 4109, Bbl. 1/A2.

8 9 10 11

12 13 14

Mineralfaser-Deckenplatten in Einlegemontage perforierte Metall-Deckenplatten mit Einlage aus Faserdämmstoff nach DIN 18165-1 Trennwand aus biegeweichen Schalen mit dichtem Anschluss an Deckenzarge Unterkonstruktion der Unterdecke mit Abhänger nach DIN 18168-1 Schwerauflage, z. B. aus Gipskartonplatten nach DIN 18180 oder Stahlblech; die Schwerauflage kann auch auf die Stirnseiten der Plattenkonstruktion gelegt werden Rostwinkel zur Fixierung der Zargenabstände Gipskartonplatten nach DIN 18180, verarbeitet nach DIN 18181, Fugen verspachtelt Hohlraumdämpfung aus Faserdämmstoff nach DIN EN 13162, längenbezogener

53 Trennwandanschluss an Unterdecke, Abschottung des Deckenhohlraums durch ein Plattenschott, nach DIN 4109, Bbl. 1/A2.

15 16 17

18

Strömungswiderstand r * 5 kN · s/m4, Mindestdicke 40 mm dichter Deckenanschluss mit Anschlussdichtung/Fugenverspachtelung Unterkonstruktion der Unterdecke, z. B. Bandrasterprofil Decklage der Unterdecke aus Platten mit geschlossener Fläche nach DIN 4109 Bbl.1/ A1, 6.4.2.2 oder Schallschluckplatten nach 6.4.2.3 mit poröser oder durchbrochener (gelochter) Struktur Trennwand aus biegeweichen Schalen mit dichtem Anschluss an die Unterdecke

754

XIII Innere Hüllen

≥ 400 mm

G

H 2

7 9

54 Trennwandanschluss an Unterdecke, Decklage getrennt mit Absorberschott aus Mineralwolle nach DIN EN 13162, * 400 mm. 5

55 Trennwandanschluss an Massivdecke; die bis zur Massivdecke hochgezogene Beplankung wirkt als Abschottung des Deckenhohlraums, nach DIN 4109, Bbl. 1/A2. 1

2 3

4 5

6

7 8 9

Trennwand als zweischalige Einfach- oder Doppelständerwand mit fugendicht ausgeführter Beplankung sowie dichten Anschlüssen an Unterdecke und Massivdecke Abhänger für Unterdecke n. DIN 18168-1 fugendichter Anschluss der Unterdecke an die Trennwand, z. B. durch Anschlussprofil oder Anschlussdichtung Unterkonstruktion aus C-Deckenprofil aus Stahlblech nach DIN 18182-1 dichte Decklage der Unterkonstruktion bzw. der Beplankung der Wand, m‘ * 8,5 kg/m2, z. B. aus Gipskartonplatten (mit dichten Fugen) nach DIN 18181 ausgeführt Faserdämmstoff nach DIN EN 13162, längenbezogener Strömungswiderstand r * 5 kN · s/m4, Mindestdicke = 40 mm, vollflächig als Decklage aufgebracht dichter Deckenanschluss mit Anschlussdichtung/Fugenverspachtelung Trennwand aus biegeweichen Schalen mit dichtem Anschluss an die Unterdecke Absorberschott aus Faserdämmstoff nach DIN EN 13162

8

z

5

3

1

Ausführungsbeispiele

x

Bewertetes SchallFlächenLängsdämm-Maß bezoRL,w,R in dB gene für folgende vollflächige Masse Faserdämmstoff-Auflage der der Dicke sD in mm Decklage kg/m2 0 40 80

Unterdecken mit geschlossenen Flächen nach DIN 4109 Bbl.1/A1, 6.4.2.2 Nach Variante A in 48 Trennwand an Unterdecke anschließend, Decklage durchlaufend

≥ 8,5

46

47

48

≥ 17 a

53

54

54

Nach Variante B in 49 Trennwand an Unterdecke anschließend, Decklage durchlaufend

≥ 8,5

48

52

54

≥

17 a

55

57

57

≥ 17 a

55

63

Nach Variante C in 50 Trennwandanschluss an Massivdecke mit Trennung der Unterdecke in Decklage und Unterkonstruktion

Unterdecken mit gegliederter Fläche nach DIN 4109 Bbl.1/A1, 6.4.2.3 ≥ 4,5 Mineralfaser-Deckenplatten in Einlege-Montage (Ausführung nach Variante D in 51), Platten mit unterseitig geschlossener Oberfläche oder mit oberseitiger Dichtschicht

Mineralfaser-Deckenplatten in Einlege-Montage (Ausführung nach Variante D in 51), Platten mit unterseitig geschlossenerOberfläche oder mit oberseitiger Dichtschicht

Metall-Deckenplatten (Ausf. nach Variante E in 52)

56 Bewertete Schall-Längsdämm-Maße RL,w,R von Unterdecken, Abhängehöhe 400 mm (Rechenwerte), nach DIN 4109, Bbl. 1/A2.

4 6

5

z

x

3

≥6

26 28

37

b

45

b

40

b

48

b

52

b

≥8

31

43

b

≥ 10

33

44

b

54

b

52

b

≥ 4,5

30

43

b

≥6

35

48

b

57

b

60

b

51

b

≥8

40

53

b

≥ 10

44

57

b

≥8

28

44

a Decklage ist zweilagig auszuführen b Wenn die Mineralfaser-Auflage in Form einzelner Plattenstücke und nicht vollflächig aufgelegt wird, sind bei Unterdecken aus Mineralfaser-Deckenplatten und Stahlblechdecken von den oben genannten RL,w,R-Werten folgende Korrekturen vorzunehmen: --- 6 dB bei 80 mm Auflage, --- 4 dB bei 40 mm Auflage.


755

Hat die Unterdecke Brandschutzanforderungen zu erfüllen, ist der Trennwandanschluss derart auszuführen, dass im Brandfall bei vorzeitiger Zerstörung der Trennwand ihre Reste abfallen können, ohne die Decke zusätzlich zu belasten. Je nach Beanspruchungsrichtung der Decke sind zwei Ausführungen möglich ( 58, 59). Bestehen auch für die anschließende Trennwand Brandschutzanforderungen, muss die Unterdecke allein mindestens den gleichen Feuerwiderstand besitzen. 5

z

4.4.2 Brandschutz im Trennwandanschluss

z

x

M 1:5

0

50 mm

57 Anschluss einer Trennwand an eine Deckenbekleidung aus Gipskartonplatten (Fa. Knauf®).

x

M 1:5

0

50 mm

58 Anschluss einer Trennwand an eine abgehängte Decke aus Gipskartonplatten (Fa. Knauf®).

UW-Profil

keine Verschraubung mit dem UW-Profil

UW-Profil gleitender Anschluss an Unterdecke

59 Trennwandanschluss an Unterdecke mit Brandschutz gegen Beanspruchung von unten. Der Deckenanschluss wird ohne Verschraubung mit dem UW-Profil, jedoch mit bis an die Unterdecke anschließender Beplankung ausgeführt (Fa. Knauf®). 5

keine Verschraubung mit dem UW-Profil

60 Trennwandanschluss an Unterdecke mit Brandschutz gegen Beanspruchung von unten oder von oben / von oben. Der Deckenanschluss wird in Standardbauart gleitend mit mindestens 15 mm Bewegungsspielraum ausgeführt (Fa. Knauf®). 5

756

4.5

XIII Innere Hüllen

Akustik

Unterdecken können zwei wichtige akustische Aufgaben wahrnehmen ( ): 6 VDI 3755

Band 1, Kap. V-4, Abschn. 3.4.5 Verbesserung des Trittschallschutzes durch Unterdecken, S. 572 f sowie zur Verbesserung des Luftschallschutzes auch ebendort Abschn. 3.3.3 Bauliche Varianten zweischaliger Hüllbauteile, S. 564 ff

t Schalldämmung für Zwecke des Schallschutzes bzw. der Bauakustik ( ). Dabei kann ferner unterschieden werden zwischen: tt 4DIBMMEÊNNVOHzwischen benachbarten Räumen im gleichen Geschoss (Maß: Norm-Schallpegeldifferenz Dn, c ) tt 7FSCFTTFSVOHEFS4DIBMMEÊNNVOH BMTPEFS-VGUVOETrittschalldämmung von Decken oder Reduzierung der Schallabstrahlung von Deckeninstallationen (Maß: Einfügungsdämmmaß DE ) t Schallabsorption für Zwecke der Raumakustik

4.5.1 Schalldämmung

Die Verbesserung des Luft- und Trittschallschutzes einer Deckenkonstruktion durch abgehängte Decken spielt insbesondere bei leichten Deckenkonstruktionen, wie beispielsweise Holzbalkendecken, eine bedeutende Rolle. Diese Frage wird in Abschn. 2.5 erneut aufgegriffen. Die bauakustische Wirkung der Schalldämmung einer Unterdecke, wie sie in den Größen der Norm-Schallpegeldifferenz und des Einfügungsdämmmaßes ihren Niederschlag findet, ist im Wesentlichen von folgenden Faktoren abhängig: t EFS flächenbezogenen Masse der Unterdecke, einschließlich Hohlraumdämpfung und ggf. Schwerauflagen. t EFSDichtheit (Fugendurchlasskoeffizient) t EFS%JDLFVOE"OPSEOVOHTPXJFEFN4USÚNVOHTXJEFSTUBOEEFS Hohlraumdämpfung t EFSkonstruktiven Teilung der Unterdecke

vgl. hierzu die konstruktiven Maßnahmen in Abschn. 4.4 Trennwandanschlüsse, S. 752

Für eine Optimierung relevant sind insbesondere folgende Parameter: Erhöhung der flächenbezogenen Masse durch Schwerauflagen und Verbesserung der Absorption der schallschluckenden Auflagen, welche gleichzeitig auch zu einer Verbesserung der Dichtigkeit führen können. Die Norm-Schallpegeldifferenz, also der Schalldämmwert zwischen benachbarten Räumen, kann auch durch Einführung eines Absorberschotts aus schallschluckendem Material bzw. durch entsprechende Plattenschotts deutlich verbessert werden (). Die Übersicht auf 61 gibt einen Überblick über die Norm-Schallpegeldifferenzen und die Einfügungsdämmmaße der wichtigsten Ausführungsvarianten von Unterdecken.

Ausführungsart der Unterdecke

bewertete Norm Schallpegeldifferenz * nach DIN EN 20140-9

Einfügungsdämmmaß nach VDI 3755

Schallabsorptionsklassen DIN EN ISO 11654

Dn, c, w in dB

DE in dB

A u. B höchstabsorbierend

C hochabsorbierend = w > 0,8 w 0,6-0,75

Werkstoff Unterdecken aus gepressten Mineralwolleplatten Metallunterdecken

Schallabsorption gemessen nach DIN EN 20354 im Oktavfrequenzbereich 250 Hz bis 4000 Hz

1

geschlossene Oberfläche ohne Mineralwolleauflage

2

geschlossene Oberfläche mit Mineralwolleauflage

3

durchbrochene Oberfläche ohne Mineralwolleauflage

4

durchbrochene Oberfläche mit Mineralwolleauflage

5

durchbrochene Oberfläche mit zusätzlicher rückseitiger Dichtschicht

6

Kassetten, Langfeldplatten, Paneele, mit oder ohne Bandrasteranteil; Gesamtfläche gelocht, Vlies kaschiert

7

wie vor, jedoch mit 20 mm Mineralwolleauflage (teilweise ohne, teilweise 50% der Fläche als Hohlraumbedämpfung)

8

wie Zeile 7, jedoch mit Schwerauflage, z. B. GK-Platten, Blecheinsatz o. ä., teilweise Gipsschott

9

wie Zeile 8, jedoch zusätzlich Mineralwolleauflage (50/60/100 mm)

D absorbierend w = 0,3-0,55

E gering absorbierend w = 0,15-0,25

F reflektierend

30

40

50

10

20

30

40

w 0,1

Unterdecken aus Gipskarton- und Gipsfaserplatten

10 Wabendecke, Lamellendecke mit 300 mm Lamellenhöhe, Hohlraum mit 20 mm Mineralwolle bedämpft 11

Geschlossene Gipsbauplattendecke mit einfacher Beplankung mit oder ohne Mineralwolleauflage

12 wie Zeile 11, jedoch mit zweifacher Beplankung mit oder ohne Mineralwolleauflage 13 Gipslochplattendecke mit Mineralwolleauflage

Unterdecken aus Holzspan-Akustikplatten

14 Mikroporöse Oberfläche

15 Holzspanoberfläche

16 Mikroporöse Oberfläche mit Mineralwolleauflage

17 Holzspan-Akustikplatte fugenlos

* In E DIN 52210-7 (1996-03) und E DIN EN ISO 140-12 (1997-07) als Norm-Flankenpegeldifferenz bezeichnet; in DIN 52217 Schalllängsdämm-Maß genannt

61 Schematische Übersicht über die erreichbaren Werte der Schallabsorption, der Norm-Schallpegeldifferenz und des Einfügungsdämmmaßes für verschiedene Konstruktionsvarianten von Unterdecken gemäß VDI 3755.

758

XIII Innere Hüllen

4.5.2 Schallabsorption

Eine ausreichende Schallabsorption kann erwünscht sein zur Regulierung der Nachhallzeit (z. B. in Vortragsräumen) oder zur Lärmminderung im Raum (z. B. in Produktionshallen). Oftmals werden beide Zielsetzungen verfolgt. Die raumakustisch relevanten Frequenzen liegen zwischen 100 und 5000 Hz, die Nachhallzeit sollte entsprechend frequenzabhängig reguliert werden. Die technische Umsetzung der Schallabsorption findet durch Schallabsorber statt. Folgende Typen werden unterschieden: t poröse Absorber: Dissipation der Schallenergie durch die porös geöffnete Oberfläche – z. B. Mineralwolleplatten, HolzspanAkustikplatten, Akustikputze. t Lochabsorber: Lochresonatoren aus einer gelochten dünnen Abdeckung aus Blech, Gipskarton- oder vergleichbaren Platten und einer im Allgemeinen direkt dahinter angeordneten Absorptionsschicht. Zusätzlich Faservlies als Rieselschutz gegen Fasern oder Partikel aus der Absorptionsschicht t Plattenabsorber: aus dünnen, schwingend gelagerten dichten Materialien wie Blech, Sperrholz oder Kunststoffen. Sie absorbieren Schall, indem sie zum Mitschwingen angeregt werden. Ihre Wirkung lässt sich durch Dämmstoff im Unterdeckenraum verbessern t TPXJFKombinationsformen davon Die Übersicht auf 61 gibt einen Überblick über die Schallabsorptionsgrade der wichtigsten Ausführungsvarianten von Unterdecken.

4.6

Die verschiedenen Fälle, bei denen eine Unterdecke Brandschutzanforderungen zu erfüllen hat, sind in 3 bis 8 (Fälle A bis F) dargestellt. Es handelt sich im Wesentlichen um folgende:

Brandschutz

t #SBOECFBOTQSVDIVOHEFSUnterdecke von unten, wobei grundsätzlich zwei Möglichkeiten denkbar sind: tt EJF Unterdecke ist für sich alleine für die Gewährleistung einer Feuerwiderstandsdauer verantwortlich (Fall C). Beispiele für Ausführungen finden sich in 64

Band 1, Kap. V-5, Abschn. 10.5 Unterdecken, S. 608 ff DIN 4102-4, 6.5

tt EJFUnterdecke stellt zusammen mit der tragenden Decke eine Feuerwiderstandsdauer sicher (Fall D). Dies entspricht bei Massivdecken den Bauarten I bis III nach DIN 4102-4 ( ). Detaillierte Vorgaben für geeignete Unterdecken finden sich in der Norm ( ). Die in Frage kommenden tragenden Deckenkonstruktionen sind in 62 dargestellt. Geeignete Ausführungen von Unterdecken dieser Art finden sich in 63.


759

Für Decken in Holztafelbauart, die bereits von sich aus eine untere Beplankung und/oder Bekleidung aufweisen, und Holzbalkendecken mit brandschutztechnisch wirksamer Unterdecke macht die Norm entsprechende Vorgaben ( ). Sie sind in diesem Werk an anderer Stelle zusammenfassend dargestellt ( ). Nähere Angaben zur bautechnischen Ausführung der gesamten Deckenkonstruktion werden weiter unten gemacht ( ).

DIN 4102-4, 5.2 und 5.3 Band 1, Kap. V-5, Abschn. 10.3.4 Holzdecken, S. 600 ff Abschn. 6 Decken in Rippenbauweise > 6.1 aus Holz, S. 806

t #SBOECFBOTQSVDIVOH EFS Unterdecke von oben aus dem Deckenhohlraum (Fall F) bei Brandentstehung beispielsweise durch Brandlast aus Installationen. Beispiele für Ausführungen finden sich in 64.

Bauart III

Bauart II

Bauart I

t &TLBOOBVDI[VFJOFSHMFJDI[FJUJHFO#FBOTQSVDIVOHEFSUnterdecke von unten und von oben (Kombination der Fälle C und F) kommen. Beispiele für Ausführungen finden sich in 64.

Decken mit im Zwischendeckenbereich freiliegenden Stahlträgern mit einem U/A-Wert ≤ 300 m-1 und einem oberen Abschluss aus Bimsbeton-Hohldielen n. DIN 4028 oder aus Porenbetonplatten n. DIN 4223

Stahlbetonbalkendecken nach DIN 1045 mit Zwischenbauteilen aus Leichtbeton nach DIN 4158 bzw. aus Ziegeln nach DIN 4159 und DIN 4160

Stahlbetonrippendecken nach DIN 1045 mit Zwischenbauteilen aus Leichtbeton nach DIN 4158 bzw. aus Ziegeln nach DIN 4159 und DIN 4160

Stahlbetonbalkendecken in Verbindung mit in Beton gebetteten Stahlträgern

Decken mit im Zwischendeckenbereich freiliegenden Stahlträgern mit einem U/A-Wert ≤ 300 m-¹ und einer oberen Abdeckung aus Ortbeton nach DIN 1045 oder Fertigplatten mit statisch mitwirkender Ortbetonschicht nach DIN 1045 oder Fertigteilen als Hohldielen aus Stahl- oder Spannbeton Decken aus Stahlbeton oder Spannbetonplatten aus Normalbeton, jedoch nicht mit Bauteilen oder Zwischenbauteilen aus Leichtbeton oder Ziegeln

Stahlbeton- od. Spannbetonplatten nach DIN 1045 bzw. DIN 4227 aus Normalbeton

Stahlbeton- od. Spannbetonhohldielen n. DIN 1045 bzw. DIN 4227 aus Normalbeton

Stahlbetonbalkendecken mit Balken und Zwischenbauteilen n. DIN 1045 aus Normalbeton

Stahlbetonrippendecken nach DIN 1045 ohne Zwischenbauteilen od. mit Zwischenbauteilen aus Normalbeton

Pilzdecken und Kassettendecken nach DIN 1045 aus Normalbeton

62 Übersicht über die Bauarten I bis III von tragenden Decken, die in Kombination mit Unterdecken eine Feuerwiderstandsdauer erreichen, gemäß DIN 4102-4, 6.5.

760

XIII Innere Hüllen

Unterdecken in Verbindung mit Rohdecken der Bauart I - III Knauf System

Rohdeckenbauart nach DIN 4102-4 I

II

System-Konstruktion Beplankung

III

a

a

a

Mind.Dicke

Feuerwiderstandsklasse

mm

Unterkonstruktion max. Achsabstände Tragprofil b

Mineralwolledämmung im Eckenzwischenraum

Mindestabhängehöhe UK Rohdecke OK Beplankung -a-

mm

mm

2Feuerschutzplatten GKF A2

Plattendecken mit Metall-Unterkonstruktion F30

F30

20 15

nicht zulässig ohne / G

40

20 12,5 15

nicht zulässig nicht zulässig G

40 40

20 12,5 15 12,5

nicht zulässig nicht zulässig G G

40 40 80

2x15 25 (2x12,5) 20 (2x12,5) 25 (2x12,5)

nicht zulässig nicht zulässig nicht zulässig S

40 40 80


40 80 80


40 80 80

nicht zulässig

80

500 F30

F60

25 (2x12,5) 20 (2x12,5) 15 20 (2x12,5)

F60

Hinweis

F60

20 15 12,5 15

F90

15

400 bzw. 500 (bei doppelter Beplankung)

Abstände Abhänger (Befestigungsmittel) und Achsabstände Grundprofile gem. Tabellen des jeweiligen Systems

S Baustoffklasse A, Schmelzpunkt ≥1000° C nach DIN 4102-17

G Baustoffklasse A

63 Übersicht über Unterdeckenkonstruktionen, die nach Bauarten I bis III gemäß DIN 4102-4 in Kombination tragenden Decken eine Feuerwiderstandsdauer aufweisen (Herstellerangaben Knauf).


761

Unterdecken, die allein einer Feuerwiderstandsklasse angehören Anforderung an die Rohdecke bei Brandbeanspruchung:

Feuerwiderstandsklasse bei von unten keine Brandschutzanforder- Brandbeanspruchung ung an Rohdecke / Dachkonstruktion von unten von oben von oben (Deckenzwischenraum) Rohdecke muss gleichen Feuerwiderstand wie Unterdecke besitzen

Knauf System-Konstruktion Beplankung Unterkonstruktion max. Achsabstände Art/ MindTragprofil BaustoffDicke klasse b mm

mm

15

500

Dämmschicht brandschutztechnisch erforderlich MindDicke mm

MindRohdichte kg/m³

Plattendecke mit Metall-Unterkonstruktion niveaugleich F30

18 F30

F30

Feuerschutzplatten GKF, A2

500 2 × 12,5

Mineralwolle S 40 (60) 40 (30)

F60

F60

18 + 15

400

F90

F90

25 + 18

400

Mineralwolle 2 x 40 (60)

F30

F30

2 x 12,5

500

-

20

625

18 + 15

500


S 40 (30)

Plattendecke mit Metall-Unterkonstruktion UA / CD

F30 Feuerschutzplatten GKF, A2

F60

-

2 x 20 F90

500 25+18 F30

15

500

18

625

2 x 12,5

500

18 + 15

500

Mineralwolle F30

F60

F30

F60


F90

S 40 (30)

+ Mineralwolle 40 (60)

S 40 (30)

150 mm breit

2 x 20 F90

40 (60)

500

auf Grundprofil

25 + 18

Decke unter Decke F30 F60

Feuerschutzdecke allein von unten + Sichtdecke (z.B. Akustikdecke) ≤ 0,15 kN/m²

F90 S Baustoffklasse A, Schmelzpunkt ≥1000° C nach DIN 4102-17

G Baustoffklasse A

64 Übersicht über Unterdeckenkonstruktionen, die für sich alleine eine Feuerwiderstandsdauer aufweisen, jeweils von unten und/oder von oben (Fall D in 6 und Fall F in 8 bzw. eine Kombination von beiden) (Herstellerangaben Knauf).

762

XIII Innere Hüllen

Restaufbau über Trapezblech


4 65 Bekleidung einer Trapezblechdecke mit Feuerschutzplatten, direkte Befestigung, Längskantenstoß (Variante doppelte Beplankung 2 x 20 mm) (Fa. Knauf®).

66 Bekleidung einer Trapezblechdecke mit Feuerschutzplatten, direkte Befestigung, Stirnkantenstoß (Variante einfache Beplankung 25 mm) (Fa. Knauf®).

2 1

z

1 2

3 0

x

1

3

4

z 50 mm

0

y

M 1:5

50 mm

M 1:5


3

1

2

4 5

z

67 Anschluss der Bekleidung einer Trapezblechdecke mit Feuerschutzplatten an eine Stahlträgerbekleidung (Fa. Knauf®).

0

x

M 1:5

50 mm


763


4

6


5

6

4

8

68 Unterdecke unter einer Trapezblechdecke mit Decklage aus Feuerschutzplatten, Stirnkantenstoß (Variante doppelte Beplankung 2 x 20 mm) (Fa. Knauf®).

z

z

3 x

8

1

2

7 M 1:5

0

7

50 mm

x

9

1 M 1:5

0

2

50 mm

69 Bekleidung einer Trapezblechdecke mit Feuerschutzplatten, direkte Befestigung, Längskantenstoß (Variante einfache Beplankung 25 mm) (Fa. Knauf®).

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Schnellbauschraube Spezialspachtel und Glasfaser-Fugendeckstreifen Feuerschutzplatte 2 x 20 mm bzw. 20 mm + 15 mm Trapezblech t * 0,7 mm Brandschutzbekleidung, mithilfe von Knaggen formschlüssig am Trägerprofil befestigt Universalschraube Direktabhänger, mit Blechschraube am Tragprofil verschraubt Tragprofil Feuerschutzplatte 25 mm

764

5.

XIII Innere Hüllen

Decken in Schalenbauweise

Band 1, Kap. V-2, Abschn. 9.1 Vollwandiges Element, S. 450 ff sowie Abschn. 5.1.1 Kap. IX-2, Abschn. 2.5 Moderne Massivholzbauweisen, S. 472 Kap. XII-3, Abschn. 1.2 Flache und geneigte Dächer, S. 367 sowie 2.2 Geneigte Dächer, S. 380 und 2.3 Flache Dächer, S. 386

5.1

Ausführungsvarianten

5.1.1

Ortbetondecke

Decken in Schalenbauweise treten in der aktuellen Baupraxis vorwiegend als Massivdecke in Stahlbeton in zahlreichen Varianten, vorgefertigt, halb vorgefertigt und vor Ort hergestellt, in Erscheinung. Diese werden hinsichtlich ihres grundlegenden konstruktiven Aufbaus wie auch bezüglich ihres Tragverhaltens an anderer Stelle diskutiert ( ). Massivdecken besitzen im heutigen Baugeschehen eine außerordentlich große Bedeutung. Vereinzelt treten einschalige Decken auch in Holzbauweise auf (). Auch diese sollen weiter unten näher betrachtet werden. Der Inhalt der folgenden Abschnitte ist sinngemäß auch auf Tragschalen von Dächern anwendbar wie sie im Zusammenhang mit Außenhüllen an anderer Stelle diskutiert werden (). In diesem Kapitel werden die Tragschalen in ihrem Einsatz als Decken betrachtet in Kombination mit entsprechenden Fußbodenaufbauten und ggf. auch Unterdecken wie oben diskutiert. Die im Folgenden angesprochenen Deckenkonstruktionen sind in der Lage, hochbauübliche Spannweiten zu überbrücken, so dass sie auf raumabschließenden tragenden Wänden zu liegen kommen und im Sinne der Gliederung des Kapitels als Decken in Schalenbauweise gelten. Alternativ können die meisten hier behandelten Schalenkonstruktionen auch als Deckschale auf Trägerlagen zum Einsatz kommen, wobei sie dann in Verbindung mit den Trägern auch als Decken in Rippenbauweise wie in Abschnitt 2.5 aufgefasst werden können. Folgende Ausführungsvarianten von Decken oder Dächern in Schalenbauweise sind in der Baupraxis üblich: Vollplatten aus Ortbeton: Ihre Mindestdicken sind:

DIN 1045-1, 13.3

t BMMHFNFJONN t GàS1MBUUFONJU2VFSLSBGUCFXFISVOHNN t GàS1MBUUFONJUDurchstanzbewehrung 200 mm Einachsig spannende Platten: Hauptzugbewehrung in Spannrichtung, Querbewehrung mindestens 20% der Zugbewehrung. Zweiachsig spannende Platten vergleichbare Bewehrung in beiden Richtungen: die minderbeanspruchte Richtung – beispielsweise durch kürzere Spannweite – darf nicht weniger als 20% derjenigen in der höherbeanspruchten Richtung betragen. Die Plattenecken sind bei Ansatz einer Drillsteifigkeit unter Berücksichtigung des entsprechenden Drillmoments zu bewehren. Dies erfordert entweder eine Diagonalbewehrung – eine eher seltene Lösung – oder alternativ eine parallel zu den Kanten verlaufende obere und untere Netzbewehrung im Eckbereich (Breite = 0,3 x min leff) (71), was dem Standard entspricht. Eine Drillbewehrung ist dann nicht erforderlich, wenn die Platte an den Rändern mit Randbalken oder benachbarten Deckenfeldern biegefest verbunden ist. Weitere


765

70 Mattenbewehrung einer Ortbetondecke (links) und einer Elementdecke (rechts) vor dem Betonieren. An den Stößen zwischen den Feldern sind die Kopfbolzendübel auf den Trägerobergurten der Verbundkonstruktion erkennbar.

0,3 min. l eff

min. l eff

1

71 Rechtwinklige Eckbewehrung auf der Oberseite und Unterseite von Platten zur Aufnahme von Drillmomenten nach DIN 1045-1.

0,3 min. l eff x

0,5d

0,75d

h

0,5d

d

d

h

d

0,5d

d

0,75d

1,5d

1,5d

z

z

x

x

1,5d

0,25d

1,5d

1 0,75d

y

1

0,25d 0,75d

0,5d 0,5d 0,75d

0,25d

h

0,5d

h

y

1

1

0,25d

y

0,75d

x

72 Punktgestützte Flachdecke: Durchstanzbewehrung an einem Punktauflager (links Rund-, rechts Rechteckstütze) mit vertikalen Bügelschenkeln, nach DIN 1045-1. 1 Lasteinleitungsfläche.

x

73 Durchstanzbewehrung wie links, jedoch mit Schrägstäben, nach DIN 1045-1.

766

XIII Innere Hüllen

DIN 1045-1, 13.3. Band 2, Kap. VIII-2, Abschn. 3.1.2 Platte zweiachsig gespannt, punktuell gelagert, S. 290

DIN EN 1992-1-1, 9.4.3

5.1.2 Vorgefertigte oder halb vorgefertigte Deckensysteme aus Stahlbeton DIN EN 13224

Band 2, Kap. VIII-1, Abschn. 2.1 Ein- und zweiachsiger Lastabtrag, S. 156

Kap. XI-6, Abschn. 2.5.1 Lineare Verbindungen zwischen Flächenbauteilen > Deckenstöße, S. 213

Hinweise zur Bewehrung von Vollplatten gibt die Norm ( ). Punktgestützte Flachdecken erfordern eine Durchstanzbewehrung im Plattenbereich um den Stützenkopf (). Diese ist zwischen der Lasteinleitungsfläche der Stütze und kD innerhalb des Rundschnitts einzulegen, an dem Durchstanzbewehrung nicht mehr benötigt wird. Sie ist im Allgemeinen mindestens in Form von zwei konzentrischen Reihen Bügelschenkeln einzulegen ( 72). Bei nach unten abgebogenen Stäben ( 73) darf eine Bügelschenkelreihe als ausreichend betrachtet werden ( ). Häufig kommen als Durchstanzbewehrung vorgefertigte Bewehrungselemente zum Einsatz, so genannte Dübelleisten ( 74, 75). Sie bestehen aus radial um das Stützenauflager gefächerte Montageleisten, an denen Ankerköpfe aufgeschweißt sind. Dies sind Doppelkopfanker mit aufgestauchten Köpfen, die einen formschlüssigen, schlupffreien Verbund mit dem Beton herstellen. Vorgefertigte oder halb vorgefertigte Deckensysteme aus Stahlbeton werden aus streifenförmigen Elementen zusammengesetzt. Sie können je nach Anforderung entweder ohne Querverbindung an den Längsfugen zusammengebaut, oder – was eher dem Regelfall bei Decken entspricht – anschließend zu einer plattenund ggf. scheibenartig wirkenden Deckenkonstruktion verbunden werden. Für die Sicherung einer ausreichenden Querverteilung von Lasten zwischen benachbarten Deckenstreifen ( ) müssen die Elementstöße an den Längskanten folglich zur Aufnahme von Querkräften orthogonal zur Bauteilebene befähigt werden, bzw. für die Aktivierung einer Querbiegung zusätzlich auch zur Übertragung von Biegemomenten. Dies kann grundsätzlich auf dreierlei Art erfolgen: t EVSDI ausbetonierte Fugen mit oder ohne Querbewehrung: die trifft insbesondere auf Fertigteilsysteme zu ( ) ( 76). Es können auf diese Weise formschlüssige Schubfugen ausgebildet werden. Zusätzlich lassen sich im Fugenraum auch Schweißverbindungen wie im Folgenden beschrieben ausführen. t EVSDISchweiß- oder Bolzenverbindungen ( 77). Zu diesem Zweck werden geeignete Anschlussplatten aus Stahl im Fertigteil eingebaut, die auf der Baustelle zu verschweißen sind. Auch diese Technik ist bei vorgefertigten Systemen gebräuchlich. t EVSDIbewehrten Aufbeton: Dies gilt insbesondere für Halbfertigteile (Elementdecken) ( 78). Wesentlich ist, dass die Ortbetonschicht dann als Teil des Last aufnehmenden Querschnitts gelten kann, wenn er mit dem Fertigteil – mit oder ohne aus den Bauteilen herausragende Bewehrung – mitwirkend verbunden ist. Grundsätzlich erlauben diese Arten der Verbindung zwischen Fertigteilen neben der Platten- auch eine Scheibenwirkung der Decke.

767

hA

h dm


1

z

3

x Anordnung der HDB Durchstanzbewehrung Max. Ankerabstand an der Grenze des Bereichs C

Anker dunkelgrau = anrechenbar im Bereich C

Rand des ankerbewehrten Plattenbereichs

rnke x. A Ma bstand a

Bereich C

dm 1,7

Bereich D

Anker hellgrau = anrechenbar im Bereich D

1 2 y

x

74 Anordnung einer Durchstanzbewehrung in Form einer Dübelleistenbewehrung im Stützbereich einer punktgestützten Flachdecke in Ortbeton (Herst.: Halfen-Deha). 1 2 3

Doppelkopfanker Montageleiste Rand des ankerbewehrten Plattenbereichs

75 Links: Montageleiste mit angeschweißten Doppelkopfankern inklusive Kunststoff-Abstandshaltern für das Aufstellen auf der Schalung. Anschließend wird die obere und untere Flächenbewehrung verlegt (Herst.: Halfen-Deha). Rechts: Dübelkranz um einen Stützenkopf, mit Plattenbewehrung, vor dem Betonieren.

z

z

x

76 Elementstoß mit ausbetonierter oder ausgegossener Fuge zur Übertragung von vertikalen Querkräften und damit zur Querverteilung von Lasten. Bei Längsprofilierung der Fugenflanken sowie auch bei Mitwirkung von Ringankern ist auch eine Scheibenwirkung herstellbar.

z

x

77 Elementstoß mit Schweiß- oder Bolzenverbindung (hier: Schweißverbindung) zu Herstellung einer Querschubsteifigkeit und ggf. auch einer Scheibenwirkung.

x

78 Elementstoß mit bewehrtem Aufbeton. Es ist eine Platten- und Scheibenwirkung herstellbar. Vertikale Bewehrungsverbindungen in den Aufbeton (Verbundbewehrung) können für die Querkraftübertragung im Grenzzustand der Traagfähigkeit erforderlich werden.

768

XIII Innere Hüllen

Auch wenn keine Querverbindung an den Längsfugen bestehen, kann eine Scheibenwirkung entstehen, wenn die Elemente mit Hilfe von Zwischenbauteilen ausreichend miteinander verbunden sind. t Elementdecke (Verbundplatte) Band 2, Kap. IX-5, Abschn. 6.5.1 Elementdecken, S. 588 DIN EN 13747-1 bis -3

DIN 1045-1, 13.4.3

Elementdecken zählen zu den nachträglich mit Ortbeton ergänzten Deckenplatten und werden als halb vorgefertigte Systeme bezeichnet ( ). Diese Ortbetonschicht wird als statisch mitwirkend angenommen. Die Ortbetonschicht muss zu diesem Zweck eine Mindestdicke von 50 mm aufweisen. Die Verbundplatte aus Fertigteil und Aufbeton kann einoder zweiachsig gespannt sein. Die Hauptzugbewehrungslage befindet sich im Fertigteil integriert, die Querbewehrung darf entweder in den Fertigteilen oder im Ortbeton liegen. Bei zweiachsig gespannten Platten ist nur diejenige Bewehrung für die Beanspruchung rechtwinklig zur Fugenebene zu berücksichtigen, die entweder durchläuft oder gemäß 90 gestoßen ist. Der Stoß ist ferner durch biegesteife Bewehrung wie beispielsweise Gitterträger im Abstand zueinander von höchstens der zweifachen Deckendicke zu sichern. Weitere Anforderungen sind in der Norm definiert ( ). Ein wesentlicher Vorteil der Elementdecke gegenüber den herkömmlichen Vollplatten in Ortbeton beruht in der Möglichkeit, auf Schalungsarbeiten und zum Teil auch auf Rüstungsarbeiten zu verzichten. Rüstungen zur Abtragung des Eigengewichts des Betons vor dem Erhärten können entfallen, wenn die verlorene Schalung, also das Deckenfertigteil, ausreichende Biegesteifigkeit besitzt, um diese Last während des vorübergehenden Belastungszustands während des Abbindens aufzunehmen. Zu diesem Zweck werden die Fertigteile parallel zur Hauptbelastungsrichtung der Verbundplatte mit folgenden Elementen versehen: t NJU PCFSTFJUJHFO Versteifungsrippen, die anschließend im Aufbeton integriert werden ( 83). Die Schubfestigkeit der Verbundfläche zwischen Fertigteil und Aufbeton wird quer zur Rippenspannrichtung formschlüssig durch die Rippen hergestellt, längs zu dieser durch die Rauheit der Fertigteiloberseite. Ist dies nicht ausreichend, ist eine Verbundbewehrung einzubringen ( 80) t NJU EVSDIHFIFOEFO Gitterträgern, ebenfalls in der Ortbetonschicht integriert ( 79). Dabei handelt es sich um zweioder dreidimensionale Metallträger, die aus einem oberen Steg, einem oder mehreren unteren Gurten sowie durchgehenden oder unterbrochenen Diagonalen bestehen. Gitterträger sind in ihrem Untergurtbereich bereits im Fertigteil eingebettet. Sie stellen eine Verbundbewehrung zwischen Fertigteil und Ortbetonschicht dar ( 79) sowie auch eine Schubbewehrung der Verbundplatte. Weiterhin bieten sie eine Auflage für eine obere Bewehrung der Verbundplatte während des Verlegens derselben.


1

769

2

2

5 ü

4

ü

79 Verbundbewehrung zwischen Fertigteil und Ortbetonschicht in Form von Gitterträgern. Diese sind auch gleichzeitig als Versteifung im Bauzustand geeignet. Ihre Diagonalstäbe wirken gleichzeitig als Schubbewehrung der Verbundplatte. Jede Verbundbewehrung muss einen ausreichenden Überstand ü aufweisen.

3 3 z

z

80 Verbundbewehrung zwischen Fertigteil und Ortbetonschicht in Form von Schlaufen. Diese dienen im Regelfall auch als Schubbewehrung.

x

x

1

2

81 Fugenformen von Elementdeckenfertigteilen. Die Rauigkeit der Fertigteiloberseite verbessert den Verbund mit der Ortbetonschicht.

* 50 mm

82 Hohlverbundplatte aus Fertigteil und vor dem Aufbringen des Aufbetons aufgeklebten Zwischenbauteilen aus Schaumkunststoff. Der Verbund entsteht über die Stege in den Zwischenräumen.

Kante ohne Fase

d

b0 d

bw * [85 et (b0 +2d)]

6 z

z

Kante mit Fase x

x

3

1 2 3 4 5 6

Gitterträger Aufbeton Fertigteil Diagonalstab Schlaufenbewehrung Steg

a a1

A hp hr

a

B a1

hp hr ws

C hp z

hr x

bw

83 Verschiedene Varianten von Versteifungsrippen auf Fertigteilplatten von Elementdecken, gemäß DIN EN 13747-1. Angegeben Maße in der Norm festgelegt. A gerade Kante ohne Fase B gerade Kante mit Fase C mit Fase und Obergurt

770

XIII Innere Hüllen

mit zusätzlichem Bewehrungsstab im Ortbeton

mit herausstehenden Bewehrungen aus der Fertigteilplatte

mit herausstehenden aufgebogenen Bewehrungen aus der Fertigteilplatte

z

z

x

mit zusätzlichen Bewehrungen, die in der Fertigteilplatte verankert sind

x

84 Verschiedene Varianten der Bewehrung zwischen nebeneinanderliegenden Fertigteilplatten, gemäß DIN EN 13747-1. 1 85 (oben rechts) Bewehrung zwischen nebeneinanderliegenden Fertigteilplatten mit zusätzlichen Bewehrungen, die in der Fertigteilplatte verankert sind, gemäß DIN EN 13747-1.

2

1

2

la la

86 Elementdecken: Verankerungsbewehrung an einer Auflagerkonstruktion, innerhalb der Fertigteilplatte, gemäß DIN EN 13747-1, l a Nennverankerungstiefe.

3

3

z

z

87 Elementdecken: Verankerungsbewehrung an einer Auflagerkonstruktion, aus der Fertigteilplatte herausragend, gemäß DIN EN 13747-1.

x

x

4

1

1

2

2 lb,net + c

la

la

88 Elementdecken: Verankerungsbewehrung an einer Auflagerkonstruktion, herausragend, aufgebogen, gemäß DIN EN 13747-1.

4

c

89 Elementdecken: externe aufgelegte Verankerungsbewehrung an einer Auflagerkonstruktion, gemäß DIN EN 13747-1; lb,net Nennwert der Übergreifungslänge, c Nennabstand zwischen Haupt- und Zusatzbewehrung. 1 2 3 4

Verankerungsbewehrung Aufbeton Fertigteil Auflagerkonstruktion

3

5

z

z

x

4

x

4

3


ZB

771

GT

z

LB

QB

x

GT

ZB

90 Möglicher Tragstoß bei zweiachsig gespannten Fertigteildecken mit Ortbetonergänzung (Elementdecken), Längsstoß (oben) und Querstoß (unten). Längs- (LB) und Querbewehrung (QB) hier im Fertigteil integriert, Stoßfuge durch Stoßzulagenbewehrung ZB überbrückt, gemäß DIN 1045. GT Gitterträger.

z

LB

QB

y

25

1

1

2 6

91 Elementdecken: Verbindung zwischen zusätzlicher Bewehrung und Fertigteilplattenbewehrung, hier mit Gitterträgern, gemäß DIN EN 13747-1. 3

3

z

92 Elementdecken: Verbindung zwischen zusätzlicher Bewehrung und Fertigteilplattenbewehrung, hier mit Verbundbewehrung in Form von Schlaufen, gemäß DIN EN 13747-1.

z

4

x

1

4

x

1

7

2

8

2

93 Elementdecken: Verbindung zwischen zusätzlicher Bewehrung und Fertigteilplattenbewehrung, hier mit Bügeln, gemäß DIN EN 13747-1. 94 Elementdecken: Verbindung zwischen zusätzlicher Bewehrung und Fertigteilplattenbewehrung, hier mit aufgebogener Bewehrung, gemäß DIN EN 13747-1.

3 z

3 z

x

4

x

4

1 2 3 4 5 6 7 8

Zusatzbewehrung Aufbeton Fertigteil Auflagerkonstruktion Gittertregär Schlaufen als Verbundbewehrung Bügelbewehrung aufgebogene Bewehrung

772

XIII Innere Hüllen

schlaffe Bewehrung siehe DIN EN 13747-2, vorgespannte siehe DIN EN 13747-3

t 'FSUJHUFJMEFDLFBVT/PSNBMCFUPO DIN 1045-4, DIN EN 1992-1-1 DIN EN 13369 bei Dicken ) 40 mm, gemäß DIN EN 1992-1-1, 10.9.3 (8)

Kap. XI-6, Abschn. 2.5.1 Lineare Verbindungen zwischen Flächenbauteilen > Deckenstöße, S. 213

Bei Stößen zwischen nebeneinanderliegenden Fertigteilplatten lässt sich die Bewehrung in verschiedenen Varianten gemäß 84, 85 ausführen. In der Praxis kommen insbesondere Ausführungen wie auf 90 zum Einsatz. Im Bereich der Auflagerkonstruktion sind Bewehrungsführungen gemäß 86 bis 89 möglich. Erforderlichenfalls ist die Verbindung zwischen der Hauptbewehrung und der zusätzlichen Bewehrung mit Hilfe von Verbund- oder aufgebogener Bewehrung nach 91 bis 94 herzustellen. Elementdecken lassen sich als Vollverbundplatten herstellen, oder alternativ durch Einlegen von Zwischenbauteilen, wie beispielsweise Füllkörpern aus Dämmstoff, als Hohlverbundplatten ( 82). Diese weisen ein verringertes Eigengewicht wie ggf. auch eine erhöhte Wärmedämmung auf. Die Mindestdicke der Ortbetonschicht von 50 mm ist sowohl ab der Oberkante von Versteifungsrippen wie auch von eingelegten Zwischenbauteilen einzuhalten. Die Bewehrung der Fertigteilplatte entlang der Hauptbelastungsrichtung lässt sich schlaff oder vorgespannt einbauen ( ). Hinsichtlich der Tragwirkung verhalten sich Elementdecken wie Vollplattten. Hinsichtlich der Bemessung gibt es im Regelfall Unterschiede: Da bei zweiachsig spannenden Platten mindestens eine Bewehrungslage – die auf der Baustelle aufgebrachte – zuoberst auf dem Halbfertigteil liegt, wird ein Teil des theoretisch möglichen statisch wirksamen Hebelarms gleichsam verschenkt. Die Deckenstärken sind deshalb bei Elementdecken im Allgemeinen – nicht zwingend – etwas größer als bei Vollplatten. Desgleichen ist zumeist mehr Bewehrung erforderlich. Da eine Aufbetonschicht bei Fertigteildecken aus Einzelbauteilen entweder nicht existiert oder eine nur untergeordnete Rolle spielt ( ), werden die Stoßfugen zwischen Fertigteilen insbesondere durch Verguss und mechanische Verbindung nach den Verfahren in 76 und 77 kraftschlüssig angeschlossen. Verschiedene Deckenstöße durch Vergießen, wie in 76 schematisch dargestellt, werden unter Berücksichtigung ihrer Wirkungsweise als Platten- oder Scheibenstöße an anderer Stelle im Zusammenhang mit Verbindungen durch Urformen diskutiert ( ). Verbindungen zur Übertragung von Biegemomenten oder Zugkräften über eine Stoßfuge hinweg sind so zu gestalten, dass die Bewehrung durch die Fuge hindurchgeht und in den benachbarten Bauteilen verankert werden kann. Die Kontinuität kann erreicht werden beispielsweise durch ( ):

DIN EN 1992-1-1, 10.9.4.5

t ÃCFSHSFJGVOHTTUÚF t 7FSQSFTTFOEFS#FXFISVOHJO"VTTQBSVOHFO t ÃCFSFJOBOEFSHSFJGFOWPO#FXFISVOHTTDIMBVGFO t 4DIXFJFOWPO4UÊCFOPEFS4UBIMQMBUUFO


773

q

A

q

B

4

3

Druck

4

Zug

1

2

C

D

q 4

4

3

3

4

q

4

1

y

x

1 2 3 4

2

Druckbogen Zugband schubfeste Stoßfuge umlaufender Ringanker

95 Tragsysteme für Deckenscheiben aus Fertigteilen, gemäß DIN 4213 in Abhängigkeit von Elementierung, Lagerung und Kraftangriffsrichtung. A Schematische Darstellung der Zug- und Druckspannungstrajektorien, d. h. der Kraftverläufe innerhalb eines fugenlosen, scheibenartigen Bauteils B Scheibe aus Fertigteilen: Druckbogen, Schubübertragung an den parallel zur Beanspruchungsrichtung verlaufenden Stoßfugen (Druckbogen-Zugband-Modell). Längsfugen der Fertigteile schubfest ausgeführt. Ringanker 4 zur Sicherung der Schubfestigkeit in den Fugen

t 7PSTQBOOFO t NFDIBOJTDIF7PSSJDIUVOHFO Schraub- oder Vergussmuffen) t HFTDINJFEFUF7FSCJOEVOHTNJUUFM Druckmuffen) Zur Sicherung einer Scheibenwirkung der Decke ist nach DIN 1045-1 Folgendes nötig ( 95):

C Scheibe aus Fertigteilen: Druckbogen, Druckübertragung an den quer zur Beanspruchungsrichtung verlaufenden Stoßfugen (Druckbogen-Zugband-Modell). Längsfugen der Fertigteile schubfest ausgeführt. D Scheibe aus Fertigteilen: schubfeste Fugen (Schubtrag-Modell). Ringanker 4 zur Sicherung der Schubfestigkeit in den Fugen

774

XIII Innere Hüllen

t #JMEVOHFJOFS[VTBNNFOIÊOHFOEFO FCFOFO'MÊDIF t ESVDLGFTUF7FSCJOEVOHEFS&MFNFOUFNJUFJOBOEFSJOEFO'VHFO t EJFJOEFS4DIFJCFOFCFOFXJSLFOEF#FBOTQSVDIVOHoXJFBVT Windeinwirkung oder Stützenschiefstellung – muss durch Bogenoder Fachwerkwirkung zusammen mit den dafür bewehrten Randgliedern (Ringankern) und Zugankern aufgenommen werden können ( 95).

27 in Kap. XI-6, Abschn. Abschn. 2.5.1, S. 215

t 'FSUJHUFJMEFDLFBVT-FJDIUCFUPO DIN 4213, DIN EN 1520

Verschiedene Möglichkeiten zur Scheibenbildung bei Fertigteildecken und -dächern zeigt 95. Die zur Fachwerkwirkung erforderlichen Zuganker sowie die Zuggurte bei Druckgewölben sind durch Bewehrungen herzustellen, die in den Fugen zwischen den Fertigteilen oder ggf. in einer Ortbetonergänzung verlegt und in den Randgliedern verankert und fachgerecht gestoßen werden. Es kann eine formschlüssige Verzahnung der Fuge in Scheibenebene wie in Kapitel XI-6 dargestellt ( ) erforderlich sein. Die soeben angesprochenen Grundsätze der Platten- und Scheibenwirkung von Fertigteildecken gelten im Wesentlichen für alle nachfolgenden Decken- und Dachvarianten aus verschiedenen Werkstoffen. Die jeweiligen Besonderheiten werden in den nachfolgenden Abschnitten angesprochen. Fertigteildecken können aus zweierlei Leichtbeton bestehen: t aus haufwerksporigem Leichtbeton (LAC) () nach DIN EN 1520

LAC = Lightweight Aggregate Concrete

t PEFS BVT Leichtbeton mit geschlossenem Gefüge nach DIN 1045-2 und DIN EN 206-1. Deckenbauteile können in folgenden Ausführungen verarbeitet werden: t massive LAC-Bauteile mit überall gleicher Rohdichte ( 96 a) t LAC-Hohlplatten mit in Längsrichtung angeordneten Hohlräumen im Kernbereich ( 96 b) t mehrschichtige Bauteile, die aus einer Schicht LAC und einer oder mehreren Schichten aus LAC anderer Zusammensetzung oder aus einem anderen Material bestehen ( 96 c) Es gelten ansonsten sinngemäß die gleichen Aussagen wie zu Fertigteildecken aus Normalbeton. Fertigteildecken aus Leichtbeton lassen sich mit bewehrter Aufbetonschicht ausführen. Dadurch kann die Decke für eine Scheibenwirkung ertüchtigt werden. Die Scheibenkräfte können dabei dem Aufbeton zugewiesen werden. Für Schnittkräfte aus Einwirkungen


775

a

b

96 (links) Beispiele für vorgefertigte Deckenelemente aus haufwerksporigem Leichtbeton (LCA), gemäß DIN EN 1520.

c

a b c

z

x

massive Platte Hohlplatte mehrschichtige Platte

97 Elementstoß zweier Fertigteile aus Leichtbeton mit zugfester Verbindung zwischen Aufbeton und Fertigteil, gemäß DIN 4213.

z

z

x

x

98 Elementstoß zweier Fertigteile aus Leichtbeton mit doppelter Nut zur Schubübertragung rechtwinklig zur Bauteilebene, gemäß DIN 4213.

99 Elementstoß zweier Fertigteile aus Leichtbeton mit trockener Fuge mit Nut und Feder, gemäß DIN 4213. z

z

x

x

100 Elementstoß zweier Fertigteile aus Leichtbeton mit vergossener Fuge mit Nut und Feder, gemäß DIN 4213.

776

XIII Innere Hüllen

orthogonal zur Bauteilebene kann die Aufbetonschicht als mitwirkend angesetzt werden, wobei zu berücksichtigen ist, dass der Aufbeton zweiachsig wirkt, die Decke selbst hingegen einachsig. Voraussetzung für die Scheibenwirkung des Aufbetons sowie für die Mitwirkung zwischen Aufbeton und Decke ist die zugfeste Verankerung der Ortbetonschicht, beispielsweise durch Zuganker wie in 97. Für die Schubübertragung rechtwinklig zur Bauteilebene lassen sich Stoßfugen in Trocken- oder Vergussbauweise beispielsweise gemäß 98 bis 100 ausführen. t 'FSUJHUFJMEFDLFBVTdampfgehärtetem Porenbeton (AAC) AAC = Autoclaved Aerated Concrete DIN EN 12602 DIN 4223-100 bis -102, -104 a Band 1, Kap. IV-1, Abschn. 3.2 Porenbetonsteine, S. 250 ff b siehe auch Kap. XII-3, Abschn. 1.1.4 Außenwände aus dampfgehärtetem Porenbeton (AAC), S. 354

Näheres zu dampfgehärtetem Porenbeton (AAC) () findet sich an anderer Stelle ( a ). Decken und Dächer aus diesem Werkstoff bestehen aus streifenförmigen bewehrten Fertigteilen. Wie bei anderen Fertigteildecken handelt es sich um einachsig spannende Konstruktionen, die anschließend mit geeigneten Maßnahmen zur Querverteilung von Lasten ertüchtigt und ggf. auch zu einer Scheibe ausgebildet werden. Bevorzugte Einsatzgebiete sind der Wohnbau und, was Dächer anbelangt, der Industriebau ( b ). Zur Gewährleistung der Plattenwirkung mit Lastquerverteilung ist wie bei anderen vorgefertigten Deckensystemen eine ausreichende Querschubsteifigkeit der Stoßfugen erforderlich. Dies wird bei Decken aus Porenbetonplatten entweder formschlüssig durch eine Nut- und Feder-Verbindung bei geringeren Lasten sichergestellt, ansonsten durch zusätzlichen Verguss bei größerer Belastung ( 101, 102). Decken aus Porenbetonplatten ohne Aufbeton sind für Nutzlasten bis 3,5 N/m2 geeignet. Starke konzentrierte Belastungen sind nicht zulässig. Bei größeren Verkehrslasten wie bei Versammlungsräumen oder Parkhäusern ist nach der Norm ein bewehrter Aufbeton mit einer Mindestdicke von 50 mm aufzubringen. Die Scheibenwirkung der Decke wird durch Ausführungen wie in 95 dargestellt konstruktiv umgesetzt. Es ist jeweils ein Ringanker erforderlich, der durch Betonverguss und Bewehrung der Ränder nach Verlegen der Decken- oder Dachplatten hergestellt wird ( 104 bis 107). Die Stützweite der Deckenscheibe darf – in der Bauteilebene gerechnet – nicht größer als 6,5 m sein, die von Dachscheiben höchstens 35 m. Abweichend von anderen Fertigteilen, die eine nachträgliche Bearbeitung nach dem Verguss nicht oder nur mit größeren Einschränkungen erlauben, können in Längsfugen von Porenbetonplattendecken diskrete Schubdübel aus Beton in gefrästen Aussparungen vergossen werden ( 112). Die Wirkung von diskreten Dübeln ist vergleichbar mit derjenigen herkömmlicher Dübel im Holzbau. Sind Fugenbewehrungen und ein umlaufender Ringanker vorhanden, können auch Betoneckdübel in die abgefasten Ecken der Fertigteile eingelegt werden ( 113). Es sind auch andere Maßnahmen wie beispielsweise eine Profilierung der Fugen in Längsrichtung oder metallische Einzelverbinder möglich. Auch ein für diesen Zweck dimensionierter und bewehrter Aufbeton ist hierfür geeignet.


777

M 1:20 0

100

1

200 mm

2

3

4 z

z x

x

101 Querschnitt durch eine Decke aus Leichtbeton-Fertigteilen mit Nut- 102 Längskantenprofilierungen von Decken- und Dachplatten aus Pound Feder-Stoß, vergossen. renbeton. 1 2 3 4

mit Nut und Feder mit Vergussquerschnitt und Nut und Feder mit formschlüssigem Vergussquerschnitt (für Dachscheibenausbildung) mit beidseitiger Vergussnut

z 0

M 1:20 x

100

200 mm

103 Auflagerung von Leichtbeton-Deckenelementen auf einem deckengleichen Unterzug aus I-Profil, oberseitig Fußbodenaufbau mit schwimmendem Estrich dargestellt.

778

XII Innere Hüllen

M 1:10

M 1:10 100 mm

0

z

100 mm

0

z

x

104 Auflagerung einer Leichtbetondecke auf einer Wand aus dem gleichen Material, Elementstirnkante. Ausbildung eines Ringankers.

x

105 Wie links, Elementlängskante.

z

x

106 Auflagerung einer Leichtbetondecke auf einer Wand aus dem gleichen Material. Abschalung und Bewehrung des Ringankers.

107 Mögliche Aussparungen in Decken- und Dachelementen.


779

M 1:20 0

M 1:20

z

100

0

100

200 mm

z 200 mm

x

x

108 Mittenauflagerung und -verankerung einer Porenbetondecke auf einem Stahlträger (Fa. Hebel®).

109 Randauflagerung und -verankerung einer Porenbetondecke auf einem Stahlträger (Fa. Hebel®).

h = d-10

S

S

M 1:20

z

0

100

200 mm

x

25 25

50 M 1:20

z 0

S-S 110 Mittenauflagerung und -verankerung einer Porenbetondecke auf einem Stahlbetonträger (Fa. Hebel®).

100

200 mm

x

111 Mittenauflagerung und -verankerung einer Porenbetondecke auf einem Brettschichtholzträger (Fa. Hebel®).

780

XIII Innere Hüllen

Es ist grundsätzlich nicht vorgesehen, Decken- und Dachfertigteile aus Porenbeton auf der Baustelle zu kürzen. Dies kann ausnahmsweise durch Beauftragte des Herstellwerks durchgeführt werden, wenn die Tragfähigkeit nicht beeinträchtigt wird. Das Kürzen darf nur mit technischen Hilfsmitteln wie Trennscheiben oder Sägen erfolgen. Schnittflächen von Bewehrungsstäben sind vor Korrosion zu schützen. Stemmarbeiten sind grundsätzlich unzulässig. t )PIMPEFSFüllkörperdecke aus Normalbeton DIN EN 1168 DIN EN 15037-1 bis -3 DIN 1045-100

Hohl- oder Füllkörperdecken aus Normalbeton, oftmals auch abkürzend als Decken aus Hohlplatten bezeichnet, werden im mittleren Querschnittsbereich der Platte, wo infolge der dominierenden Biegebeanspruchung bei der Vollplatte eine verhältnismäßig geringe Materialausnutzung erreicht wird, durch Einlegen entsprechender Füllkörper in die Schalung oder durch geeignete Fertigungsverfahren ausgehöhlt. Dadurch wird ihr Eigengewicht deutlich herabgesetzt und ein Nachteil, der mit Vollplatten ab einer gewissen Dicke verbunden ist und zum Aufzehren der Tragreserven der Platte führen kann, spürbar abgemindert. Die Hohlräume können nach Erhärten des Betons entweder frei oder mit leichtem Material bzw. leichten Hohlkörpern gefüllt bleiben. Hohl- oder Füllkörperdecken werden im Allgemeinen vorgefertigt hergestellt. Als Fertigteile lassen sie sich ohne oder mit Aufbetonschicht ausführen. Wird die Ortbetonergänzung kraftschlüssig mit der Decke verbunden, entsteht eine Hohlplatten-Verbunddecke. Hohl- oder Füllkörperdecken sind als Fertigteile einachsig spannende Konstruktionen. Darüber hinaus wurden in den letzten Jahren auch vor Ort gefertigte oder halb vorgefertigte zweiachsig spannende HohlkörperDeckensysteme entwickelt. Hohlkörperdecken stellen aufgrund ihres inhomogenen Gefüges aus Hohl- und dazwischen liegenden Stegbereichen bereits einen ersten Schritt in Richtung einer Ausdifferenzierung der Bauteilstruktur in Kraft leitende und ausfachende Elemente dar. Sie stellen infolgedessen trotz ihrer äußerlich in Erscheinung tretenden Schalengestalt mit jeweils unprofilerten Grenzflächen bereits eine Übergangsform zu den Rippensystemen dar. Gleiches gilt auch für die weiter unten im Abschnitt 5.1.3 zu besprechenden Balkendecken mit Zwischenbauteilen.

einachsig spannend

Einachsig spannende Hohl- oder Füllkörperdecken sind nach der Norm monolithische schlaff bewehrte oder vorgespannte Betonbauteile mit konstanter Dicke. Sie bestehen aus einem oberen und einen unteren durchgehenden Flansch, die jeweils die Ober- und Unterseite des Elements bilden. Beide Flansche sind in regelmäßigen Abständen durch vertikale Stege miteinander verbunden, so dass Hohlräume in Form von Längsaussparungen entstehen. Ihr Querschnitt ist konstant. Das Bauteil ist bezüglich einer vertikalen Mittelachse symmetrisch. Es besitzt zwei Längskanten, die zum


VR

781

SD BD

A-A z

x

B

SD SD

VR

RA

100

A

B-B y

B x

112 Diskrete Schubdübel in der Längsfuge einer Porenbetondecke gemäß E DIN 4223-102. SD VR

z y x

0,6h

100

h = 200

A

A

Detail A

113 Scheibenbildung bei einer Porenbetondecke mit Fugenbewehrung, Betoneckdübeln (BD) und umlaufendem Ringanker (RA), gemäß E DIN 4223-102.

Schubdübel Vergussraum

Zweck eines seitlichen Anschlusses an benachbarte Elemente in geeigneter Weise profiliert ausgebildet sein können. Die Stirnkanten sind zumeist stumpf oder können abgeschrägt werden. Die Hohlkörperplatten werden entweder in Einzelformen oder in Extruder- bzw. Gleitfertigungsanlagen im Endlosverfahren hergestellt ( 114). Hohl- und Füllkörperdecken ohne Aufbeton lassen sich nach der Norm für die Schnittgrößenermittlung als Vollplatten betrachten, sofern die Ortbeton-Querrippen mit einer durch die FertigteilLängsrippen durchlaufenden Bewehrung ausgeführt werden. Als weitere Voraussetzung dürfen die Abstände zwischen den Querrippen bestimmte Maße nicht überschreiten ( ). Es ist eine Scheibenbildung zur Gebäudeaussteifung möglich. Zu diesem Zweck sind die Querkräfte entweder von den parallel zum Lastangriff verlaufenden Fugen aufzunehmen, oder alternativ von speziellen Schubelementen, die entlang quer zur Lastangriffsrichtung verlaufender Fugen oder Kanten angeordnet werden ( ) ( 112, 113). Diese Funktion kann auch durch Aufbringen einer Ortbetonergänzung () oder durch Ausfüllen einer Anzahl von Hohlräumen mit Beton unterstützt werden (wie in120). Slim-Floor-Verbundsysteme erlauben die Herstellung deckengleicher Unterzüge durch Integration eines Stahlträgers in den tragenden Aufbau. Eine mögliche Ausführung zeigt 120 ().

DIN EN 1992-1-1, 10.9.3 (11)

DIN EN 1168, Anhang D Abschnitt zu Fertigteildecken aus Leichtbeton, S. 774 Band 2, Kap. IX-3, Abschn. 3.5.1 Decken in Verbundbauweise, S. 514, sowie Kap. IX-4 Fertigteilbau, 56

782

XIII Innere Hüllen

S

A

S

A < 2500 mm Querschnitt A-A

z

x

Seitenansicht

z

y

114 Hohlplattenelement in Querschnitt und Seitenansicht mit Profilierung S zur Scheibenschubaufnahme.

115 Elementstoß zweier Fertigteile aus Leichtbeton mit zugfester Verbindung zwischen Aufbeton und Fertigteil, gemäß DIN 4213. Der Bewehrungsstab in der Vergussnut ist zu Verankerung des Zugbands (hier nicht dargestellt) vorgesehen.

116 Elementstoß zweier Fertigteile aus Leichtbeton mit doppelter Nut zur Schubübertragung rechtwinklig zur Bauteilebene, gemäß DIN 4213. Links trapezförmige, rechts ausgerundete Nut.

117 Elementstoß zweier Fertigteile aus Leichtbeton mit doppelter Nut zur Schubübertragung rechtwinklig zur Bauteilebene, gemäß DIN 4213.

z

z

x

x

z

y x


783

118 Längsseitiger Anschluss einer Hohlkörperdecke an eine aussteifende Wand mit einem Ortbetonrandbalken, gemäß DIN EN 1168.

z

119 Längsseitiger Anschluss einer Hohlkörperdecke an eine aussteifende Wand ohne Ortbetonrandbalken, starre Verbindung, gemäß DIN EN 1168.

z

x

x

A-A T

V

A

H

K B-B B

B

z

x

A

A

120 Slim Floor-System aus Hohlkörperplatten (H) und deckenbündigem Verbundträger (T) aus Stahl, dessen unterer Flansch während der Montage als Auflager für die Deckenplatten dient. Einzelne Kammern werden abschnittsweise vergossen (V, Abschottung A) und bewehrt (Schnitt A-A). Am Trägersteg angeschweißte Kopfbolzendübel (K) stellen einen Schubverbund mit dem Verguss in Fugenlängsrichtung (¬ y) her.

784

XIII Innere Hüllen

zweiachsig spannend

Zweiachsig spannende Hohlkörperdecken werden mit speziellen Bewehrungskörben hergestellt, welche die Anordnung von ballonartigen kugelförmigen Hohlkörpern aus Kunststoff im Mittenbereich des Deckenquerschnitts erlauben und diese beim Betonieren am Aufschwimmen hindern. Im Endzustand entsteht ein Deckenkörper aus durchgehendem oberem und unterem Flansch sowie aus gitterartig – d. h. zweiachsig orientierten – Stegen, die sich aus der Negativform des Zwischenraums zwischen den Füllkörpern ergeben und in welche eine durchgehende Bewehrung integriert ist. Aufgrund dessen ist eine reine biaxiale Lastabtragung möglich. Derartige Deckensysteme können analog zu Elementdecken halb vorgefertigt ( 122) oder komplett vor Ort vergossen werden ( 121). Sie sind auch für punktgestützte Flachdecken geeignet. Zu diesem Zweck können rings um die Stützenkopf einzelne Verdrängungskörper weggelassen werden, so dass beim Verguss ein pilzkopfartiges Deckenauflager entsteht. Aufgrund der großen statischen Höhe des Plattenquerschnitts, des verringerten Eigengewichts sowie der zweiachsigen Lastabtragung sind verhältnismäßig große Spannweiten in zwei Richtungen überbrückbar, bei Flachdecken sogar frei von Unterzügen.

2

121 Zweiachsig spannende Hohlkörperdecke in Ortbetonbauweise (System Cobiax®) (Schnitt durch Betonsteg). Die Bewehrung wird in Form von modularen Körben (1) mit eingeschlossenen Verdrängungskörpern (2) in den Schalungsraum eingebracht.

6

z

1

5

4

x

2

3

1

122 Zweiachsig spannende Hohlkörperdecke in Halbfertigteilbauweise (System Cobiax®). Bewehrungskörbe inklusive Verdrängungskörper im Halbfertigteil integriert. 1 2 3 4 5 6 7

Bewehrungskorb Verdrängungskörper, Deckenhohlraum Aufbeton Abstandshalter Schaltafel Rüstwerk Halbfertigteil, Elementdecke

7

z

x

6


785

Es handelt sich um Decken aus einer Kombination von parallel verlaufenden Balken und zwischen diesen angeordneten Zwischenbauteilen. Zusätzlich kann eine Ortbetonschicht hinzukommen. Sie kann ggf. als Druckplatte wirken.

5.1.3

Balkendecke mit Zwischenbauteilen

DIN EN 15037-1, -2

t Balken können aus Stahlbeton oder Spannbeton bestehen, ihre Bewehrung bildet jeweils zugleich die Hauptbewehrung der Gesamtdecke. Sie können selbsttragend ausgeführt werden, wobei ihre Tragfähigkeit unabhängig von ergänzenden Elementen diejenige der Gesamtdecke ergibt. In nicht selbsttragender Ausführung verleihen sie der Decke die nötige Tragfähigkeit erst im Zusammenwirken mit Ortbetonergänzung und ggf. ergänzenden Bauteilen. Der Verbund zwischen Balken und Ortbetonergänzung wird mittels einer Verbundbewehrung hergestellt, beispielsweise Schlaufen oder Gitterträger. t Zwischenbauteile sind Bauteile geringen Eigengewichts aus Normal- oder Leichtbeton, Ton, Schaumkunststoff, Polystyrol oder in ähnlichen Bauarten. Sie wirken als Füllkörper und verringern das Eigengewicht der Gesamtdecke im Vergleich mit einer gleich dicken Vollplatte erheblich.

123 Balkendecken mit Zwischenbauteilen: Beispiele für Querschnitte umgekehrter T-Träger (links) und I-Träger (rechts). z

z

x

x

124 Balkendecken mit Zwischenbauteilen: Querschnitt eines Balkens mit Gitterträger (nicht selbsttragender Balken).

125 Balkendecken mit Zwischenbauteilen: Beispiele für Balkenquerschnitte mit Schalungsziegeln. z

z

x

x

126 Balkendecken mit Zwischenbauteilen: Balkenquerschnitt mit Schalungsziegel.

786

XIII Innere Hüllen

Die Zwischenbauteile werden auf die Untergurte der Balken aufgelegt, so dass die Zwischenräume zwischen den Balken abgedeckt sind und insgesamt eine geschlossene Deckenfläche entsteht, die als verlorene Schalung für eine Ortbetonergänzung dienen kann. Analog zu Elementdecken werden Balkendecken mit Zwischenbauteilen ohne Schalungsarbeiten erstellt. Es sind bei größeren Spannweiten bei Verwendung nicht selbst tragender Balken bis zum Aushärten des Vergusses oder des Aufbetons ggf. provisorische Zwischenstützungen erforderlich. Die Aufbetonschicht kann mit den Zwischenbauteilen nicht kraftschlüssig verbunden ausgeführt werden, wobei der Aufbeton lediglich im Bereich der Balken sowie innerhalb einer mittragenden Breite beidseits der Balkenachse als Druckgurt wirkt ( 127, 128), oder alternativ als Verbunddeckschicht auch mit den Zwischenbauteilen statisch mitwirkend ( 129, 130). Zu diesem Zweck werden die Zwischenbauteile mit asymmetrischen Kopfplatten ausgeführt, die beim Verlegen abwechselnd um 180° gedreht werden. Auf diese Weise entsteht ein formschlüssiger Längsschubverbund zwischen Füllkörper und Ortbetonschicht. Alternativ kann auch eine teilweise aufgebrachte Aufbetonschicht (Teildeckschicht) ausgeführt werden, wobei sich diese auf den Fugenraum im Bereich der Balken begrenzt ( 131, 132). Schließlich kann die Deckenkonstruktion auch mit selbst tragenden Balken hergestellt werden. Diese Decken werden oberseitig direkt mit einem Fußbodenaufbau belegt, beispielsweise mit einem schwimmenden Estrich ( 131). Zwischenbauteile lassen sich in folgenden Varianten ausführen: t statisch nicht mitwirkend: sie übernehmen nur die Aufgabe einer verlorenen Schalung, beispielsweise Füllkörper aus Kunststoff t statisch partiell mitwirkend: sie sind an der Lastübertragung auf die Balken, also quer zur Balkenspannrichtung, beteiligt und können auch weiter gehende statische Aufgaben übernehmen, jedoch nicht als Druckgurt der Decke wirkend t statisch mitwirkend: sie übernehmen die gleichen Aufgaben wie das partiell mitwirkende Zwischenbauteil, sind jedoch zusätzlich unter bestimmten Voraussetzungen in der Lage, als Druckgurt der Decke zu wirken


787

mitwirkende Breite: Druckgurt

127 Balkendecken mit Zwischenbauteilen: Decke mit tragender Aufbetonschicht, Balken als umgekehrter Plattenbalken (T-Träger), Zwischenbauteile statisch nicht mitwirkend oder partiell mitwirkend, gemäß DIN EN 1037-1. z

z

x

x

128 Decke wie oben, jedoch mit Balken als Gitterträger.

129 Balkendecken mit Zwischenbauteilen: Decke mit Verbunddeckschicht aus Beton, Balken als umgekehrter Plattenbalken (T-Träger), Zwischenbauteile verfugt und mit ihrer Oberseite statisch mitwirkend, gemäß DIN EN 1037-1. z

z

x

x


131 Balkendecken mit Zwischenbauteilen: Decke mit Teildeckschicht aus Beton, Balken als umgekehrter Plattenbalken (T-Träger), Zwischenbauteile statisch partiell mitwirkend oder nicht verfugt statisch mitwirkend, gemäß DIN EN 1037-1 z

z

x

x


788

XIII Innere Hüllen

133 Balkendecken mit Zwischenbauteilen: Decke mit selbsttragenden Balken ohne Aufbeton, Balken als umgekehrter Plattenbalken (T-Träger), Zwischenbauteile statisch partiell mitwirkend oder nicht verfugt statisch mitwirkend, gemäß DIN EN 1037-1.

z

x

Auflagetiefe Füllkörper ≤ 3 cm ≥12 cm Auflagetiefe Träger Ringanker gemäß Statik Bitumenpappe Dämmung

Auflagetiefe Füllkörper ≤ 3 cm

134 Anschluss einer Balkendecke mit Ziegelelementen an eine Außenwand aus Ziegelmauerwerk, Stirn- und Längsanschluss. Balken als vorgefertigte Ziegel-Gitterträger mit erhöhter Tragkraft während des Bauzustands, dadurch unterstützungsfreie Verlegung bis zu einer Stützweite von rund 5 m (System Wienerberger/Filigran).

Ringanker gemäß Statik Bitumenpappe Dämmung z

x


Holz-Beton-Verbundbauweisen finden heute bei Umbau- und Sanierungsmaßnahmen sowie auch beim Neubau von Geschossdecken im Wohnungs- und Verwaltungsbau Anwendung. Ein weiteres, relativ neues Anwendungsgebiet dieser Verbundbauweise ist der Brückenbau. Die sog. Verbundschalbauweise erlaubt die HolzBeton-Verbundanwendung bei scheibenartigen Bauteilen.

789

5.1.4

Holz-Beton-Verbunddecke

Als Holz-Beton-Verbundkonstruktion werden Tragwerke bezeichnet, bei denen Holzträger und Betonplatten schubfest miteinander verbunden sind. Holz nimmt dabei mit seiner guten Zugfestigkeit die Biegezugkräfte auf, die Betonplatte wirkt mit ihrer guten Druckfestigkeit als Druckgurt und übernimmt die Biegedruckkräfte. Aufgrund des elastischen, nachgiebigen Verbunds nimmt das Holz auch einen Teil der Druckspannungen auf, der Beton entsprechend Zugspannungen, weshalb der Beton bewehrt werden muss. Der Beton, in der Regel als fugenlose Platte ausgeführt, dient darüber hinaus der Erfüllung bauphysikalischer Anforderungen, im Brückenbau kommt der konstruktive Holzschutz hinzu. Weiterhin trägt der Beton durch die Scheibenwirkung der Decke zur Aussteifung der Holz-Beton-Verbundtragwerke bei.

t (SVOETÊU[MJDIFT

Holz-Beton-Verbunddecken erlauben im Allgemeinen einen hohen Vorfertigungsgrad. Die Holzkonstruktion dient als verlorene Schalung für den Beton, so dass – analog zu Stahl-Beton-Verbunddecken – Schalungsarbeiten entfallen. Bei der Deckenausbildung werden grundsätzlich zwei Konstruktionsweisen unterschieden:

t #BVXFJTFO

t Brettstapelbauweise: Besteht aus stehend angeordneten, vernagelten oder verdübelten Seitenbrettern, die eine quasi monolithische Holzplatte mit einachsiger Lastabtragung und guter Lastquerverteilung entstehen lassen. t Balkenbauweise (Rippenbauweise): Die Grundform stellt eine herkömmliche, einachsig gespannte Holzbalkendecke mit Holzschalung dar. Diese Bauweise zählt ihrer konstruktiven Logik nach zu den Rippensystemen. Sie wird deshalb eingehender weiter unten behandelt ( ).

Holz-Beton-Verbunddecken in Rippenbauweise werden behandelt in Abschn. 6. Decken in Rippenbauweise > 6.1 aus Holz > 6.1.6 HolzBeton-Verbunddecke, S. 822

Als Wandbauweise ist weiterhin zu erwähnen ( ):

Kap. XIII-3 Vertikale Raumabtrennungen

tVerbundschalbauweise: Die Holzschalung bleibt an den mit Beton vergossenen Wänden. Vorteile sind die niedrigen Baukosten und der hohe Vorfertigungsgrad. Alle Einbauelemente werden werksseitig in die Schalung eingebracht. Außenwände erhalten eine zusätzliche Wärmedämmung (erreichbare U-Werte bis 0,24 W/m2K). Die Wände erfüllen einen Feuerwiderstand bis F 180 ( ).

vgl. die mit der Verbundschalbauweise verwandte Elementwand aus Stahlbeton in Band 2, Kap. IX-5 Ortbetonbau, Abschn. 6.5.2 Elementwände, S. 590

790

XIII Innere Hüllen

t Verbundmittel

Dem Verbundmittel kommt im Hinblick auf die Tragfähigkeit und das Verformungsverhalten eine entscheidende Bedeutung zu. Folgende Möglichkeiten des Schubverbundes zwischen Holz und Beton können heute unterschieden werden: t.FDIBOJTDIF7FSCJOEVOHFONJUstiftförmigen Verbundmitteln 135 t .FDIBOJTDIF7FSCJOEVOHFONJUSpezialverbindern t7FSCJOEVOHFOEVSDISFJOFOFormschluss ohne zusätzliche Hilfsmittel 136 t7FSCJOEVOHFOEVSDIVerklebung Die Kombination der einzelnen Möglichkeiten ist ebenfalls möglich und sinnvoll.

t NFDIBOJTDIF7FSCJOEVOHFONJUTUJGUförmigen Verbundmitteln

Hier stehen zahlreiche Verbundmittel zur Verfügung: Nägel, Schrauben, Kopfbolzendübel, Gewindestangen. Diese werden in das Holz eingetrieben, eingeschraubt, eingeleimt. Unterschieden wird nach deren Stellung zur Verbindungsebene: trechtwinklig zur Verbundebene tgeneigt zur Verbundebene

t stiftförmige Verbundmittel rechtwinklig angeordnet

Rechtwinklig zur Verbindungsebene angeordnete Verbundmittel werden auf Biegung und Abscheren beansprucht. Maßgeblich für Tragfähigkeit und Steifigkeit der Konstruktion sind der Biegewiderstand des Verbundmittels und die Lochleibungsfestigkeiten des Holzes und des Betons, d. h. mit mehr Verbindungsmitteln und biegesteiferen Verbindern lassen sich größere Steifigkeiten erzielen. t #TQKopfbolzendübel: Er wird über eine Ringplatte mit Hilfe von Rillennägeln am Holz befestigt 137. t Bsp. 2 Kopfbolzendübel mit Dübelleiste: Im weichen Holz müssen bei diesem Beispiel nicht mehr lokale Lochleibungsfestigkeiten aktiviert werden, die Schubübertragung erfolgt über eine konische Dübelleiste, die über die Breite des Stahlblechs angebracht wird. Durch die Schrägstellung der Pressflächen wird die Scherfuge im Holz zudem vorgespannt, was einen Sprödbruch durch Abscheren des Vorholzes verhindert. Das Verschrauben der Stahlplatte mit dem Holz verhindert des Abheben des Verbundmittels. Ein Vorteil der Kopfbolzendübel ist die einfache und schnelle Montage.


791

135 Kerven mit Holzbauschrauben. Bei diesem System werden in den Brettstapel Kerven eingefräst und die Umlenkkräfte durch Sechskant-Holzbauschrauben aufgenommen. Beim linken Beispiel kann man die Brettstapelholzbetonverbunddecke vor dem Betonieren sehen. Rechts ein Beispiel für eine Verbundschraube.

136 Prüfkörper einer Holz-Beton-Verbunddeckenkonstruktion mit formschlüssiger Verbindung. Jeweils in der unteren Schicht ist die Brettstapellage erkennbar.

792

XIII Innere Hüllen

t stiftförmige Verbundmittel geneigt angeordnet

Verbundmittel, die unter einem Winkel von kleiner oder größer 90° eingebaut werden, erfahren je nach Winkelgröße kaum noch Biegung, sondern vorwiegend Druck- oder Zugkräfte, also eine günstigere Form der Beanspruchung. Im Idealfall entsteht ein Fachwerk, bei dem der Beton den Obergurt, das Holz den Untergurt und die Verbundmittel die Zug- und Druckdiagonalen ausbilden. t Bsp. 1 Eingeleimte Gewindestange: Sie wird in der Regel im Winkel von 30° werksseitig eingeschraubt. Wesentlich ist eine eingefräste Längsnut in der Gewindestange, wodurch eine gleichmäßige Verteilung des Leims im Bohrloch beim Einschrauben gewährleistet ist. t Bsp. 2 SFS-Verbundschraubensystem: Es handelt sich um Doppelkopfschrauben, die jeweils paarweise unter einem Winkel von 45° gegenläufig eingeschraubt werden. Für das Einschrauben (ohne Vorbohrung) wird ein zu diesem Zweck entwickeltes Spezialgerät verwendet. Der untere Schraubenkopf begrenzt dabei die Einschraubtiefe auf das richtige Maß. Eine eventuell vorhandene Beplankung ist nicht hinderlich, sie wird einfach mit durchgebohrt. Derartige Verbundschraubensysteme werden vorwiegend im Hochbau eingesetzt.

t Spezialverbinder

Spezialverbinder sind Sonderformen von Verbundmitteln, die nicht mit stiftförmigen Verbindungsmitteln, mit Verklebungen oder formschlüssigen Verbindungen arbeiten. t #FJTQJFM Nagelplatten: Die Nagelplatten werden entweder seitlich in die Holzbalken eingepresst, oder sie dienen waagrecht liegend als Verbinder zwischen Holz und Beton. t #FJTQJFM rohrförmiger Verbundanker: ein segmentiertes Stahlrohr wird in einen Holzträger eingeklebt. Mit dieser deutlich erhöhten Scherfläche wird auch eine Erhöhung der Zugfestigkeit erreicht. Zugfestigkeit spielt aber bei Übertragung von Schubkräften nicht die entscheidende Rolle. Wirklicher Vorzug dieser Verbindung ist die geometrisch geänderte Krafteinleitung gegenüber senkrecht stehenden Gewindestangen oder Kopfbolzendübeln. t #FJTQJFM Balkenschuh: dient normalerweise als Holz-Holz-Verbindung, wird hier zweckentfremdet als Holz-Beton-Verbinder. Einfache, preiswerte und problemlose Verbindung. Befestigung mittels Kammnägeln. t #FJTQJFM BVD-Schubverbinder: rahmenartiges Stahlteil 137. Für die senkrechten Schenkel müssen Stemmlöcher ins Holz eingebracht werden. Mit Hilfe von Schrauben wird das Verbindungsmittel fixiert, das Restvolumen der Taschenstemmungen


793

137 Oben ein Beispiel für einen Holz-Beton-Verbundanker (System Bertsche). Der Anker wird in das Holz eingelassen und mit der Bewehrung gekoppelt. Die Schubkräfte werden aus dem Beton über den Verbundanker in das Holz eingeleitet. Unten: Tecnaria-Kopfbolzendübel: Dieses Verbindungsmittel besteht aus einem Kopfbolzendübel wie er im Stahl-Betonverbundbau üblich ist, der auf eine Platte aufgeschweißt wurde. Um die Kräfte aus der Platte in den Holzquerschnitt zu übertragen, ist die Platte mit Abkantungen an den Ecken versehen. Diese Kanten werden mit Hilfe von zwei Holzschrauben in das Holz eingepresst, so dass die Schubkraft sowohl über die eingepressten Kanten als auch über die Holzschrauben übertragen werden kann.

794

XIII Innere Hüllen

wird mit Vergussmörtel aufgefüllt. Abgewinkelte Betonstähle, die durch Löcher in den Balkenschuh gezogen werden, sammeln die Schubkräfte aus einem größeren Bereich ein. Vielfältige Anwendung im Geschossdeckenbau. t GPSNTDIMàTTJHF7FSCJOEVOHFO

t XFJUFSF .ÚHMJDILFJUFO GPSNTDIMàTsiger Verbindungen

Die formschlüssige Verbindung zwischen Holz und Beton wird durch Bohrungen oder Fräsungen an der Oberfläche der Holzbauteile geschaffen. Dies führt zu einer Verzahnung der beiden Werkstoffe und erlaubt die Übertragung der Schubkräfte. Der Formschluss ist im Gegensatz zu den bisher angesprochenen Verbundmitteln insbesondere für die flächige Anwendung von Holzbzw. Holzelementen geeignet, wie sie durch die oben angesprochene Brettstapelbauweise und aneinandergefügte Rundholz- oder Halbrundholzquerschnitte entsteht. Umgekehrt gilt indessen, dass formschlüssige Verbindungen auch für Plattenbalkenquerschnitte anwendbar sind. Der Formschluss zwischen Holz und Beton entsteht durch das Bohren oder Fräsen von 1,5 bis 4,0 cm tiefen Aussparungen, die der Beton beim Betoniervorgang ausfüllt. Diese Ausparungen werden als sog. Betonnocken bezeichnet. Es gibt Lösungen, bei denen auf weitere zusätzliche Verbindungsmittel verzichtet werden kann, z. B. bei einer keilförmigen Aufweitung der Betonnocken. Reine formschlüssige Verbindungen sind eher selten. Es entstehen leistungsfähigere Konstruktionen, wenn das Prinzip des Formschlusses mit anderen Verbindungsarten kombiniert wird. Folgende weitere Ausführungen kommen infrage: t #FJTQJFM Betonnocken mit zusätzlichem Stahlstift. Übertragung der Schubkräfte durch Kontakt zwischen Holz und Beton, andererseits über Lochleibungskräfte mit Hilfe des Stahlstiftes. Die Nocken können entweder in das Holzplattenelement integriert oder in einen Holzbalken eingefräst werden. t Beispiel System Schaffer: der Formschluss wird hier durch eine besondere Anordnung im Gefüge der Brettstapelelemente erreicht (Zahnleistengeometrie). Der Verbund entsteht durch die Oberflächengestaltung des Holzes und zusätzliche vertikale Gewindestangen. Die Brettstapelelemente haben eine Breite von ca. 1 m und werden im Werk vorgefertigt. Das System Schaffer wurde in erster Linie für den Brückenbau entwickelt. t Beispiel Kerben-Dübel-System: die zur Zeit leistungsfähigste Methode der Herstellung eines Verbundes von Holz zu Beton. Die Kerben – auch Kerven genannt – werden quer zur Spannrichtung der Brettstapelkonstruktion eingefräst. Die Kraftübertragung erfolgt über Betonkonsolen, die sich in den keilförmig geformten Kerben bilden und Kontaktkräfte mit dem Holz austauschen. Dieser Effekt wird noch durch das nachträgliche Vorspannen der Einlassdübel nach der Aushärtung des Betons verstärkt.


795

1 2

138 Holz-Beton-Fertigteildecke (System Lignotrend®) aus Brettsperrholz und eingehängten Betonfertigteilen. Der Schubverbund erfolgt über spezielle Verbinder. 3

1 2 3 4 5 6 7 8

4

Betonfertigteil Hohlräume werden mit Vergussmörtel ausgegossen Schubverbinder Holzauflagerblöcke Beton-Druckgurt Holz-Zuggurt Installation quer Installation längs

z y x

7

5

8

z

6 y

139 Holz-Beton-Fertigteildecke wie oben. Die Betonfertigteile sind hohl ausgeführt, so dass eine Leitungsführung im Deckenpaket möglich ist.

796

XIII Innere Hüllen

Weiterhin werden durch das Vorspannen die Verformungen durch Schwinden reduziert. Die verwendeten Dübel sind Einlass- oder Injektionsdübel. Die Versetzung ist relativ aufwendig. Um eine Haftung des Dübels mit dem Beton zu vermeiden, wird dieser ganz oder teilweise mit einem Gummischlauch ummantelt. Sie finden Einsatz bei Brückenbauwerken und im Geschossdeckenbau. t &JO#FJTQJFMFJOFSWPMMTUÊOEJHWPSHFGFSUJHUFOHolz-Beton-Verbunddecke zeigen 138, 139. Die vorgefertigten Betonelemente werden bereits im Werk montiert. Schubkräfte werden über Stahl-Schubverbinder übertragen, die in Nuten der Betonteile bzw. der Auflagerblöcke aus Holz eingreifen. Diese werden in den Schlitzen der Betonteile werksseitig mit Mörtel eingegossen. In freigehaltenen Deckenhohlräumen lassen sich Installationen führen (Hersteller: Lignotrend).

5.1.5

t ,MFCFWFSCJOEVOHFO

Klebeverbindungen gibt es nur bei Einsatz von Betonfertigteilen. Als Kleber kommen fast ausschließlich Epoxidharze in Frage. Nur diese sind in der Lage, Fugen von mehreren Millimetern Dicke auszufüllen und ohne Pressdruck zu erhärten. Dadurch entsteht ein starrer Verbund. Eine direkte Haftung von Beton und Holz lässt sich auch durch Polymerbetone erreichen. Polymerbeton ist eine Mischung aus Kunstharz, also Epoxidharze oder Polyesterharze, und als Zuschlag gereinigter Quarzsand. Eine Bewehrung erfolgt durch Baustahl oder glasfaserverstärkte Polyesterstäbe. Der Nachteil dieser Polymerbetone ist der hohe Preis. Klebeverbindungen werden im Bereich der Altbausanierung eingesetzt.

Massivholzdecke

Massivholzdecken sind Flächentragwerke in verschiedenen Ausführungsarten aus:

DIN 1052, 8.9 und Anhang D DIN EN 12775, DIN EN 13353

t EVSDI NFDIBOJTDIF 7FSCJOEVOHTNJUUFM NFISMBHJH nachgiebig miteinander verbundenen Schichten ( 140, 141) t NFISMBHJHzusammengeklebten Schichten (Holzwerkstoffplatten, Bretter, Bohlen), es herrscht ein starrer Verbund ( 142, 143) t FJOMBHJHWFSLMFCUFONadelholzlamellen (Brettstapeldecken) Holzplatten aus untereinander verklebten Holzstücken wie die beiden letzten angesprochenen Varianten werden nach der Norm als Massivholzplatten (SWP = Solid Wood Panels) bezeichnet. Man unterscheidet ein- und mehrlagige Platten. Im Sinne der Norm sind dies Platten aus Holzteilen – Brettern, Lamellen, Kanteln, Stäben oder Bohlen –, die an ihren Schmalseiten, und falls mehrlagig, an den Breitseiten, miteinander verklebt sind. Mehrlagige Platten be-


2

797

1 1

2

3

y

z

x

x

140 Prinzipschema eines Flächenbauteils aus nachgiebig durch mechanische Verbindungsmittel untereinander verbundenen Holzlamellen, Draufsicht (nach DIN 1052, Anhang D3).

141 Flächenbauteil wie links, Schnitt. 1 2 3

Schicht, Holzlamelle Befestigungsmittel Kontaktfuge

z y

z y

x

x

z

z

x

M 1:10

0

100 mm

142 Holzblockelement aus verklebten Holzlamellen (System Lignotrend®), oben fünf- unten sechslagig.

x

M 1:10

0

100 mm

143 Holzblockelement aus verklebten Holzlamellen (System Lignotrend®), Brettsperrholz. Dieses Element stellt bereits eine Übergangsform zu Rippenelementen dar.

798

XIII Innere Hüllen

DIN EN 13353, 4.5.2

5.1.6

Decke aus Holzblockelementen

Abschn. 6.1.5 Decken aus Holzbauelementen, S. 813

stehen aus zwei in Faserrichtung parallel verlaufenden Decklagen und zumindest einer, zur Faserrichtung der Decklagen orthogonal verlaufenden Innenlage. Ferner wird unterschieden, ob die Platten aus gekürzten (SC = showing cuts) oder ungekürzten (NC = no cuts) Holzstücken bestehen. Gekürzte Holzstücke werden in ihrer Länge gestoßen und zu diesem Zweck mittels Verklebung, stumpf oder keilgezinkt, verbunden. An tragende Massivholzplatten werden besondere Anforderungen gestellt ( ). Aufgrund des beschriebenen Aufbaus ergibt sich dabei stets eine einachsig spannende Platte mit guter Lastquerverteilung. Bei einlagigen Massivholzplatten wie sie bei Brettstapeldecken zum Einsatz kommen folgt dies aus der Anisotropie des Werkstoffs mit Haupttragrichtung gemäß dem Faserverlauf. Die Querverteilung ergibt sich aus der Verklebung der Längsstöße. Bei mehrlagigen Massivholzplatten ist die Haupttragrichtung durch die Orientierung und den Faserverlauf der oberen und unteren Decklage vorgegeben, wo sich die Biegedruck- und Biegezugspannungen konzentrieren. Der quer orientierten Innenlage(n) ist bei dieser Betrachtung die Aufgabe der Querverteilung von Lasten zugewiesen. Decken aus Holzblockelementen ähneln in ihrer Bauart einigen Ausführungen von Massivholzplatten, sind jedoch durch rippenförmige Stege gekennzeichnet, welche die Tragfähigkeit des Elements deutlich erhöhen. Sie stellen eine Übergangsform zu Rippensystemen dar und sollen im Zusammenhang mit diesen behandelt werden ( ).


Grundlegende Fragen des Schallschutzes von Decken werden an anderer Stelle diskutiert ( a ). Überlegungen zu Wechselwirkungen zwischen Schallschutz und konstruktivem Aufbau finden sich in Kapitel VII ( b ). Um den Schallschutz einer Decke zu erfassen, ist naturgemäß der vollständige Deckenaufbau inklusive Fußbodenaufbau und ggf. auch Unterdecke wie in den Abschnitten 2.2 und 2.3 behandelt als Gesamtsystem zu berücksichtigen. Die bauakustische Qualität einer einschaligen Decke ist nämlich von folgenden Faktoren abhängig:

799

5.2

Schallschutz

a Band 1, Kap. V-4 , Abschn. 3.3.2 Luftschalltechnisches Verhalten von Bauteilen > einschalige Bauteile, S. 555 ff sowie ebd. Abschn. 3.4.2 Trittschalltechnisches Verhalten von Decken, S. 569 f b Band 2, Kap. VII, Abschn. 5.2 Einachsig und mehrachsig gespannte Rippensysteme, S. 108

t EFSTDIBMMEÊNNFOEFO8JSLVOHFJOFTFußbodenaufbaus ( c ) c Abschn. 3.5 Schallschutz, S. 738

t EFSflächenbezogenen Masse der tragenden Deckenschale t EFSTDIBMMEÊNNFOEFO8JSLVOHFJOFSUnterdecke ( d )

d Abschn. 4.5 Akustik > 4.5.1 Schalldämmung, S. 756

Je nachdem, ob der Luft-oder Trittschallschutz der Decke betrachtet wird, spielen diese Faktoren eine unterschiedliche Rolle. Abweichend vom eigentlichen Charakter der hier diskutierten Decken als einschalige Flächenbauteile – eine Kategorisierung, die sich vornehmlich aus der Morphologie des Aufbaus und der statischen Bedeutung der tragenden Schale ableitet – gilt die Kombination aus Tragschale, Fußbodenaufbau und ggf. Unterdecke in bauakustischer Hinsicht indessen als mehrschaliges Bauteil. Die Luftschalldämmung einer einschaligen Decke ist in erster Linie von ihrer flächenbezogenen Masse bestimmt und ist ferner durch die Wirkung flankierender Bauteile beeinflusst ( ). Orientierungswerte für das bewertete Schalldämm-Maß R‘w,R von Massivdecken finden sich in 144. Dabei wird angenommen, dass die flankierenden Bauteile eine mittlere flächenbezogene Masse von ca. 300 kg/m2 haben. Bei Abweichungen von mehr als ± 25 kg/m2 von diesem Wert sind die Zu- bzw. Abschläge nach der Tabelle auf 145 vorzunehmen. Weitere Hinweise gibt die Norm ( ). Estriche auf einer Rohdecke mit oder ohne Trennlage gehen durch ihren zusätzlichen Beitrag an flächenbezogener Masse – Rechenwert nach DIN 1055-1 gemäß Norm ( ) gemindert um 10% – in die Berechnung ein. Auch Holz-Massivdecken sind im erzielbaren Luftschallschutz durch ihre flächenbezogene Masse bestimmt. In bauakustischer Hinsicht wirkt sich das verhältnismäßig geringe Eigengewicht des Holzes – anders als in statischer – deshalb ungünstig aus.7 Gegenüber Vollplatten deutlich verringerte Schalldämmwerte ergeben sich bei Massivdecken mit Hohlräumen infolge ihrer ungleichmäßig verteilten Masse und ihrer im Allgemeinen insgesamt geringeren Masse, die oftmals unter 350 kg/m2 liegt.8 Je größer die Hohlräume, desto ungünstiger der Schallschutz (). Orientierungswerte für den Luft- und Trittschallschutz verschiedener Massivdecken mit Hohlräumen gibt die Übersicht in 146 und 147.

5.2.1 Luftschalldämmung Band 1, Kap. V-4, Abschn. 3.3.2 Luftschalltechnisches Verhalten von Bauteilen > einschalige Bauteile, S. 554 ff vgl. insbesondere die Tabelle in 13, S. 557

DIN 4109, Bbl. 1, 2.6

DIN 4109, Bbl. 1, 2.6.3

Abschn. 6.4 , 223 weiter unten, S.839

800

XIII Innere Hüllen

Spalte

1

2

3

4

5

R‘w,R dB ²) Zeile

Flächenbezogene Masse der Decke ³)

kg/m²

Einschalige Massivdecke, Estrich und Gehbelag unmittelbar aufgebracht

Einschalige Massivdecke, mit schwimmendem Estrich 4 )

Massivdecke mit Unterdecke 4 ), Gehbelag und Estrich unmittelbar aufgebracht

Massivdecke, mit schwimmendem Estrich und Unterdecke 5)

1 2 3

500 450 400

55 54 53

59 58 57

59 58 57

62 61 60

4 5 6

350 300 250

51 49 47

56 55 53

56 55 53

59 58 56

7 8

200 150

44 41

51 49

51 49

54 52

¹ ) Zwischenwerte sind linear zu interpolieren. ² ) Gültig für flankierende Bauteile mit einer mittleren flächenbezogenen Masse m´L, Mittel von etwa 300kg/m². Weitere Bedingungen für die Gültigkeit der Tabelle siehe Abschnitt 3.1, DIN 4109, Bbl. 1 ³ ) Die Masse von aufgebrachten Verbundestrichen oder Estrichen auf Trennschicht und vom unterseitigen Putz ist zu berücksichtigen. 4)

Und andere schwimmend verlegte Deckenauflagen, z. B. schwimmend verlegte Holzfußböden, sofern sie ein Trittschallverbesserungsmaß Lw (VM) 24 dB haben.

5)

Biegeweiche Unterdecke nach Tabelle in 147, Zeilen 7 und 8, oder akustisch gleichwertige Ausführungen.

144 Bewertetes Schalldämm-Maß R‘w,R von Massivdecken (Rechenwerte) gemäß DIN 4109, Bbl. 1. Die Ausführungsvarianten der Decken, für welche diese Werte gültig sind, finden sich in 147.

KL,1 in dB für mittlere flächenbezogene Massen m´L,Mittel ¹ ) in kg/m²

Art des trennenden Bauteils

Einschalige, biegesteife Wande und Decken nach Tabellen in Kap. XII-3, , 16, 17 und in diesem Kapitel 144, Spalte 2

400

350

300

250

200

150

100

0

0

0

0

--1

--1

--1

2

1

0

--1

--2

--3

--4

Einschalige, biegesteife Wande und Decken mit biegeweichen Vorsatzschalen nach Tabelle in Kap. XII-3, , 18 Massivdecken mit schwimmendem Estrich oder Holzfußboden nach Tabelle in 144, Spalte 3 Massivdecken mit Unterdecke nach Tabelle in 144, Spalte 4 Massivdecken mit schwimmendem Estrich und Unterdecke nach Tabelle in 144, Spalte 5 ¹ ) m´L, Mittel ist rechnerisch nach Abschnitt 3.2.2, DIN 4109, Bbl. 1, zu ermitteln. 145 Korrekturwerte KL,1 für das bewertete Schalldämm-Maß R‘w,R von biegesteifen Wänden und Decken als trennende Bauteile bei flankierenden Bauteilen mit der mittleren flächenbezogenen Masse m‘L, Mittel, gemäß DIN 4109, Bbl. 1


801

Der erzielbare Trittschallschutz einer Massivdecke ( ) in Gebäuden in Massivbauart ohne Fußbodenaufbau, ausgedrückt durch den äquivalenten bewerteten Norm-Trittschallpegel Ln,w,eq,R der Decke bzw. der Kombination aus Decke und biegeweicher Unterdecke, ist in der Tabelle auf 146 wiedergegeben. Entscheidend für den Trittschallschutz der Gesamtdeckenkonstruktion ist im Hochbau die körperschalldämmende Wirkung eines Fußbodenaufbaus, ausgedrückt im zugehörigen Trittschallverbesserungsmaß 6Lw,R . Für verschiedene Fußbodenaufbauten bzw. Deckenauflagen anzusetzende Werte sind an anderer Stelle angegeben ( ). Die Trittschallverbesserungsmaße 6Lw,R werden vom Norm-Trittschallpegel Ln,w,eq,R subtrahiert. Neben der trittschalldämmenden Wirkung von schwimmenden Estrichen wie sie 23 zu entnehmen ist, die gleichzeitig auch eine Verbesserung der Luftschalldämmung der Gesamtdecke zur Folge hat, sind auch weich federnde Bodenbeläge imstande, den Trittschallschutz einer Decke zu verbessern. Das erzielbare Trittschallverbesserungsmaß 6 Lw,R von verschiedenen weich federnden Bodenbelägen ist an anderer Stelle wiedergegeben (). Ähnliches wie für Betondecken gilt auch für Holz-Massivdecken.7

Zeile

Sp.

1

Deckenart

2 Flächenbezogene Masse ¹) der Massivdecke ohne Auflage kg/m²

3

23 in Abschn. 3.5 Schallschutz, S. 741

24 in Abschn. 3.5 Schallschutz, S. 743

4

dB mit ohne Unterdecke Unterdecke ³) 4)

135

88 (--23)

75 (--12)

2

160

85 (--22)

74 (--11)

3

190

84 (--21)

74 (--11)

4

225

82 (--19)

73 (--10)

270

79 (--16)

73 (--10)

6

320

77 (--14)

72 (-- 9)

7

380

74 (--11)

71 (-- 8)

8

450

71 (-- 8)

69 (-- 8)

9

530

69 (-- 6)

67 (-- 4)

Massivdecken nach Tabelle 147

Band 1, Kap. V-4, Abschn. 3.4.2 Trittschalltechnisches Verhalten von Decken, S. 569 ff vgl. insbesondere die Tabelle in 36, S. 571

Ln,w,eq,R ²) (TSMeq,R ²)

1

5

5.2.2 Trittschalldämmung

¹) Flächenbezogene Masse einschließlich eines etwaigen Verbundestrichs oder Estrichs auf Trennschicht und eines unmittelbar aufgebrachten Putzes. ²) Zwischenwerte sind geradling zu interpolieren und auf ganze dB zu runden. ³) Biegeweiche Unterdecke nach Tabelle 11, Zeilen 7 und 8, oder akustisch gleichwertige Ausführungen. 4

) Bei Verwendung von schwimmenden Estrichen mit mineralischen Bindemitteln sind die Tabellenwerte für Ln,w,eq,R um 2dB zu erhöhen ( bei TSM eq,R um 2dB abzumindern) ( z. B. Zeile 1, Spalte 4: 75 +2 = 77 dB (--12 -- 2 = --14 dB).

146 Äquivalenter bewerteter Norm-Trittschallpegel Ln,w,eq,R von Massivdecken in Gebäuden in Massivbauart ohne/mit biegeweicher Unterdecke (Rechenwerte) gemäß DIN 4109, Bbl. 1. Die Ausführungsvarianten der Decken, für welche diese Werte gültig sind, finden sich in 147.

802

XIII Innere Hüllen

Deckenausbildung Zeile Stahlbeton-Vollplatten aus Normalbeton nach DIN 1045 oder aus Leichtbeton nach DIN 4219 Teil 1

2

Porenbeton-Deckenplatten nach DIN 4223

d

1

d

Massivdecken ohne Hohlräume, gegebenenfalls mit Putz

≥500 Stahlsteindecken nach DIN 1045 mit Deckenziegeln nach DIN 4159

d

3

250

250

250

Stahlbetonrippendecken und -balkendecken nach DIN 1045 mit Zwischenbauteilen nach DIN 4158 oder DIN 4160

5

Stahlbetonhohldielen und -platten nach DIN 1045, Stahlbetondielen aus Leichtbeton nach DIN 4028, Stahlbetonhohldecke nach DIN 1045

6

Balkendecken ohne Zwischenbauteile nach DIN 1045

d

≥40

d

4

250

250 7

250

250

Massivdecken nach Zeilen 1 bis 6 d

Massivdecke Grundlattung schallabsorbierende Einlagen 2)

≤50 ≥500

≥500

≥500

Unterdecke 1) mit Traglattung, z.B. aus schmalen Latten 30 ≤ b ≤ 50 (Abstand ≥ 400 mm)

8

Platte Rippen oder Balken schallabsorbierende Einlagen 2) Grundlattung Unterdecke 1) mit Traglattung, z.B. aus schmalen Latten 30 ≤ b ≤ 50 (Abstand ≥ 400 mm)

¹) z.B. Putzträger (Ziegeldrehgewebe, Rohrgewebe) und Putz, Gipskartonplatten nach DIN 18180, Dicke 12,5 mm oder 15 mm, Holzwolle-Leichtbauplatten nach DIN 1101, Dicke ≥ 25 mm, verputzt. ²) im Hohlraum sind schallabsorbierende Einlagen vorzusehen, z. B. Faserdämmstoff nach DIN 18165 Teil 1, Nenndicke 40 mm, längenbezogener Strömungswiderstand ≥ 5 kN · s / m4. [I]

147 Ausführungsvarianten von Massivdecken: Vollplatten vor Ort gegossen und elementiert, Balkendecken mit Zwischenbauteilen, Hohlkörperdecken und Plattenbalkendecken. Für diese Deckenausführungen nach DIN 4109 Bbl. 1 gelten die Werte der Tabellen in 144 und 146. Die unter Nummer 8 gezeigte Plattenbalkendecke (ohne Unterdecke) gilt morphologisch und statisch zwar als Rippendecke, wirkt hingegen bauakustisch nur durch die flächenbezogene Masse ihrer Flächen bildenden Platte und ist in dieser Hinsicht folglich einer einfachen Deckenplatte (Schalensystem) wie Nr. 1 oder 7 vergleichbar.

Stahlbetonrippendecken nach DIN 1045 oder Plattenbalkendecken nach DIN 1045 ohne Zwischenbauteile


Grundsätzliches zum Brandverhalten von einschaligen Massivdecken wird an anderer Stelle diskutiert ( ). Mindestdicken von Stahlbeton- und Spannbetonplatten aus Normalbeton ohne Hohlräume mit linien- oder punktförmiger Lagerung bei Forderung einer Feuerwiderstandsdauer sind in Kapitel V wiedergegeben ( ). Wesentlich für die Gewährleistung einer Feuerwiderstandsklasse bei Massivdecken sind auch insbesondere die Überdeckungsmaße der Bewehrung ( ). Mindestdicken von Decken mit Hohlräumen sind für verschiedenen Feuerwiderstandsdauern in der Tabelle auf 148 angegeben. Dabei wird unterschieden zwischen Decken ohne brennbare Bestandteile in den Zeilen 1 bis 1.2 und solche mit brennbaren Bestandteilen – also der Baustoffklasse B, beispielsweise bei Verwendung von Füllkörpern aus Kunststoffen – in den Zeilen 2 bis 2.2. Die brandschutztechnische Wirksamkeit von unterseitigen Bekleidungen und Unterdecken ist den Zeilen 3 bis 3.3 zu entnehmen. Nähere Angaben zu Feuerwiderstandsklassen von folgenden Deckenkonstruktionen finden sich in DIN 4102-4: t Decken aus Leichtbeton mit geschlossenem Gefüge nach DIN 4219-1 und -2 ( ). t Decken aus Stahlbetonhohldielen (Hohlkörperdecken) und Porenbetonplatten ( ). Die vorgeschriebenen Mindestdicken sind in der Tabelle auf 149 wiedergegeben. t 4UBIMCFUPOVOE4QBOOCFUPOEFDLFOBVTFertigteilen aus Normalbeton. Neben den regulären Anforderungen an die Bewehrung, die vergleichbar mit denen an Ortbetondecken sind, müssen insbesondere die Fugen der Elementstöße entweder dicht vergossen oder durchgängig mit geeigneten Estrichen überdeckt werden. Näheres hierzu wird an anderer Stelle besprochen ( ). Weitere Regelungen finden sich in der Norm ( ).

803

5.3

Brandschutz

Band 1, Kap. V-5, Abschn. 10.2.2 Decken und 10.2.3 Fertigteildecken, S. 592 ff Band 1, Kap. V-5, Tabelle 3, S. 616 Band 1, Kap. V-5, Tabelle 4, S. 617

DIN 4102-4, 3.4.6

DIN 4102-4, 3.5

Band 1, Kap. V-5, Abschn. 10.2.3 Fertigteildecken, S. 593 f DIN 4102-4, 3.6

804

XIII Innere Hüllen


d2

d

Feuerwiderstandsklasse-Benennung ²) Zeile

F 30-A

F 60-A

F 90-A

F 120-A

F 180-A

1

Mindestdicke von Hohlplatten ohne brennbaren Bestandteilen

1.1 1.1.1

Mindestdicke d2 in mm von Platten mit statisch bestimmter Lagerungwegen Einfeldplatten mit Kragarm siehe Zeile 1.1.2 -- bei Hohlräumen

1.1.1.1

mit Rechteckquerschnitt

60

60

60

60

60

1.1.1.2

Kreis- oder Ovalquerschnitt

50

50

50

50

50

1.1.2

statisch bestimmter Lagerung -- ohne Massivund Halbmassivstreifen ¹) sowie bei Einfeldplatten mit Kragarm bei Hohlräumen

2.1.1.1

mit Rechteckquerschnitt

80

80

80

80

80

2.1.1.2


70

70

70

70

70

1.2

Mindestgesamtdicke d in mm unabhängig vom statischen System

2

Mindestdicke von Hohlplatten mit brennbaren Bestandteilen

2.1 2.1.1

Mindestdicke d2 in mm von Platten mit statisch bestimmter Lagerung bei

2.1.1.1

Hohlräumen mit Rechteckquerschnitt

80

80

80

80

80

2.1.1.2


70

70

70

70

70

2.1.2

statisch unbestimmter Lagerung, unabhängig vom Holraumquerschnitt

80

80

100

120

150

2.2

Mindestgesamtdicke d in mm unabhängig vom statischen System

3

Mindestdicke d2 von Hohlplatten mit Bekleidungen aus Putzen nach DIN 4102-4, Abschnitte 3.1.6.1 bis 3.1.6.5

3.1

ANetto /b ≥ d nach Band 1, Kap. V-5, Tabelle 3

ANetto /b ≥ d nach Band 1, Kap. V-5, Tabelle 3 Mindestdicke d2 nach den Zeilen 1.1 bis 2.1, Abminderungen nach Tabelle 2 sind möglich, d2 jedoch nicht kleiner als 50 mm

3.2.

Holzwolle-Leichtbauplatten nach DIN 4102-4, Abschnitt 3.1.6.6 auch ohne Putz bei

3.2.1

einer Dicke der Holzwolle-Leichtbauplatten ≥ 25 mm

50

50

---

---

---

3.2.2

einer Dicke der Holzwolle-Leichtbauplatten ≥ 50 mm

50

50

50

50

50

3.3

Unterdecken

d ≥ 50 mm; Konstruktion nach DIN 4102-4, Abschnitt 6.5

¹) Bei Hohlplatten mit Massiv- oder Halbmassivstreifen bis zu den Momentennullpunkten dürfen die Werte von Zeile 1.1.1 verwendet werden. ²) Bei Verwendung von Füllkörpern oder Holzwolle-Leichtbauplatten nach Zeile 3.2 jeweils der Baustoffklasse B muss die Benennung jeweils F 30-AB, F 60-AB, F 90-AB, F 120-AB und F 180-AB lauten. 148 Mindestdicken von Stahlbeton- und Spannbetonplatten aus Normalbeton mit Hohlräumen bezogen auf den erzielbaren Brandschutz, gemäß DIN 4102-4.


805

Feuerwiderstandsklasse-Benennung ²) Zeile

Konstruktionsmerkmale F 60-A

F 90-A

F 120-A

80¹) 80¹)

100 80¹)

120 80¹)

140 80¹)

170 80¹)

bei Anordnung eines schwimmenden Estrichs mit einer Dämmschicht nach DIN 4102-4, Abschnitt 3.5.2.2

80¹)

80¹)

80¹)

80¹)

80¹)

2

Mindestdicke D in mm = d + Estrichdicke bei Estrichen nach Zeile 1.2

80¹)

100

120

140

170

3

Mindestestrichdicke d1 in mm bei Estrichen aus Baustoffen der Baustoffklasse A oder Gussasphaltestrich

25

25

25

30

40

D

1.3

d

unabhängig von der Anordnung eines Estrichs bei Anordnung eines Estrichs der Baustoffklasse A oder eines Gussasphaltestrichs

d1

1.1 1.2

F 180-A

d

Mindestdicke d in mm unbekleideter Stahlbetonhohldielen aus Normalbeton

d

F 30-A 1

Mindestdicke d in mm unbekleideter Stahlbetonhohldielen aus haufwerksporigem Leichtbeton unabhängig von der Anordnung eines Estrichs bei Fugen

4.1

nach DIN 4028/01.82, Bild 2 a,

75

75

75

100

125

4.2

nach DIN 4028/01.82, Bild 2 b und Bild 2 c

75

75

100

125

150

5

Mindestdicke d in mm unbekleideter Porenbetonplatten unabhängig von der Anfordnung eines Estrichs bei Fugen

5.1

a)

b)

75

75

75

100

125

5.2

d)

e)

75

75

100

125

150

6

Mindestdicke d1 in mm nach den Zeilen 1 bis 1.3 bei Stahlbetonhohldielen aus Normalbeton mit Putzen nach DIN 4102-4, Abschnitte 3.1.6.1 bis 3.1.6.5

Mindestdicke d nach den Zeilen 1 bis 1.3, Abminderungen nach Tabelle 2 sind möglich, d jedoch nicht kleiner als 80 mm

7

Mindestdicke d in mm nach den Zeilen 4 bis 4.2 und 5 bis 5.2 bei Stahlbetonhohldielen aus haufwerksporigem Leichtbeton und bei Porenbetonplatten mit Putzen nach DIN 4102-4, Abschnitte 3.1.6.1 bis 3.1.6.5

Mindestdicke d nach den Zeilen 4 bis 4.2 und 5 bis 5.2, Abminderungen nach DIN 4102-4, Tabelle 2 sind möglich, d jedoch nicht kleiner als

d

4

8

d

d

d

c)

Mindestdicke d in mm nach den Zeilen 1 bis 5 bei Hohldielen und Porenbetonplatten mit Unterdecken

50

50

75

100

125

d ≥ 50 mm; Konstruktion nach DIN 4102-4, Abschnitt 6.5

¹) Bei Betonfeuchtegehalten, angegeben als Massenanteil, > 4 % (seihe DIN 4102-4, Abschnitt 3.1.7) sowie bei Hohldielen mit sehr dichter Bewehrungsanordnung (Stababstände < 100 mm) muss die Dicke mindestens 100 mm betragen. ²) Bei Anordnung von Gussasphaltestrich und bei Verwendung von schwimmendem Estrich mit einer Dämmschicht der Baustoffklasse B nach Zeile 1.3 muss die Benennung jeweils F 30-AB, F 60-AB, F 90-AB, F 120-AB und F 180-AB lauten.

149 Mindestdicken von Stahlbetonhohldielen und Porenbetonplatten mit Brandschutzqualität, gemäß DIN 4102-4.

806

6.

XIII Innere Hüllen

Decken in Rippenbauweise zum konstruktiven Prinzip von Rippendecken Band 2, Kap. VIII-1, Abschn. 3. Der konstruktive Aufbau des Raum abschließenden Flächenelements, S. 170 sowie ebd. Kap. VIII-2, Abschn. 2.1.2 Flache Überdeckung aus Stabscharen, S. 238

a vgl. zum konstruktiven Aufbau von Rippensystemen Band 2, Kap. VII, Abschn. 5. Rippensysteme, S. 108 b Band 2, Kap. VIII-1, Abschn. 3.5 Das Aussteifen von Stabsystemen in ihrer Fläche, S. 174

6.1

aus Holz DIN 1052 Band 2, Kap. IX-2 Holzbau

6.1.1

Konstruktiver Aufbau

Die Aufgliederung des Plattenquerschnitts der oben besprochenen Fertigteil-Deckenkonstruktionen in Stege und durchgehende Decklagen nimmt in gewisser Weise den Schritt zu den Rippensystemen vorweg und stellt gleichsam eine Übergangsform zwischen Schalen- und Rippenbauteil dar ( ). Die monolithische Verschmelzung und die daraus folgende statische Mitwirkung von Platte und Rippe bei derartigen Plattenbalkendecken lässt indessen noch eine gewisse Verwandtschaft mit reinen Platten erkennen. Bei reinen Rippensystemen erfolgt in einem weiteren Differenzierungsschritt eine klare konstruktive Trennung zwischen Rippe und Flächen bildender Abdeckung. Dennoch kann durch Wirkung geeigneter Verbindungen in Einzelfällen – wie bei Verbunddecken – eine statische Mitwirkung zwischen Rippe und Abdeckung wieder hergestellt werden. Im Folgenden sollen Decken in Rippenbauweise diskutiert werden, klassifiziert nach Werkstoffen als erstem Ordnungskriterium. Holz- und Stahldecken sowie Verbunddecken aus beiden Werkstoffen stehen bei der Betrachtung im Vordergrund, auch einige Fertigteildecken aus Stahlbeton gehören in diese Kategorie. Das statische und konstruktive Grundprinzip von Rippendecken ist in Kapitel VIII näher beschrieben (s. o.). Zum konstruktiven Aufbau von Rippendecken finden sich in Kapitel VII allgemeine Aussagen ( a ). Die Scheibenbildung bei Rippendecken ist in allgemeingültiger, Werkstoff übergreifender Form in Kapitel VIII beschrieben (b ). Decken aus Holz gehören zu den ältesten Deckenkonstruktionen und sind im Hochbau erst durch das Aufkommen der Massivplatte in Beton weitgehend verdrängt worden. Zu den herkömmlichen Rippendecken aus Holz zählen in erster Linie Holzbalkendecken ( ). In vorgefertigter, elementierter Form treten sie heute als Holztafeldecken in Erscheinung. Bei neueren Beispielen von Holz-Beton-Verbunddecken wirkt eine Abdeckung aus Beton als Druckgurt der biegebeanspruchten Holzquerschnitte. Holzbalken- und Holztafeldecken werden heute vorwiegend im Wohnungsbau eingesetzt. Insbesondere vorgefertigte Holztafelbauweisen können bei den vorherrschenden hohen Lohnkosten im Fertighausbau den Vorteil der raschen Montage gegenüber konkurrierenden Bauarten ausspielen. Rippendecken in Holzbauweise sind aus baustatischer Sicht nahezu ausnahmslos gerichtete Tragwerke aus einer oder mehreren Stabscharen mit flächigem Abschluss. Die Rippen oder Balken stehen unter vorwiegender Biegebeanspruchung und sind in verschiedenen Lagen aus Trägern und Platten hierarchisch gestuft. Man spricht im herkömmlichen Holzbau von: t )BVQUUSÊHFSO bzw. Unterzügen, welche die 1. Trägerhierarchie darstellen,


807

t VOENeben- bzw. Deckenträgern, welche die 2. Trägerhierarchie bilden. Mit einer 3. Hierarchie wird die Decke zwecks der Gebrauchstauglichkeit oberseitig, manchmal zusätzlich unterseitig, flächig abgedeckt. Dies erfolgt entweder: t EVSDIFJOFBekleidung, die nur die Aufgabe hat, lotrechte Lasten auf die Balken zu verteilen t EVSDIFJOFBeplankung, welche zusätzliche statische Aufgaben übernimmt, wie: tt BMT%SVDLC[X;VHHVSUEFS3JQQF[VXJSLFO mitwirkende Beplankung). Dies gilt insbesondere für Holztafeln. tt VOEPEFSEBT3JQQFOHFSàTU[VFJOFS"VGOBINFWPOXBBHSFDIten Scheibenkräften in seiner Ebene zu ertüchtigen (aussteifende Beplankung). Dies gilt für aussteifende Beplankungen von Balkendecken wie auch für Holztafeln. Manchmal wird auf die 2. Trägerhierarchie der Deckenträger verzichtet, so dass auf den (Haupt)trägern nur noch die abschließende Bekleidung oder Beplankung zu liegen kommt. Dies kann unter bestimmten Umständen beispielsweise zu wirtschaftlichen Vorteilen führen. Ungerichtete Rippendecken, also Decken aus Trägerrosten, sind im Holzbau sehr selten. Es wird auf die allgemeine Übersicht in Kapitel VIII verwiesen ().

Band 2, Kap. VIII-2, Abschn. 3.1.3 Trägerrost zweiachsig gespannt, linear gelagert, S. 292 sowie ebd. auch 3.1.4, S. 294

150 Holzbalkendecke, herkömmliche Deckenkonstruktion in Rippenbauweise.

808

XIII Innere Hüllen

6.1.2 Scheibenbildung

Da die Beplankungen oder Bekleidungen heute vielfach aus Plattenmaterial hergestellt werden und aus verschiedenen Anforderungen – wie beispielsweise dem Brandschutz – bereits größere Dicken benötigen, werden sie im modernen Holzbau im Allgemeinen auch für eine eventuell nötige Scheibenbildung aktiviert, so dass Diagonalversteifungen bei Holzbalkendecken eher den Sonderfall darstellen. Plattenbeplankte Deckenscheiben weisen auch eine deutlich größere Steifigkeit auf als solche mit Diagonalverbänden aus Stahl.9 Die Norm beschreibt mögliche Ausbildungen von schubsteifen Rippenkonstruktionen mit aussteifender Beplankung ( ), die im Grundsatz sowohl für Decken wie auch für Dächer und Wände anwendbar sind. Die konstruktiven Empfehlungen sind an anderer Stelle im Zusammenhang mit Dächern näher beschrieben ( ). Eine Scheibenbildung durch Beplankung ist bei Holztafeldecken gleichsam bereits im konstruktiven System angelegt. Dies gilt insbesondere bei beidseitiger Beplankung der Tafelrippen, was bei Holztafeln die Regel darstellt.

DIN 1052, 8.7 Kap. XII-5, Abschn. 2.2.1 Tragwerk > Scheibenbildung in Dachebene > schubsteife Beplankungen, S. 474

6.1.3 Holzbalkendecke Band 2, Kap. VIII-2, Abschn. 2.1.2 Flache Überdeckung aus Stabscharen, S. 238

t (SVOELPNQPOFOUFO

Band 1, Kap. IV-2, Abschn. 2. Vollhölzer, S.270 sowie ebd. Abschn. 4. Zusammengesetzte Querschnitte, S. 282 Band 1, Kap. IV-2, Abschn. 3. Holzwerkstoffplatten, S. 274

Holzbalkendecken sind klassische einachsig gespannte flache Überdeckungen aus Stabscharen. Die kennzeichnenden Merkmale dieser Art von Tragwerk sind in Kapitel VIII-2 beschrieben ( ). () Im Sinne des oben beschriebenen Aufbaus bestehen herkömmliche Holzbalkendecken aus: t Balken aus Konstruktionsvollholz (KVH ), Balkenschichtholz (BASH), Brettschichtholz (BSH) sowie ggf. auch aus zusammengesetzten Querschnitten ( ). t Bekleidungen oder Beplankungen aus Brettschalungen, orthogonal oder diagonal ausgerichtet, sowie aus diversen Holzwerkstoffplatten ( ). t GBMMXFJTFBVDI&MFNFOUF[VSDiagonalversteifung der Decke, dies sind axial auf Zug und/oder Druck beanspruchte Stabe, aus Holz oder aus Stahl. Alternativ können diese Aufgabe auch die oben angesprochenen Plattenbeplankungen oder Diagonalverbretterungen übernehmen. Sie weisen im Allgemeinen eine wesentliche größere Steifigkeit als Verbände auf.

t "OTDIMVTT [XJTDIFO )BVQU VOE /Fbenträger

Kennzeichnend für die herkömmliche Deckenkonstruktion aus Holzbalken ist das einfache Stapeln der verschiedenen Elementhierarchien. Die Anschlüsse entstehen durch einfaches Aufsetzen, ggf. auch Sichern gegen Kippen, und erlauben die Durchlaufwirkung des aufliegenden Trägers. Nachteilig wirkt sich bei diesem Konstruktionsprinzip bei mehr als einer Trägerlage die verhältnismäßig große Höhe des Deckenaufbaus aus. Ist eine höhengleiche Anordnung der Haupt- und Nebenbalken erforderlich, ist eine Durchlaufwirkung des gestoßenen Nebenträgers über den Querschnitt des quer verlaufenden Hauptträgers hinweg


809

im Holzbau kaum sinnvoll zu realisieren, so dass dann eine Lagerung als Einfeldträger zur Ausführung kommt. Beispiele für mögliche höhengleiche Anschlüsse zeigen 151 bis 154. Untergehängte Nebenträger sind ggf. für Dächer, selten jedoch für Decken sinnvoll, wo notwendigerweise ein oberseitiger flächiger Deckenabschluss zu schaffen ist. Obgleich eher bei Dächern als bei Decken anzutreffen, wird im Holzbau häufig von der Möglichkeit Gebrauch gemacht, Balken unterseitig sprengwerkartig durch schräge Abstrebungen zu unterstützen. Dadurch lassen sich die Biegemomente deutlich mindern, ggf. ist dadurch auch zur Kippsicherung ein seitliches Festhalten schlanker Hauptträger möglich (s. u.) ( 155). Auch Unterspannungen kommen infrage ( 155).

t Abstrebungen

Haupt- und Deckenbalken aus Holz, die oftmals mit schlanken Querschnitten und schmaler Aufstandsfläche ausgeführt werden, sind gegen Kippen zu sichern ( 156). Dabei sind zwei Fälle zu unterscheiden:

t Kippsicherung von Trägern

t EBTseitliche Umkippen eines Balkens oder einer kompletten Balkenlage (). Dies kann verhindert werden durch die Ausbildung von Verbänden orthogonal zur Trägerebene in den Balkenzwischenräumen oder mit Hilfe einer Deckenscheibe, die ihrerseits an Festpunkten angeschlossen ist. t EBT Biegeknicken des Balkens oder der Balkenlage, bei dem der Obergurt des Biegebalkens unter übermäßigem Biegedruck seitlich ausweicht ( ). Dieses Phänomen wird oftmals auch als Kippen bezeichnet. Es kann durch Scheibenbildung wie oben oder durch andersartiges seitliches Festhalten der Obergurte verhindert werden. Da stets eine abschließende oberseitige Ebene vorhanden ist, lassen sich etwaige Abstützungen ohne größere Schwierigkeiten in der Konstruktion integrieren. Beim Mauerauflager einer Holzbalkendecke ist dafür Sorge zu tragen, dass eine freie Verdrehung des Balkens unter Biegebeanspruchung gestattet wird sowie dass der Balken zuverlässig gegen Baufeuchte geschützt ist ( ). Beim modernen Mauerwerk schließt die Balkendecke stets an einem durchlaufenden Ringanker oder Ringbalken aus Stahlbeton an (Breite mind. 15 cm). Die Wandlasten sind unter Vermeidung von Querpressung des Holzes über diesen Ringanker/-balken sowie über die verbleibenden Mauerpfeiler zwischen den Balken abzutragen. In 157 ist eine mögliche Ausführung des Auflagers dargestellt.

Band 1, Kap. V-2, Abschn. 9.4 Element aus einachsig gespannten Rippen, insbesondere 197 bis 199, S. 483

ebd. 211 und 212, S. 487

t Mauerauflager

die Bemerkungen in Band 2, Kap. VIII-2, Abschn. 2.1.2 Flache Überdeckung aus Stabscharen, > Erweiterbarkeit, S. 238

810

XIII Innere Hüllen

B

z

A-A

B x

z

WE

A

x

WE

151 Anschluss von Haupt- (¬ y) und Nebenträger (¬ x) mit Balkenschuh.

152 Anschluss von Haupt- (¬ y) und Nebenträger (¬ x) mit eingeschlitztem Winkelseisen (WE).

z

B-B

A

y

x

y

z

z

DBB

Z

x

x

Z

DBB

153 Anschluss von Haupt- (¬ y) und Nebenträger (¬ x) als stumpfer Hirnholzanschluss mit Dübeln besonderer Bauart (DBB). y

154 Anschluss von Haupt- (¬ y) und Nebenträger (¬ x) mit Z-Profil (Z).

y

x

x

1

T AS

NT

HT

2

155 Abstrebung AS von Nebenträgern NT zur Verringerung ihrer statischen Höhe: 1, 2 sprengwerkartige Abstrebung, ggf. zusätzlich Kippsicherung für schlanke Hauptträger HT. 3 Unterspannung US.

AS

NT

HT

3 z

156 Kippsicherung von schlanken Trägern T mithilfe von Diagonalhölzern D (Kreuzgestake).

US

NT

HT

x

D


M 1:10

158

10 100 mm

0

811

8 9

4

z

3 2 1

5 6 12 11 13 157 Anschluss einer Holzbalkendecke an eine Außenwand aus zweischaligem Mauerwerk.

7

x

157

M 1:10 0

4

3

2

100 mm

1

158 Aufbau der Holzbalkendecke wie oben, Querschnitt. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 z

6 y

5

12

11

13

10 11 12 13

Bodenbelag Zementestrich Trittschalldämmung Beplankung aus Holzwerkstoffplatte Deckenbalken; Hohlraumfüllung mit Dämmstoff im Balkengefache Gipskartonplatte Abdichtungsstreifen, bzw. bei größeren Spannweiten zusätzlich Zentrierleiste Ringbalken Aussparung für Deckenbalken, Hohlraumfüllung mit Dämmstoff. Ausmauerung im Bereich zwischen den Balken Mauerwerk 24 cm Federbügel Metallschiene weich federnde Zwischenlage

812

6.1.4

XIII Innere Hüllen

Holztafeldecke DIN EN 14732-1, -2 Kap. XII-5, Abschn. 2.1.2 Holztafelwände, S. 468 Band 2, Kap. IX-2, Abschn. 2.4 Holztafelbau, S. 470

t 5SBHWFSIBMUFO DIN 1052, 8.6

t (SVOELPNQPOFOUFO

Holztafeldecken werden in Form streifenartiger Elemente aus Rippen und im Allgemeinen beidseitiger Beplankung im Werk vorgefertigt ( 159). Die Elemente haben transportfähige Maße, die in der Regel im Bereich von 1,25 bis 2,5 m Breite und um die 10 m Länge schwanken, wobei das Deckenelement über mindestens zwei Deckenfelder spannt (Großtafeln). Holztafeldecken werden im Regelfall zusammen mit Holztafelwänden in einer geschlossenen Tafelbauart verarbeitet ( ). Fertig am Markt erhältliche Deckensysteme werden manchmal auch mit Massivwänden kombiniert. Holztafeldecken sind vorwiegend auf Biegung beanspruchte Bauteile. Im Gegensatz zu Holzbalkendecken, bei denen eine Beplankung durch ihr statisches Mitwirken allenfalls eine Scheibenwirkung für Belastungen in der Bauteilebene hervorruft, wirken bei Holztafeldecken die Rippen und die Beplankung(en) auch für Kräfte rechtwinklig zur Bauteilebene zusammen, also für lotrechte Lasten. Die Rippe erhält durch die schubsteife Verbindung mit der Beplankung mitwirkende Gurte (mitwirkende Beplankungsbreite) ( 160). Die Beplankung übernimmt ferner die seitliche Kippaussteifung der Rippe gegen Biegeknicken. Diese lässt sich infolgedessen mit entsprechend schmalem Querschnitt ausführen. Eine Holztafeldecke setzt sich im Allgemeinen aus folgenden Grundkomponenten zusammen: t Rippen: im Allgemeinen aus Vollholz der Güteklasse II nach DIN EN 14081-1, auch aus Holz mit Keilzinkenverbindungen nach DIN EN 385, Brettschichtholz nach DIN EN 14080, Furnierschichtholz (LVL) nach DIN EN 14279 und 14374; Breite zwischen 40 und 60 mm, Höhe zwischen 140 und 200 mm, in Einzelfällen auch bis 320 mm. t Beplankung: Holzwerkstoffe nach DIN EN 13986, insbesondere Flachpressplatten nach DIN EN 312-1 bis -7, Dicken bis 19 mm. Alternativ auch Baufurniersperrholz nach DIN EN 636-1 bis -3, Massivholzplatten nach DIN EN 112.213-1 bis -3, OSB-Platten nach DIN EN 300 oder Vergleichbares sowie auch Bretterschalungen. Die Beplankung wird bei Deckentafeln zur Gewährleistung der nötigen Schubfestigkeit vorzugsweise als unnachgiebige Verbindung auf der Rippe aufgeleimt. Zu diesem Zweck sind die Rippenhölzer zu hobeln. Möglich sind auch Nagel- oder Schraubenpressklebungen. Zum Zweck der Hohlraumdämpfung werden die Hohlräume von Deckentafeln im Allgemeinen mit Dämmstoffen geringer dynamischer Steifigkeit zumindest ausgekleidet, häufiger komplett ausgefüllt. Werden die Elemente für Dächer eingesetzt, werden zusätzliche Schichten wie Dampf- und ggf. auch Windsperren eingebaut.


Analog zu anderen Decken aus streifenförmigen Elementen sind diese zur Herstellung einer Scheibe in geeigneter Weise zu verbinden. Es sind zwei Angriffsrichtungen der horizontalen Last zu berücksichtigen ( 167 bis 169):

813

t 4DIFJCFOCJMEVOH

t quer zur Spannrichtung der Rippen: Die Kontaktfugen an den Elementstößen übertragen den Druck, es baut sich ein Druckgewölbe im Deckengesamtbauteil auf. Am Randelement sind Zugkräfte von den Randrippen, die als Zuggurt wirken, aufzunehmen oder zusätzliche Zuggurte einzubauen. Zugkräfte an den Stößen sind durch mechanische Verbindungsmittel an der Stoßfuge aufzunehmen, die gleichzeitig für die andere Spannrichtung (s. u.) wirksam sind. t in Spannrichtung der Rippen: Es entsteht eine Schubbeanspruchung an den Elementstößen, die durch Verbindung der Randrippen mit mechanischen Verbindungsmitteln (Schubdübeln) aufgenommen wird. Scheibenförmige Decken aus Deckentafeln mit den dafür erforderlichen konstruktiven Maßnahmen sind exemplarisch in 170 und 171 dargestellt. Unlängst haben sich verschiedene Ausführungen von Deckenelementen aus verleimten oder mechanisch miteinander verbundenen Holzteilen am Markt etabliert. Sie haben Gemeinsamkeiten mit Massivholzdecken, wie beispielsweise ihren Aufbau aus Holzlamellen, sind jedoch wie auch Holztafeldecken durch rippenartige Stege gekennzeichnet. Ebenfalls analog zu Holztafeln erfolgt eine statische Mitwirkung von Steg und Decklagen. Alternativ werden zur statischen Ausnutzung der kompletten Elementhöhe die Decklagen durch die Stege unterbrochen ( 163). Dank ihrer hohen Tragfähigkeit sind Spannweiten bis zu 15 m möglich. Die Elementlängen erreichen fast 20 m und erlauben infolgedessen eine Durchlaufwirkung über mehrere Felder. Bezüglich der Querverteilung von Lasten und der Scheibenwirkung der Decken gilt das Gleiche wie für Holztafeldecken ( 170 und 171). Beschwerungen durch Ausfüllen der Hohlräume mittels Steinen oder Schüttungen verbessern das bauakustische Verhalten, spezielle profilierte oder gelochte Ausführungen der unteren Decklage erhöhen die Schallabsorption und verbessern dadurch die Raumakustik. Durch geeignete Ausführung der Decklagen lässt sich ebenfalls ein Brandschutz gewährleisten ( 161, 163).

6.1.5 Decke aus Holzbauelementen

XIII Innere Hüllen

z

x

159 Exemplarische Aufbauten von ein- und zweiseitig beplankten Deckentafeln.

bef

bef

bc,ef/2

bc,ef/2

hf

1

hw

814

0,5bt,ef 160 Mitwirkende Beplankungsbreite bef bei Deckentafeln unter Last rechtwinklig zur Deckenebene sowie unter Druckbeanspruchung. Die ansetzbaren mitwirkenden Beplankungsbreiten von Tafelelementen sind unter Berücksichtigung der Schubverformung und des Ausbeulens in der DIN 1052, 8.6 (12) angegeben. Es wird insgesamt die Tragfähigkeit eines jeweils C-förmigen (rechts) oder doppel-T-förmigen (Mitte) Querschnitts angesetzt.

bf

z

x

bw

bf

bw


815

M 1:10

z

z y 100 mm

0

x

x

161 Holzbauelemente für Decken in Kastenform, unten mit F-90Qualität (System Lignatur®).

F0

F0

F 90

F 30

M 1:20

z

0

100

162 Holzbauelemente für Decken in Kastenform (System Lignatur®).

M 1:20

z 200 mm

x

163 Holzbauelemente für Decken als Flächenelemente, unten mit F-90-Qualität (System Lignatur®).

0

100

200 mm

x

164 Holzbauelemente in Schalenform für oben diffusionsoffene Dächer (System Lignatur®).

816

XII Innere Hüllen

165 Montage eines Holzbauelements (Flächenelement) für eine Geschossdecke.

a 1250

16

180

13

45

b ES

M 1:20

z

z y

c

x

166 Verschiedene Ausführungsvarianten von Deckentafeln aus Kastenoder Flächenelementen: a Aufgetrennte Decke mit Zwischenplatten aus Massivholz; b aufgetrennte Decke mit Fußbodenaufbau, trocken oder nass; c Schallschutzdecke mit Beschwerung aus Schüttung oder Steinen in den Hohlräumen (Herst.: Lignatur®).

FP

0

100

200 mm

x

167 Schnitt durch eine Holztafeldecke mit Anschlüssen an den Elementstößen. Kraftübertragung am Elementstoß ES: Druck durch Flächenpressung, Zug durch Bolzen, Querkraft durch Nägel. FP Furnierplatte.


817

q 4

4

3

3

4

4

q

1

y

x

2 168 Scheibenbeanspruchung quer (links) und längs (rechts) zur Deckenspannrichtung bei einer elementierten Decke. 1 2 3 4

Druckbogen Zugband schubfeste Stoßfuge umlaufender Ringanker

TÖ

B= 10 m

f

5m

1,2

F

5 17,

m

L=

EA

DT

F = 4 kN/m: max f = 3 mm L/5800 F = 8 kN/m: max f = 12 mm L/1450 F = 12 kN/m: max f = 35 mm L/500

169 Scheibenbeanspruchung in Deckenspannrichtung einer exemplarischen Holztafeldecke wie in 167. Die große Steifigkeit der Deckenscheibe trotz ungünstiger Verhältnisse durch Treppenöffnung TÖ ist an den kleinen Verformungswerten f unter verschiedenen horizontalen Belastungen F abzulesen. EA Endauflager, DT Deckentafel.10

818

XIII Innere Hüllen

y

Nd

Zd

siehe Detail unten

Ay,d,1

Windsog q-e,y,d

Winddruck q+e,y,d

h

By,d,2

x

l

Winddruck q+e,x,d Windsog q-e,x,d

Ax,d

Bx,d

RB

OSB

N

KE

Schnitt yz y

170 Scheibenbildung einer Decke aus Kastenelementen durch Deckplatte aus OSB (Herst.: Lignatur®). OSB RB N KE

Schnitt xz

x

Ax,d

Deckplatte 15 mm Randbalken Nagelung Ø 4 mm, l = 50 mm Kastenelement Decke Ay,d


819

y

Nd By,d,7

By,d,1

x

2

3

4

5

6

7

siehe Detail unten

Zd

Ay,d,7

Windsog q-e,y,d

Ay,d,1

Winddruck q+e,y,d

h

1

l

Winddruck q+e,x,d Windsog q-e,x,d

Ax,d

S

Bx,d

FE

SD

RB Schnitt yz y

SD

x

Schnitt xz

SD

Ax,d

Ay,d,1

S

171 Scheibenbildung einer Decke aus Flächenelementen durch Schubdübel (Herst.: Lignatur®). FE RB SD S

Flächenelement Decke Randbalken Schubdübel Ø 20 mm Schraube Ø 8 mm

820

XIII Innere Hüllen

z

z

y

y

x

x

z

z

M 1:10

x

0

100 mm

x

M 1:10

0

100 mm

172 Holzblockelement aus verklebten Holzlamellen (System Lignotrend®) mit Stegen und geschlossener Decklage.

173 Holzblockelement aus verklebten Holzlamellen (System Lignotrend®), mit Stegen, Decklage aus auf Abstand verleimter Brettlage. Untere Decklage aus einer Einschichtplatte.

174 Holzblockelement analog zu 173 (System Lignotrend®), oberseitig mit Fußbodenaufbau ergänzt.

175 Decke aus Holzblockelementen im Bauzustand (System Lignotrend®), oberseitig werden vor Ergänzung des Fußbodenaufbaus in den Hohlräumen zwischen den Holzlamellen Installationen verlegt.

Legende rechte Seite: 1 Wandelement 2 Holzblock-Deckenelement 3 Gipskarton- oder Gipsfaserplatte 4 Randbrett 5 Auflager Brett

6 7 8 9 10

Fußbodenaufbau Außenwandaufbau BMF-Winkel mit Rippe Randholz Stahlprofil

11 12 13 14 15

Lagesicherung Z-Profil mit Steife BFU-Platte SFS-Schrauben BSH-Unterzug


M 1:10

0

821

100 mm

0

M 1:10

4 8 5 6

100 mm

1 9 2

7

z

176

177

2

3

3

z

1

1

x

y

176 Holzblockelement. Auflagerung in Spannrichtung auf Wandelement gleicher Bauart (System Lignotrend®), Schnitt längs zur Spannrichtung.

2

177 Holzblockelement. Deckenanschluss an Wandelement gleicher Bauart (System Lignotrend®), Schnitt quer zur Spannrichtung.

10

2

15

11

13 14

12

z

0

x

15

z

15 100 mm

M 1:10

178 Holzblockelement. Einhängelagerung mit Hilfe von Stahlwinkeln in Spannrichtung auf massiver Wand (oben) und auf Unterzug aus BSH (unten) (System Lignotrend®).

0

x

100 mm

M 1:10

179 Holzblockelement. Lagerung in Nuten auf Unterzug aus BSH (System Lignotrend®).

822

6.1.6

XIII Innere Hüllen

Holz-Beton-Verbunddecke Abschn. 5.1.4 Holz-Beton-Verbunddecke, S. 789

Im Unterschied zu den an anderer Stelle bereits diskutierten Schalendecken in Holz-Beton-Verbundbauweise ( ) besteht bei der Rippenvariante die Holzkonstruktion aus einer Trägerschar und einer dazwischen spannenden Abdeckung aus Holz, Holzwerkstoffen oder anderen geeigneten Materialien. Man spricht dabei auch – in Abgrenzung zur Brettstapelbauweise – von der Balkenbauweise. Es erfolgt – wie stets bei Rippensystemen – eine Differenzierung der Holzkonstruktion in zwei Komponenten: in das tragende Hauptbauteil, die Rippe oder den Balken, der in statischen Verbund mit der Betondruckplatte versetzt wird, und einer Flächen bildenden sekundären Abdeckung, der im Wesentlichen die Funktion einer verlorenen Schalung für die Ortbetonergänzung zukommt. Der Schubverbund ist in diesem Fall zwischen der Betonschicht und den Balkeen oder Rippen mithilfe geeigneter Verbundmittel herzustellen. Eine Holz-Beton-Verbunddecke aus einem vorgefertigten Holzbauelement zeigen 180 bis 183.


823

z y x

180 Holz-Beton-Verbunddecke aus geripptem Holzbauelement mit eingeklebten Schubverbindern (System Lignotrend®).

3

4

5

1

6

182

2

183

1

181 Verlegen der Holz-Beton-Verbunddeckenelemente wie links vor dem Betonieren.

z

2

3

6

4

M 1:10

z 0

x

y

182 Holz-Beton-Verbunddecke wie oben, Querschnitt. 1 2 3

Beton C20/25 Bewehrung nach Statik Stamisol-Folie

4 5 6

MDF-Platte Mineralfaser HBV-Schubverbinder

183 Holz-Beton-Verbunddecke wie oben, Längsschnitt.

100 mm

824

6.2

XIII Innere Hüllen

Decken in Rippenbauweise aus Stahl

6.2.1 Trapezblechdecke Band 2, Kap. IX-3, Abschn. 3.5.2 Trapezblechdecke, S. 514 DIN V 18807-1 bis -3, 7 bis 9 DIN V ENV 1993-1-3 DIN V ENV 1090-2

Band 1, Kap. III-6, Abschn. 5. Allgemeine Eigenschaften, Bemerkung an Ende des Abschnitts, S. 179

Abschnitt zu Schubfeldern weiter unten

t (SVOELPNQPOFOUFO Band 1, Kap. IV-3, Abschn. 3.3 Kaltgeformte Stahlprofile, S. 294 f

Decken in Rippenbauweise besitzen im Stahlbau eine große Bedeutung, da sie dort praktisch die einzige sinnvolle Ausführungsart darstellen. Stahldecken in reiner Schalenbauweise, d. h. aus massiven Stahlplatten, sind im Hochbau wegen des hohen Eigengewichts – etwa dreimal soviel wie Beton – nicht existent. Im Folgenden werden die wichtigsten Varianten von Rippendecken diskutiert: Decken aus Trapezblechen sind eine außerordentlich materialökonomische und heute sehr verbreitete Konstruktionsweise des Stahlleichtbaus ( ). Sie bestehen im Allgemeinen aus einer Hauptkonstruktion aus Stahlträgern – alternativ aus herkömmlichen warm verformten Walzprofilen oder manchmal auch aus kalt verformten Profilen aus dünnwandigen Blechen – und darauf lagernden Profilblechtafeln aus kaltverformtem Feinblech. Diese sind in einer Richtung rippenartig profiliert und bilden dadurch in Längsrichtung biegesteife Querschnitte aus Druck- und Zuggurt sowie aus schubsteifen Stegen. In Querrichtung sind die Tafeln hingegen nicht biegesteif. Sie wirken folglich wie einachsig spannende plattenartige Flächenbauteile. Trapezbleche sind die einzigen baupraktisch relevanten Flächenbauteile aus Stahl ( ), ansonsten sind Stahlkonstruktionen stets Stabwerke. Üblicherweise werden die Profiltafeln auf den Trägern aufgesetzt und über mehrere Stützfelder durchlaufend gespannt, wodurch die Momentenverteilung verbessert wird. Dieser Verlegeart kommen auch die verfügbaren großen Lieferlängen (bis 25 m) entgegen. Stöße sind durch Überlappen auch biegesteif ausführbar. Trapezblechdecken sind neben ihrer Plattenwirkung auch in der Lage, Normalkräfte entlag ihren Rippen zu übertragen. Dadurch werden beispielsweise die Obergurte der unterstützenden Träger gegen seitliches Ausweichen (Kippen bzw. Biegeknicken) stabilisiert oder mehrere Rahmen an einen Festpunkt angeschlossen und dadurch stabilisiert. Trapezblechdecken können auch als aussteifende Scheiben wirken, man spricht dann von der Ausbildung von Schubfeldern oder von einer Schubfeldwirkung. Diese können im Stahlhochbau unter bestimmten Voraussetzungen Diagonalverbände ersetzen (). Es kommen beschichtete oder unbeschichtete kalt verformte Feinbleche zum Einsatz ( ). Ihre Querschnittsprofilierungen sind trapezförmig und bestehen im Wesentlichen aus ebenen Teilflächen (Gurte, Stege), die durch gekrümmte Teilbereiche (Abkantungen) verbunden sind. Ebene Teilbereiche können zur Beulversteifung oder zur allgemeinen Verbesserung der Tragfähigkeit mit Sicken (Längsaussteifungen, Zwischensteifen) oder Ebenenversätzen versehen sein. Dies ist insbesondere bei größeren Profilgeometrien für größere Spannweiten der Fall. Die verarbeiteten Blechbänder werden bandverzinkt. Die verwendeten Aluminium-Zink-Legierungen erlauben das nachträgliche Kaltumformen mit kleinen Abkantradien. Nach der Verzinkung


825

ü = 100

a

Rohrprofil z

184 Endauflager eines Trapezblechs auf einem I-Träger, a Auflagerbreite.

z

x

185 Endauflager eines Trapezblechs auf einem Rundrohr, ü Überstand.

x

b

a

186 Zwischenauflager eines Trapezblechs auf einem I-Träger, Profilblech durchlaufend, b Auflagerbreite. z

z

x

187 Zwischenauflager eines Trapezblechs auf einem I-Träger, Profilblech überlappend gestoßen, ü Überstand wie bei Endauflager.

x

a

50

a

100

188 Zwischenauflager eines Trapezblechs auf einem I-Träger, Profilblech stumpf gestoßen, ü Überstand wie bei Endauflager. Rohrprofil z

z

x

x

189 Zwischenauflager eines Trapezblechs auf einem Rundrohr, Profilblech überlappend gestoßen, ü Überstände wie bei Endauflager.

826

XIII Innere Hüllen

erfolgt ggf. die Beschichtung mit Polymerüberzügen, die nicht nur zusätzlichen Schutz bieten, sondern auch eine Farbgebung erlauben. Erst im Anschluss wird das ebene Blech in der Kaltwalzstraße im Endlosverfahren mit der endgültigen Querschnittsform profiliert. Für eine verbesserte Akustik werden auch gelochte Trapezbleche hergestellt. t ,POTUSVLUJPOTHSVOETÊU[F

Vorwiegend biegebeanspruchte Trapezbleche für Decken und Dächer besitzen eine grundsätzlich asymmetrische Querschnittsgeometrie mit breitem Ober- und schmalem Untergurt. Diese Verlegeart stellt den Regelfall dar und wird als Positivlage bezeichnet. Die breiteren, ggf. sickenversteiften Obergurte wirken sich bei der üblichen Mehrfeldlagerung im Feldbereich (unter Biegedruck) günstig aus. Die zugbeanspruchten Untergurte sind naturgemäß nicht beulgefährdet. Im Stützbereich werden hingegen die Untergurte unter Biegedruck beansprucht. Zusätzlich kommt an den Auflagerungen die Pressung infolge Querkraft hinzu. Um diese zweiachsige Druckbeanspruchung aufzunehmen, werden die Untergurte schmaler ausgebildet und die Stege profiliert.11 Die Profiltafeln können durch folgende Verbindungsmittel angeschlossen werden: t Gewinde formende Schrauben und Bohrschrauben. Erstere erfordern ein Kernloch; letztere zwar nicht, können indessen nur bei verhältnismäßig kleinen Blechdicken eingesetzt werden: Gesamtdicke von Blech und Unterkonstruktion ) 13 mm.12 t Blindniete: nur bei kleinen Materialdicken, z. B. zur Verbindung von Blechen untereinander t Setzbolzen: Materialdicke der Unterkonstruktion mindestens 6 mm 12 t Schrauben Grundsätzlich ist Punktschweißen ebenfalls möglich, ist aber wegen der unumgänglichen Verletzung des Korrosionsschutzes der Bleche eher unüblich. Mindestauflagerbreite an Endauflagern ist 40 mm, dort muss jeder aufliegender Untergurt mit der Unterkonstruktion befestigt werden ( 184). Mindestzwischenauflagerbreite ist 60 mm; dieser Wert erhöht sich mit ansteigender Profilhöhe auf 160 mm ( 186 bis 189). In Zwischenauflagern ist mindestens jeder zweite Untergurt auf der Unterkonstruktion zu befestigen. Dort lassen sich Bleche entweder stumpf ( 188) oder überlappend ( 187, 189) stoßen. Überlappungsstöße lassen sich bei Anordnung von Verbindungsmitteln wie auf 191 biegesteif ausführen. Es wird eine Überlappungslänge von 1/10 der Stützweite empfohlen.13 Auflagerungen auf Rundrohrprofilen lassen sich unmittelbar ( 189) oder mit Zwischenteil (Bleche, U-Profile) ( 190) ausfüh-


827

Ql K2

K1

190 Zwischenauflager eines Trapezblechs auf einem Rundrohr mittels Zwischenstück in Form eines U-Profils, beispielsweise beim Obergurt eines Fachwerkträgers.

MSt

W B

R z z

c 0,1·L L

x

192 Längslagerung des seitlichen Randes einer Profiltafel auf einem Randträger, Befestigung alternativ am Ober- oder Untergurt. 13

eR ≤ 666mm

x

191 Biegesteifes Zwischenauflager eines Trapezblechs, überlappend gestoßen mit jeweils zwei Befestigungspunkten der Bleche untereinander. Es ist ein Mindestüberlappungsmaß c von rund einem Zehntel der Stützweite L erforderlich (hier innerer Hebelarm = 1/10 L). 13

193 Seitliche Einfassung des Längsrandes einer Profilblechtafel mithilfe eines umgreifenden gekanteten Randversteifungsblechs. 13

eR ≤ 333mm

bRi

194 Wie 193, mit zwei Blechen. 13 195 Wie 193, mit aufgesetztem Blech. 13

828

XIII Innere Hüllen

ren. Unmittelbare Auflagerung entspricht einer linearen Schneidenlagerung. Es wird eine ausreichender Überstand empfohlen: am Endauflager in Höhe von 100 mm ( 185), bei Überlappungsstößen beidseits jeweils 50 und 100 mm ( 189). Entlang der Längsränder sind Trapezbleche grundsätzlich durchgehend zu befestigen. Dies geschieht entweder auf Randträgern oder bei freien Enden mit Hilfe von Randversteifungsblechen. t 4DIVCGFMEFS DIN V ENV 1993-1-3, 10.3 DIN 18807-1, 5.

Abschnitt zu Konstruktionsgrundsätzen weiter oben

Ebene Profilblechtafeln sind grundsätzlich in der Lage, Schubkräfte in ihrer Ebene zu übertragen und dadurch aussteifende Schubfelder zu schaffen. Die Ausnutzung von flächigen Blechbauteilen zur Schubversteifung kommt ursprünglich aus dem Flugzeugbau, wo – zumeist nicht profilierte – Bleche mit stabförmigen Bauteilen, den Längs- und Querstringern, zu Schubfeldern verbunden werden.14 Analog sind Trapezbleche als flächige schubsteife Elemente mit Randgliedern oder Gurten zu verbinden, welche die auftretenden Randkräfte als Normalkräfte abtragen ( 196). Dies bedeutet, dass Schubfelder stets ringsum mit Gurten linear einzufassen sind. Durch die Schaffung von Schubfeldern können Hüllflächen aus Trapezblechen als in ihrer Ebene tragende Faltwerke ausgebildet werden. Die Trapezfaltung, die der erforderlichen Tragfähigkeit quer zur Bauteilebene geschuldet ist, erlaubt eine Verwindung der Flächen zu einem doppelt gekrümmten hyperbolischen Paraboloid. So lässt sich auch ein schalenartiges Tragwerk herstellen. Aus der Forderung der allseitigen Einfassung von Schubfeldern folgt, dass zusätzlich zu der Lagerung auf Querträgern, wie sie bei der einachsigen Lastabtragung der Trapezbleche ohnehin notwendig sind, auch Längsstäbe benötigt werden, so genannte Lasteinleitungsträger ( 199 bis 201). Dabei handelt es sich nicht um biege-, sondern um normalkraftbeanspruchte Stäbe. Sie können sowohl am Ober- wie auch am Untergurt der Bleche angeschlossen werden ( 194). Da Schubfelder zumeist nur in Abhängigkeit von der Tragfähigkeit der Trapezbleche begrenzte Abmessungen aufweisen können, ist es ggf. notwendig, Schubfelder durch Einführung zusätzlicher Lasteinleitungsträger in kleinere Felder zu unterteilen. Sofern diese Stäbe quer zur Spannrichtung der Bleche verlaufen müssen, können sie wie in 200 angeschlossen werden. Die Befestigung der Bleche auf den Gurten hat gleichmäßig unter Verwendung der Verbindungsmittel wie oben angesprochen zu erfolgen (). Der Mindestabstand der Befestigungspunkte ist 500 mm. Schubfelder können nur begrenzt mit Öffnungen versehen sein, welche ihre aussteifende Wirkung grundsätzlich schwächen. Nach der Norm können bis zu 3% der Gesamtfläche kleinere Öffnungen ohne Nachweis angeordnet werden, bis zu 15% mit entsprechendem rechnerischen Nachweis, darüber hinaus nur bei weiterer Unterteilung des Schubfelds.


829

6 Fa b

h

b

RS

RS

Fa b

h 20

US
50 mm h = 53 mm c = variabel

h

z

c x

203 (links) Stahl-Beton-Verbunddecke. Oben typische Trapezblechbahn. Unten Schnittdarstellung einer Deckenkonstruktion mit Anordnung der Kopfbolzendübel und seitlichem Abschluss durch Deckenausgleichprofile (Detail unten). 204 (oben) Alternatives Trapezblechprofil mit Obergurtsickung (System Holorib ®)

832

XIII Innere Hüllen

4

Vorblechlänge * 20

30

Setzbolzen

205 Auflagerung des Trapezblechs auf dem Stahlträger quer zur Spannrichtung, mit Blechverformungsanker. Schnitt quer zum Träger. 206 Auflagerung des Trapezblechs auf dem Stahlträger quer zur Spannrichtung, ohne Blechverformungsanker, mit Füllelement zum Schließen des Schalungsraums an der Trapezblechsicke. Schnitt quer zum Träger.

3

Mindestauflager * 65

* 40

z

z

2 x

x

3 z

z

y

y

207 Auflagerung des Trapezblechs auf dem Stahlträger quer zur Spannrichtung, Profilblech durchlaufend. Schnitt quer zum Träger.

z

x

208 Auflagerung des Trapezblechs auf dem Stahlträger quer zur Spannrichtung, Schnitt durch die Decke, parallel zum Träger.

209 Auflagerung des Trapezblechs auf dem Stahlträger längs zur Spannrichtung. Schnitt quer zum Träger.

210 Deckenrandausbildung mit Kantteil aus verzinktem Stahlblech, quer zur Spannrichtung. R Rückverankerung des Blechs während des Betonierens.

2

R

211 Deckenrandausbildung mit Randprofil aus verzinktem Stahl, längs zur Spannrichtung. 1 2 3 4

5

Trapezblech Stahl- oder Stahlverbundträger Setzbolzen Profilfüller, Montageschaum, Mörtel oder Klebebänder in der Stoßsicke bzw. in den Sicken ohne Blechverformungsanker Abkantblech

3

z

x

2

5

z

x

3


833

1

212 Ausbildung einer Stahlflachdecke mit deckengleichem Unterzug. Auflagerung der Trapezbleche auf dem Untergurt des Trägers, links ohne, rechts mit Blechverformungsanker.

1 2

2

3

3

213 Stahlflachdecke wie oben, jedoch mit Untergurtverbreiterung durch angeschweißte Flachstähle. > 40 * 40

> 65

* 65 z

z

Mindestauflagerbreite

Mindestauflagerbreite x

x

1 2 3 4

Befestigung der Holoribbleche z. B. mit Rundstäben ohne Blechverformungsanker mit Blechverformungsanker Setzbolzen oder Schrauben

214 mechanischer Verbund zwischen Profilblech und Beton infolge Prägung der Blechoberfläche. z

z y

y

x

x

215 reibschlüssiger Verbund zwischen Profilblech und Beton. Zusätzlich Formschluss infolge hinterschnittener Profilgeometrie.

216 Endverankerung des Profilblechs mit durchgeschweißten Kopfbolzendübeln. z

z y

y

x

x

217 Endverankerung des Profilblechs mit Blechverformungsankern.

834

XIII Innere Hüllen

t mechanischer Verbund infolge von planmäßig in das Blech eingeprägten Deformationen (Sicken und Noppen). Dadurch entsteht ein Formschluss ( 214). t reibschlüssiger Verbund bei Blechen mit hinterschnittener Profilblechgeometrie ( 215). Dadurch wird sowohl ein Abheben des Betons verhindert wie auch gleichzeitig die Reibung zwischen Beton und Profilblech erhöht. Ferner erlaubt diese schwalbenschwanzförmige Blechprofilierung eine unterseitige formschlüssige Verankerung von abgehängten Ausbauteilen wie Installationen oder Unterdecken. t Endverankerung mittels aufgeschweißter Kopfbolzendübel oder anderer örtlicher Verankerungen, jedoch nur in Kombination mit einer der oberen beiden Maßnahmen ( 216, 217). t Endverankerung mit Blechverformungsankern am Blechende, jedoch nur in Kombination mit hinterschnittener Profilblechgeometrie wie oben angesprochen ( 217, 218). Derartige Anker werden durch Hammerschlag auf dem Blechende geschaffen. Sie verhindern gleichzeitig das Auslaufen des Frischbetons an der offenen Sicke. Im Aufbeton ist eine Längs- und Querbewehrung anzuordnen. Zusätzlich ist ein Abheben der Betonplatte zu verhindern. Wird diese Aufgabe vom Verbundmittel übernommen, muss dieses die ausreichende Zugtragfähigkeit in senkrechter Richtung aufweisen. Kopfbolzendübel verhindern ein Abheben durch ihre Formgebung, die einen Formschluss mit dem Beton schafft. t 7FSCVOEXJSLVOH4UBIMUSÊHFS#FUPO

Die Verbundmittel und die Querbewehrung müssen in Trägerlängsrichtung so angeordnet werden, dass die Längsschubkräfte in der Verbundfuge zwischen Stahlträger und Betongurt übertragen werden können ( 219, 220). Der natürliche Haftverbund zwischen Beton und Stahl wird dabei außer Acht gelassen. Die Anzahl und Anordnung der Verbundmittel wird an die Verteilung der Längsschubkräfte angepasst ( 219, 220). Die Dübel werden auf Abscheren und ggf. Biegung, der Beton auf Lochleibung beansprucht. Es wirkt ein mittragender Streifen des Betons als Druckgurt.


835

Endverdübelung

D Z

Bogen 218 Wirkungsweise von Endverankerungen mit Hilfe von Dübeln oder Blechverformungsankern als Bogen-Zugband-Modell. In der Betonplatte baut sich ein Druckbogen auf, die Horizontalkräfte am Rand wird über das Profilblech als Zugband aufgenommen. 16

Verbundblech = Zugband

Querkraft Querkraft

Druck

Längskraft im Betongurt Druck

Zug

Druck

Moment Moment

Dübel Dübel 219 Dübelanordnung auf einem Verbundträger in Abhängigkeit der Momente und Querkräfte bei einem Einfeldträger.

220 Dübelanordnung auf einem Verbundträger in Abhängigkeit der Momente und Querkräfte bei einem Zweifeldträger.

836

6.3

XIII Innere Hüllen

Decken in Rippenbauweise aus Stahlbeton

DIN EN 13224

Band 2, Kap. IX-4, Abschn. 6. Allgemeine Grundsätze für Konstruktion und Gestaltung von Fertigteilen, S. 540 Abschnitt 5.1.2 Vorgefertigte oder halb vorgefertigte Deckensysteme aus Stahlbeton, S. 766 insbesondere 76 bis 78

Als Deckenplatten mit Stegen, auch als Plattenbalkendecken bezeichnet, im Sinne der Norm werden solche schlaff bewehrten oder vorgespannten Fertigteildecken verstanden, die aus einer durchgehenden Platte bestehen, die durch einen oder mehrere Stege ausgesteift ist ( ). Decken mit Stegen sind zwar bereits zu den Rippensystemen zu zählen, weisen indessen noch gewisse Merkmale von einschaligen Decken auf, wie beispielsweise das insgesamt monolithische Gefüge, da Rippe und Abdeckung stofflich zusammenhängen. Es gelten sinngemäß im Wesentlichen die Aussagen zu den Fertigteildecken aus Normalbeton wie in Kapitel IX getroffen ( ). Fugen an Längsstößen müssen eine Querverteilung der Last erlauben. Zu diesem Zweck sind die anstoßenden Elemente analog zu ebenen Fertigteildecken mit verschiedenen Maßnahmen vertikal schubfest zu verbinden (). Dies erfolgt beispielsweise durch Verguss im genutetem Fugenraum. Sind Zugkräfte in der Fuge aufzunehmen, kann im breiteren Nutbereich des Fugenraums ein Bewehrungsstab angeordnet werden (analog zu 115). Es sind verschiedene Bauteilquerschnitte gebräuchlich, einige sind in 221 dargestellt. Eine bedeutende Rolle spielt die Kippsicherheit der Elementquerschnitte während der Montage. Beispiele 2 bis 7 sind durch doppelte oder flächige Lagerung von sich aus standfest. Auch T-förmige Plattenbalken wie das Beispiel 1 werden oftmals mit Voutungen an den Enden gefertigt, so dass die Kippstabilität ebenfalls garantiert ist. Im Allgemeinen werden die Deckenelemente gelenkig, also frei drehbar gelagert, es sind aber auch Maßnahmen durchführbar, um eine vollständige oder teilweise Durchlaufwirkung zu schaffen. Wie bei anderen Fertigteilen auch, ist ebenfalls eine Scheibenwirkung erzielbar. Dies kann entweder durch geeignete Fugenausbildung erfolgen oder alternativ durch eine bewehrte Ortbetonergänzung, der dann die Scheibenfunktion vollständig zugewiesen werden kann. Plattenbalkendecken werden heute im Hochbau praktisch nur im Industriebau eingesetzt. Sie haben wesentlich an baupraktischer Bedeutung zugunsten der heute weit verbreiteten Flachdecken verloren. Deren flache Untersicht ohne Rippen erlaubt eine völlig freie Führung von Leitungen unter der Decke. Die verglichen mit der Rippendecke wesentlich geringeren Bauhöhen der Flachdecke haben heute den Vorzug der Plattenbalkendecke, nämlich den verhältnismäßig geringen Bewehrungsgrad, im Hochbau weitgehend wettgemacht.


837

1

2

3

4

5

6

z

x

7

221 Verschiedene Ausführungsvarianten von Deckenplatten aus Normalbeton mit Stegen, bzw. Plattenbalkendecken, gemäß DIN EN 13224.

838

6.4

XIII Innere Hüllen

Schallschutz Band 1, Kap. V-4 , Abschn. 3.3.2 Luftschalltechnisches Verhalten von Bauteilen > zweischalige Bauteile, S. 558 ff sowie Band 2, Kap. VII, Abschn. 5.2 Einachsig und mehrachsig gespannte Rippensysteme, S. 108 DIN 4109-1, DIN 4109, Bbl. 1 und Bbl. 1/A2 DIN EN 12354-1, -2

Allgemeine Gesichtspunkte zum Schallschutz von Rippenbauteilen – sofern sie aus Sicht des Schallschutzes als zweischalige Bauteile gelten – finden sich in den Kapiteln V und VII ( ). Decken in Rippenbauweise, wie sie in diesem Abschnitt im Mittelpunkt der Betrachtung stehen, können aus bauakustischer Sicht auf zweierlei Art wirken: t BMT einschaliges System: es handelt sich dann um eine Rippenkonstruktion aus durchgängiger, Flächen bildender Schale und tragenden Rippen, die sich in getrennter Ebene befinden: Der Schallschutz wird durch das Raum abschließende, durchgängige Flächenbauteil gewährleistet, und zwar hauptsächlich durch dessen flächenbezogene Masse. Die Rippen entfalten indessen keine nennenswerte bauakustische Wirkung. Zu dieser Kategorie gehören beispielsweise Träger- oder Balkendecken ohne Fußbodenaufbau und ohne Unterdecke ( 222). Hinsichtlich ihres bauakustischen Verhaltens unterscheidet sich diese Art von Decken nicht wesentlich von Decken in Schalenbauweise mit gleicher flächenbezogener Masse. Müssen diese Decken Schallschutzanforderungen erfüllen, ist die Deckenschale infolgedessen in Massivbauart auszubilden. t BMTzwei- oder mehrschaliges System: oben genannte Decken werden in bauakustischer Hinsicht bereits dann zu einem zweioder mehrschaligen System, wenn die Flächen bildende Schale mit einer oder mehreren akustisch wirksamen Vorsatzschalen ergänzt wird, beispielsweise mit einem schwimmenden Estrich ( 224) und/oder mit einer federnd abgehängten Unterdecke ( 225). Bereits in ihrem Grundaufbau (konstruktiv) zweischalig angelegte Decken, wie beispielsweise Holztafeldecken, müssen u. U. dennoch als (bauakustisch) einschalig gelten, wenn die Verbindung zwischen Rippen und beidseitiger Beplankung – wie aus statischer Sicht notwendig – steif und die Beplankung verhältnismäßig dünn ist. Nachteilig können sich darüber hinaus auch Resonanzeffekte zwischen den Schalen auswirken, insbesondere dann, wenn die Abstände zwischen den Rippen größer sind ( 223). Maßgeblich für den Schallschutz der akustisch mehrschaligen Konstruktion ist eine weich federnde Verbindung der Schalen, die Hohlraumdämpfung, die flächenbezogene Masse und die Steifigkeit der schwingenden Schalen, sowie deren Resonanzverhalten. Die akustische Wirkung als mehrschaliges Masse-Feder-System hat insbesondere für leichte Deckenkonstruktionen wie beispielsweise Holzdecken eine große Bedeutung. Eine maßgebliche und manchmal schwer zu erfassende Rolle spielt dabei stets die Schallübertragung über flankierende Bauteile, im vorliegenden Fall also über anschließende Wände.


839

DP

222 Eine Rippendecke aus einer Deckenplatte DP und Rippen R wirkt bauakustisch im Wesentlichen wie eine einschalige Konstruktion. Die Rippen zeigen keine akustische Wirkung.

DP 1

223 Eine (konstruktiv) zweischalige Rippendecke aus einer oberen Deckenplatte DP 1 und einer unteren DP 2 wirkt bauakustisch schlechter als eine Vollplatte gleichen Flächengewichts. Je größer die Abstände zwischen den Rippen R, desto störender können sich Resonanzeffekte zwischen den Schalen auswirken.

R z

x

R

DP 2

z

x

DP

TD

SE

DP

TD

SE 224 Eine Rippendecke mit schwimmend gelagerter Deckenauflage, beispielsweise einem schwimmenden Estrich SE auf Trittschalldämmschicht TD, wirkt akustisch bereits als zweischaliges Masse-Feder-System.

225 Eine weitere Verbesserung des Schallschutzes bewirkt eine federnd abgehängte Unterdecke UD mit Hohlraumdämpfung HD aus Dämmstoff geringer dynamischer Steifigkeit im Deckenhohlraum HR. Wesentlich ist die Entkopplung von Unterdecke und Rippe an der Aufhängung.

R z

UD

z

x

HD

R

HR

x

62 60

b

bewertetes Schalldämmmaß R’w (in dB)

58 56

a 54 226 Beziehung zwischen dem bewerteten Schalldämmmaß R‘w und bewertetem Norm-Trittschallpegel L‘n.w bei Holzbalkendecken.17

52 50 48

a

bei flankierenden Wänden in Massivbauweise, mindestens 350 kg/m 2 schwer

b

bei flankierenden Wänden in Holzbauweise

46 44 73

71

69

67

65

63

61

59

bewerteter Norm-Trittschallpegel L’n.w (in dB)

57

55

53

51

49

47

45

43

840

XIII Innere Hüllen

6.4.1 Holzbalken- und Holztafeldecken

Holzbalken- und Holztafeldecken sind leichte Konstruktionen, die einen ausreichenden Schallschutz am günstigsten durch akustisch mehrschalige Wirkung als Masse-Feder-System im Zusammenwirken mit Deckenauflagen und Unterdecken erreichen können. Die verbessernde Wirkung von Deckenauflagen, ausgedrückt durch das bewertete Trittschall-Verbesserungsmaß 6Lw, zeigt die Tabelle in 227. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Verbesserung bei Holzdecken wesentlich kleiner ausfällt als bei Massivdecken.18 Unterdecken sind schalltechnisch von der Decke zu entkoppeln. Die frequenzabhängige Wirkung der konstruktiven Ausbildung der Abhängung ist an anderer Stelle dargestellt (). Zusätzlich zur – eher mäßigen – Verbesserung des Trittschallschutzes durch herkömmliche Deckenauflagen kann durch Beschwerung mit Schüttungen oder Steinen auch eine Materialdämpfung aktiviert werden, die den Schallschutz darüber hinaus deutlich erhöht (). Wichtig ist, dass diese eine geringe Steifigkeit aufweist, was bei Stein- oder Plattenbeschwerungen durch die gelenkigen Stoßfugen gewährleistet ist. Bei Holzbalkendecken besteht zwischen dem Luftschallschutz, ausgedrückt durch das bewertete Schalldämmmaß R‘w, und dem Trittschallschutz, ausgedrückt durch den bewerteten NormTrittschallpegel L‘n.w, eine Beziehung wie in 226 dargestellt, wobei der Effekt eines Bodenbelags nicht berücksichtigt ist.16 Aus dem Diagramm wird die Auswirkung der flankierenden Bauteile ersichtlich. Da Holzdecken in akustischer Hinsicht stets als biegeweiche Bauteile gelten, sind die Anschlüsse an flankierende Wände immer (bauakustisch) gelenkig ( ). Folglich ist nur der Schallnebenweg Ff nach DIN 52217, d. h. der Weg über das flankierende Bauteil selbst maßgeblich ( ). Zu unterscheiden sind massive flankierende Wände von solchen in Leichtbauweise, was im Holzrippen- und Holztafelbau den Normalfall darstellt. Maßnahmen zur Verbesserung der Schall-Längsdämmung über massive und leichte flankierende Wände finden sich in Kapitel V ( ). Die Übersichten auf den 228 zeigen verschiedene herkömmliche Ausführungsvarianten von leichten Holzdecken mit den zugehörigen Luft- und Trittschalldämmmaßen nach DIN 4109 ( ).

Band 1, Kap. V-4, Abschn. 3.4.5 Verbesserung des Trittschallschutzes durch Unterdecken, S. 572 f, insbesondere 45

Band 1, Kap. V-4, Abschn. 3.3.2 Luftschalltechnisches Verhalten von Bauteilen > einschalige Bauteile, S. 555

Band 1, Kap. V-4, Abschn. 3.3.2 Luftschalltechnisches Verhalten von Bauteilen > Längsleitung, S. 560 ff, insbesondere 24 und 25 ebd. S. 562 23 Band 1, Kap. V-4, Abschn. 3.3.2 Luftschalltechnisches Verhalten von Bauteilen > Längsleitung, S. 562

DIN 4109, Bbl. 1, 7.1.3 und 8.1.2


841

Fußbodenaufbau

Lw in dB

Trockenestriche aus Gipskarton- oder Holzspanplatten aus Hartschaumplatten

4-6

≥25 2)

11

≥ 400

2 5

4 1 9

7 11 50

13

30 bis 60 Federbügel oder Federschiene

30 bis 60

8

≥50 ≥180

8

≥ 400 Federbügel oder Federschiene

4 1 9

25

2 5

60

2

12

2 ≥ 600

≥200

28

¹) Bei einer Dicke der eingelegten Dämmschicht, siehe 5, von mindestens 100 mm ist ein seitliches Hochziehen nicht erforderlich.

Schwimmender Estrich auf mineralischem Faserdämmstoff

Federbügel oder Federschiene 20 ≥50 19 bis 25 ≥180 16 bis 25 30

≥ 400 2 5 7 4 1 9 Längsschnitt

Spanplatten auf mineralischem Faserdämmstoff und Betonplatten

19 bis 25

≥25 2) ≥180

≥50

16 bis 25

7 11

2 16 bis 25 ≥25 )

Querschnitt

12 Betonplatten oder -steine, Seitenlänge ≥ 400 mm, in Kaltbitumen verlegt, offene Fugen zwischen den Platten, flächenbezogene Masse mindestens 140 kg/m²

²) Dicke unter Belastung

53

50

64 56 (-1) ( 7)

1

57

54

56 (7)

49 (14)

2

62

57

53 (10)

46 (17)

1

65

57

51 (12)

44 (19)

1

65

57

51 (12)

44 (19)

1

60

54

56 (7)

49 (14)

--

63

55

53 (10)

46 (17)

bodenbelag mit L(VMR) ≥26 dB

1

ohne Bodenbelag

dB

Federbügel oder Federschiene

4 1 9

8

10 Lagerholz 40 mm x 60 mm

13 Zementestrich

dB

≥25 2)

≥50 ≥ 400 2 5

9 Bodenbelag

11 Gipskartonplatten nach DIN 18180, 12,5mm oder 15 mm dick, Spanplatten nach DIN 68763, 10 mm bis 13 mm dick, oder verputzte Holzwolle-Leichtbauplatten nach DIN 1101, Dicke ≥ 25 mm

R R´

≥50

8

≥25 )

8 Mechanische Verbindungsmittel oder Verleimung

7 11

≥180

7 Unterkonstruktion aus Holz, Achsabstand der Latten ≥ 400mm, Befestigung über Feberbügel nach Bild 6 oder Federschiene nach Bild 7, kein fester Kontakt zwischen Latte und Balken. Ein weichfedernder Faserdämmstreifen darf zwischengelegt werden. Andere Unterkonstruktion dürfen verwendet werden, wenn nachgewiesen ist, dass sie sich hinsichtlich der Schalldämmung gleich oder besser als die hier angegebene Ausführung verhalten.

4 1 9

16 bis 25

2 5

19 bis 25

≥ 400

6 Trockener Sand

Anzahl der Lagen

[I]

8

5 Faserdämmstoff nach DIN 18166 Teil 1, längenbezogener Strömungswiderstand ≥ 5 kN · s/m4

7a Holzlatten, Achsabstand ≥ 400mm, direkte Befestigung an den Balken mit mechanischen Verbindungsmitteln

7a 11

≥180

4 1 9

16 bis 25

2 5

4 Trittschalldämmplatte nach DIN 18165 Teil 2, Anwendungstyp T oder TK, dynamische Steifigkeit s ≤ 15 MN/m³

19 bis 25

3 Gipskartonplatten nach DIN 18180

Anschluss Holzlatten an Balken

Ausführungsbeispiele ¹)

2 Holzbalken

L´ (TSM) dB

Unterdecke

direkt verbunden

1 Spanplatte nach DIN 68763, gespundet oder mit Nut und Feder

16

über Federbügel oder Federschiene

Schwimmender Zementestrich auf 30/25 mm Mineralfaserplatten

228 (unten) Varianten herkömmlicher Holzbalkendeckenaufbauten mit bewerteten Schalldämmmaßen R‘w,R und bewerteten Norm-Trittschallpegeln L‘n.w, R gemäß DIN 4109, Bbl. 1.

direkt ver- über Federbügel über Federbügel bunden oder Federschiene oder Federschiene

20 30 35

50 kg/m2 100 kg/m2 150 kg/m2

Fußboden auf oberer Balkonabdeckung

Holzspanplatten auf 30/25 mm Mineralfaserplatten und Beschwerungsplatten

227 Bewertete Trittschall-Verbesserungsmaße 6 Lw von Deckenauflagen auf Holzbalkendecken. 18

Spanplatten auf mineralischem Faserdämmstoff

22

Spanplatten auf mineralischem Faserdämmstoff

9

Holzspanplatten auf Leisten, mit Mineralfaserplatten und 30 mm Sand

Spanplatten auf LagerHölzern

Holzspanplatten auf 30/25 mm Mineralfaserplatten

842

XIII Innere Hüllen

6.4.2 Trägerdecken aus Stahl

Konstruktionen aus Stahlträgern und Trapezblechen ohne Aufbeton sind wegen ihrer Einschaligkeit und ihrer außerordentlich geringen flächenbezogenen Masse aus Sicht eines Mindestschallschutzes als begehbare Decken ungeeignet. Einen guten Schallschutz bieten nur Stahl-Beton-Verbunddecken durch die bauakustische Wirkung der massiven Deckenplatte. Sofern die Inhomogenitäten aufgrund der Blechprofilierung nicht zu groß sind, kann der Schallschutz der Decke aufgrund der flächenbezogenen Masse anhand des Diagramms im Kapitel V überschlägig ermittelt werden ( ). Das bewertete Schalldämmmaß der Decke mit Deckenauflage und ggf. Unterdecke ist der Tabelle in 144 zu entnehmen ( ).

Band 1, Kap. V-4, 13, S. 557 Abschn. 6.4.1, 228 weiter oben, S. 841

6.4.3 Trägerdecken in Massivbauweise

Auch bei Decken in Rippenbauweise aus Stahlbeton ist der erzielbare Schallschutz von der flächenbezogenen Masse der Deckenplatte abhängig. Es gilt sinngemäß das Gleiche wie für Trägerdecken in Stahl.

6.5

Allgemeine Aussagen zum Brandschutz von Decken finden sich im Kapitel V ( ). Es wird eine Beanspruchung von unten oder von oben vorausgesetzt.

Brandschutz

Band 1, Kap. V-5, Abschn. 10. Konstruktive Brandschutzmaßnahmen am baulichen Regeldetail, S. 590 ff

6.5.1 Holzbalken- und Holztafeldecken Band 1, Kap. V-5, Abschn. 10.3.4 Holzdecken, S. 600 ff

t )PM[CBMLFOEFDLFO DIN 4102-4, 5.3

Grundsätze der normgerechten Ausführung von Holzbalken- und Holztafeldecken mit Brandschutzklassifikation sind in Kapitel V beschrieben ( ). Darüber hinaus sind weitere konstruktive Gesichtspunkte zu berücksichtigen, die im Folgenden in Grundzügen angesprochen werden. Wegen der bezüglich des Brandschutzes abweichenden Verhältnisse ist eine Unterscheidung zwischen Holzbalken- und Holztafeldecken zu treffen: Balken von Holzbalkendecken können – anders als Rippen von Holztafeldecken – im Brandfall dem Feuer unmittelbar ausgesetzt sein. Es wird in der Norm unterschieden zwischen vollständig freiliegenden – also dreiseitig beflammten –, teilweise freiliegenden und verdeckten Balken. Decken mit freiliegenden Balken müssen nach Norm festgelegte Anforderungen erfüllen an: t EJFMindestdicken von Beplankungen t EJFMindestquerschnitte der Balken

Band 1, Kap. V-5, 20 und 21, S. 601

t EJF Dichtigkeit der Fugen gegenüber Brand: dies setzt bestimmte Fugengeometrien und ggf. -abdeckungen voraus ( ) Ein schwimmender Estrich kann zum Schutz gegen Brandbeanspruchung von oben beitragen. Auch bei teilweise freiliegenden Balken sind die oben genannten Bedingungen einzuhalten. Dies gilt auch für die Stöße der unteren Bekleidung mit den Balken, die entsprechend dicht auszuführen sind.


843

Im Deckenhohlraum können Dämmschichten brandschutztechnisch wirksam ausgeführt werden, wenn festgelegte Bedingungen eingehalten sind. Für Holzbalkendecken mit verdeckten Holzbalken gelten sinngemäß die gleichen Bedingungen wie für Holztafeldecken (s. u.). Die Grundkomponenten, aus denen die Holztafeldecke besteht, müssen festgelegten Anforderungen entsprechen. So gelten folgende Vorgaben:

t )PM[UBGFMEFDLFO DIN 4102-4, 5.2

t Rippen aus Bauschnittholz nach DIN 4074-1, mit einer Mindestbreite von 40 mm. t Beplankungen oder Bekleidungen: tt unterseitig: Sperrholz, Spanplatten, Holzfaserplatten, Gipskarton-Bauplatten, Gipskarton-Putzträgerplatten, Fasebretter aus Nadelholz, Stülpschalungsbretter aus Nadelholz, Profilbretter mit Schattennut, gespundete Bretter aus Nadelholz, Holzwolle-Leichtbauplatten, Deckenplatten aus Gips, Drahtputzdecken. tt oberseitig: Sperrholzplatten, Spanplatten, gespundete Bretter aus Nadelholz. Alle Beplankungen oder Bekleidungen müssen eine geschlossene Fläche mit dicht gestoßenen Fugen aufweisen. Bei mehrlagiger Verlegung sind die Stöße gegeneinander zu versetzen. Zwischen unterseitiger Bekleidung und Rippung kann eine Lattung angeordnet werden. Die Mindestdicken und größtmöglichen Spannweiten der Beplankungen/Bekleidungen sind in der Norm festgelegt. t Dämmschicht: Es gibt Deckenausführungen mit und ohne brandschutztechnisch wirksame Dämmschicht. Ist sie mitwirkend, muss sie dicht gestoßen und verlegt werden und aus Mineralfaserdämmstoffen nach DIN 18165-1 bestehen, der Baustoffklasse A angehören und einen Schmelzpunkt * 1000°C besitzen. t schwimmender Estrich: kann beim Schutz gegen Brandbeanspruchung von oben mitwirken, wenn festgelegte Mindestdicken eingehalten und geeignete Dämmstoffe verwendet werden. Grundsätze der normgerechten Ausführung von Decken aus Stahlbauteilen mit Brandschutzklassifikation sind in Kapitel V beschrieben ( ). Für den Hochbau gebrauchstaugliche begehbare Decken bestehen im Normallfall aus einer Stahlträgerlage und einer Deckenplatte in Massivbauweise. Diese schafft die flächige Brandabschottung und muss ihrerseits den festgelegten Brandschutzanforderungen genügen. Die Stahlträger werden von der Deckenplatte oberseitig gegen Brand geschützt und sind ansonsten

6.5.2 Trägerdecken aus Stahl Band 1, Kap. V-5, Abschn. 10.4 Bauteile aus Stahl, S. 604 ff DIN 4102-4, 6.

844

XIII Innere Hüllen

Band 1, Kap. V-5, Abschn. 10.5 Unterdecken, S. 608 ff

dreiseitig beansprucht. Sie sind in Abhängigkeit ihrer Profilgeometrie (Verhältniswert U/A) durch geeignete Maßnahmen wie Beschichtungen, Bekleidungen oder auch durch Verbundkonstruktionen in Kombination mit Beton gegen Brandeinwirkung zu schützen. Alternativ sieht die Norm ein Zusammenwirken der Deckenkonstruktion aus Stahlträger und Deckenplatte mit einer geeigneten Unterdecke vor (). Dabei wirkt das gesamte Deckenpaket inklusive Unterdecke als brandabschottendes Bauteil. Für Decken mit Stahlträgern anwendbar sind die in der Norm definierten Bauarten I und II: t Bauart I: Stahlträger mit Deckenplatte aus Leichtbeton t Bauart II: Stahlträger mit Deckenplatte aus Normalbeton

Abschn. 3.6 Brandschutz weiter oben, S. 745

6.5.3 Trägerdecken in Massivbauweise DIN 4102-4, 3.

Band 1, Kap. V-5, Abschn. 10.2 Bauteile aus Stahlbeton, S. 590 ff ebd., Abschn. 10.2.3 Fertigteildecken, S. 593

Näheres hierzu findet sich im Zusammenhang mit Unterdecken ( ). Trägerdecken im Massivbauweise, die in Form von zumeist vorgefertigten Plattenbalkendecken in Erscheinung treten, bestehen – wie Stahlträgerdecken auch – aus einer Flächen bildenden massiven Deckenplatte und im Brandfall dreiseitig beanspruchten massiven Rippen. An Platte und Rippen werden in der Norm festgelegte Anforderungen gestellt, die an anderer Stelle diskutiert werden ( ). Da Plattenbalkendecken heute nur selten vor Ort gegossen werden, sind insbesondere die Hinweise zur fachgerechten Ausführung von Fugen zwischen Fertigteilen zu beachten ( ). Wiederum kann – wie bei Stahlträgerdecken – die Massivdecke den erforderlichen Brandschutz auch in Kombination mit einer geeigneten Unterdecke gewährleisten. Es gelten dann je nach Anwendungsfall die Bedingungen der Bauarten I oder III: t Bauart I: Stahlbeton- und Spannbetondecken mit Zwischenbauteilen aus Leichtbeton oder Ziegeln t Bauart III: Stahlbeton- und Spannbetondecken aus Normalbeton mit oder ohne Zwischenbauteile aus Normalbeton

Abschn. 3.6 Brandschutz weiter oben, S. 745

Da sich eine Stahlbetondecke im Brandfall grundsätzlich günstiger verhält als eine Stahldecke, sind die Anforderungen an die Unterdecken in diesem Fall entsprechend geringer. Näheres hierzu findet sich im Zusammenhang mit Unterdecken ( ).

846

7.

XIII Innere Hüllen

Treppen DIN 18065

Festgelegt in den Allgemeinen Aus- oder Durchführungsverordnungen der Landesbauordnungen, beispielsweise in Baden-Württemberg: LBOAVO , § 9

7.1

Planerische Gesichtspunkte

Im Zusammenhang innerer Hüllbauteile sollen an dieser Stelle ausschließlich innen liegende Treppen diskutiert werden. Sie lassen sich als ein begehbares, und damit deckenähnliches Bauteil auffassen. Treppen haben verschiedene Merkmale mit Decken gemeinsam, wie beispielsweise die Hauptbelastung quer zur Bauteilfläche und die oberseitige Beanspruchung durch Begehung, sowie auch aus bauakustischer Sicht die Empfindlichkeit bezüglich Körperschallanregung, d. h. der Übertragung von Trittschall. Da Treppen in Geschossbauten stets gemeinsam – und damit vergleichsweise häufig – genutzte Verkehrswege sind, die im Regelfall direkt an Aufenthaltsräume angrenzen, oftmals an sehr geräuschempfindliche wie Schlafräume, ist der Schallschutz von Treppen eine wichtige Anforderung, die – auch – mit konstruktiven Mitteln gelöst werden kann. Diese Frage soll im Folgenden näher untersucht werden. Aus der Sicht des Brandschutzes haben innen liegende Treppen, die im Geschossbau vorwiegend als notwendige Treppen im baurechtlichen Sinne in Erscheinung treten, Auflagen zu erfüllen, die – außer bei Gebäuden geringer Höhe – insbesondere die Feuerbeständigkeit der tragenden Bauteile und die Nichtbrennbarkeit der Werkstoffe fordern ( ). Dies leitet sich aus der wichtigen Funktion des Treppenhauses als wesentlicher Bestandteil des ersten und ggf. auch zweiten Rettungsweges aus dem Gebäude her. Eine abschottende Funktion wie andere Hüllbauteile kann eine Treppe aus offensichtlichen Gründen nicht erfüllen. Indessen kommt diese bei notwendigen Treppen den umschließenden Treppenhauswänden und den Feuerschutzabschlüssen, also den Treppenhaustüren, zu. Treppen sind hinsichtlich ihrer planerischen Definition verschiedenen Anforderungen unterworfen, die insbesondere mit ihrer komfortablen und sicheren Begehbarkeit im Zusammenhang stehen. Diese gehören thematisch nicht in diese Betrachtung. Es wird auf die einschlägige Fachliteratur verwiesen.19 Treppen bestehen aus zwei wesentlichen, voneinander klar differenzierten Bauteilen: t Treppenlauf, also der geneigte, mit Stufen versehene Treppenabschnitt t Treppenpodest, also der horizontale Abschnitt, der im Wesentlichen als herkömmliches Deckenbauteil aufzufassen ist. Je nach Bauart der Treppe kann das Podest in gleicher Konstruktion wie die umgebenden Geschossdecken oder in eigener Bauart ausgeführt werden.

7.2

Bauarten von Treppen

Analog zu Deckenbauteilen wie auch zu anderen Hüllbauteilen lassen sich zwei grundsätzlich unterschiedliche Bauarten bzw. Bauweisen von Treppen unterscheiden: t einschalige Bauweise aus plattenförmigen Bauteilen, ggf. mit


aufgesetzten Stufenelementen ( 229, 230). Diese entspricht der Ausführung in Stahlbeton, vor Ort gegossen oder – was heute eher dem Normalfall entspricht – in Fertigteilbauweise ( ). Treppen in Stahlbeton entsprechen den beiden brandschutzbezogenen Hauptanforderungen an notwendige Treppenhäuser – nämlich feuerbeständig zu sein und aus nicht brennbaren Werkstoffen zu bestehen – ohne besondere Zusatzmaßnahmen und stellen deshalb für Haupttreppenhäuser den Standard dar.

847

DIN EN 14843

t Rippenbauweise aus stabförmigen Haupttragelementen, wie Wangen, Holmen, etc., und Flächen bildenden Nebentragelementen, also den Stufen bildenden Bauelementen ( 231 bis 234). Dieser Konstruktionsweise entsprechen im Wesentlichen die Treppen in Holz und Stahl. Vereinzelt werden auch die aus Gründen des Gebrauchs unverzichtbaren Umwehrungen als tragende Hauptelemente verwendet, da sich auf diese Weise die aus Nutzungserfordernissen ohnehin notwendige Geländerhöhe als nutzbare Bauhöhe aktivieren lässt ( 235, 236). Um den Trittschallschutz von Treppen mit Hilfe konstruktiver Maßnahmen zu verbessern, stehen grundsätzlich zwei Verfahrensweisen zur Verfügung:

7.3

Trittschallschutz von Treppen

t WPMMTUÊOEJHFakustische Abkopplung der Treppe von der umgebenden Konstruktion, also von den Treppenschachtwänden. Dies kann durch vollständige Abfugung oder durch elastische Lagerung erfolgen ( 238, Variante A).

siehe auch Tabelle 20 in DIN 4109, Bbl. 1, S. 22

DIN 4109, Bbl. 1, 4.3

t "VTCJMEVOHschwimmender Fußbodenaufbauten bzw. weich federnd gelagerter Treppenstufen ( 238, Variante B). Beide Maßnahmen können auch kombiniert zum Einsatz kommen, zumeist indem die Podeste mit herkömmlichen schwimmenden Estrichen belegt und die Treppenläufe elastisch federnd auf den Podesten gelagert werden ( 238, Variante C). In beiden Fällen müssen Schallbrücken zuverlässig ausgeschlossen sein. Eine akustische Abkopplung kann auch durch eine zweischalige Ausbildung der Treppenraumwände erfolgen, so dass die Treppe auf der treppenraumseitigen Schale aufgelagert wird. Die akustischen Verhältnisse sind dann denen von Gebäudetrennwänden vergleichbar ().

Abschn. 3. Mehrschalige Trennwände, S. 870

848

XIII Innere Hüllen

L Q 2

1

229 Treppenlauf in einschaliger Bauweise, mit integrierten oder aufgesetzten Stufen, Querschnitt Q.

1 z

z

y

230 wie oben, Längsschnitt L.

L

Q

x

L Q

4 5 3

4

231 Treppenlauf in Rippenbauweise, mit seitlichen Wangen und aufgelagerten Stufen, Querschnitt Q.

3

L

z

z

Q

x

y


L

Q

4 5

4

233 Treppenlauf in Rippenbauweise, mit mittigem Holm und aufgelagerten Stufen, Querschnitt Q.

6 z

z

y


L

6 x

Q

L

Q

235 Treppenlauf in Rippenbauweise, mit tragender Umwehrung und aufgelagerten Stufen, Querschnitt Q.

4 5

7

236 wie oben, Längsschnitt L. 1 2 3 4 5 6 7

tragende Treppenlaufplatte ggf. aufgesetztes Stufenelement (Keilstufe) Treppenwange Trittstufe Setzstufe Treppenholm tragende Umwehrung

4

z

z

y

L

x

Q

7


849

Beiblatt 2 DIN 419

DIN 4109

VDI 4100

Geltungsbereich (Mindest-) Anforderungen EinfamilienDoppelhäuser und EinfamilienReihenhäuser

Erhöhter Trittschallschutz

53 dB 2)

Schallschutzstufe III

39 dB

46 dB 46 dB 2)

Mehrfamilienhäuser Beherbergungsstätten

58 dB 2)

_

Krankenanstalten/ Sanatorien 1)

Die (Mindest-) Anforderungen der DIN 4109 genügen im Allgemeinen nicht dem privatrechlich geschuldeten Trittschallschutz („anerkannte Regeln der Technik”).

2)

zukünftig angestrebt: 39 dB (24 dB) 237 Anforderungen an den Trittschallschutz von Treppen. Erforderlicher bewerteter Norm-Trittschallpegel L‘n,w, getrennt für die Treppenläufe und die Treppenpodeste einzuhalten. 4

1 3 6

2 5

2 1

6

4 5

6

5

A

A Abfugung oder elastische Lagerung der Treppe 3

B federnd gelagerter Fußboden und Stufen

6

5

C Kombination von A und B: Podeste mit schwimmendem Estrich und federnd gelagerter Treppenlauf

6

5

1 7

8

2

B

C

z

x

238 Mögliche konstruktive Ausbildungen einer Treppe zur Verbesserung des Trittschallschutzes.

8 7

1 2 3 4 5 6 7 8

tragende Treppenkonstruktion Boden- oder Stufenbelag ggf. elastische Lagerung Trennfuge federnde Trittschalldämmschicht federnd gelagerter Stufenbelag tragende Podestkonstruktion Treppenhauswand

850

XIII Innere Hüllen

A

13 4

239 Federnde Lagerung des Treppenpodests an der Treppenhauswand mit Hilfe lokaler, in die Wand eingreifender Konsolen. Herstellung mit in der Wand einbetonierter Kunststoff-Aussparungsform (System Schöck®). Konstruktion nach Prinzip A.

8 9 10 11 12 13 14 15 16

10 6

11

≥ 160 mm

Podestplatte Estrich, nicht schwimmend Bodenbelag Sockelleiste elastische verfugung Randdämmstreifen Kellenschnitt zur Unterbrechung der Schallübertragung PUR-Elastomerlager Anschlussrahmen vorgefertigtes Konsolenelement Putzträger Konsolenbewehrung gemäß Statik Putz Aussparungsform aus Kunststoff aufsteckbarer Rahmen für Fugenplattenanschluss umlaufende Nagellasche zum Annageln an Wandschalung

15 mm

≥ 150 mm

7

13

8

14

150 mm

15

8 z

16

x

A

4 240 Beispielhafte Anordnung der Konsolen bei Ausführung wie oben. 1 2 3 4

Trennung mit Fugenplatte umlaufend Spezial-Auflagerkonsole Hauptpodest Zwischenpodest

1

5

12 1 2 3 4 5 6 7

2

3

9

y

x

1

2

3


851

A 4

3

8

6

5

7

≥ 180

≥ 160

2 1

11 9

10

20

241 Federnde Lagerung des Treppenpodests an der Treppenhauswand mit Hilfe lokaler, in die Wand eingreifender Bewehrungselemente. Für Ortbeton und Treppenfertigteil geeignet (System Schöck®). Konstruktion nach Prinzip A. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

z

x

elastische Verfugung Randdämmstreifen Sockelleiste Mauerwerk, Auflast Estrich und Bodenbelag, nicht schwimmend vorgefertigtes Bewehrungselement Hauptpodest Decke Mörtelbett MG II a Dämmstreifen Schallbrücke trennen: Kellenschnitt oder elastische Verfugung

B

3

4

5

1

30/40

2 1

3

1

2

z

x

242 Ausführung eines schwimmenden Bodens auf Podest und Treppenlauf: schwimmender Estrich auf dem Podest, federnde Lagerung der Trittstufen auf dem Lauf (System Schöck®). Konstruktion nach Prinzip B. 1 2 3 4

elastische Verfugung Randdämmstreifen Dämmmatte aus PE-Weichschaum Mörtelbett, vollflächig

852

XIII Innere Hüllen

C 2

≤ 120

1

1

243 Federnde Lagerung des Treppenlaufs auf dem Treppenpodest mit Hilfe eines Fertigelements aus Kunststoff mit integriertem Elastomerlager, in die Podestplatte einbetoniert (System Schöck®). Treppenlauf als Fertigteil. Konstruktion nach Prinzip C. 1 2 3 4 5 6 7 8

2

10

≤ 120

100 - 160

3 1 10

100 - 160

5

elastische Verfugung Randdämmstreifen Auflager- und Trennelement wie im Detail passt sich der Auflagertiefe an PE-Weichschaum, zuschneidbar Seitenklappen zum schallbrückenfreien Anschluss am Treppenauge PUR-Elastomerlager, linienförmig für eine gleichmäßige Lasteinleitung Auflager- und Trennelement, beliebig ablängbar auf das Maß des Linienlagers

6 4 7 8

z

x

C 2

3

4

1

1

Detail A 1 1 Detail B

2

2 244 Beispielhafte Anordnung der Konsolstreifen bei Ausführung wie oben. 1 2 3 4

Element aus PE-Weichschaum Trennung mit Fugenplatte Hauptpodest, schwimmender Estrich Zwischenpodest, schwimmender Estrich

1

Treppenauge

1

y

Detail A x

Detail B


853

C 2

160 - 220

1

2

1 3

11

100 160 - 220

12

4 ≥3

2

5

245 Federnde Lagerung des Treppenlaufs auf dem Treppenpodest mit Hilfe eines Bewehrungselements, in die Podestplatte einbetoniert. Für Ortbeton und Treppenfertigteil geeignet (System Schöck®). Konstruktion nach Prinzip C. 1 2 3 4

6 ≥ 45

8

9

7 10

z

5 6 7 8 9 10 11 12

9 x

elastische Verfugung Randdämmstreifen sichtbare Fugenöffnung modularer Aufbau, Zusatzprofil und Endkappen aufsteckbar Nagelleiste Profilierung für guten Verbund im Beton rundum gerader Fugenverlauf umlaufendes Feuerschutzband, innen liegend Kunststoffprofil (PS) Verteilerstab Profil beidseitig je 5 cm ablängbar Bewehrungsstäbe (BSt500NR)

C 3

2

4

1 1 Detail A 1

1

Detail B

2

2 2

246 Beispielhafte Anordnung der Konsolstreifen bei Ausführung wie oben.

2 y

Detail A x

Detail B

1 2 3 4

Bewehrungs- und Trennelement Trennung mit Fugenplatte Hauptpodest, schwimmender Estrich Zwischenpodest, schwimmender Estrich

854

XIII Innere Hüllen

Anmerkungen

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19

Schneider (2006) Bautabellen für Architekten, 17. Aufl., S. 2.35 Schneider (2006) Bautabellen für Architekten, 17. Aufl., S. 2.38 Schneider (2006) Bautabellen für Architekten, 17. Aufl., S. 3.62 Bläsi W (2002) Bauphysik, S. 232 nach Knauf-Prospekt D 11 Knauf Plattendecken, S. 11 VDI 3755, 5. gemäß Prof. Mehra, Lehrstuhl für Bauphysik, Universität Stuttgart Gösele K, Schüle W (1985), S. 70 Schulze H (1986) Holzhäuser in Tafelbauart (Konstruktion; Bauphysik), in Holzbau-Taschenbuch, Band 1, 8. Aufl., S. 339 nach Angaben von Schulze H (1986) Holzhäuser in Tafelbauart (Konstruktion; Bauphysik), in Holzbau-Taschenbuch, Band 1, 8. Aufl., S. 339 Petersen Ch (1994), S. 766 f Petersen Ch (1994), S. 765 Petersen Ch (1994), S. 769 f Petersen Ch (1994), S. 776 Petersen Ch (1994), S. 780 Petersen Ch (1994), S. 822 Gösele K, Schüle W (1985), S. 115 Gösele K, Schüle W (1985), S. 118 Mannes W (1988) Treppen-Technik, 2. Aufl.

1. Allgemeines 1.1 Tragende und nicht tragende Innenwände 1.1.1 Tragende Innenwände 1.1.2 Nicht tragende Innenwände 2. Einschalige Trennwände 2.1 Mauersteine und Wandbauplatten 2.2 Standfestigkeit 2.3 Anschlüsse 2.4 Schlitze 2.5 Schallschutz 2.6 Brandschutz 3. Mehrschalige Trennwände 4. Trennwände in Rippenbauweise 4.1 Einfach- und Doppelständerwände 4.2 Ständerwände mit Unterkonstruktion aus Holzprofilen 4.2.1 Werkstoffe 4.2.2 Abmessungen 4.2.3 Befestigung von Rippen und Bekleidung 4.2.4 Anschlüsse 4.2.5 Schallschutz 4.2.6 Brandschutz 4.3 Ständerwände mit Unterkonstruktion aus Metallprofilen 4.3.1 Werkstoffe 4.3.2 Standardmaße 4.3.3 Befestigung 4.3.4 Anschlüsse 4.3.5 Schallschutz 4.3.6 Brandschutz Anmerkungen

XI

VERBINDUNGEN



XII

ÄUSSERE HÜLLEN



XIII

INNERE HÜLLEN



856

1.

XIII Innere Hüllen

Allgemeines

Unter vertikalen Raumabtrennungen sollen folgende Hüllbauteile verstanden werden: t tragende und nicht tragende Trennwände zwischen benachbarten Innenräumen t "VFOXÊOEF[XJTDIFOVONJUUFMCBSBOHFCBVUFO(FCÊVEFO4JF sind weder der Außentemperatur noch der Witterung ausgesetzt und sollen deshalb in diesem Zusammenhang als innere Hüllen gelten. t wandelbare Raumabtrennungen

1.1

Kap. XIII-4, Abschn. 2. Türen, S. 898

Zusätzlich werden an anderer Stelle ( ) Öffnungselemente wie Türen behandelt.

Tragende und nicht tragende Innenwände

Anders als Decken können Wände sowohl in tragender wie auch nicht tragender Ausführung auftreten. Tragende und nicht tragende Innenwände unterscheiden sich in ihrem Aufbau nicht notwendigerweise voneinander, weisen hingegen im Allgemeinen deutliche Unterschiede in ihrer Lagerung und der Ausbildung ihrer Anschlüsse auf.

Band 2, Kap. IX-1 Mauerwerksbau

Band 2, Kap. VIII-2, Abschn. 2.1.2 Flache Überdeckung aus Stabscharen, S. 238, insbesondere 116, 117, S. 263-264

t tragende Innenwände: Sind Innenwände Bestandteil des Primärtragwerks, gelten für sie die statisch-konstruktiven Regeln der Scheibenbauweisen ( ). Dies bedeutet insbesondere, dass tragende Innenwände im allgemeinen Trag- und Aussteifungskonzept des Bauwerks integriert sind. Sie leiten Lasten des Primärtragwerks lotrecht über alle Geschosse in die Fundierung. Aus diesem Grunde stehen sie notwendigerweise in den einzelnen Geschossen lotrecht übereinander ( ), lassen sich demnach – anders als nicht tragende Wände – nicht frei nach Nutzungsbedürfnissen im Grundriss anordnen. Sie beteiligen sich aufgrund ihrer Scheibenwirkung ferner an der Stabilisierung quer zu ihnen verlaufender Wände und damit an der Aussteifung des Gesamttragwerks. Sie zeigen folglich die für Elemente von Scheibenbauweisen kennzeichnende Doppelcharakteristik des stützenden und gestützten Bauteils. t nicht tragende Innenwände: dem gegenüber handelt es sich bei diesen unzweifelhaft um gestützte Elemente des Gebäudes, die ihrerseits keine Lasten des Primärtragwerks leiten (dürfen). Nicht tragende Innenwände werden grundsätzlich von den Decken getragen und von angrenzenden Wänden oder vergleichbaren Bauteilen seitlich an ihren Anschlüssen und/oder in ihrer Fläche gegen Kippen stabilisiert. In ihrer Charakteristik als gestütztes Bauteil unterscheiden sie sich nicht grundsätzlich von tragenden Wänden. Sie lassen sich im Grundriss – anders als tragende Wände – frei anordnen. Sie dürfen planmäßig keinerlei Kräfte des Primärtragwerks übertragen, da sie für diesen Zweck nicht ertüch-

3. Vertikale Raumabtrennungen

tigt sind. Folglich sind sie gegenüber tragenden Hauptbauteilen konstruktiv zu trennen. Dabei sind stets auch deren Verformungen unter Last oder anderen Einwirkungen zu berücksichtigen. Dies gilt besonders für die Biegeverformungen von Decken. Nicht tragende Innenwände leiten ihre Eigenlast zuzüglich etwaiger Konsollasten in Form einer Streckenlast in die Decke ein. Dies wird in der Norm ( ) durch einen Zuschlag zu den Verkehrslasten () auf der Decke erfasst. Dabei ist stets auch der Aufbau der Decke zu berücksichtigen. Werden nicht tragende Innenwände parallel zu den Trägern einer Decke in Rippenbauweise angeordnet, ist auf eine ausreichende Querverteilung von Lasten zu achten.

857

DIN 1055-3, 4. (3), (4)

bis maximal 5,0 kN/m2

Für die konstruktive Ausbildung von tragenden Innenwänden aus Mauerwerk gelten sinngemäß die Aussagen in Kapitel IX-1 (a ). Vorgefertigte und halb vorgefertigte Betonschalen für Außenwände, wie sie auch für tragende Innenwände geeignet sind, werden in Kapitel IX-4 und -5 ( b ) behandelt. Die zugehörigen konstruktiven Standardlösungen von Fertigteil-Wandstößen finden sich in Kapitel XI-6 (c ). Da sich tragende Innenwände oftmals nur in der Dimensionierung und/oder der Werkstoffwahl, nicht aber in ihrer konstruktiven Ausführung von nicht tragenden Innenwänden unterscheiden, sind viele der nachfolgenden Aussagen zu letzteren auf erstere unmittelbar übertragbar.

1.1.1

Gegenüber Innenwänden des Primärtragwerks – also tragenden – haben nicht tragende Innenwände den bedeutenden nutzungsbezogenen Vorteil, sich bei der Grundrissplanung frei anordnen zu lassen, sich während des Gebäudebetriebs ohne aufwendigen Eingriff in die tragende Konstruktion wieder entfernen bzw. an nahezu beliebiger anderer Stelle aufbauen zu lassen. Sie können in Wandbauweisen in Kombination mit tragenden Wandscheiben zum Einsatz kommen und werden vorzugsweise für den Innenausbau in Skelettbauweisen eingesetzt. Dort ist stets die Frage der modularen räumlichen Koordination von Stützen und nicht tragenden Wänden zu klären (). Zwischenwände werden gemäß DIN 4103 als leichte Trennwände bezeichnet, wenn die Wände nur für die Raumabtrennung benutzt werden und überwiegend durch ihr Eigengewicht beansprucht sind. Sie müssen auf ihre Fläche wirkende äußere Lasten aufnehmen und auf angrenzende tragende Bauteile ableiten können. Es sind folgende Lastanteile zu berücksichtigen:

1.1.2

t vertikal wirkende Wandlasten aus Bauteilen des Innenausbaus, die seitlich an der Wandfläche befestigt werden (Konsollasten). t horizontal wirkende Lasten (z. B. Anpralllasten).

Tragende Innenwände

a Band 2, Kap. IX-1 Mauerwerksbau b Band 2, Kap. IX-4, Abschn. 6.3.1 Wandbauweisen, S. 548 sowie ebd. Kap. IX-5, Abschn. 6.5.2 Elementwände, S. 590 c Kap. XI-6, Abschn. 2.5.1 Lineare Verbindungen zwischen Flächenbauteilen > Wandstöße, S. 214

Nicht tragende Innenwände

DIN 4103-1, -2, -4

Band 1, Kap. II-3, Abschn. 3.2 Rasterüberlagerungen, S. 64 ff

858

XIII Innere Hüllen

DIN 4103-1, 4.

Die statische Bemessung nicht tragender Trennwände ist in der Norm ( ) festgelegt.

DIN 4103-1, 3.

Die Norm trifft eine grundsätzliche Unterscheidung in zwei Einbaubereiche ( ): t Einbaubereich 1: Räume mit geringer Menschenansammlung wie z.B. Wohnungen, Hotel-, Büro- und Krankenräume. t Einbaubereich 2: Räume mit großer Menschenansammlung wie beispielsweise größere Versammlungsräume, Schulräume, Hörsäle, Ausstellungs- und Verkaufsräume. Hierzu zählen auch Trennwände zwischen Räumen mit einem Höhenunterschied von *1 m. Es sind grundsätzlich folgende Ausführungsarten von nicht tragenden Innenwänden möglich: t gemauerte Innenwände mit einem Gewicht bis zu 1,5 kN/m2. Dies sind einschalige massive Wandkonstruktionen, nicht umsetztbar, und müssen beim Umbau zerstört werden. Sie lassen sich aus verschiedenen Werkstoffen herstellen: tt (JQTXBOECBVQMBUUFO Dielen) tt ;JFHFMTUFJOFPEFSCBVQMBUUFO tt Kalksandstein tt 1PSFOCFUPOTUFJOFPEFSCBVQMBUUFO tt -FJDIUCFUPOTUFJOFPEFSCBVQMBUUFO Es handelt sich um eine Nassbauweise, die entsprechende Baufeuchte in die Konstruktion einträgt. Diese lässt sich indessen durch geeignete Mörteltechniken deutlich mindern. t bedingt umsetzbare Innenwände (Ständerwände) mit einem Gewicht bis 0,75 kN/m2. Einfache leichte Trennwände, die als Rippenelemente mit Unterkonstruktion aus Holz, Aluminium oder korrosionsgeschützten Stahlblechprofilen hergestellt werden. Es handelt sich um eine Trockenbauweise. Die Ständerwerke der Wände können mit GK-Platten, Spanplatten, Sperrholzplatten oder auch lackierten bzw. beschichteten Stahlblechen beplankt werden. Die Hohlräume dieser Ständerwände werden zur Verbesserung des Schallschutzes mit Dämmstoffen ausgefüllt.


t umsetzbare Innenwände (elementierte Trennwände) ( ). Gewicht bis 0,75 kN/m2. Diese sind ohne wesentliche Nacharbeitung umsetzbar, es erfolgt eine Vorfertigung aller Elemente oder Tafeln im Herstellerwerk. Einsatz vorwiegend im Verwaltungs- und Schulbau. Es handelt sich um trocken montierte leichte Trennwände, die auch hohen Schallschutzanforderungen genügen können. Diese Wände werden meist in Verbindung mit textilem Bodenbelag auf Verbundestrich eingesetzt ( ) und dabei gegen Boden und Rohdecke oder eine entsprechend ausgesteifte Unterdecke verspannt. tt )PM[FMFNFOUXÊOEF tt "MVNJOJVN4UBIMHFSJQQFXÊOEF tt 4UBIMCMFDIFMFNFOUXÊOEF t bewegliche Innenwände: fahrbare Holz- oder Stahlblechelementwände werden um ihre Aufhängung gefaltet/gedreht und zur Seite gefahren.

859

der hierfür manchmal verwendete Begriff der Elementwand in diesem Kontext ist nicht mit demjenigen der halb vorgefertigten Massivwand aus Beton zu verwechseln, vgl. Band 2, Kap. IX-5, Abschn. 6.5.2 Elementwände, S. 590

Band 1, Kap. V-4, Abschn. 3.4.3 Verbesserung des Trittschallschutzes durch Bodenbeläge, S. 570

860

2.

XIII Innere Hüllen

Einschalige Trennwände Deutsche Gesellschaft für Mauerwerksbau e. V. (DGfM) (Hg.) (2004) Merkblatt Nichttragende innere Trennwände

Kap. XII-5, Abschn. 1.1 Modulare Ordnung, S. 448

2.1

Mauersteine und Wandbauplatten Deutsche Gesellschaft für Mauerwerksbau e. V. (DGfM) (Hg.) (1997) Merkblatt Kostensparend Bauen mit Mauerwerk

Band 1, Kap. IV-1 Künstliche Steine

Einschalige Trennwände stellen bei gemauerten Konstruktionen den Normalfall dar ( ). Die erforderlichen Tragfähigkeits- und Schallschutzwerte können bei den gewöhnlichen Festigkeiten und Rohdichten der Mauersteine ohne Schwierigkeiten erreicht werden. Einschalige gemauerte Trennwände werden häufig nach Erstellung des Rohbaus errichtet und lassen sich in der Mauersteinklasse an die speziellen Anforderungen der Trennwand anpassen. Eine Übereinstimmung im Verband mit der tragenden Konstruktion wird nur bei verzahnten Anschlüssen ( 5) bzw. in der Höhenlage der Lagerfugen auch bei Anschlüssen mit Ankern ( 6) gefordert. Im Vergleich mit Trennwänden in Rippenbauweise sind Maueranordnungen bei einschaligen Trennwänden nicht an modulare Raster gebunden und erlauben deshalb die größten planerischen Freiheiten ( ). Auch bei der Befestigung von Ausbauteilen wie Regale etc. sind keinerlei Einschränkungen gegeben. Einschalige Trennwände werden aus Mauersteinen oder Wandbauplatten gefertigt. Großformatige Wandbauplatten verringern den nötigen Arbeitsaufwand und tragen aufgrund der meist nicht vermörtelten Stoßfugen und der eingesetzten Dünnbettmörtel nur wenig Baufeuchte in die Konstruktion ein. Trennwände aus Mauersteinen oder Wandbauplatten werden mit Normalmörtel der Mörtelgruppen II, IIa und III oder Dünnbettmörtel nach DIN 1053-1 verarbeitet, Plansteine auch mit bauaufsichtlich zugelassenen Dünnbettmörteln. Gemauerte Trennwände werden in den meisten Fällen beidseitig verputzt, wodurch offene Spalte zuverlässig geschlossen werden. Verwendung finden in der Baupraxis folgende Steinarten (): t Mauerziegel nach DIN 105-1 bis -5 t Kalksandsteine nach DIN 106-1, -2 t Tonhohlplatten (Hourdis) und Hohlziegel nach DIN 278 t Hüttensteine nach DIN 398 t Porenbeton-Blocksteine und -Plansteine nach DIN 4165 t Porenbeton-Bauplatten und -Planbauplatten nach DIN 4166 t Hohlwandplatten aus Leichtbeton nach DIN 18148 und Hohlblöcke aus Leichtbeton nach DIN 18151 t Vollsteine und Vollblöcke aus Leichtbeton nach DIN 18152 t Mauersteine aus Normalbeton nach DIN 18153 t VOCFXFISUFWandbauplatten aus Leichtbeton (DIN 18162) sowie weitere bauaufsichtlich zugelassene Wandbaustoffe.


861

Die Standfestigkeit einschaliger Trennwände setzt eine Halterung durch angrenzende Bauteile voraus ( ). Die freien Grenzmaße dürfen festgelegte Höchstwerte nicht überschreiten, abhängig davon, ob die Halterung vier- oder dreiseitig ist ( 1 - 4). Eine dreiseitige Halterung kann sich ergeben, wenn Oberlichtstreifen die Befestigung an der Decke verhindern oder wegen großer Deckendurchbiegungen eine direkte Deckenbefestigung vermieden wird. Eine oberseitige Halterung des gefährdeten freien Mauerrands ( ) lässt sich auch durch integrierte biegesteife Riegelprofile oder durch Bewehrung der drei obersten Lagerfugen gewährleisten.

2.2

Die Anschlüsse an angrenzende Bauteile kann durch Verzahnen, Verankerung mit oder ohne Gleitschienen oder durch Einlassen in Mauernischen entweder starr oder verschieblich ausgeführt sein:

2.3

Standfestigkeit

Kap. IX-1, Abschn. 4.1 Stabilisierung von Wänden im Mauerwerksbau, S. 418

Band 1, Kap. V-2, Abschn. 9.3.2 Verband – druckkraftwirksamen Übergreifung, S. 462 ff, insbesondere 143

Anschlüsse

t starre Anschlüsse: werden immer dann ausgeführt, wenn keine größeren Verformungen der angrenzenden stabilisierenden Bauteile zu erwarten sind. Dies gilt beispielsweise für den Wohnungsbau mit kleinen Deckenspannweiten, für Wandlängen unter l = 5 m. Ausführung mit Verzahnung im Verband ( 5) oder mit Stumpfstoßtechnik mithilfe von Flachankern, die in die Lagerfuge eingelegt werden ( 6), alternativ auch mit Mauernuten ( 7) und durch einfaches Einputzen ( 8). t gleitende Anschlüsse: bei größeren Verformungen der angrenzenden Bauteile erforderlich. Die Wand kann durch Einfassung in Mauernischen ( 10) oder in Stahlprofilen ( 12, 13) seitlich gehalten und in ihrer Ebene verschieblich gelagert werden. Alternativ kommen auch Anker infrage, die in Ankerschienen senkrecht gleitend gelagert sind ( 11). Die Fugen sind zur Sicherung des nötigen Schall- und Brandschutzes ausreichend mit Mineralwolle oder Ähnlichem auszufüllen. Bei der konstruktiven Ausbildung der Anschlüsse ist stets zu berücksichtigen, dass die Trennwand von den flankierenden Bauteilen getragen wird und den Verformungen der angrenzenden Bauteile Beachtung zu schenken ist. Wesentliche Einflussfaktoren ergeben sich für Anschlüsse auch aus den Schall- und Brandschutzanforderungen. Für eine schadensfreie Ausführung von nicht tragenden einschaligen Trennwänden sind die Deckendurchbiegungen auf 1/500 der Deckenspannweite zu begrenzen. Ferner ist eine Begrenzung der Deckenverformung aus Schwinden und Kriechen durch Einhaltung der Ausschalfristen und durch Nachbehandlung des Betons nach DIN 1045 sicherzustellen. Nicht tragende Trennwände sollten möglichst spät nach Fertigstellung des Rohbaus errichtet werden, um ein weitestmögliches Ausklingen der Verformungen zu gestatten. Weitere Details zur Ausführung von Anschlüssen zwischen gemauerten Wänden finden sich im Kapitel IX-1 (a) und XII-3 (b).

a Band 2, Kap. IX-1, Abschn. 7.3 Nicht tragende Innenwände, S. 444 ff b Kap. XII-3, Abschn. 1.1.3 Einschalige Außenwände aus porosiertem Mauerwerk > Anschlüsse, 13 bis 16, S. 351 sowie ebd. Abschn. 1.1.4 Außenwände aus dampfgehärtetem Porenbeton (AAC) > Anschlüsse, 31 bis 34, S. 359

862

XIII Innere Hüllen

Einbaubereich

Zul. Wandlängen nicht tragender innerer Trennwände mit oder ohne Auflast bei vierseitiger Halterung 1) 5)

1

2

Wandhöhe (m)

Wanddicke (cm) 5 ³)

6

7 ³)

9

10 ³ )

11,5

17,5

24

ohne Auflast ¹ ) 2) 2,5

3

4

5

6

7

10

12

12

3

3,5

4,5

5,5

6,5

7,5

10

12

12

3,5

4

5

6

7

8

10

12

12

4

-

5,5

6,5

7,5

8,5

10

12

12

4,5

-

-

7

8

9

10

12

12

>4,5 - 6

-

-

-

-

-

-

12

12

2,5

1,5

2,5

3

3,5

5

6

12

12

3

2

3

3,5

4

5,5

6,5

12

12

3,5

2,5

3,5

4

4,5

6

7

12

12

4

-

-

4,5

5

6,5

7,5

12

12

4,5

-

-

5

5,5

7

8

12

12

>4,5 - 6

-

-

-

-

-

-

12

12

mit Auflast ¹ ) 4) 1

2

1 Zulässige Wandlängen (Grenzmaße) nicht tragender innerer Trennwände mit und ohne Auflast bei vierseitiger Halterung. Die Auflast ergibt sich nicht planmäßig, sondern aus der teilweise Lastabtragung aus den Decken infolge Durchbiegung.1

2,5

5,5

4

8

12

12

12

12

12

3

6

4,5

8,5

12

12

12

12

12

3,5

6,5

5

9

12

12

12

12

12

4

-

5,5

9,5

12

12

12

12

12

4,5

-

-

-

12

12

12

12

12

>4,5 - 6

-

-

-

-

-

-

12

12

2,5

2,5

4

5,5

7

8

12

12

12

3

3

4,5

6

7,5

8,5

12

12

12

3,5

5

4,5

6,5

8

9

12

12

12

4

-

-

7

8,5

9,5

12

12

12

4,5

-

-

7,5

9

10

12

12

12

>4,5 - 6

-

-

-

-

-

-

12

12

1) Bei dreiseitiger Halterung (ein freier vertikaler Rand) gelten die halben Werte. 2) Für Porenbeton gelten die angebebenen Werte bei Verwendung von Normalmörtel der MG III oder Dünnbettmörtel. Bei Wanddicken < 17,5 cm und Verwendung der MG II oder IIa sind die Werte für die max. Wandlängen zu halbieren. 3) Für Kalksandsteine gelten die angegebenen Werte bei Verwendung von Normalmörtel der Mörtelgruppe III (trockene Kalksandsteine sind vorzunässen) oder Dünbettmörtel bei Wanddicken < 11,5 cm. Bei Wanddicken ≥ 11,5 ist Normalmörtel mindestens der Mörtelgruppe IIa oder Dünnbettmörtel zu verwenden (trockene Kalksandsteine sind vorzunässen). 4) Für Porenbeton gelten die angegebenen Werte bei Verwendung von Normalmörtel der MG III oder Dünnbettmörtel. Bei Wanddicken ≥ 11,5 cm ist auch Normalmörtel mind. der MG II zulässig. Werden Wanddicken ≤ 10 cm mit Normalmörtel der MGII und IIa ausgeführt, so sind die Werte für die max. Wandlängen zu halbieren. 5) Auf die Vermörtelung von Stoßfugen kann unter bestimmten Bedingungen verzichtet werden.


863

Einbaubereich

Zul. Wandlängen nicht tragender innerer Trennwände ohne Auflast bei freiem oberen Rand Wandhöhe (m)

Wanddicke (cm) 5 ³)

7 ³)

6

10 ³ )

9

11,5

17,5

24

ohne Auflast ¹ ) 2)

1

2

3

5

7

8

8

8

12

12

2,25

3,5

5,5

7,5

8,5

9

9

12

12

2,5

4

6

8

9

10

10

12

12

3

5

7

9

10

12

12

12

12

3,5

6

8

10

10

12

12

12

12

4

--

9

10

12

12

12

12

12

4,5

--

--

10

12

12

12

12

12

> 4,5 -- 6

--

--

--

--

--

--

--

-8

2

1,5

2,5

3,5

4

5

6

8

2,25

2

2,5

3,5

4

5

6

9

9

2,5

2,5

3

4

5

6

7

10

10

2

3

--

3,5

4,5

6

7

8

12

12

3,5

--

4

5

7

8

9

12

12

4

--

--

6

8

9

10

12

12

4,5

--

--

7

9

10

10

12

12

> 4,5 -- 6

--

--

--

--

--

--

12

12

1)

Stoßfugen sind zu vermörteln!

2)

Für Porenbeton gelten die angegebenen Werte bei Verwendung von Normalmörtel der Mörtelgruppe III oder Dünnbettmörtel. Bei Verwendung der Mörtelgruppen II und IIa sind die Werte entsprechend Kirtschig, Anstötz (1986) abzumindern.

3)

Für Kalksandsteine gelten die angegebenen Werte bei Verwendung von Normalmörtel der Mörtelgruppe III (trockene Kalksandsteine sind vorzunässen) oder Dünbettmörtel bei Wanddicken < 11,5 cm. Bei Wanddicken ≥ 11,5 ist Normalmörtel mindestens der Mörtelgruppe IIa oder Dünnbettmörtel zu verwenden (trockene Kalksandsteine sind vorzunässen).

TW

2 Zulässige Wandlängen (Grenzmaße) nicht tragender innerer Trennwände ohne Auflast bei dreiseitiger Halterung (freiem oberen Rand).1

TW

w

h

l

l

3 Vierseitige Lagerung einer nicht tragenden Trennwand TW an angrenzenden Wand- und Deckenbauteilen.

z

z

Lagerung x

x

4 Dreiseitige Lagerung

864

XIII Innere Hüllen

1 2 3

5 Seitlicher Anschluss einer gemauerten Trennwand durch Verzahnung im Verband (starrer Anschluss).

5

6

4

y

6 Seitlicher Anschluss einer gemauerten Trennwand durch Anker (starrer Anschluss).

y

x

x

7 Seitlicher Anschluss einer gemauerten Trennwand in einer Mauernut (starrer Anschluss). 8 Seitlicher Anschluss einer gemauerten Trennwand durch Einputzen (starrer Anschluss, nur Einbaubereich 1). 1 2 3 4 5 6

7

tragende Wand nicht tragende Wand Mörtel Verzahnungsbereich Dämmschicht oder Mörtel Anker aus nicht rostendem Flachstahl in der Lagerfuge. Höhenabstand nach statischen Erfordernissen Putz, Dicke d * 10 mm

5

5

y

y

x

x

W

9 Unterer Anschluss einer gemauerten Trennwand auf der Decke (starrer Anschluss) mit Trennlage, um bei größeren Deckenspannweiten einen Abriss der unteren Steinlagen infolge Durchbiegung zu verhindern. D TD E W TL M

Rohdecke Trittschalldämmung schwimmender Estrich Wand Trennlage Mörtelschicht

M

z

x

TL E

TD

D


865

3 4 1

10 Seitlicher Anschluss einer gemauerten Trennwand in Mauernische (gleitender Anschluss).

2 y

5

y

x

11 Seitlicher Anschluss einer gemauerten Trennwand durch Anker (senkrecht gleitender Anschluss).

x

6

6

>=20 30

>=20 30

6

7

y

65x6,a>=600

5

9

5

7

13 Oberer Anschluss einer gemauerten Trennwand an der Decke mithilfe von Stahlwinkeln, innenseitige Befestigung (senkrecht gleitender Anschluss).

y

x

12 Oberer Anschluss einer gemauerten Trennwand an der Decke mithilfe von Stahlwinkeln, außenseitige Befestigung (gleitender Anschluss).

x

14 Seitlicher Anschluss einer gemauerten Trennwand an einen Pfeiler aus Stahlbeton. 8

2

4

15 Seitlicher Anschluss einer gemauerten Trennwand an eine Stahlstütze. 1 2 3 4 5

5 y

5 y

x

x

6 7 8 9

Fugendichtung Kellenschnitt oder Putzschiene einbetonierte Ankerschiene senkrecht verschiebbarer Anschlussanker Dämmschicht. Bei Anforderung an den Brandschutz: Baustoffklasse A, Schmelzpunkt >=1000 °C Verankerung Stahlprofil Doppel-T-Stahlprofil Blende aus Alu- oder Stahlprofilen

866

2.4

XIII Innere Hüllen

Schlitze Deutsche Gesellschaft für Mauerwerksbau e. V. (DGfM) (Hg.) (2002) Merkblatt Schlitze und Aussparungen Band 2, Kap. IX-1, Abschn. 7.4 Schlitze und Aussparungen, S. 452 f

2.5

Schallschutz DIN 4109, Bbl. 1 Band 1, Kap. V-4, Abschn. 3.3.2 Luftschalltechnisches Verhalten von Bauteilen > einschalige Bauteile, S. 555 Band 1, Kap. V-4, Abschn. 3.3.2 Luftschalltechnisches Verhalten von Bauteilen > Schalllängsleitung, S. 560, auch Band 2, Kap. VII, Abschn. 2.1.2 Innere Hüllbauteile, S. 83 Deutsche Gesellschaft für Mauerwerksbau e. V. (DGfM) (Hg.) (2006) Merkblatt Schallschutz nach DIN 4109

Band 1, Kap. V-4, Abschn. 3.3.3 Bauliche Varianten zweischaliger Hüllbauteile, S. 564 sowie Kap. VII, Abschn. 2.2.2 Innere Hüllbauteile, S. 88

2.6

Brandschutz

Band 1, Kap. V-5, Abschn. 10.1 Bauteile aus Mauerwerk, S. 590

Damit die Tragfähigkeit von einschaligen Trennwänden nicht gefährdet wird, sind Schlitze und Aussparungen, wie sie für die Installationsführung praktiziert werden, zu begrenzen und stets mit Geräten auszuführen, die das Mauergefüge nicht zerstören. Einzelheiten werden im Zusammenhang mit Mauerwerksbauweisen an anderer Stelle diskutiert ( ). Einschalige Trennwände bieten einen guten Schallschutz durch die Wirkung ihrer flächenbezogenen Masse. Sie erreichen Schalldämmmaße, die in Abhängigkeit ihres Flächengewichts annähernd proportional ansteigen (). Rechenwerte für das erreichbare bewertete Schalldämmmaß R‘w nach Norm zeigen die Tabellen in 16 und 17. In der Norm sind Hinweise zur Ermittlung der Wandrohdichte je nach Ausführung enthalten. Die Fugen sind zur Sicherung des Schallschutzes dicht auszuführen. Weiterhin ist bei der Ausbildung der Anschlüsse auf die Schalllängsleitung zu achten (). Grundsätzlich wirken sich starre Anschlüsse infolge des Effekts der Stoßstellendämpfung günstig aus. Bei Deckenanschlüssen mit Unterdecken ist die Schallübertragung über den Deckenhohlraum zu unterbinden, entweder durch Hochführen der Trennwand bis zur Deckenkonstruktion, Einbau von Abschottungen oder durch ausreichend schalldämmende Unterdecken. Bautechnisch bedeutsam sind auch einschalige Trennwände mit leichter biegeweicher Vorsatzschale, da sie bei der Sanierung eine gute Möglichkeit der bauakustischen Verbesserung von einschaligen Wänden bieten. Das grundlegende bauakustische Verhalten des Gesamtbauteils wird in Kapitel V und Kapitel VII diskutiert (). Verschiedene mögliche Ausführungen zeigt die Übersicht in 19. Bauakustisch relevant ist die Art der Verbindung zwischen Mauer- und Vorsatzschale. Am günstigsten wirken sich federnde Verbindungen oder eine durchgehende konstruktive Trennung aus. Der Luftschallschutz der Gesamtkonstruktion lässt sich durch die Bauart der Vorsatzschale sowie auch durch die flächenbezogene Masse der Mauerschale beeinflussen ( 18). Einschalige Trennwände, die nahezu ausnahmslos aus nicht brennbaren Mauersteinen und Mörteln ausgeführt werden, erfüllen die Anforderungen der DIN 4102 ohne besondere Zusatzmaßnahmen durch ihre Dicke ( ) ( 20). Fugen sind entsprechend mit Mineralwolle nach DIN 18165-1, Baustoffklasse A, Schmelzpunkt *1000°, Rohdichte 30 kg/m3 dicht auszustopfen.

16 (gegenüber, links) Bewertetes Schalldämmmaß R‘w,R von einschaligen, in Normalmörtel gemauertem Mauerwerk (Ausführungsbeispiele, Rechenwerte) nach DIN 4109, Bbl. 1, bezogen auf mittlere Flankenübertragungsverhältnisse bei flächenbezogener Masse der flankierenden Bauteile von ca. 300 kg/m2.

17 (gegenüber, rechts) Bewertetes Schalldämmmaß R‘w,R von einschaligen, biegesteifen Wänden und Decken (Rechenwerte) nach DIN 4109, Bbl. 1, bezogen auf mittlere Flankenübertragungsverhältnisse bei flächenbezogener Masse der flankierenden Bauteile von ca. 300 kg/m2.

Zeile

Bewartetes Schall dämm-Maß R´w,R¹)


dB 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41

37

40

42

45

47

52

53

55

57

867

Rohdichteklasse der Steine und Wanddicke der Rohwand bei einschaligem Mauerwerk Beiderseitiges Sichtmauerwerk

Beiderseitig je 10mm Putz PIV (Gips- oder Kalkgipsputz) 20 kg/m²

Beiderseitig je 15mm Putz PI, PII, PIII (Kalk-, Kalkzement- oder Zementputz) 50 kg/m

Wanddicke SteinWanddicke SteinWanddicke SteinRohdichteRohdichteRohdichtemm klasse mm klasse mm klasse 0,6 0,9 1,2 1,4 1,6 0,5 0,8 1,2 1,8 2,2 0,7 0,9 1,4 2,0 --0,9 1,2 2,0 2,2 0,8 1,0 1,6 2,2 0,8 1,0 1,4 1,6 -0,8 1,2 1,4 1,8 -1,0 1,4 1,8 2,2 1,2 1,6 2,0

175 115 100 80 70 240 175 115 80 70 240 175 115 80 --240 175 115 100 300 240 175 115 490 365 300 240 -490 365 300 240 -490 365 300 240 490 365 300

0,5 ²) 0,7 ²) 0,8 1,2 1,4 0,5 ²) 0,7 ³) 1,0 ³) 1,6 1,8 0,6 ³) 0,8 ³) 1,2 1,6 1,8 2,0 0,8 ³) 1,2 1,8 2,0 0,8 ³) 1,0 ³) 1,4 2,2 0,7 1,0 1,2 1,6 2,2 0,8 1,2 1,4 1,8 -0,9 1,4 1,6 2,0 1,2 1,6 2,0

175 115 100 80 70 240 175 115 80 70 240 175 115 100 80 70 240 175 115 100 300 240 175 115 490 365 300 240 175 490 365 300 240 -490 365 300 240 490 365 300

0,4 0,6 ³) 0,7 ³) 0,8 ³) -0,5 ²) 0,7 ³) 1,2 1,4 -0,5 ²) 0,6 ³) 1,0 4) 1,2 1,4 1,6 0,6 ²) 0,9 ³) 1,4 1,8 0,6 ²) 1,0 ³) 1,4 2,2 0,6 0,9 1,2 1,4 2,0 0,7 1,2 1,2 1,6 2,2 0,9 1,2 1,6 2,0 1,2 1,6 1,8

115 100 80 70 -175 115 80 70 -240 175 115 100 80 70 240 175 115 100 300 240 175 115 490 365 300 240 175 490 365 300 240 175 490 365 300 240 490 365 300

¹) Gültig für flankierende Bauteile mit einer mittleren flächenbezogenen Masse m´L,Mittel von etwa 3000 kg/m². Weitere Bedingungen für die Gültigkeit dieser Tabelle, siehe Abschnitt 3.1, DIN 4109, Bbl. 1 ²) Bei Schalen aus Gasbetonsteinen und -platten nach DIN 4165 und DIN 4166 sowie Leichtbeton-Steinen mit Blähton als Zuschlag nach DIN 18151 und DIN 18152 kann die Stein-Rohdichteklasse um 0,1 niedriger sein. ³) Bei Schalen aus Gasbetonsteinen und -platten nach DIN 4165 und DIN 4156 sowie Leichtbetonsteinen mit Blähton als Zuschlag nach DIN 18151 und DIN 18152 kann die Stein-Rohdichteklasse um 0,2 niedriger sein. 4) Bei Schalen aus Gasbetonsteinen und -platten nach DIN 4165 und DIN 4156 sowie Leichtbetonsteinen mit Blähton als Zuschlag nach DIN 18151 und DIN 18152 kann die Stein-Rohdichteklasse um 0,3 niedriger sein.

Zeile

Flächenbezogene Masse m´ kg/m²

Bewertetes Schalldämm-Maß R´w,R dB

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 4) 26 4) 27 4) 28 4) 29 4) 30 4) 31 4)

85 ³) 90 ³) 95 ³) 105 ³) 115 ³) 125 ³) 135 150 160 175 190 210 230 250 270 295 320 350 380 410 450 490 530 580 630 680 740 810 880 960 1040

34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64

¹) Gültig für flankierende Bauteile mit einer mittleren flächenbezogenen Masse m’L, Mittel von etwa 300 kg/m². Weitere Bedingungen für die Gültigkeit der Tabelle 1 siehe Abschnitt 3.1, DIN 4109, Bbl. 1 ²) Messergebnisse haben gezeigt, dass bei verputzten Wänden aus dampfgehärtetem Gasbeton und Leichtbeton mit Blähtonzuschlag mit Steinrohdichte ≤ 0,8 kg/dm³ bei einer flächenbezogenen Masse bis 250 kg/m² das bewertete Schalldämm-Maß R’w,R um 2 dB höher angesetzt werden kann. Das gilt auch für zweischaliges Mauerwerk, sofern die flächenbezogene Masse der Einzelschale m’≤ 250 kg/m² beträgt. ³) Sofern Wände aus Gips-Wandbauplatten nach DIN 4103 Teil 2 ausgeführt und am Rand ringsum mit 2 bis 4 mm dicken Streifen aus Bitumenfilz eingebaut werden, darf das bewertete Schalldämm-Maß R´w, R um 2 dB höher angesetzt werden. 4) Diese Werte gelten nur für die Ermittlung des Schalldämm-Maßes zweischaliger Wände aus biegesteifen Schalen nach Abschnitt 2.3.2, DIN 4109, Bbl. 1 Zeile

Rohdichteklasse

Rohdichte

Abminderung

1

> 1,0

>1000 kg/m³

100 kg/m³

2

≤ 1,0

≤1000 kg/m³

50 kg/m³

868

XIII Innere Hüllen

Wandausbildung

dB 49 49 50 52 53 54 55 56 57 58

≥60

1

Vorsatzschale aus Holzwolle-Leichtbauplatten nach DIN 1101, Dicke 25 mm, verputzt, Holzstiele (Ständer) mit Abstand 20 mm vor schwerer Schale frei stehend, Ausführung nach DIN 1102

≥60 30 bis50 ≥50

3

4

5

6

Vorsatzschale aus Holzwolle-Leichtbauplatten nach DIN 1101, Dicke 50 mm, verputzt, frei stehend mit Abstand von 30 mm bis 50 mm vor schwerer Schale, Ausführung nach DIN 1102, bei Ausfüllung des Hohlraumes nach Fußnote 3 ist ein Abstand von 20 mm ausreichend

≥40

²) Bei Wandausführungen nach Tabelle 19, Zeilen 5 und 6 sind diese Werte um 1 dB abzumindern. 18 Bewertetes Schalldämmmaß R‘w,R von einschaligen, biegesteifen Wänden mit einer biegeweichen Vorsatzschale nach 19 (Rechenwerte) nach DIN 4109, Bbl. 1, bezogen auf mittlere Flankenübertragungsverhältnisse bei flächenbezogener Masse der flankierenden Bauteile von ca. 300 kg/m2.

500

Vorsatzschale aus Gipskartonplatten nach DIN 18180, Dicke 12,5 mm oder 15 mm, Ausführung nach DIN 18181 (z. Z. Entwurf), oder aus Spanplatten nach DIN 68763, Dicke 10mm bis16mm, Holzstiele (Ständer) mit Abstand 20 mm vor schwerer Schale frei stehend 2), mit Hohlraumfüllung 3) zwischen den Holzstielen

Vorsatzschale aus Gipskartonplatten nach DIN 18180, Dicke 12,5 mm oder 15 mm, und Faserdämmplatten 4), Ausführung nach DIN 18181 (z. Z. Entwurf), an schwerer Schale streifen- oder punktförmig angesetzt

≥60

2

≥20

500

¹) Gültig für flankierende Bauteile mit einer mittleren flächenbezogenen Masse m´L,Mittel von etwa 300 kg/m². Weitere Bedingungen für die Gültigkeit dieser Tabelle siehe Abschnitt 3.1., DIN 4109, Bbl. 1

Vorsatzschale aus Holzwolle-Leichtbauplatten nach DIN 1101, Dicke 25 mm, verputzt, Holzstiele (Ständer) an schwerer Schale befestigt, Ausführung nach DIN 1102

500

≥500

Vorsatzschale aus Gipskartonplatten nach DIN 18180, Dicke 12,5 mm oder 15 mm, Ausführung nach DIN 18181 (z. Z. Entwurf), oder aus Spanplatten nach DIN 68763, Dicke 10 mm bis 16 mm, mit Hohlraumausfüllung 3), Holzstiele (Ständer) an schwerer Schale befestigt 2)

1)

In einem Wand-Prüfstand ohne Flankenübertragung (Prüfstand DIN 522210-P-W) wird das bewertete Schalldämm-Maß R einer einschaligen, biegesteifen Wand durch Vorsatzschalen der Zeilen 1 bis 4 um mindesten 15 dB, der Zeilen 5 und 6 um mindestens 10 dB verbessert.

2)

Bei diesen Beispielen können auch Ständer aus C-Wandprofilen aus Stahlblech nach

3)

Faserdämmstoffe nach DIN 18165 Teil 1, Nenndicke 20 mm bzw. 60 mm, längenbezogener Strömungswiderstand 5 kN · s/m4.

4)

Faserdämmstoffe nach DIN 18165 Teil 1, Anwendungstyp WV-s, Nenndicke 40 mm, s' 5MN/m3.

DIN 18182 Teil 1 verwendet werden.

19 Eingruppierung von biegeweichen Vorsatzschalen von einschaligen, biegesteifen Wänden nach ihrem schalltechnischen Verhalten (Maße in mm) nach DIN 4109, Bbl. 1. Die zugehörigen Schalldämmwerte sind in 18 angegeben.

Beschreibung ≥20

Gruppe1)

≥60

100 150 200 250 275 300 350 400 450 500

Zeile

B (Ohne bzw. federnde Verbindung der Schalen)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

R´w,R ¹) ²)

A (Mit Verbindung der Schalen)

Zeile

Flächenbezogene Masse der Massivwand kg/m²


Zeile

1

2

Wände mit -- Normalmörtel -- Dünnbettmörtel -- Leichtmörtel

869

Mindestwanddicke d in mm ohne Putz, ( ) mit beidseitigem Putz ¹) für die Feuerwiderstandsklasse-Benennung F 30-A

F 60-A

F 90-A

F 120-A

F 180-A

Porenbeton-Blocksteine und Porenbeton-Plansteine nach DIN 4165

75²)

75

100³)

115

150

Porenbeton-Bauplatten und Porenbeton-Planbauplatten nach DIN 4166

(50)

(75)

(75)

(75)

(115)

Hohlwandplatten aus Leichtbeton nach DIN 18 148 Hohlblöcke aus Leichtbeton nach DIN 18 151 Vollsteine und Vollblöcke aus Leichtbeton

50

70

95

115

140

nach DIN 18 152

(50)

(50)

(70)

(95)

(115)

3

Mauerziegel nach

3.1

DIN 105-1

Voll- und Hochlochziegel,

115

115

115

140

175

DIN 105-2

Leichthochlochziegel,

(70)

(70)

(100)

(115)

(140)

DIN 105-3

hochfeste Ziegel und hochfeste Klinker,

DIN 105-4

Keramikklinker

Mauerziegel nach 3.2

4

DIN 105-5

115

115

140

175

190

Leichtlangloch-Ziegelplatten

(70)

(70)

(115)

(140)

(175)

70

1154)

115

115

175

(50)

(70)

(100)

(115)

(140)

Kalksandsteine nach DIN 106-1

5

Leichtlanglochziegel und

Voll-, Loch-, Block- und Hohlblocksteine

DIN 106-1 A1

Voll-, Loch-, BlockHohlblock- und Plansteine

DIN 106-2

Vormauersteine und Verblender

Mauerwerk nach DIN 1053-4

Bauten aus Ziegelfertigbauteilen

115

115

115

165

165

(115)

(115)

(115)

(140)

(140)

1)

Die ( )-Werte gelten für Wände mit beidseitigem Putz nach DIN 18550-2 MG PIV oder DIN 18550-4 Leichtputz

2)

Bei Verwendung von Dünnbettmörtel: d ≥ 50 mm

3)


4)


20 Mindestdicke nicht tragender, Raum abschließender Wände aus Mauerwerk und Wandbauplatten für Brandschutz nach DIN 4102-4. 2

870

3.

XIII Innere Hüllen

Mehrschalige Trennwände

DGfM (Hg.) (2002) Merkblatt Schallschutz nach DIN 4109, 1.1 Band 1, Kap. V-4, Abschn. 3.3.2 Luftschalltechnisches Verhalten von Bauteilen > zweischalige Bauteile, S. 558 ff ebd. Abschn. 3.3.3 Bauliche Varianten zweischaliger Hüllbauteile, S. 564

Als mehrschalige Trennwände sollen in diesem Zusammenhang Gebäudetrennwände zwischen anstoßenden Doppel- oder Reihenhäusern, vorwiegend im Wohnungsbau, verstanden werden. Maßgeblich für ihre konstruktive Ausbildung ist insbesondere der Schallschutz. Trennwände zwischen benachbarten Innenräumen eines Gebäudes werden im Allgemeinen einschalig ausgeführt, da diese Konstruktionsweise für den notwendigen Schallschutz ausreicht. Dies ist indessen bei Gebäudetrennwänden nicht der Fall. Einschalige Trennwände von Doppel- oder Reihenhäusern erreichen bestenfalls das nach Norm vorgeschriebene bewertete Schalldämmmaß R‘w von 57 dB, was jedoch gemäß allgemeinem Konsens für praktische Belange zu wenig ist ( ). Wünschenswert sind Werte von mindestens 62 dB. Aus diesem Grunde werden Gebäudetrennwände im Normalfall zweischalig ausgeführt, d. h. im bauakustischen Sinne in Form eines Masse-Feder-Systems aus zwei biegesteifen Schalen. Die akustische Wirkungsweise dieser Aufbauten ist im Kapitel V beschrieben (). Die grundlegenden konstruktiven Maßnahmen für einen erhöhten Schallschutz werden ebenso dort besprochen (). Grundsätzlich spielen folgende Faktoren eine entscheidende Rolle: t EJFWPN'VOEBNFOUCJT[VN%BDIBCTDIMVTTLPOUJOVJFSMJDIEVSDIgehende Trennfuge zwischen den beiden Schalen. Ihre Breite muss mindestens 30 mm sein, bei einer flächenbezogenen Masse der Schalen von mindestens 150 kg/m2. Empfehlenswert hingegen sind 50 mm: die breitere Trennfuge verbessert den Schallschutz und erlaubt ein geringeres flächenbezogenes Gewicht der Mauerschalen (bis 100 kg/m2 ). Ferner ist bei dieser Breite eine schallbrückenfreie Ausführung einfacher umzusetzen. t 'àMMVOH EFS 'VHF NJU %ÊNNTUPGG HFSJOHFS EZOBNJTDIFS 4UFJfigkeit, vornehmlich mineralische Faserdämmplatten nach DIN 18165-2 "OXFOEVOHTUZQ T (Trittschalldämmplatten). Für Ortbetonschalen kommen spezielle, steifere mineralische Faserdämmplatten infrage. t CFJ IÚIFSFO nÊDIFOCF[PHFOFO (FXJDIUFO EFS .BVFSTDIBMFO * 200 kg/m2 und einer Trennfugenbreite von * 30 mm kann nach Norm auf die Dämmstofffüllung auch verzichtet werden. Mörtelund sonstige Schallbrücken sind durch geeignete Maßnahmen zuverlässig zu vermeiden. t FJOFAuftrennung des Fundaments in zwei Streifenfundamente ist dann empfehlenswert, wenn die zu schützenden Räume unmittelbar über der Fundierungsebene liegen. Dies trifft beispielsweise bei fehlender Unterkellerung auf Räume im Erdgeschoss zu. Einige exemplarische konstruktive Ausbildungen von zweischaligen Gebäudetrennwänden zeigen 24 und 25.


871

Rohdichteklasse der Steine und Wanddicke der Schalen bei zweischaligem Mauerwerk Bewertetes Schalldämm-Maß R´w,R

Beiderseitiges Sichtmauerwerk

SteinRohdichteklasse

Mindestdicke der Schalen ohne Putz mm

0,6 0,9

62

67

Beiderseitg je 15 mm Putz PI, PII oder PIII (Kalk-, Kalkzement- oder Zementputz) 2 · 25 kg/m





2 · 240

0,6 1)

2 · 240

0,7 2)

2 · 240

2 · 175

0,8 2)

2 · 175

0,9 4)

2 · 150

1,0

2 · 150

1,0 3)

2 · 150

1,2 4)

2 · 115

1,4

2 · 115

1,4 5)

2 · 115

--

0,6

2 · 240

6)

0,9

175 + 240

0,8 7)

0,9

115 + 175

1,4

2 · 115

dB

57

Beiderseitig je 10 mm Putz PIV (Kalkgips- oder Gipsputz) 2 · 10 kg/m²

--

2 · 240

0,5

6)

2 · 240

2 · 175

0,8 7)

2 · 175

1,0 7)

2 · 150

0,9 7)

2 · 150

1,4

2 · 115

1,2

2 · 115

0,6

1,0

2 · 240

1,0

1,2

175 + 240

1,2

1,4

2 · 175

1,8

115 + 175

2,2

2 · 115

8)

8)

2 · 240

2 · 240

0,9

175 + 240

1,2

1,4

2 · 175

1,4

2 · 175

1,8

115 + 175

1,6

115 + 175

2,2

2 · 115

2,0

2 · 115

175 + 240

¹) Bei Schalenabstand ≥ 50 mm und Gewicht jeder einzelnen Schale ≥ 100kg/m² kann die Stein-Rohdichteklasse um 0,2 niedriger sein. ²) Bei Schalenabstand ≥ 50 mm und Gewicht jeder einzelnen Schale ≥ 100kg/m² kann die Stein-Rohdichteklasse um 0,3 niedriger sein. ³) Bei Schalenabstand ≥ 50 mm und Gewicht jeder einzelnen Schale ≥ 100kg/m² kann die Stein-Rohdichteklasse um 0,4 niedriger sein. 4)

Bei Schalenabstand ≥ 50 mm und Gewicht jeder einzelnen Schale ≥ 100kg/m² kann die Stein-Rohdichteklasse um 0,5 niedriger sein.

5)

Bei Schalenabstand ≥ 50 mm und Gewicht jeder einzelnen Schale ≥ 100kg/m² kann die Stein-Rohdichteklasse um 0,6 niedriger sein.

6)

Bei Schalen aus Gasbetonsteinen oder-platten nach DIN 4165 oder DIN 4166 sowie aus Leichtbetonsteinen mit Blähton als Zuschlag nach DIN 18151 oder DIN 18152 und einem Schalenabstand ≥ 50 mm und Gewicht jeder einzelnen Schale von ≥ 100kg/m² kann die Stein-Rohdichteklasse um 0,1 niedriger sein.

7)

Bei Schalen aus Gasbetonsteinen oder-platten nach DIN 4165 oder DIN 4166 sowie aus Leichtbetonsteinen mit Blähton als Zuschlag nach DIN 18151 oder DIN 18152 und einem Schalenabstand ≥ 50 mm und Gewicht jeder einzelnen Schale von ≥ 100 kg/m² kann die Stein-Rohdichteklasse um 0,2 niedriger sein.

8)

Bei Schalen aus Gasbetonsteinen oder-platten nach DIN 4165 oder DIN 4166 sowie aus Leichtbetonsteinen mit Blähton als Zuschlag nach DIN 18151 oder DIN 18152 kann die Stein-Rohdichteklasse um 0,2 niedriger sein.

21 Bewertetes Schalldämmmaß R‘w,R von zweischaligem, mit Normalmörtel gemauertem Mauerwerk mit durchgehender Gebäudetrennfuge (Ausführungsbeispiele, Rechenwerte) nach DIN 4109, Bbl. 1.

872

XIII Innere Hüllen

5

8 2 1

1 7

Geb. A

6

Geb. B

z

x

22 Schematische Darstellung einer zweischaligen Gebäudetrennwand nach DIN 4109, Bbl. 1, Vertikalschnitt.

Geb. A

1

1

Geb. B

2

3 Geb. A

1 2

1

Geb. B

y

4

3

x

23 Schematische Darstellung einer zweischaligen Gebäudetrennwand nach DIN 4109, Bbl. 1, Horizontalschnitt. Außenwand in einschaliger (oben) und zweischaliger (unten) Ausführung. 1 2 3 4 5 6 7 8

Gebäudetrennwandschale Trennfuge mit Dämmstofffüllung Außenwandschale Verblendschale der Außenwand Massiv-Geschossdecke Kellersohle/Erdgeschossbodenplatte Fundament Abschalung der Deckenstirn mit Mauerstein z

24 Zweischalige Gebäudetrennwand aus Ziegelmauerwerk mit gemeinsamem Fundament.

x

M 1:20

0

100

200 mm


873

z

x

M 1:20

0

100

200 mm

25 Zweischalige Gebäudetrennwand aus Porenbetonsteinen mit getrenntem Fundament.

874

4.

XIII Innere Hüllen

Trennwände in Rippenbauweise DIN 4103-4 DIN 18183 DIN EN 520, DIN 14190 DIN EN 14195, DIN 18182-1 DIN EN 14566 DIN EN 13963 DIN EN 12680 DIN 1052

5SFOOXÊOEFJO3JQQFOCBVXFJTFTJOEXJFBMMFBOEFSFO3JQQFOTZsteme im Wesentlichen aus einer Rippenschar und einer – in diesem Fall ausnahmslos – beidseitigen Beplankung oder Bekleidung zusammengesetzt. Die Rippenschar inklusive stets vorhandener Randprofile besteht im Normalfall entweder aus kalt verformten Stahlblechprofilen oder aus Holz bzw. Holzwerkstoffen. Man spricht dabei von Ständern, bzw. insgesamt von einer Ständerwand. Die Beplankung oder Bekleidung kann grundsätzlich aus Holz, Holzwerkstoffen, Metallblechen oder auch anderen geeigneten Werkstoffen bestehen, wird heute vorzugsweise aber aus Gipskartonplatten nach DIN 18180 oder alternativ aus Gipsfaserplatten, jeweils einoder zweilagig ausgeführt. Neben frei stehenden Trennwänden werden in dieser Bauweise auch Vorsatzschalen vor einschaligen Trennwänden vorgebaut. Dabei wird das Ständerwerk nur außenseitig beplankt. Diese Konstruktionen bezwecken eine Verbesserung des Schall- und ggf. des Wärmeschutzes der einschaligen Trennwand.

4.1

Einfach- und Doppelständerwände

Analog zu ein- und zweischaligen Trennwänden lassen sich Trennwände in Rippenbauweise bzw. Ständerwände mit einfachem oder doppeltem Ständerwerk ausführen. Man spricht deshalb von Einfach- oder Doppelständerwänden. Eine Bekleidung oder Beplankung erfolgt dabei stets nur an den beiden Außenflächen der Unterkonstruktion. Doppelständerwände bieten einen erhöhten Schallschutz. Die beiden nebeneinander angeordneten Ständerwerke können je nach Erfordernissen vollständig getrennt, mit dazwischengelegten federweichen Distanzstreifen oder auch mit koppelnden Zwischenlaschen ausgeführt werden.

4.2

Ständerwände mit Unterkonstruktion aus Holzprofilen

Grundsätzlich können Trennwände in Rippenbauweise innerhalb eines in Holzrippenbauweise ausgeführten Gebäudes sowohl nicht tragend wie auch als ein Bestandteil des Primärtragwerks tragend zur Ausführung kommen. Die Norm unterscheidet deshalb eine statisch bei der Aussteifung nicht mitwerkende Beplankung von einer statisch nicht wirksamen Bekleidung. Für tragende Innenwände gelten sinngemäß die Aussagen in Kapitel XII-5 ( ), im Folgenden werden nicht tragende Trennwände besprochen.

DIN 4103-4

zu tragenden Holzrippenwänden siehe Kap. XII-5, Abschn. 2.1.1 Holzrahmenwände, S. 457

4.2.1 Werkstoffe

t EFS6OUFSLPOTUSVLUJPO

Für Unterkonstruktion und Bekleidung kommen nach der Norm die folgenden Werkstoffe infrage: Die Unterkonstruktion in Form des Ständerwerks kann grundsätzlich ausgeführt werden aus: t Vollholz oder verleimtem Holz, der Güteklasse II nach DIN 4074-1 t Flachpressplatten nach DIN 68763, Emissionsklasse E 1. Voraussetzung ist eine beidseitig aufgeleimte Beplankung aus mindestens 13 mm dicken Spanplatten nach DIN 68763. Beplan-


875

kungsstöße sind auf Rippen anzuordnen, außer bei Elementstößen von vorgefertigten Wandtafeln. Bekleidungen können bestehen aus:

t EFS#FLMFJEVOH

t FJOFSBretterschalung t Holzwerkstoffen wie tt Spanplatten nach DIN 18764-1 und -2, DIN 68765 tt Sperrholz nach DIN 68705-1 bis -5 tt harte Holzfaserplatten nach DIN 68750, DIN 68751 und DIN 68754-1 t ebenen Faserzementtafeln nach DIN EN 12467 t Gipskartonplatten nach DIN EN 520, DIN 18180 und DIN EN 14190 ( )

genauere Angaben zu Gipskartonplatten vgl. Abschn. 4.3 Ständerwände mit Unterkonstruktion aus Metallprofilen, 4.3.1 Werkstoffe > der Bekleidung oder Beplankung, S. 882

t BOEFSFOCBVBVGTJDIUMJDI[VHFMBTTFOFO8FSLTUPGGFO [#(JQTGBserplatten oder mineralisch gebundenen Flachpressplatten Die Querschnittsabmessungen von Zwischen- und Randrippen aus Holz in Ständerwänden sind in DIN 4103-4 geregelt ( 26). Grundsätzlich werden Rippenachsabstände von 625 mm vorausgesetzt, was der oktametrischen Maßordnung entspricht (625 mm, ...). Daneben sind auch Achsmaße von 600 mm entsprechend der Maßordnung nach DIN 18000 realisierbar ( ). Es sind Bauprodukte mit entsprechenden Standardmaßen am Markt erhältlich. Die Querschnittsbreiten b der Tabelle in 26 dürfen unterschritten werden, sofern die Querschnittshöhe h soweit vergrößert wird, dass das Widerstandsmoment des Querschnitts insgesamt mindestens so groß wie ursprünglich ist. Waagrechte Hölzer können nach konstruktiven Erfordernissen dimensioniert werden. Die vorgeschriebenen Mindestdicken für die Beplankung der Trennwände sind 27 zu entnehmen.

4.2.2 Abmessungen

Holzwerkstoffplatten werden mit mechanischen Verbindungsmitteln wie Nägeln, Klammern oder Schrauben auf der Unterkonstruktion befestigt, wobei die Abstände untereinander nicht größer als das 80-fache des Stiftdurchmessers, maximal jedoch 200 mm sein dürfen ( 29, 30). Auch eine Verleimung nach Vorgabe der Norm ( ) ist möglich. Gipskartonplatten werden gemäß DIN EN 14566 mithilfe mechanischer Verbindungsmittel befestigt. Ständer werden mit Kopf- und Fußrippen entweder gar nicht verbunden, wie bei Bekleidungen aus Platten der Fall, oder ansonsten bei nicht schubfesten Bretterbekleidungen beispielsweise mit zwei Stichnägeln.

4.2.3 Befestigung von Rippen und Bekleidung

zu Maßordnungen Band 1, Kap. II-3, Abschn. 2.1 und 2.4

DIN 1052, 14.4

876

XIII Innere Hüllen

Einbaubereich nach DIN 4103 Teil 1 1 Wandhöhe H

2600

3100

Wandkonstruktion

2 4100

2600

3100

4100

Mindestquerschnitte b/h

Beliebige Bekleidung1)

60/60

60/80

60/80

Beidseitige Beplankung aus Holzwerkstoffen2) oder Gipsbauplatten3), mechanisch verbunden4)

40/40

40/60

40/80

40/60

40/60

40/80

Beidseitige Beplankung aus Holzwerkstoffen, geleimt5)

30/40

30/60

30/80

30/40

30/60

30/80

Einseitige Beplankung aus Holzwerkstoffen5) oder Gipsbauplatten, mechanisch verbunden

40/60

60/60

60/60

1)

Z. B. Bretterschalung. Genormte Holzwerkstoffe und mineralisch gebundene Flachpressplatten. 3) Siehe Abschnitt 4.4.3., DIN 4103-4 4) Siehe Abschnitt 4.4., DIN 4103-4 5) Wände mit einseitiger, aufgeleimter Beplankung aus Holzwerkstoffplatten können wegen der zu erwartenden, klimatisch bedingten Formänderungen (Aufwölben der Wände) allgemein nicht empfohlen werden. 2)

26 Erforderliche Mindestquerschnitte b/h für Holzstiele oder -rippen bei einem Achsabstand a = 625 mm in Abhängigkeit von Einbaubereich, Wandhöhe und Wandkonstruktion gemäß DIN 4103-4.

d min. 1250/2

1250/3

ohne zusätzliche Bekleidung

13 ³)

10

mit zusätzlicher Bekleidung ¹)

10

8

Bretterschalung

Ô 12

Ô 12

Gipsbauplatten ²)

12,5

12,5

Unterstützungsabstand a

Holzwerkstoffe, organisch oder mineralisch gebunden

¹) z.B. mit Bretterschalung, Gipsbauplatten. ²) siehe Abschnitt 4.4.3., DIN 4103-4

27 Erforderliche Mindestdicken d von Bekleidungen oder Beplankungen in Abhängigkeit vom Unterstützungsabstand gemäß DIN 4103-4.

³) für mineralisch gebundene Platten Mindestdicke 12 mm


877

Analog zu nicht tragenden einschaligen Trennwänden können die Anschlüsse an angrenzende Bauteile entweder starr oder gleitend ausgeführt werden ( 31 bis 33). Gleitende Anschlüsse sind dann notwendig, wenn mit größeren Verformungen der flankierenden Bauteile zu rechnen ist. Dies gilt insbesondere für obere Anschlüsse unter Decken, die sich stärker durchbiegen. Gemäß Norm sind im Regelfall an Kopf- und Fußrippe mindestens eine Holzschraube (Ø 6 mm) je Meter Wandlänge oder gleichwertige Verbindungsmittel anzuordnen. Seitlich sind je zwei Holzschrauben (Ø 6 mm) oder Vergleichbares vorzusehen. Im Sonderfall, d. h. bei beidseitiger Beplankung aus genormten Holzwerkstoffen oder Gipsbauplatten bis zu einer Länge von 5000 mm genügt die Befestigung an angrenzende Holzbauteile mit mindestens zwei Holzschrauben (Ø 12 mm) pro Seite, vorausgesetzt die Wand setzt auf dem Boden auf.

1

TW

4.2.4 Anschlüsse

D

S

≤ 1000

2

1 Holzschraube ds ≥ 6 mm TW*

28 Anschlussmöglichkeit für Trennwände in Rippenbauweise an angrenzende Bauteile nach DIN 4103-4. 1 Regelfall, 2 Sonderfall: TW Trennwand TW* Trennwand, beidseitige Beplankung mit Holzwerkstoffen oder Gipsbauplatten D angrenzende obere Decke S durch angrenzende Seitenwand konstruktiv gehalten je 1 Holzschraube ds ≥ 12 mm

L ≤ 5000

XIII Innere Hüllen

M 1:5

30

878

0

50 mm

29

29 Rippe und Plattenstoß einer mit GK doppelt beplankten Holzständerwand, profilierter Stoß verspachtelt (Horizontalschnitt) (Fa. Knauf).

y

z 0

50 mm

M 1:5

x

x

31 Deckenanschluss starr (Fa. Knauf).

30

30 Plattenstoß einer mit GK doppelt beplankten Holzständerwand, unprofilierter Stoß verspachtelt und mit eingelegtem Streifen bewehrt (Vertikalschnitt) (Fa. Knauf).

y z

M 1:5 0

32 Seitlicher starrer Anschluss an massive Querwand (Fa. Knauf).

50 mm

0

50 mm

0

50 mm

M 1:5

x x

29

y

33 Bodenanschluss (Fa. Knauf).

z 0

M 1:5

34 Ecke (Fa. Knauf).

x

50 mm

x

M 1:5


879

0

50 mm

M 1:5

35

35 Rippe und Plattenstoß einer mit GK doppelt beplankten Holzdoppelständerwand (Horizontalschnitt)(Fa. Knauf). 36

y

x

z 0

36 Plattenstoß einer mit GK doppelt beplankten Holzdoppelständerwand (Vertikalschnitt) (Fa. Knauf).

50 mm

M 1:5 x

M 1:5 50 mm

37 Deckenanschluss starr (Fa. Knauf). 39

y

z x

x

0

37

0

M 1:5 0

50 mm


50 mm

38

M 1:5

y

M 1:5

z

0

x

39 Bodenanschluss (Fa. Knauf). 50 mm

x


880

XIII Innere Hüllen

4.2.5 Schallschutz

Für die bauakustische Wirkungsweise von Holzständerwänden gelten sinngemäß die Aussagen zu Metallständerwänden ( ). Schallschutzwerte einiger exemplarischer Wandaufbauten sind in 41 zu finden.

Abschn. 4.3 Ständerwände mit Unterkonstruktion aus Metallprofilen, 4.3.5 Schallschutz, S. 890

4.2.6 Brandschutz DIN 4102-4, 4.12 Band 1, Kap. V-5, Abschn. 10.3.3 Holztafelwände, S. 598 ff Abschn. 4.3 Ständerwände mit Unterkonstruktion aus Metallprofilen, 4.3.6 > Brandschutz, S. 894 DIN 4102-4, 4.12.4.1

Unter festgelegten Voraussetzungen ( ) können Holzständerwände in feuerhemmender und feuerbeständiger Bauart ausgeführt werden. Grundlegende Aussagen finden sich in ( ). Zur Ausführung von Gipsplattenbeplankungen gelten die Aussagen zu Metallständerwänden ( ), weitere Werkstoffe für die Beplankung sind in ( ) angegeben. Gleiches gilt für die Befestigung der Beplankung auf der Unterkonstruktion, wobei auf Holzunterkonstruktion neben Schnellbauschrauben auch Klammern oder Nägel einsetzbar sind. Bei Holzständerwänden sind zur Erlangung eines Feuerwiderstands insbesondere folgende Bedingungen zu berücksichtigen: t .JOEFTUCSFJUFEFS)PM[SJQQFJTUNN t 3JQQFOCFTUFIFOJN/PSNBMGBMMBVT#BVTDIOJUUIPM[VOELÚOOFO auch aus Spanplattenstreifen gefertigt sein, sofern die Beplankung ebenfalls aus Spanplatte besteht. t CFJtragenden Innenwänden sind die Druckspannungen in den Rippen einzuschränken. t .JOEFTUCFQMBOLVOHTEJDLFOoTJFIFEJF5BCFMMFJO 42.

4.3

Ständerwände mit Unterkonstruktion aus Metallprofilen DIN 18183

4.3.1 Werkstoffe

Ständerwände aus Metallunterkonstruktion und Gipsplattenbekleidung stellen die am weitesten verbreitete Anwendungsvariante von nicht tragenden Trennwänden in Rippenbauweise dar und bilden die Grundlage des modernen Innenausbaus in Trockenbauweise oder Trockenbaus. Sie sind rasch und mit großer Präzision montierbar und lassen sich im Fall von Grundrissänderungen leicht zerstören oder demontieren. Es sind folgende Werkstoffe üblich:

t EFS6OUFSLPOTUSVLUJPO DIN 14195

Die Unterkonstruktion besteht im Normalfall aus kaltverformten Profilen aus Stahlblech mit niedrigem Kohlenstoffgehalt – also guter Duktilität – mit einem Zink-, Aluminium-Zink- oder ZinkAluminiumüberzug. Zu diesem Zweck wird kontinuierlich schmelztauchveredeltes Band oder Blech verarbeitet. Die Oberflächen der Profile werden zur Vergrößerung der Beulsteifigkeit im Regelfall längs profiliert. Gleichzeitig vergrößert die Querschnittssickung die federnde Nachgiebigkeit des Profils quer zur Wandebene, die zur Gewährleistung eines ausreichendes Schallschutzes der Wandkonstruktion erforderlich ist. Diese Federwirkung quer zur Wandebene wird durch die einseitig offene C- oder U-Form der üblichen Ständerprofile unterstützt ( 43).


System

881

Technische Daten Maße Wand- Stän- Beplankung dicke der Dicke Art D

A Holzständerwand

h

Nach- Rw,R weis

ca. kg/m2

Wärmeschutz

1)

2)

2)

Dämm- U-Wert Dämmschicht schicht

dB

mm

W/(m²K)

mm

1

37

40

0,71 0,60

40 60

1

39

40

0,54 0,48

60 80

1

41

40

64

2

43

60

0,65 0,55

40 60

Schallschutzplatten GKB/GKF

52

2

43

60

0,51 0,45

60 80

GKB/GKF oder DIAMANT oder

60

1

59

2x40

1

60

2x40 0,44

2x40

Einfachständerwerk - einlagig beplankt 85

60 12,5

d

h D

d

Ständerachsabstand 62,5

B Holzständerwand

d

Schallschutz Gewicht

105

80

GKB/GKF oder

30


31

GKB/GKF oder DIAMANT oder

50

3)

Einfachständerwerk - zweilagig beplankt


60

d

110

d

h D

2x12,5

3)

80

Doppelständerwerk - zweilagig beplankt


d

C Holzständerwand

130

175

125 (2x60)

74

h D

2x12,5

3)

d

215

D Holzfachwerkwand - Bekleidung

165 (2x80)


62

4)

GKB/GKF

21

Werte abhängig von FachwerkwandKonstruktion

≥ 150 ≥ 100

25

GKF

42

Gefache Bestand oder mit Dämmstoff füllen

h D

d

12,5

Fireboard - einlagig beplankt

Ständerachsabstand d

4)

≥ 140 ≥ 100

d

h D

≤100

Legende: 1)

2)

3) 4) 5)

2x40

≥ 125 ≥ 100

d

E Holzfachwerkwand - Bekleidung

60

Platten - einlagig beplankt

Ständerachsabstand ≤62,5(12,5mm)/ ≤100(25mm)

1

20

Fireboard

Werte abhängig von FachwerkwandKonstruktion

32 Gefache Bestand oder mit Dämmstoff füllen

Nachweis Schallschutz:

1 Knauf Prüfbericht SW 00086 2 Knauf Prüfbericht 006/2002 teilweise interpolierte Werte teilweise interpolierte Werte Rw,R = Recherwert des bewerteten Sachalldämm-Maßes des trennenden Bauteils gem. DIN 4109, ohne Längsleitung über flankierende Bauteile Dämmschicht nach DIN 18165-1; längenbezogener Strömungswiderstand nach DIN EN 29 053: r ≥ 5 kPa · s/m2; Wärmeleitfähigkeitsgruppe 040 Angaben des Gewichtes ohne Berücksichtigung der Dämmschicht Nur Gewicht der Bekleidung; das Gesamtgewicht ist abhängig von der Fachwerkwandkonstruktion Bei Klammerung der 2. Lage: Rw,R=47 dB (Nachweis Prüfbericht 006/2002)

41 Schallschutz verschiedener Ausführungsvarianten von Holzständerwänden (gemäß Herstellerangaben Fa. Knauf)

882

XIII Innere Hüllen

*N 3BINFO WPO 4UÊOEFSXBOETZTUFNFO XFSEFO EJF GPMHFOEFO Profilarten unterschieden: t $%FDLFOQSPmM

CD)

t 6%FDLFOQSPmM

UD)

t $8BOEQSPmM

CW)

t 68BOEQSPmM

UW)

t -8BOEJOOFOFDLQSPmM

LWi)

t -8BOEBVFOFDLQSPmM LWa) t 6"VTTUFJGVOHTQSPmM

UA)

C-Profile lassen sich in U-Profile einführen. Ständer- sowie Kopf- und Fußprofile werden allein über die Befestigung an der Beplankung miteinander verbunden. t EFS#FLMFJEVOHPEFS#FQMBOLVOH

Es kommen Gipskartonplatten (GK-Platten) nach DIN EN 520, DIN 18180 und DIN EN 14190 zur Anwendung oder alternativ Gipsfaserplatten. Gipskartonplatten sind ebene rechteckige Platten, die aus einem Gipskern und einer daran haftenden Ummantelung aus einem festen, widerstandsfähigen Karton bestehen; die Kartonoberflächen können in Abhängigkeit vom Verwendungszweck der jeweiligen Plattenart variieren, und der Kern kann Zusätze enthalten, die der Platte zusätzliche Eigenschaften verleihen. Die Längskanten sind kartonummantelt und dem Verwendungszweck entsprechend ausgebildet ( 44).3 Hinsichtlich ihrer Tragfähigkeit wirkt die GK-Platte analog zu einer Sandwichplatte. Die zugfesten Kartondecklagen übernehmen wechselseitig die Zugbeanspruchung aus Biegung, der spröde Gipskern übernimmt die Schubkräfte. GK-Platten sind nach DIN EN 520 in verschiedenen Varianten einsetzbar: t (JQTQMBUUFTyp A: Standardplatte t (JQTQMBUUF Typ H: imprägnierte Ausführung mit reduzierter Wasseraufnahmefähigkeit für Nassräume t (JQTQMBUUFTyp E: für Beplankungen von Außenwandelementen (keine dauernde Bewitterung). Reduzierte wasseraufnahmefähigkeit und Wasserdampfdurchlässigkeit t (JQTQMBUUFTyp F: mit verbessertem Gefügezusammenhalt des Kerns bei höheren Temperaturen zum Einsatz als Brandschutzplatte.


883

D

D

d

d


Feuerwiderstandsklasse-Benennung d

d

Zeile b ≥40

einschalige Ausführung 1 2

1) 2)

b ≥40

zweischalige Ausführung

F 30-B

Mindestbeplankungsdicke d in mm Mindestdämmschichtdicke D in mm/Mindestrohdichte in kg/m3 bei Verwendung einer Dämmschicht nach DIN 4102-4, Abs. 4.10.4

12,5

1)

40/30

F 60-B 2 x 12,5 40/40

F 90-B 2)

F 120-B

F 180-B

2 x 12,5 80/100

Alternativ auch 18 mm GKB oder ≥ 2 x 9,5 mm GKB Alternativ auch 25 mm

42 Für Brandschutz erforderliche Mindestbeplankungsdicken nicht tragender Einfach- oder Doppelständerwände aus Gipskarton-Feuerschutzplatten (GFK) mit Ständern und/oder Riegeln aus Holz sowie Angaben zur Dämmschicht gemäß DIN 4102-4, 4.12.

C-Deckenprofil (CD)

U-Aussteifungsprofil (UA)

volle Kante

x

b

x1

b

b

s s

s h

Winkelkante

h h

C-Wandprofil (CW)

L-Wandinneneckenprofil (LWi)

x1

x1

Abgeflachte Kante x1

b

b

b

x2

s s

s

x1

Halbrunde Kante

h h h

L-Wandaußeneckenprofil (LWa)

U-Wandprofil (UW)

Halbrunde abgeflachte Kante

b

x1

b

s

s

x1

h

Runde Kante

h

43 Stahlblechprofile für Metallständerkonstruktionen mit den zugehörigen Kürzeln nach DIN 18182-1.

44 Alternative Längskantenausbildungen nach DIN EN 520.

884

XIII Innere Hüllen

t (JQTQMBUUFTyp P: Putzträgerplatte t (JQTQMBUUF Typ D: mit definierter Dichte für verbesserte Leistungsfähigkeit t (JQTQMBUUFTyp R: mit erhöhter Bruchfestigkeit in Längs- und Querrichtung t (JQTQMBUUFTyp I: mit erhöhter Oberflächenhärte Parallel unterscheidet die DIN 18800 folgende Plattenarten: t Bandgefertigte Gipsplatten tt Bauplatten (GKB) tt Feuerschutzplatten (GKF) tt Bauplatten imprägniert (GKBI) mit verzögerter Wasseraufnahme tt Feuerschutzplatten imprägniert (GKFI) mit verzögerter Wasseraufnahme tt Putzträgerplatten (GKP) t Werkmäßig mechanisch bearbeitete Platten tt Zuschnitt-Gipsplatten, rechteckig zugeschnitten oder quadratisch als Gipskassetten

Abschn. 2.4, S. 866

tt gelochte Gipsplatten mit durchgehenden Löchern, in besonderen Lochfeldern und Mustern angeordnet. Quadratische gelochte Gipsplatten werden als gelochte Gipsplattenkassetten bezeichnet. Gelochte Gipsplatten finden vorwiegend in Unterdecken Verwendung ( ). Die meisten Ausführungen sind auch für den Auftrag eines Gipsputzes oder für das Aufbringen einer dekorativen Beschichtung geeignet. Bandgefertigte GK-Platten werden in einem kontinuierlichen Endlosprozess gefertigt. Beide Längskanten lassen sich aus diesem Grunde in verschiedenen Geometrien profilieren, welche die flächenbündige Verspachtelung erlauben ( 44). Querkanten sind hingegen stumpf geschnitten und nicht kartonummantelt.

t EFS%ÊNNTUPGGGàMMVOH

Dämmstofffüllungen übernehmen bei Trennwänden in erster Linie die Funktion der bauakustisch wirsamen Hohlraumdämpfung. *ISF EZOBNJTDIF 4UFJmHLFJU JTU FOUTQSFDIFOE OJFESJH [V XÊIMFO Üblicherweise kommen Mineralfaserdämmstoffe zum Einsatz. Wird


885

zusätzlich ein Brandschutz gefordert, sind weitere Anforderungen an den Dämmstoff zu stellen, insbesondere hinsichtlich seiner Brennbarkeit. Übliche Nennbreiten von GK-Platten sind 600 mm, 625 mm, 900 mm, 1200 mm und 1250 mm. Übliche Nenndicken sind 9,5 mm, 12,5 mm, 15 mm, 20 mm. Vorgeschriebene Wandmaße sind der Tabelle in 46 zu entnehmen.

4.3.2 Standardmaße

Für die Befestigung der GK-Platten an der Unterkonstruktion kommen selbst bohrende oder selbst schneidende Schnellbauschrauben (Gipsplattenschrauben), häufig mit Trompetenkopf, zum Einsatz ( 47, 48). Bei doppellagigen Beplankungen wird die zweite Lage durch die erste hindurch an der Unterkonstruktion befestigt. Die Schraubenköpfe werden versenkt verschraubt und anschließend flächenbündig verspachtelt.

4.3.3 Befestigung

Anschlussprofile (Kopf- und Fußleisten) werden mit Schrauben in einem maximalen Abstand von 1000 mm an Decke und Fußboden befestigt, seitlich mit mindestens 3 Befestigungspunkten. Es sind starre und gleitende Anschlüsse ausführbar, letztere bei Existenz größerer Verformungen der angrenzenden Bauteile. Beispiele für gleitende Anschlüsse an Decken und Massivwände zeigen 53, 54, 58.

4.3.4 Anschlüsse

y

x

45 Einfach und doppelt beplankte Metallständerwand.

886

XIII Innere Hüllen

Zeile

Kurzzeichen der Wand

Profil nach DIN 18182 Teil 1

Dicke der Beplankung je Seite ¹)

Dicke der Wand

mm

mm

12,5

75

maximale Wandhöhe h in mm im Einbaubereich ²) 1

2

Einfachständerwände CW 50 x 50 x 06 1

CW 50/75

2750 3000

CW 50 x 50 x 07 2

CW 50/100

CW 50 x 50 x 06

2600 12,5 +12,5

100

4000

CW 50 x 50 x 07

3500 2600

3

CW 75/100

CW 75 x 50 x 06

12,5

100

4500

4

CW 75/125

CW 75 x 50 x 06

12,5 +12,5

125

5500

3750 5000 3750

5

CW 100/125

CW 100 x 50 x 06

12,5

125

5000

4250

6

CW 100/150

CW 100 x 50 x 06

12,5 +12,5

150

6500

5750

4500

4000

4000

2600

Doppelständerwände (gegeneinander abgestützte Ständer)

7

CW 50 + 50/155

CW 50 x 50 x 06

155 12,5 +12,5

8

CW 75 + 75/205

CW 75 x 50 x 06

205

6000

5500

9

CW 100 + 100/255

CW 100 x 50 x 06

205

6500

6000

Doppelständerwände (getrennte Ständer) und frei stehende Vorsatzschalen ²) 10

CW 50 + 50/. . .

CW 50 x 50 x 06

12,5 +12,5

2600

--

11

CW 75 + 75/. . .

CW 75 x 50 x 06

12,5

3000

2500

12

CW 75 + 75/. . .

CW 75 x 50 x 06

12,5 +12,5

3500

2750

13

CW 100 + 100/. . .

CW 100 x 50 x 06

12,5

4000

3000

14

CW 100 + 100/. . .

CW 100 x 50 x 06

12,5 +12,5

4250

3500

1) 2) 3)

. . . 3)

Bei Vorsatzschalen nur einseitige Beplankung. Beispiel für das Kurzzeichen einer Vorsatzschale: V -- CW 75/87,5; es setzt sich zusammen aus dem Buchstaben V (für Vorsatzschale), dem verwendeten C--Wandprofil CW und der jeweiligen Dicke der Vorsatzschale. Abhängig vom Abstand der Ständerreihen.

46 Maße von Metallständerwänden gemäß DIN 18183.


887

47

48

47 Rippe und Plattenstoß einer mit GK doppelt beplankten Metallständerwand (Horizontalschnitt) (Fa. Knauf).

y

M 1:5 z

0

0

50 mm

50 mm

M 1:5

x

0

50 mm

x

x

48 Plattenstoß einer mit GK doppelt beplankten Metallständerwand (Vertikalschnitt) (Fa. Knauf).


M 1:5

51

y

M 1:5

z

49

x

0

50 mm

0

50 mm


49

M 1:5

y

51 Bodenanschluss (Fa. Knauf).

z 0

50 mm

x x

M 1:5


888

XIII Innere Hüllen

53 Gleitender Deckenanschluss, Minderung des Schallschutzes um ca. 3 dB (nach Angaben des Herstellers) (Fa. Knauf).

54 Gleitender Deckenanschluss, ohne Minderung des Schall- oder Brandschutzes der Trennwand (Fa. Knauf).

M 1:5

z

0

0

50 mm

x

x

0

M 1:5

z 50 mm

50 mm

M 1:5

55 Bodenanschluss auf schwimmendem Estrich: hier Gipsfaserplatte 18 mm dick. Es entsteht eine starke Schallübertragung zwischen den benachbarten Räumen über die dünne, leichte und gleichzeitig biegesteife Estrichschale. Gleiches gilt für einen Zementestrich. Diese Lösung ist nur für geringe Schallschutzansprüche geeignet (Fa. Knauf).

z

x x

56 Deutliche Verringerung der Schallleitung über die Estrichschale durch Abfugung A. Hier Zementestrich (Fa. Knauf).

0

M 1:5

0

50 mm

M 1:5

z

x

57 Bodenanschluss der Metallständerwand direkt auf der Bodenplatte. Unterbrechung der Estrichplatte. Verringerte Schalllängsleitung zwischen benachbarten Räumen, jedoch reduzierte Flexibilität. Links Zement-, rechts Trockenestrich (Fa. Knauf).

A

z

50 mm


889

y 0

x

M 1:5

50 mm

58 Gleitender Wandanschluss durch formschlüssige Übergreifung mit einem starr befestigten Anschluss-Wandstreifen (oben). Gleitender Anschluss zwischen zwei Wandabschnitten, ebenfalls formschlüssig übergreifend (unten) (Fa. Knauf).

890

XIII Innere Hüllen

4.3.5 Schallschutz

Der Schallschutz von Ständerwänden, die in bauakustischer Hinsicht als zweischalige Wandbauteile gelten, beruht auf dem Prinzip des Masse-Feder-Systems wie in Kapitel V beschrieben ( ). Wesentliche Faktoren sind dabei:

Band 1, Kap. V-4, Abschn. 3.3.2 Luftschalltechnisches Verhalten von Bauteilen > zweischalige Bauteile, S. 558 sowie ebendort Abschn. 3.3.3 Bauliche Varianten zweischaliger Hüllbauteile, S. 564

t EJF 'FEFSXJSLVOH EFS PGGFOFO $1SPmMF BVT LBMUWFSGPSNUFN Feinblech. Diese kann durch geeignete Profilierung verbessert werden ( 60). t EJFWFSIÊMUOJTNÊJHEàOOFOVOECJFHFXFJDIFO(,4DIBMFO%PQpellagige Beplankung vergrößert die schwingende Masse um das Doppelte, vergrößert hingegen die Steifigkeit der Gesamtschale wegen ihrer mangelnden Schubfestigkeit an der Kontaktfuge zwischen den Platten nicht in gleichem Maße. Dies wirkt sich akustisch günstig aus. t EJF)PIMSBVNEÊNQGVOHNJUUFMT%ÊNNTUPGGHFSJOHFSEZOBNJTDIFS Steifigkeit wie beispielsweise Mineralwolle. t EJF5SFOOVOHEFS6OUFSLPOTUSVLUJPOJO[XFJHFTPOEFSUF4UÊOEFSwerke (Doppelständerwand) ( 59). Durch die Vergrößerung des Schalenabstands wird das Schwingungsverhalten des GeTBNUTZTUFNTWFSCFTTFSU%JFLPOTUSVLUJWF5SFOOVOHEFSCFJEFO Ständerwerke unterbindet die direkte Schallübertragung über die Unterkonstruktion. t EJFEJDIUFVOENÚHMJDITUGSFJGFEFSOEF"VTGàISVOHEFS"OTDIMàTTF Die Anschlussprofile werden punktuell befestigt und zu diesem Zweck mit elastischen Trennstreifen gegen das anschließende Bauteil abgefugt.

Band 1, Kap. V-4, Abschn. 3.4.4 Verbesserung des Trittschallschutzes durch schwimmende Estriche, S. 570 ff

Die Tabelle auf 68 zeigt Schalldämmwerte verschiedener Wandaufbauten. Kritisch hinsichtlich der Trittschallübertragung sind Bodenanschlüsse von Metallständerwänden auf Decken mit schwimmenden Estrichen () ( 55). Für einen ausreichenden Trittschallschutz muss die Schalllängsleitung über die leichte Estrichplatte unterbunden werden. Dies kann durch Aufschlitzen des Estrichs unter der Trennwand erfolgen ( 56) oder durch Aufsetzen der Wand auf der Rohdecke und Aussparung der Estrichkonstruktion ( 57). Im Allgemeinen schränken diese Maßnahmen indessen die Nutzungsflexibilität der Raumaufteilung ein.


891

y

y

x

59 Doppelständerwand mit erhöhtem Schallschutz (bis Rw,r = 58 dB).

x

60 Einfachständerwand mit speziell profiliertem federweichen Ständerprofil für erhöhten Schallschutz (bis Rw,r = 63 dB).

y

x

61 Einfachständerwand mit speziell profiliertem federweichen Ständerprofil für erhöhten Schall- und Brandschutz (bis Rw,r * 73 dB, F 90).

892

XIII Innere Hüllen

0

50 mm

M 1:5

62 Rippen und Plattenstoß einer mit GK doppelt beplankten Metalldoppelständerwand (Horizontalschnitt) (Fa. Knauf). 63 Plattenstoß einer mit GK doppelt beplankten Metalldoppelständerwand (Vertikalschnitt) (Fa. Knauf).

y

x

63

62

M 1:5 0

z 50 mm

x

0

50 mm

y

z


x

x

0

50 mm

0

50 mm

M 1:5

M 1:5

65

z

x

66 Bodenanschluss (Fa. Knauf). 67 Ecke (Fa. Knauf).

y

x

66


64

M 1:5

M 1:5 0

50 mm


893

C-Wandprofil 2)

Ausführungsbeispiele

SB 1)

s

sD

sB

≥ 600 mm

Mindestschalenabstand S

dB

50

40

39

CW 75 x 0,6

75

40

39

40

41

60

42

80

43

40

46

40

46

60

49

40

47

60

49

80

50

CW 100 x 0,6

sB

Rw,R

CW 50 x 0,6

12,5

≥ 600 mm

Mindestdämmschichtdicke SD

100

CW 50 x 0,6

50

CW 75 x 0,6

75

s

sD

2 x 12,5

CW 100 x 0,6

sB

≥ 600 mm weich federnde Zwischenlage

100

CW 50 x 0,6

105

80

58

CW 100 x 0,6

205

80

59

sD

s

2 x 12,5

1)

Dicke der Beplankung aus Gipsplatten nach DIN 18180, verarbeitet nach DIN 18181, Fugen verspachtelt. Die flächenbezogene Masse der Gipsplatten muss mindestens 8,5 kg/m2 betragen.

2)

Kurzzeichen für das C-Wandprofil und die Blechdicke nach DIN 18182-1.

Maße in mm 68 Schallschutz verschiedener Ausführungen von Metallständerwänden gemäß DIN 4109 Beiblatt 1, Änderung A1 (09/2003) nach Herstellerangaben (Knauf).

894

XIII Innere Hüllen

4.3.6 Brandschutz

Wesentliche Grundvoraussetzungen für die Brandschutzeignung von Metallständerwänden sind nach DIN 4102-4: DIN 4102-4, 4.10

t EJFHFTDIMPTTFOF WPMMnÊDIJHF#FLMFJEVOHPEFS#FQMBOLVOHEFS Wand. Dies setzt den dichten Stoß der Gipsplatten auf Ständern oder Riegeln voraus, um mindestens einen Ständer- oder Riegelabstand gegeneinander versetzt. Stoßfugen sind dicht zu verspachteln. t EJFHSVOETÊU[MJDIF7FSXFOEVOHWPO(JQTLBSUPO'FVFSTDIVU[QMBUten (GKF ). Alle Gipsplatten, auch die einer zweiten oder dritten Lage, sind mit Schnellbauschrauben an der Unterkonstruktion zu befestigen. Die Schraubenköpfe sind zu verspachteln. t EJFWPSHFTDISJFCFOF.JOEFTUEJDLFEFS#FQMBOLVOH 69) t HFFJHOFUF%ÊNNTUPGGFBVT.JOFSBMGBTFSOOBDIDIN EN 13162, nicht brennbar A, Schmelzpunkt * 1000°C nach DIN 4102-17. Dämmschichten sind stramm einzupassen und zu stoßen. Es sind vorgeschriebene Mindestdicken und Mindestrohdichten der Dämmstoffe einzuhalten ( 69).

DIN 4102-4, 4.10.5

t EJDIUF"VTGàISVOHEFS"OTDIMàTTFBOBOHSFO[FOEF#BVUFJMFNJUhilfe brandschutzgeeigneter starrer und gleitender Anschlüsse. Hinweise zur Ausführung von Anschlüssen gibt ( ). Einige Ausführungen brandschutzgeeigneter Metallständerwände mit bauaufsichtlicher Zulassung zeigt 70.

D

Feuerwiderstandsklasse-Benennung d

d

Zeile

d

D

d


einschalige Ausführung

zweischalige Ausführung

F 30-A 1)

1

Mindestbeplankungsdicke d in mm

12,5

2

Mindestdämmschichtdicke D in mm/Mindestrohdichte in kg/m3 bei Verwendung einer Dämmschicht nach DIN 4102-4, Abs. 4.10.4

40/30

F 60-A 2 x 12,5 40/40

F 90-A 2)

F 120-A

5 + 12,5

2 x 18

40/40

40/40

F 180-A

3)

oder alternativ zu den Zeilen 1 und 2 für ≥ F 90-A 3

Mindestbeplankungsdicke d in mm

4

Mindestdämmschichtdicke D in mm/Mindestrohdichte in kg/m3 bei Verwendung einer Dämmschicht nach DIN 4102-4, Abs. 4.10.4

1) 2)

Alternativ auch 18 mm GKB oder ≥ 2 x 9,5 mm GKB Alternativ auch 25 mm

3) 4)

2 x 12,5 2)

2 x 15

3 x 12,5 4)

80/30 oder 60/50 oder 40/100

80/50 oder 60/100

80/50 oder 60/100

Alternativ auch 3 x 12,5 mm oder 25 mm + 12,5 mm Alternativ auch 25 mm + 12,5 mm

69 Für Brandschutz erforderliche Mindestbeplankungsdicken nicht tragender Einfach- oder Doppelständerwände aus Gipskarton-Feuerschutzplatten (GKF) mit Ständern und/oder Riegeln aus Stahlblechprofilen oder Gipskartonstreifenbündeln sowie Angaben zur Dämmschicht gemäß DIN 4102-4, 4.10.

System

895

Feuerwiderstandsklasse


Art/ Baustoffklasse

F30

Feuerschutzplatte GKF A2

Beplankung

Dämmschicht Mind. Dicke

Art

mm

Mind. Dicke mm

Mind. Rohdichte kg/m³

max. Profilachsabstand - a -

Nachweis

cm

Metallständerwand Ständerachsabstand a 12,5 *)

ohne oder Dämmstoff mind. B2

CW-Profil 62,5

ABP P-3125/6619

Metallständerwände Metallständerwand Ständerachsabstand a

ABP P-3125/6619 (W112)

ohne F30 Metallständerwand Ständerachsabstand a

Bauplatten GKB A2

2 x 12,5

oder Dämmstoff mind. B2

ABP P-3157/4012 (W115/W116) CW-Profil 62,5

Installationswand Ständerachsabstand a

ABP P-3070/0609 (W112)

ohne F90

Feuerschutzplatten GKF A2

2 x 12,5

oder Dämmstoff mind. B2

ABP P-3157/4012 (W115/W116)

Sicherheitswand Ständerachsabstand a a F90

Feuerschutzplatte GKF A2

3 x 12,5

+ 2 Stahlblecheinlagen

2 x 0,5

ohne oder Mineralwolle

G

CW-Profil 31,25

ABP P-3073/0639

CW-Profil 31,25

ABP P-3076/0669

Fireboard-Wand A1 Ständerachsabstand a a F90

Fireboard A1 Z-PA-III 4.290

20

Mineralwolle

40+60

40

S

Mineralwolle-Dämmschicht nach DIN EN 13162, Abschn. 3.3.3 Baustoffklasse A

S Schmelzpunkt ≥1000° C

G Baustoffklasse A

nach DIN 4102-17

70 Brandschutzgeeignete Metallständerwände mit bauaufsichtlicher Zulassung (Herstellerangaben Knauf®).

*) Stirnstöße mit Profilen hinterlegen

896

XIII Innere Hüllen

Anmerkungen

1

2 3

Deutsche Gesellschaft für Mauerwerksbau e. V. (Hg.) (2004) Mauerwerksbau aktuell – Nichttragende innere Trennwände, 3. Auflage, Berlin, S. 5-6 Deutsche Gesellschaft für Mauerwerksbau e. V. (Hg.) (2004), S. 11 gemäß DIN EN 520, 3.1

1. Allgemeines 2. Türen 2.1 Entwicklungsgeschichte 2.2 Funktionen 2.3 Türarten 2.4 Konventionelle Festlegungen 2.5 Grundkomponenten und Grundmaße 2.5.1 Türblatt 2.5.2 Zarge 2.5.3 Dämpfungsmittel 2.5.4 Türdrücker, Türschild, Türrosette 2.5.5 Türschloss 2.5.6 Türband 2.5.7 Türschließer 2.6 Befestigung 2.7 Schallschutz 2.7.1 Türblatt 2.7.2 Fugen 2.7.3 Bodenspalt 2.8 Brandschutz 2.8.1 Rauchschutztüren 2.8.2 Feuerschutztüren 3. Umwehrungen von Deckenöffnungen Anmerkungen

XI

VERBINDUNGEN



XII

ÄUSSERE HÜLLEN



XIII

INNERE HÜLLEN



898

XIII Innere Hüllen

1.

Allgemeines

Analog zu äußeren Hüllen, die aus Gründen wie beispielsweise der Belichtung und Belüftung von Innenräumen notwendigerweise mit Öffnungen zu versehen sind, gilt aus Gründen des Gebäudebetriebs auch für innere Hüllen die Notwendigkeit, Öffnungen in die Raum abschließenden Flächenbauteile zu praktizieren. Dies können Treppenöffnungen in Decken oder Türöffnungen in Trennwänden sein. Im Folgenden sollen konstruktive Fragen in diesem Zusammenhang erörtert werden.

2.

Türen

Türen wie in diesem Abschnitt angesprochen können beschrieben werden als Elemente zum Schließen von Öffnungen in Innenwänden, die aus Gründen des normalen Gebäudebetriebs für den Durchgang erforderlich sind. Im Vordergrund der Betrachtung stehen die weitgehend vorherrschenden Drehtüren. Daneben werden im Folgenden auch einzelne Lösungen für Schiebetüren untersucht.

DIN 18101

2.1

Entwicklungsgeschichte

Band 2, Kap. VI Herstellung von Flächen

1 Einfache gespundete Tür aus Vollholz, aus stehenden Brettern mit zwei Quer- und einer diagonalen Strebenleiste gefügt

Handwerklich hergestellte Türen wurden herkömmlicherweise nahezu ausnahmlos in Holz gefertigt. Der Werkstoff vereinigt in sich die Vorteile der guten Bearbeitbarkeit, guten Wärme- sowie tolerabler Schalldämmung, ausreichenden Festigkeit sowie insbesondere geringen Gewichts. Auch bei Holztüren, die im Wesentlichen aus stabförmigem Grundmaterial zusammenzufügen sind, stellen sich die gleichen geometrischen und konstruktiven Fragen der Flächenbildung wie bei anderen Hüllelementen auch ( ). Im Folgenden werden einige Varianten der konstruktiven Flächenbildung bei historischen und modernen Türen untersucht. Dabei spielt bei Türen stets die Anforderung der Formbeständigkeit eine wichtige Rolle. Da Drehtüren notwendigerweise stets nur an einer Seite aufgehängt werden, sind sie einer beständigen Schubbeanspruchung in ihrer Ebene ausgesetzt, der das Türblatt durch ausreichende Schubsteifigkeit ohne unzulässige Verformung – das Versacken – zu widerstehen hat. Größere Verformungen wie eine Verrautung oder eine Verwindung führen rasch zu offenen Spalten, zum Verkeilen des Türblatts im Rahmen oder zum Schleifen oder gar Festklemmen desselben am Boden. Die einfachste Art der Flächenbildung erfolgt bei der gespundeten Tür durch einfaches Aneinanderlegen von stehenden gespundeten Brettern, die mithilfe zweier aufgenagelter Querleisten gesichert werden ( 1). Die Verrautung wird bei schwereren Türen dieser Art durch Strebeleisten verhindert, also Diagonalhölzer, die im Regelfall mit ihrem unteren Ende neben der Bandseite angeordnet und mittels eines Versatzes als Druckstoß mit den beiden Querleisten verbunden werden. Diese Art von Türen kam für untergeordnete Zwecke zum Einsatz und war aufgrund der deutlichen Anisotropie des gerichteten Gefüges aus Massivholz starken Maßabweichungen in Querrichtung infolge Schwindens und Quellens des Holzes ausgesetzt. Höherwertige Türen wurden aus diesem Grunde als Rahmentüren ausgeführt, die auch als eingefasste oder gestemmte Türen bezeichnet wurden ( 2 bis 4). Analog zu einem Rippenelement

4. Öffnungen

2 Klassische Rahmentür aus Vollholz, hier eine Sechsfüllungstür mit ungleichen Feldern. Die Türfutter sind in der gleichen Bauweise ausgeführt (ca. 1900).

3 (rechts oben) Türöffnung mit festem Feld und Flügel, bestehend aus Rahmenkonstruktion und Füllung der Rahmenfelder aus aneinandergefügten stehenden Brettern, mit Nietverbindung bzw. -sicherung. Fußbereich mit Kupferblechen gegen Stöße und Abrieb geschützt.

4 Doppeltür aus Massivholz. Engmaschige Rahmenkonstruktion mit Füllungen aus Vollholzkassetten (siehe 22), mit dekorativem Beschlagsbesatz, möglicherweise eine nicht konstruktiv motivierte Übernahme des oben dargestellten Nietbilds. Die Verrautung der Türflügel infolge Eigengewichts ist deutlich erkennbar.

899

900

XIII Innere Hüllen

Abschn. 2.5.1 Türblatt, S. 904

2.2

Funktionen Kap. XII-9 Öffnungen

DIN EN 14351-1, 4.; DIN prEN 14351-2

wurde zunächst ein tragender Rahmen aus Längs- und Querhölzern geschaffen. In die verbleibenden offenen Felder wurden dann geeignete Füllungen aus Vollholz eingesetzt. Das Hauptgerüst aus zweiachsig spannenden Hölzern erfährt infolgedessen insgesamt nur geringe Maßveränderungen in beiden Richtungen, nämlich nur die begrenzte Verformung des Holzes in Faserrichtung. Das größere Schwind- und Quellmaß quer zur Faserrichtung ist dann in den Rahmenfeldern bzw. in der Fuge zwischen Rahmenholz und Füllholz aufzunehmen. Aus diesem Grunde wurden Füllungen – im Regelfall in einer Breite von nicht mehr als zwei oder drei verleimten Brettern – in die genuteten Rahmenhölzer mit ausreichender Toleranz lediglich eingenutet, nicht eingeleimt. Je dichter das Rahmenwerk ausgebildet wird, desto schubsteifer ist grundsätzlich das Türblatt ( 4). Verbindungen zwischen Rahmenhölzern wurden stets verzapft ausgeführt. Bereits Ende des 19. Jh. kamen die ersten abgesperrten Türen auf den Markt, die heute bei unseren industriell gefertigten modernen Türen den Standard vorgeben. Das Türblatt besteht aus einer Holzwerkstoffplatte und gewährleistet durch ihren Scheibencharakter ausreichende Schubsteifigkeit in ihrer Ebene. Durch ihren weitgehend isotropen Charakter sind Verformungen auf ein Minimum reduziert (). Analog zu Öffnungselementen in Außenhüllen, die im Kapitel XII-9 näher diskutiert werden ( ), also Außenfenster und Außentüren, sind an Innentüren vergleichbare Anforderungen zu stellen wie an die Innenwand, die sie umgibt, sowie zusätzliche Anforderungen, die mit ihrer spezifischen Funktion als Durchgangselement in Verbindung stehen. Diese können im Einzelnen sein ( ): t XJFEJFumgebende Wand, je nach Anwendungsfall die Regulierung von oder der Schutz vor: tt Zugang bzw. Einbruch, Vandalismus, Stoß tt Sicht, Licht tt Schall tt Feuer oder Brandrauch tt Wärme, Kälte sowie Luft sowie ggf. weitere spezielle Einwirkungen wie Strahlung, Durchschuss, Sprengwirkung, gefährliche Substanzen etc. t CF[PHFOBVGEJFDurchgangsfunktion je nach Anwendung: tt Öffenbarkeit, angemessene Bedienbarkeit, manuell oder automatisch. Eine mühelose manuelle Bedienbarkeit einer Tür

4. Öffnungen

901

setzt im Allgemeinen ein begrenztes Gewicht des Türblatts sowie angemessene Leichtgängigkeit der Bänder voraus. Die Anforderung nach geringem Gewicht der Tür kann gelegentlich in Konflikt mit Anforderungen des Schall-, Brand- oder Einbruchschutzes geraten. tt Bewegungsart und -richtung tt selbsttätige Schließung, beständig oder gesteuert Türen werden klassifiziert bezüglich ihrer: t Bewegungsart und -richtung in: tt Drehtür bzw. Drehflügeltür: öffnet mit einer Drehbewegung um einen Rahmenteil; einflügelig oder zweiflügelig mit einem Gehflügel und einem Standflügel. tt Doppeltür: zwei im geschlossenen Zustand parallele Drehflügel, am selben Rahmenteil oder an gegenüberliegenden Rahmenteilen angeschlagen. tt Pendel- bzw. Schwingtür: Drehflügeltür, die in zwei Richtungen öffnet; einoder zweiflügelig ( 9, 10). tt Schiebetür: öffnet durch Schiebebewegung; einoder mehrflügelig, vor oder in der Wand laufend ( 5 bis 8). sowie weitere Typen wie Karusselltür (drei- oder vierflügelig), Falttür, Faltschiebetür bzw. Harmonikatür. t CF[PHFOBVGTQF[JFMMFFunktionen wie oben angesprochen: tt Wohnungstüren oder Türen für andere Gebäudenutzungen tt einbruchhemmende Türen nach DIN EN 1627 tt Rauchschutztüren nach DIN 18095-1 bis -3 tt Feuerschutztüren nach DIN 4102-5 und DIN 18093 sowie weitere Türen für besondere Einsatzzwecke.

2.3

Türarten

XIII Innere Hüllen

6

902

5

OFF z

y

M 1:10

x

0

100 mm

5 Schiebetür, in Wandnische laufend (System Dana®), Horizontalschnitt.

100 mm

6 Schiebetür wie links, Vertikalschnitt, Sturz mit Mauernut.

Mittelachse zweiflügelige Tür

8

0

M 1:10

x

4

3

2

1

7.6

festes Seitenfeld

7

7.6

30

5 15 Schiebeflügel rechts

Schiebeflügel links

z

y

OFF

x

x

M 1:5

0

50 mm

7 Zweiflügelige Glas-Schiebetür, vor der Wand laufend mit Automatik (System Geze®), Horizontalschnitt

0

M 1:5

8 Schiebetür wie links, Vertikalschnitt. 1 Zahnriemen 2 Haube 3 Laufschiene

4 Aufnahmeprofil 5 Lichtschranken

50 mm

4. Öffnungen

903

~6

10

R ~ 35

10

9

OFF z

x y

M 1:10

0

100 mm

9 Pendeltür, einflügelig (oben) und zweiflügelig (unten) (System Dana®), Horizontalschnitt

x

10 Pendeltür wie links, Vertikalschnitt

M 1:10

0

100 mm

904

2.4

XIII Innere Hüllen

Konventionelle Festlegungen DIN 107; DIN EN 12519, Anhang A

Bezüglich der Anordnung in der Wandöffnung bzw. der Bewegungsrichtung der Tür unterscheidet die Norm folgende Fälle und Begriffe: t CFJDrehflügeltüren: tt Öffnungsfläche: die zur Öffnungsseite weisende Fläche des Flügels, gleichzeitig Bezugsfläche für die Bezeichnung der Tür mit links oder rechts (s. u.) (Kennzahl 0 nach DIN 107) tt Schließfläche: die zur Schließseite weisende Fläche des Flügels (Kennzahl 1 nach DIN 107). tt Linksflügel: seine Drehachse liegt bei Blickrichtung auf seine Öffnungsfläche auf der linken Seite (Kennbuchstabe L nach DIN 107). Öffnet von oben betrachtet im Uhrzeigersinn ( 11). tt Rechtsflügel: seine Drehachse liegt bei Blickrichtung auf seine Öffnungsfläche auf der rechten Seite (Kennbuchstabe R nach DIN 107). Öffnet von oben betrachtet gegen den Uhrzeigersinn ( 12). Analog sind auch die zugehörigen Zargen bezeichnet: Linkszarge für Linksflügel (Kennbuchstabe L nach DIN 107), Rechtszarge für Rechtsflügel (Kennbuchstabe R nach DIN 107). Gleiches gilt sinngemäß für Türschlösser, Türbeschläge und Türschließer. t CFJSchiebetüren: tt Linksschiebetür: schlägt beim Verschließen vom Standort des Betrachters aus gesehen links an. Der Standort des Betrachters befindet sich im Raum; bei Ungewissheit sind nähere Angaben erforderlich (Kennbuchstabe L nach DIN 107). tt Rechtsschiebetür: wie oben, jedoch rechts (Kennbuchstabe R nach DIN 107)

2.5

Grundkomponenten und Grundmaße DIN EN 14221

2.5.1 Türblatt DIN 68706-1

Herkömmlicherweise werden verschiedene Grundkomponenten einer Innentür unterschieden wie in 13 dargestellt. Die für Innentüren relevanten, normativ festgelegten Maße sind in 14 bis 18 definiert und angegeben. Die Grundkomponenten im Einzelnen: Das Türblatt aus Holz und Holzwerkstoffen, im Innenausbau die häufigste Ausführung, besteht in seiner Standardbauart im Allgemeinen aus: 1 t Rahmen: umschließt die Einlage und ist mit den Deckplatten/Decklagen verklebt.

4. Öffnungen

905

L

R 0

0 1

1

1

1

0

0 y

y

x

11 Tür mit Linksflügel bzw. Linkstür nach DIN EN 12519, d. h. stets im Uhrzeigersinn öffnend.

12 Tür mit Rechtsflügel bzw. Rechtstür nach DIN EN 12519, d. h. stets gegen den Uhrzeigersinn öffnend. 0 1

x

Öffnungsfläche Schließfläche

7 4 6 3 8 9

13 Grundkomponenten einer Innentür 1 10 11

2

5 z

x

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Türblatt senkrechter Rahmenteil Riegel, Kämpfer Blendrahmen-Oberstück Schwelle (bei Innentüren heute i. A. nicht vorhanden), bzw. Bodenspalt Oberlicht, Füllpaneel Sturz Band Türschloss Türschild Türdrücker

XIII Innere Hüllen

e

z

a

lichte Öffnungsbreite/-höhe Flügelbreite/-höhe lichte Falzbreite/-höhe Rahmen/Stockaußenmaßbreite/-höhe Baurichtmaß lichtes Rohbaumaß (Wandöffnung) Schwelle/Schwellenhöhe

l

j

i

k

c d f y

m

a/g b/h c/i d/j e/k f/l m

b

h

14, 15 Charakteristische Maße von Türen nach DIN EN 12519, Horizontal- und Vertikalschnitt

x

g

906

x

fertige Wanddicke

241 + _1

237 + _1

13

obere Bezugskante (Zargenfalz)

O B

G

Drückerhöhe

50

m

1050

Meterriss

1000

1435

0,5

E

H

Bandbezugslinie nach DIN 18268 für das obere Band

Bandbezugslinie nach DIN 18268 für das untere Band

16 Hauptmaße einer Innentür mit überfalztem Türblatt für den Wohnungsbau nach DIN 18101, Ansicht der Öffnungsfläche und Vertikalschnitt. Siehe Normmaße in 18.

OFF

M 1:20 unterer Luftspalt

0

100

200 mm

4. Öffnungen

907

fertige Wanddicke

Dämpfungsprofil dreiseitig umlaufend 13+0,5

25,5+0,5 obere Bezugskante 0

0

24+0,5 0

Meterriss

m

1000

E

B D

1050

Aussparung für Schlossriegel

235

G

50 50

Drückerhöhe

76 mm 46 mm 5 min 35 mm 9 min

0

Aussparung für Schlossfalle

98

4 min

H

20,5+0,5

1 24+0,5 ) Einsteckschloss 4+0,3 nach DIN 18251

OFF

F 11 bis 15

Schließebene Schließfläche

11 bis 15

0

1

13 + 0,5

Einsteckschloss nach DIN 18251 C A

13 + 0,5 0

seitliche Bezugskante

1,5

0

25,5 + 0,5 1 24 + - 0,5 ) 1,5

unterer Luftspalt

M 1:5 0

50 mm

) Dieses Maß bezieht sich auf den geschlossenen Zustand der Tür bei gedrücktem Dämpfungsprofil der Türzarge

17 Einzelmaße einer Innentür mit überfalztem Türblatt für den Wohnungsbau nach DIN 18101, Maße an der Schlossseite. Siehe Normmaße in 18.

908

XIII Innere Hüllen

t Einlage: vom Rahmen und den Deckplatten/Decklage umschlossener Teil eines Türblatts. Die Einlage hält mit dem Rahmen den Abstand zwischen den Deckplatten/Decklagen und steift das Türblatt aus. Sie kann bestehen aus: tt FJOFSHohlraumfüllung aus Kartonwaben oder einer streifigen Füllung, für normale Ansprüche an den Schallschutz ( 20) tt FJOFS Röhrenspaneinlage, für erhöhte Ansprüche an den Schallschutz ( 21). tt TDIJDIUXFJTF BVGHFCBVUFO Spezialeinlagen bei Anforderungen hinsichtlich Brand-, Schall und Einbruchschutz. t Deckplatten: Platten aus Holzwerkstoffen oder vergleichbaren Materialien, die mit dem Rahmen und der Einlage durch Verklebung verbunden sind. t Decklagen, soweit sie nicht bereits Bestandteil der Deckplatten sind: äußere Schicht des Türblatts.

1 3

2 5

4

19 Grundkomponenten eines Türblatts nach DIN 68706-1, Ausführung stumpf einschlagend. 1 2 3 4 5

Decklage Deckplatte Einlage stumpf einschlagendes Türblatt Rahmen

Zusätzlich kann der Rahmen durch eine lineare oder punktuelle Rahmenverstärkung versteift sein. Sie erhöht die mechanische Festigkeit des Türblatts, verbessert sein Stehvermögen und erleichtert ggf. die Befestigung von Türschloss und Türbändern. Den seitlichen Kantenabschluss des Türblatts kann der Rahmen selbst bilden oder es kann außenseitig ein Ein- oder Anleimer addiert werden. Anleimer sind nicht von der Deckplatte überdeckt. Sie lassen sich dennoch verdeckt ausführen, indem sie seitlich mit der Decklage belegt werden. Alternativ kann das Türblatt aus einer Rahmenkonstruktion mit Füllpaneelen bestehen ( 22). Dies entspricht der traditionellen Ausführungsart in Vollholz. Die Quell- und Schwindverformungen der Füllungen werden in den unverleimten Nut- und Federverbindungen zwischen Füllung und Rahmen aufgenommen. Diese Ausführungsart kommt heute nur in Sonderfällen zum Einsatz. Ferner werden für spezielle Anwendungen auch andersartige Türblätter eingesetzt, wie beispielsweise Stahl. Türblätter können hinsichtlich ihres Anschlags ausgeführt werden als: t stumpf einschlagendes Türblatt: seine Kanten sind nicht gefalzt. Die Fuge zwischen Zarge und Türblatt bleibt auf der Öffnungsseite sichtbar. t gefalztes Türblatt: seine Oberkante und beide Längskanten weise einen Falz auf. der Falzaufschlag bedeckt die Fuge zwischen Türblatt und Zarge.

4. Öffnungen

909

Baurichtmaße 1) Wandöffnungen für Türen (siehe DIN 18100)

Maße am Türblatt 2) Türblattaußenmaße („Typmaße”)

Türblattaußenmaße Nennmaße

zul. Abw. ±1

Maße an der Türzarge 3) Oberkante Türfalz lichte Zargenbreite lichte Zargenhöhe obere Bezugskante im Falz 5) bis Mitte im Falz 5) bis Unterkante Schlossnuss 4) (seitliche Bezugs(obere Fallenloch kante auf der Bezugskante) (Schließblech) zul. Abw. Bandseite) zul. Abw. ±1

+2 0

Breite

Höhe

Breite A

Höhe B

Breite C

Höhe D

Höhe E

1

875

1875

860

1860

834

1847

804

2

625

2000

610

1985

584

1972

3

750

2000

735

1985

709

1972

4

875

2000

860

1985

834

5

1000

2000

985

1985

959

6

Breite F

0 -2

Höhe G

Höhe H

841

1858

808

929

591

1983

933

929

716

1983

933

1972

929

841

1983

933

1972

929

966

1983

933

750

2125

735

2110

709

2097

1054

716

2108

1058

7

875

2125

860

2110

834

2097

1054

841

2108

1058

8

1000

2125

985

2110

959

2097

1054

966

2108

1058

1125

2125

1110

2110

1084

2097

1054

1091

2108

1058

9 1) 2) 3) 4) 5) 6)

Zur Ableitung der Nennmaße für Wandöffnungen aus dn Baurichtmaßen siehe DIN 4172 und DIN 18 100. Die Istmaße können von den Nennmaßen entsprechend DIN 18 202 Teil 1 abweichen. Siehe auch DIN 68 708 Teil 1, z.Z. in Überarbeitung, siehe Erläuterungen, letzter Absatz. Siehe auch DIN 18 111 Teil 1. Dieses Maß ergibt rechnerisch eine Drückerhöhe von 1050 mm ab Oberfläche Fertigfußboden. Das lichte Zargendurchgangsmaß (Breite) ist etwa 20 bis 30 mm geringer, siehe 17. Die Höhe bezieht sich unten auf die Fußbodeneinstandsmarkierungen bei Stahlzargen bzw. die Unterkante der Zargenseitenteile bei Holzzargen. Bei korrekter Planung und idealer Bauausführung (OFF ist = OFF Soll) ist die Höhenlage der Fußbodeneinstandsmarkierung bei Stahlzargen bzw. der Unterkante der Zargenseitenteile bei Holzzargen identisch mit der Oberfläche des fertigen Fußbodens.

18 Normmaße für gefalzte Türblätter und Türzargen nach DIN 18101.

20 Türeinlage in Form einer Hohlraumfüllung aus Wabenkarton

21 Türeinlage aus Röhrenspanplatte

22 Türblatt in Rahmenbauweise aus Vollholz

910

XIII Innere Hüllen

1

4

23 Rahmen bzw. Einleimer eines Türblatts (stumpf einschlagend).

3

1

4

2

5

5

3

24 Rahmen und Rahmenverstärkung (stumpf einschlagend).

6

1

4

25 Anleimer unverdeckt ausgeführt (stumpf einschlagend).

3

5

26 Anleimer verdeckt ausgeführt (stumpf einschlagend).

Öffnungsfläche 1

4

27 Gefalztes Türblatt 1 2 3 4 5 6 7

Rahmen bzw. Einleimer Rahmenverstärkung Deckplatte Decklage Einlage Anleimer ggf. Kantenbeschichtung

b t

Falzbreite Falztiefe

t

7

b Schließfläche

3

5

6

1

4

3

5

4. Öffnungen

Analog zur konstruktiven Ausbildung von Fenstern und Außentüren () bestehen auch Innentüren aus dem beweglichen, Flächen bildenden Türblatt und einer umlaufenden Zarge, bzw. einem Türrahmen oder Türstock. Dieses Umfassungselement hat insbesondere die Aufgabe, den Übergang zwischen den zwei beteiligten Gewerken der Wand- und Türkonstruktion herzustellen. Diese weisen im Regelfall sehr unterschiedliche Toleranzspannen auf, insbesondere wenn massive Wandbauweisen beteiligt sind, bei denen mit verhältnismäßig großer Ungenauigkeit zu rechnen ist. Zu diesem Zweck ist die Zarge so gestaltet, dass sie die auftretenden Toleranzen aufnehmen und zumeist auch visuell verbergen kann. Die Anschlagsfuge zwischen Zarge und Türblatt, die für einen reibungslosen Betrieb der Tür hohe Anforderungen an Präzision und Formbeständigkeit zu erfüllen hat, kann infolgedessen durch Einsatz dafür geeigneter Werkstoffe mit ausreichender Genauigkeit hergestellt werden. Zusätzlich bieten Umfassungszargen auch einen Stoßschutz für die empfindlichen Mauerkanten im stark beanspruchten Durchgangsbereich der Türöffnung. In der Baupraxis haben sich folgende Varianten durchgesetzt: t Stahlzargen: aus feuerverzinktem Feinblech nach DIN EN 10143, werksseitig grundlackiert; diese werden bereits mit dem Rohbau vor den Putzarbeiten und der Verlegung des Estrichs bauseits montiert und beim Ausbau gereinigt und endlackiert ( 28, 29). Sie sind besonders robust und deshalb gut für Bereiche mit hoher Beanspruchung geeignet, z.B. für öffentliche Gebäude. Stahlzargen lassen sich als Umfassungszarge ( 36) oder als Eckzarge ( 38) ausführen. Grundsätzlich wird zwischen Stahlzargen für Massivwände und solche für Leichtbauwände unterschieden. Stahlzargen für Massivwände haben einen Fußbodeneinstand (FBE) und werden in den Estrich eingegossen. t Holzumfassungszargen: Umfassungszargen aus Holz oder Holzwerkstoffen. Sie bestehen aus einem Futterbrett und zwei Bekleidungselementen, Falz- und Zierbekleidung, von denen sich letzteres durch eine Nut- und Federverbindung stufenlos an Wänden verschiedener Dicken anschlagen lässt. Sie sind grundsätzlich für alle Wandtypen geeignet. Holzumfassungszargen werden erst nach Fertigstellung der Wand und des Bodens im Zuge des Innenausbaus zusammen mit dem Türblatt montiert. Die Anschlagsfuge ist dadurch vollständig im Gewerk des Türelements integriert ( 30, 31 sowie 34, 35). Anders als Stahlzargen werden sie folglich ohne Bodeneinstand montiert. t Rahmenstock oder Stockrahmen: Eine Blockzarge wird an der Mauerleibung befestigt, entweder unmittelbar oder an einem Blindstock. Rahmenstöcke werden vollständig verleimt montagefertig angeliefert. Die Leibung kann verputzt verbleiben oder mit einem Futterholz ausgekleidet werden ( 32, 33).

911

2.5.2 Zarge

Kap. XII-9, Abschn. 2.4 Konstruktive Voraussetzungen, S. 656

DIN 18111-1 bis -4

DIN 68706-2

912

XIII Innere Hüllen

Rohbaulichte

3

Stocklichte = Durchgangslichte

4

Türblattmaß = STL + 50

4

2

3

3 28-80

8

Holzzarge F97 Montageschaum

11

75 y

24

ca.40

6

Rohbaulichte

30 Fertigzarge aus Holzwerkstoff in Mauerleibung, Horizontalschnitt (Einfachfalz). Die Falzbekleidung 7 ist im Allgemeinen fest mit dem Futter 6 verbunden und dient zur Aufnahme des Türblatts 2. Die frei einstellbare Zierbekleidung 8 dient dem Ausgleich verschiedener Wanddicken.

14

14 Türblattmaß = STL + 50

7

4

2

z

x

7

11 Montageschaum

6 Holzzarge F97

2 FOK

100 mm

0

31 Fertigzarge aus Holzwerkstoff in Mauerleibung, Vertikalschnitt (Einfachfalz).

4


Rohbaulichte Stocklichte = Durchgangslichte

100 mm

M 1:10

x

28-80

85

FOK 0

M 1:10

x

8

z

2

100 mm

0

29 Stahlzarge in Mauerleibung, Vertikalschnitt (Einfachfalz).

3

1 Metallzarge


y

5


Rohbaulichte

24

ca.40

14

28 Stahlzarge in Mauerleibung, Horizontalschnitt (Einfachfalz).


5 1

100 mm

0

M 1:10

M 1:10 x

32 Rahmenstocksystem mit Blockzarge, stumpf an Mauerleibung angeschlagen, Horizontalschnitt.

4

3

9

10 Einbaulichte Höhe

9

Türblattaußenmaß

3

2

y

0

x

2

Türblattaußenmaß

4

Einbaulichte Breite

(103)

10

33 Rahmenstocksystem mit Blockzarge, stumpf an Mauerleibung angeschlagen, Vertikalschnitt. 1 Stahlzarge 2 Türblatt 3 massive Wand 4 Verputz 5 Mörtelhinterfüllung 6 Futter 7 Falzbekleidung 8 Zierbekleidung 9 Blockzarge 10 Blindstock 11 Montageschaum

OFF z

100 mm

0

M 1:10

M 1:10 x

100 mm

4. Öffnungen

913

4

M 1:5 0

50 mm

4

M 1:5 0

7

50 mm

M 1:5 0

7

13

50 mm

9

9

10 1 7

1 7

11 2

8 y

5

5

3

x

y

6

7

7

36 Stahlumfassungszarge nach DIN 18111-1 mit einfachem Falz, Horizontalschnitt; hier: Wandbefestigung mit losem Ruckzuckanker nach DIN 18111-4.

5

50 mm

6

x

35 Fertigzarge aus Holzwerkstoff, Umfassungszarge (System Dana®) mit doppeltem Falz, Türblatt mit Falzbekleidung bündig, An verschiedene Wanddicken anpassbar.

M 1:5

5

3

x

34 Fertigzarge aus Holzwerkstoff, Umfassungszarge (System Dana®) mit einfachem Falz, An verschiedene Wanddicken anpassbar.

0

8

8 y

6

2

8

2

5

14

11

11 10 13

13 10

11 2

2

8

2

8

8 10

8

y

5

y

6

12

y

6 0

x

x

37 Stahlumfassungszarge nach DIN 18111-1 mit doppeltem Falz, Horizontalschnitt; hier: Wandbefestigung mit festem Maueranker (Leibungsanker) nach DIN 18111-4.

x

38 Stahleckzarge nach DIN 18111-1, Horizontalschnitt.

y 0

x

50 mm

M 1:5

40 Umfassungszarge aus Aluminium (System Knauf®) mit einfachem Falz, Anschluss an Metallständerwand, Horizontalschnitt.

0

x

14 0

M 1:5

50 mm

M 1:5

41 Umfassungszarge aus Aluminium (System Knauf®) mit doppeltem Falz, Anschluss an Metallständerwand, Horizontalschnitt.

50 mm

M 1:5

39 Stahlumfassungszarge mit Schattennut, Horizontalschnitt; hier: Wandbefestigung mit losem Propelleranker nach DIN 18111-4. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

y

6

50 mm

Futter Türblatt Falzbekleidung Zierbekleidung Wand Verputz Decklage Dichtungs- oder Dämpfungsprofil Hobelkante Stahlzarge Mörtelhinterfüllung Verankerung nach DIN 18093 Verankerung nach DIN 18111-4 Schattennut mit Anputzkante

914

XIII Innere Hüllen

2.5.3 Dämpfungsmittel

Im Regelfall in fertige Nuten eingeführte Dämpfungs- oder Dichtungsprofile aus Kunststoff bieten einen federweichen Anschlag für das Türblatt, mindern dadurch die Schließgeräusche und übernehmen bei Bedarf auch dichtende Aufgaben.

2.5.4 Türdrücker, Türschild, Türrosette

Türdrücker ist ein im Allgemeinen drehbares, hebelförmiges Bedienelement, das als Garnitur aus zwei Türdrückern jeweils an jeder Türseite montiert wird ( 42). Beide Türdrücker werden mit einem Drückerstift mechanisch miteinander verbunden. Durch Drehen wird ein Fallenmechanismus im Türschloss ausgelöst, der einen Fallenriegel zurückzieht und die Tür dadurch entriegelt. Türknäufe haben die gleiche Aufgabe, sind jedoch im Regelfall kugelig geformt. Türschilde sind annähernd rechteckig geformte Abdeckplatten. Sie dienen gleichzeitig als Führungslager für die Drehung der Türdrücker, als Befestigung der Türdrückergarnitur am Türblatt sowie als visuelle Abdeckung der Bohrungen für Drückerstift und Schließzylinder. Türrosetten sind kreisförmige Umrandungen für die Lochung des Türdrückers. Getrennt davon kann darunter auch eine Schlüsselrosette angebracht sein.

DIN 18255, DIN EN 1906

2.5.5 Türschloss DIN 18250, DIN 18251-1 bis -3

2.5.6 Türband DIN 18264, DIN 18265, DIN 18268

2.5.7 Türschließer DIN EN 1154, DIN 18263-1 und -4

Türschlösser werden heute im Allgemeinen als Einsteckschlösser ausgeführt, die in einer Aussparung im Türblatt unsichtbar untergebracht sind ( 43). Vorderseitig sind sie mit einem Stulp abgeschlossen, an welchem das Türschloss am Türblatt befestigt wird. Aus dem Stulp ragt die Falle und ggf. der Riegel hervor. Im geschlossenen bzw. verriegelten Zustand greift die Falle und ggf. der Riegel in eine geeignete Aussparung der Zarge oder in den Schlosskasten ein und sichern die Tür auf diese Weise. Türbänder sind Scharniere, die das Türblatt drehbar an den Rahmen koppeln ( 44). Je nach Belastung, Anforderung und Einsatzart können zwei oder drei Bänder montiert werden. Herkömmliche Bänder werden zweiteilig (Rahmen- und Flügelteil), stärker belastete dreiteilig (Rahmen- und Doppel-Flügelteil) ausgeführt. Sie können an Türblatt und Rahmen entweder sichtbar mit einem Lappen, oder unsichtbar mit Einbohrschraubstiften oder Einsteckstiften befestigt werden. Zur besseren Lastverteilung können zusätzlich Bandaufnahmen in Türblatt und/oder Türrahmen eingebaut werden. Ein Türschließer, bzw. nach Begriffsbestimmung der Norm ein Türschließmittel mit oder ohne kontrollierten Schließablauf, ist eine handbetätigte mechanische Vorrichtung zum selbsttätigen Schließen von Türen. Die nötige Schließenergie wird vom Begeher der Tür beim Öffnen aufgebracht und nach Freigabe der Tür dafür verwendet, diese selbsttätig wieder zu schließen. Je nach Einbauort des Türschließers unterscheidet man: t Obentürschließer: im oberen Türbereich auf dem Türblatt oder auf dem oberen Türrahmen sichtbar montiert ( 45).

915

13

4. Öffnungen

11 2

6 1 7 0,7 ± 0,2

1

9,3 max.

4

9

0 235 - 0,4

209 ± 0,2

C

3

8 2

5 7 6

9

11 3

D 11 B

42 Türdrückergarnitur 1 2 3 4 5 6 7

10

4 5

43 Einstecktürschloss für gefalzte Türen gemäß DIN 18251-1.

Führungslager Türdrückerstiftteil Drückerstift Türschild Lochung Befestigungsschraube Türdrückerlochteil

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

dreiteilig mit Lappen an Rahmen- und Flügelteil für stumpfe Türen

Falle Riegel Riegelausschluss Stulp zur Befestigung des Schlosses im Türblatt Dornmaß Schlosskasten Nuss Lochung für Türschild Lochung für Rosetten Lochung für Profilzylinder Senkung für Senkkopfschraube

dreiteilig mit Lappen an Rahmen- und Flügelteil für gefälzte Türen

44 Verschiedene exemplarische Türbänder für Stahlzargen (System Dorma®).

dreiteilig mit Einsteck- und Lappenteil für gefälzte Türen Hinterschweißtasche

dreiteilig mit Lappen an Rahmen- und Flügelteil mit Flügeldichtung für gefälzte Türen Hinterschweißtasche

916

XIII Innere Hüllen

t in der Tür montierter Türschließer: im Türblatt verdeckt eingebaut. t Rahmentürschließer: im oberen Türrahmen verdeckt eingebaut. t Bodentürschließer: im Fußboden verdeckt eingebaut ( 46). Der Schließvorgang vollzieht sich kontrolliert dank einer Dämpfung, die beispielsweise hydraulischer Art sein kann. Türschließer mit Öffnungsautomatik, auch als Drehflügelantrieb bezeichnet, sind zusätzlich mit einem Antrieb zum Öffnen der Tür ausgestattet, der durch Fremdenergie gespeist wird. 2.6

Befestigung

Türrahmen können je nach Wandbauart und Zargenart auf verschiedene Weisen an der Wandkonstruktion befestigt werden: DIN 18111-4

t Stahlzargen an Massivwänden: loser Ruckzuckanker: seitlich am Mauerkern befestigt und überputzt ( 36); fester Maueranker (Leibungsanker): in einer Lagerfuge vermörtelt ( 37); loser Drahtschiebeanker für Gipsdielen; loser Propelleranker: angedübelt und in Mörtelhinterfüllung eingemörtelt ( 39). t Stahlzargen an Ständerwände: fester Hutanker: mit Ständerprofil verschraubt; Schraubmontage: durch Zargenspiegel hindurch in das Ständerprofil. t Holzumfassungszargen: im Allgemeinen verdeckte Verdübelung an Mauerwerk oder Verschraubung in Ständerwand. 2.7

Schallschutz DIN 4109, Bbl. 2, 1.7

Türen stellen nahezu ausnahmslos einen bauakustischen Schwachpunkt in einer Wandkonstruktion dar, der die Schallübertragung zwischen zwei benachbarten Räumen ungünstig beeinflussen kann.2 Der nur mäßige Schallschutz, der mit Türen im Allgemeinen erreicht wird, hängt insbesondere zusammen: t NJUEFOJOEFS5àSLPOTUSVLUJPOFOUIBMUFOFO[BIMSFJDIFOFugen. Insbesondere die Anschlagsfuge der Tür ist kritisch, denn sie läuft Gefahr, bei Verzug des Türblatts zu klaffen. t NJUEFSWFSHMFJDITXFJTF geringen flächenbezogenen Masse des Türblatts, die nicht zu sehr erhöht werden kann, weil ansonsten die Aufhängung aufwendig wird und große Kraftanstrengung für die Betätigung der Tür erforderlich ist. Hinzu kommt die verhältnismäßig große Biegesteifigkeit der üblichen Werkstoffe für Türen, die sich bauakustisch ebenfalls ungünstig auswirkt. t NJUEFSIFVUFCFJ*OOFOUàSFOHSVOETÊU[MJDIschwellen- und damit anschlagslos ausgeführten Unterkante der Tür, die im Allgemeinen einen Bodenspalt offen lässt.

4. Öffnungen

917

y 0

x

M 1:10

100 mm

45 Obentürschließer, oben mit Gleitschiene, unten mit Scherengestänge (System Dorma®), Türblattmontage jeweils auf der Bandseite; auch auf der Bandgegenseite möglich. Vertikalschnitt und Ansicht.

46 Bodentürschließer für Aluminium-Anschlagtür mit Bändern (System Dorma®).

918

XIII Innere Hüllen

Die nach Norm an Türen zu stellende Schallschutzanforderungen sind in der Übersicht in 51 zusammengetragen. Als konstruktive Maßnahmen zur Verbesserung des Schallschutzes kommen folgende infrage: 2.7.1

Türblatt

Leichte Türblätter mit Wabenstruktur ( 20) sind bauakustisch ungünstig und bieten bei flächenbezogener Masse von rund 10 bis 15 kg/m2 bewertete Schalldämmmaße R‘w von maximal 25 dB. Akustisch günstiger wirken sich Einlagen aus Röhrenspanplatten mit sandgefüllten Hohlräumen mit flächenbezogener Masse von rund 35 kg/m2 aus ( 21); diese erreichen Werte von R‘w um 37 dB, wobei sich nicht nur ihre erhöhte Masse auswirkt, sondern auch der Effekt der Materialdämpfung infolge Sandfüllung. Höhere Werte lassen sich bei praktikablen Türgewichten nur durch Schaffung eines akustisch zweischaligen Bauteils nach dem MasseFeder-System erzielen. Zu diesem Zweck wird das Türblatt aus zwei Deckplatten aus Holzwerkstoffen, möglichst unterschiedlicher Dicke, und einer Füllung aus mineralischen Faserdämmstoffen geringer dynamischer Steifigkeit hergestellt. Bei flächenbezogener Masse von rund 20 kg/m2 sind dabei bewertete Schalldämmmaße R‘w von etwa 35 bis 40 dB erzielbar. Große Schalenabstände, also größere Türblattdicken, tragen zum Schalldämmeffekt bei, was aber nur bis etwa 60 mm sinnvoll ist. Weitere Verbesserungen lassen sich dann nur noch durch Einlegen schwerer Metallfolien erreichen oder durch Doppeltüren.

2.7.2 Fugen

Das Verziehen des Türblatts sollte zunächst durch Wahl der geeigneten Klimakategorie des Türblatts verhindert werden. Türdichtungen sollten einen Federweg von mindestens 3 mm aufweisen und dauerelastisch sein. Doppelfalzdichtungen bei überfalztem Türblatt sind entsprechend günstiger. Hohlräume zwischen Wand und Holzumfassungszargen sowie auch Blockzargen sind mit Dämmstoff oder Montageschaum dicht auszufüllen, Stahlzargen an Massivwänden satt mit Mörtel zu hinterfüllen.

2.7.3 Bodenspalt

Schwellenlose Übergänge lassen sich durch Bodendichtungen mit Doppelschleifgummi ( 47) oder Absenkdichtungen ( 48) auf Hohlflachschienen bei geschlossener Tür bauakustisch verbessern. Unterhalb der Hohlflachschiene sollte ein schwimmender Estrich stets abgefugt sein ( 49). Auch Hohlräume im Bereich der Türblattkante, die mit dem Spalt direkt oder über einen Schlitz in Verbindung stehen, mindern den Schalldurchgang aufgrund des Schalldämpfereffekts ( 49).

4. Öffnungen

919

OFF

OFF

47 Unterer Türabschluss mit Doppelschleifdichtung (System Teckentrup®). z

z

x

48 Unterer Türabschluss mit Absenkdichtung (System Teckentrup®).

x

49 Unterer Türabschluss mit Schalldämpferdichtung mit gekoppeltem Hohlraum, schwimmender Estrich abgefugt.

OFF

z

z

x

Spalte

50 Unterer Türabschluss mit Anschlagsdichtung (System Teckentrup®), nicht für Rettungswege geeignet.

x

1

2

3

4

5

6

Empfehlungen für Empfehlungen für normalen Schallschutz erhöhten Schallschutz Zeile

Bauteile

erf. R´w dB

erf. Lń,w (erf. TSM) dB

erf. R´W dB

erf. Lń,w (erf. TSM) dB

Bemerkungen

Büro- und Verwaltungsgebäude 6

Wände zwischen Räumen mit üblicher Bürotätig.

37

> 42

7

Wände zwischen Fluren u. Räumen nach Zeile 6

37

> 42

8

45

> 52

9

Wände von Räumen für konzentrierte geistige Tätigkeit oder zur Behandlung vertraulicher Angelegenheiten, z.B. zwischen Direktions- und Vorzimmer. Wände zwischen Fluren u. Räumen nach Zeile 8

45

> 52

10

Türen in Wänden nach Zeile 6 und 7

27

> 32

11

Türen in Wänden nach Zeile 8 und 9

37

Es ist darauf zu achten, daß diese Werte nicht durch Nebenwegübertragung über Flur und Türen verschlechtert werden.

Bei Türen gelten die Werte für die Schalldämmung bei alleiniger Übertragung durch die Tür.

51 Schallschutzanforderungen an Türen in Wänden zwischen Räumen mit spezifischen Nutzungen nach DIN 4109, Bbl. 2, 1.7 (Auszug).

920

2.8

XIII Innere Hüllen

Brandschutz DIN 4102-5, DIN EN 14600 DIN EN ISO 13943

Türen sind Öffnungen in vertikalen Raumabschlüssen, also Wänden. Müssen Wände Brandschutzanforderungen genügen, so gilt dies in gleichem Maß auch für die in ihnen enthaltenen Türen. Türen, die Brandschutzanforderungen erfüllen, zählen grundsätzlich zu zwei Kategorien: t Rauchschutztüren: selbst schließende Türen, die dazu bestimmt sind, im eingebauten und geschlossenen Zustand den Durchtritt von Brandrauch zu behindern. t Feuerschutztüren: gelten als Feuerschutzabschlüsse im Sinne der Norm. Dies sind selbst schließende Türen, die dazu bestimmt sind, im eingebauten Zustand den Durchtritt eines Feuers durch Öffnungen in Wänden zu verhindern. An Feuerschutztüren können zusätzlich auch Rauchschutzeigenschaften gestellt werden.

Abschn. 2.5.7 Türschließer, S. 914 DIN EN 14637

2.8.1 Rauchschutztüren DIN 18095-1 bis -3 DIN EN 1634-3

Rauch- und Feuerschutzfunktionen können von der Tür nur im geschlossenen Zustand ausgeübt werden, weshalb Rauch- und Feuerschutztüren notwendigerweise selbstschließend unter Verwendung geeigneter Türschließmittel ( ) auszuführen sind. Alternativ können sie mittels einer Feststellvorrichtung ( ), beispielsweise mittels eines Haftmagnets, offen belassen werden, wobei der Schließmechanismus im Brandfall durch Wirkung eines – vor Ort oder entfernt gelegenen – Wärme- oder Rauchmelders von der Feststellvorrichtung freigegeben wird und die Tür sich dann selbsttätig schließt. Die Komponenten von Rauch- und Feuerschutztürelementen, d. h. das Türblatt, die Zarge, das Schließmittel, die Bänder und Schlösser, die Drückergarnitur, das Dichtungsmittel und ggf. auch Zubehör wie Feststellanlagen sind Bestandteile des genormten Türelements, müssen aufeinander abgestimmt sein und vom gleichen Hersteller geliefert werden. Sie sind in zugehörigen Einzelnormen erfasst. Wichtigstes Merkmal und zentrale brandschutztechnische Aufgabe einer Rauchschutztür ist ihre Dichtigkeit gegenüber Rauchgasen. Wesentliche Kenngröße für die Dichtigkeit einer Rauchschutztür im geschlossenen Zustand ist die Leckrate Q. Die Dichtigkeit ist mittels einer zumindest dreiseitig umlaufenden Abdichtung, ggf. zusätzlich mit einer absenkbaren Bodendichtung oder einer Schwellendichtung herzustellen. Es sind auch Quelldichtungen im Einsatz, die im Brandfall unter Wärmeeinwirkung aufquellen und die Anschlagsfuge zuverlässig schließen ( 59). Nach neuer europäischer Norm DIN EN 13501-2 werden Rauchschutztüren hinsichtlich ihrer Rauchdurchlässigkeit ausschließlich bei Umgebungstemperatur (Sa) oder Rauchdurchlässigkeit bei Umgebungstemperatur und mittlerer Temperatur (Sm) klassifiziert. Beispiel nach DIN EN 14600, 6.5:

4. Öffnungen

921

Rauchschutztür Sa-C3: Rauchschutz bei Umgebungstemperatur, für 50 000 Zyklen (Klasse 3) geprüft. Rauchschutztüren gelten im Sinne der Norm nicht als Feuerschutzabschlüsse und müssen deshalb keinen Feuerwiderstand aufweisen. Bei steigenden Brandtemperaturen über 200°C kann diese Türart folglich keinen Schutz mehr bieten. Selbstschließende Rauchschutztüren werden von den Bauordnungen als Abschluss von Rauchabschnitten in Rettungswegen alle 40 m verlangt oder als Treppenraumtüren bei mehr als sechs Nutzungseinheiten pro Geschoss.3 Die maßgebliche brandschutztechnische Größe einer Feuerschutztür ist die Feuerwiderstandsdauer nach DIN 4102-2. Für Türen kommen Feuerwiderstandsklassen von T30 (feuerhemmend) und T90 (feuerbeständig) in Betracht. Nach neuer europäischer Norm DIN EN 13501-2 werden Feuerschutztüren hinsichtlich des Raumabschlusses (E), Raumabschlusses und Wärmedämmung (EI1 oder EI2 ) sowie Raumabschluss und Strahlung (EW) klassifiziert. Die Dauerhaftigkeit der Selbstschließungsfunktion, die eine Grundvoraussetzung für die Feuerschutzfunktion des Türelements darstellt, wird nach DIN EN 13501-2 durch den Buchstaben C und eine Klassenbezeichnung bezogen auf die Zahl der geprüften Schließungszyklen (0 bis 5) klassifiziert. Beispiel nach DIN EN 14600, 6.5: Feuerschutztür E60/EI230-Sm-C5: 60 Minuten Raumabschluss, 30 Min. Wärmedämmung, Rauchschutz bei Umgebungstemperatur und mittlerer Temperatur, für 200 000 Zyklen (Klasse 5) geprüft. Die notwendige Abschottungsfunktion des Flächen bildenden Türblatts gegen Feuer erfordert – anders als bei Rauchschutztüren – vollwandige Türblätter aus hohlraumfreien Einlagen. Türblätter aus vollwandigen Holzwerkstoffplatten sind für feuerhemmende Türen geeignet, solche aus Stahldecklagen und Mineralwollefüllung ( 55, 56) für feuerhemmende und feuerbeständige Türen. Ferner werden Feuerschutztüren auch aus Rahmenkonstruktionen aus Stahl oder Aluminium mit Glasfüllungen aus Feuerschutzgläsern (G oder F) ausgeführt ( 60 bis 62). Türzargen für Feuerschutztüren sind in Holz ( 52 bis 54) wie auch in Stahl ( 55 bis 58) ausführbar. Wie bei allen Türen mit Brandschutzanforderung muss das komplette Türelement inklusive Zubehörteile normgerecht sein oder über eine bauaufsichtliche Zulassung verfügen. Die Befestigung der Feuerschutztür an der umgeben Wand ist für einen zuverlässigen Feuerschutz maßgeblich und ist für massive Wände in der DIN 18093 geregelt. Einige bauaufsichtlich zugelassene Anschlüsse an feuerbeständige Ständerwände oder Brandwände in Leichtbauweise zeigen

2.8.2 Feuerschutztüren DIN 18089-1, DIN 18093 DIN 18271, DIN 18273 DIN EN 1634-1, -2

922

XIII Innere Hüllen

die 54 und 57, 58. Öffnungen in Wänden mit Brandschutzfunktion können gemäß Bauordnung hinsichtlich ihrer Feuerwiderstandsdauer eine Stufe niedriger als die umgebende Wand angesetzt werden. Dies bedeutet: 4 t 5àSFOJO#SBOEXÊOEFONàTTFOfeuerbeständig sein (T90) t 5àSFO JO GFVFSCFTUÊOEJHFO 8ÊOEFO NàTTFO feuerhemmend sein (T30)

53

t 5àSFOJOGFVFSIFNNFOEFO8ÊOEFOCFOÚUJHFOkeine Feuerwiderstandsdauer, sind jedoch vollwandig und dicht schließend auszuführen.

1

2

1

52

3

2

2 3

6

4

7

4

5 6 6 9

y

7

8 0

x

z 50 mm

M 1:5

52 Feuerschutztür mit Holzumfassungszarge in T30-Qualität (System Dana®) mit einfachem Falz, Horizontalschnitt. 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Zargenspiegel, einstellbar auf Wanddicke Brandschutzzarge T30 Mineralwolle Montageschaum Kantholz zur Versteifung Dämpfungsprofil Türblatt Zargenspiegel, fest Alu-Schwellenprofil

0

x

53 Feuerschutztür wie links, Vertikalschnitt

M 1:5

50 mm

4. Öffnungen

923

y

Baurichtmaß

Baurichtmaß

Durchgang

Durchgang

y 0

x

y

50 mm

0

M 1:5

x

54 Anschluss einer Feuerschutztür mit Holzumfassungszarge in T30-Qualität an eine Metallständer wand F90 (System Dana ® ), Horizontalschnitt.

50 mm

M 1:5

0

x

55 Anschluss einer Feuerschutztür mit Stahlumfassungszarge in T30-Qualität an eine verputzte Mauerwerkswand (System Teckentrup®), ergänzt mit Gegenzarge, Befestigung mit Dübeln, Horizontalschnitt.

50 mm

M 1:5

56 Anschluss einer Feuerschutztür mit Stahlumfassungszarge in T30-Qualität an eine Stahlbetonwand (System Teckentrup®), Befestigung durch Anschweißen an einbetoniertem Stahlanker, Horizontalschnitt.

57 Anschluss einer Feuer- und Rauchschutztür mit Stahlumfassungszarge in T30-Qualität an eine leichte Ständerwand (System Teckentrup®), Befestigung mit Sipegelverschraubung am Ständer, Horizontalschnitt. y

y 0

x

M 1:5

50 mm

0

x

M 1:5

50 mm

58 Anschluss einer Feuer- und Rauchschutztür wie oben, jedoch Befestigung mittels Hutanker.

Quelldichtung

y

x

59 Quelldichtung in der Funktionsfuge einer Rauch- oder Feuerschutztür: schäumt unter Hitzeeinwirkung auf und verschließt die Fuge gegen Feuer und Rauch. (Fa. Novoferm)

924

XIII Innere Hüllen

y

x

0

50 mm

0

50 mm

M 1:5

60, 61 Rauch- und Feuerschutztür und T30 aus Aluminiumrahmen und Glasfüllung F30 (System Hörmann®), Horizontalschnitt mit Band- und Anschlagsseite, Einbau in verputzter Mauerwerkswand.

y

x

62, 63 Rauch- und Feuerschutztür und T90 aus Aluminiumrahmen und Glasfüllung F90 (System Hörmann®), Horizontalschnitt mit Band- und Anschlagsseite, Einbau in verputzter Mauerwerkswand.

M 1:5

926

XIII Innere Hüllen

Anmerkungen

1 2 3 4

nach DIN 68706-1, 3. für den ganzen Abschnitt: Gösele K, Schüle W (1985), S. 78 ff Landesbauordnung Baden-Württemberg (2007), LBOAVO §14, (2) Landesbauordnung Baden-Württemberg (2007), LBOAVO §14, (1)-(4) Klingsohr K (1997), S. 115

ANHANG INDEX LITERATURVERZEICHNIS BILDNACHWEIS

928

Anhang

A AAC Siehe dampfgehärteter Porenbeton Abbranddicke 16 Abbrennstumpfschweißen 241 Abdeckleiste 437, 439. Siehe Deckleiste Abdichten 292 Abdichtung 286, 292, 294, 390-392. Siehe auch Dichtschicht Abdichtungsbahn 349, 392, 402, 406. Siehe auch Sperrbahn; siehe auch Dichtschicht abgehängte Decke 728, 746, 755, 756. Siehe auch Unterdecke abgesperrte Tür 900 abgestirnter Strebenzapfen 112, 113 Abheben 566, 578 Ableiten 280, 281, 282, 292, 296 Abschalelement 348 Abscheren 64, 66, 67 Abschottung 724, 738 Absenkdichtung 918, 919 Absorberschott 742, 752, 754, 756 Abstandhalter 662 Abstrebung 809, 810 Abzugsseite 417 Adhäsion 51, 66, 72, 236, 237, 256, 260 Adhäsionsbindung 63. Siehe auch Kohäsionsbindung Adhäsionskraft 236, 237. Siehe auch elektromagnetische Molekularkraft adhäsiver Kraftschluss 34, 236 Aggregatzustand 202 Aktivierkleben 98 Akustik 746, 756, 799, 826 Bauakustik 726 Raumakustik 726 Alterung 682 Aluminiumfenster 694, 695, 696-701 Aluminiumlegierung 433 Anhydritestrich 732 Anhydritfließestrich 732 Ankerplatte 212, 580 Ankerschiene 161, 162, 538, 539 Ankerschraube 208, 209 Anpralllast 857 Anpressen 25 Anschlag 659, 660, 663, 668, 680, 713, 908, 914, 917, 924 Anschlagsdichtung 919 Anschlagsfuge 911, 916, 920 Anschlussbewehrung 316, 326 Anstaubewässerung 406 Antriebsfläche 134 Anwendungskategorie 386, 392, 406. Siehe auch Sperrbahn Anziehverfahren 134 äquivalenter bewerteter Norm-Trittschallpegel 801 Arbeitsfuge 202, 204 - 207, 213, 220 Arbeitsposition 242 Armierung 370, 392 Armierungsgewebe 370 Art der Kraftübertragung 34

Asphaltmastix 306, 324 Attika 351, 365, 373, 377, 414, 420 Aufbeton 766 - 769, 774 - 776, 781, 782, 784, 786, 788, 834, 842 aufgesetzter Stoß 110 Auflagerabstand 499 Auflagerkonsole 121 Aufsparrendämmung 292 aufstauendes Sickerwasser 302, 332, 333, 334, 336 aufsteigende Feuchte 314 Augenstab 124 Ausbauraster 526, 528 Ausblick 652, 654, 710 Ausgießen 81 Ausgleichsschicht 334, 335 Aushub 326, 328 Ausschnitt 450, 452, 583 Aussehensklasse 689 Außenecke 535, 555 Außengewinde 131, 133 Außenhautabdichtung 332, 333, 336, 338, 339. Siehe schwarze Wanne Außentür 652, 668, 680, 681, 690 - 693, 696, 710 - 713 Außenwand 344-346, 350, 351, 353-355, 358- 362, 366-369, 371-379, 392, 406-409, 414, 415, 418, 422, 424 Aussparung 866, 890 aussteifende Beplankung 458, 807 Auswechslung 451, 452, 453 Ausziehwiderstand 134, 168, 169, 172, 178 Autogenschweißen 240. Siehe Gasschmelzschweißen

B Backstein. Siehe Ziegelstein Bahnenstoß 626, 633, 639, 640, 644 geklebter Stoß 632 geklemmter Stoß 632 genähter Stoß 632 geschweißter Stoß 632 verseilter Stoß 632 Bajonettverschluss 77 Balken 726, 746, 785-788, 806, 807-809, 811, 822, 842 Balkenbauweise 789, 822 Balkendecke 718, 785-789, 791, 793, 802, 806, 807, 811, 812, 838, 841 Balkendecke mit Zwischenbauteilen 723,780, 785-788, 791, 793, 802 Balkenschuh 792, 794, 810. Siehe auch Stahlblechformteil Balkonanschluss 350, 372, 376 Bandaufnahme 914 Bandeisen 670, 672 Bandrastersystem 752 Bauakustik 728, 756 Baugrube 303, 310, 323, 326, 327, 328 Bauklammer 172 Baukomponente 652, 668 Bauplatte 354 Bauteil 344, 356, 366, 375, 402, 406, 408

Bauwerkssohle 312. Siehe Bodenplatte Bauzustand 8 Beanspruchungsgruppe 323, 327, 333, 680, 686 Bedienbarkeit 900 bedingt umsetzbare Innenwand 858. Siehe auch Ständerwand Befestigungsloch 484 Befestigungsschraube 130, 132 Belastung 13, 14, 32, 34, 35 Beleuchtung 721 belüftete Dachdeckungen 477 belüftete Luftschicht 374, 389 belüftetes Dach 285, 288 Belüftung 282, 286, 287, 288, 296, 297 Belüftungsöffnung 414, 424, 426 Belüftungsprinzip 280 Bemessungswasserstand 310, 332, 333 Beplankung 450, 452, 453, 457-460, 462, 464, 466, 467, 472-478, 497, 504, 516, 522-524, 566, 567, 578 Berührfläche 6, 30, 32, 34, 35, 38, 40 Berührungsschluss 50. Siehe reiner Formschluss Beschichten 82, 94, 96 Beschichtung 345, 686, 689-693, 697, 702 Beschichtungssystem 690 Beton 268, 270, 271 Betoneckdübel 776, 781 Betonmatrix 203, 204, 205, 206 Betonnocken 794 Betonschraube 169. Siehe Schraubanker Betonstahl 204, 206 bewegliche Innenwand 859 bewegliches Tragwerk 626, 640 bewegliche Verbindung 8, 19, 56, 59 bewegte Luftschicht. Siehe belüftete Luftschicht Bewegungsart 656, 657, 901 Bewegungsbeziehung 18 Bewegungsfuge 405. Siehe Dehnfuge Bewegungsrichtung 904 Bewegungsschraube 130 Bewegungssinn 6, 34 Bewehrungsstahl 203, 204, 205 bewertetes Schalldämmmaß 800 biaxialer Zug 630, 642 Biberschwanzziegel 290, 484, 488, 490-492 Biegebeanspruchung 67 Bindekraft 64, 66 Bitumen-Dichtungsbahn 306, 323, 324. Bitumenheißaufstrich 318 Blechschraube 138, 146, 166 Blechschraubengewinde 134, 135 Blechverformungsanker 831- 835 Bleideckung 510 Blendrahmen 658-661, 668-672, 676-678 Blindniet 224, 226, 227, 228, 229 Blindnietverbindung 224, 226 Blockanker 426 Blockbau 366 Blockfundament 216, 217 Blockhaus 366. Siehe Blockbau Blockzarge 911-912, 918. Siehe Stockrahmen

Index

Blockziegel 346, 347, 348 Boden 303, 310, 319, 320, 335 Bodenbelag 730, 735-742, 801, 811, 840, 850, 851 Bodenbeschaffenheit 300, 302, 320, 326 Bodenfeuchte 300-302, 318-323, 332-334, 341, 342. Siehe auch Bodenwasser Bodenplatte 300, 304, 305, 307, 308-316, 318, 320-322, 324, 326, 327, 329, 330, 332-336, 339, 341 Bodenspalt 905, 916, 918 Bodentürschließer 916, 917 Bodenwasser 300, 303, 312, 318 Bogen-Zugband-Modell 773, 835 Bohrlochlänge 150 Bohrschraube 826 Bolzenanker 164, 165 Bolzengewinde 131. Siehe Außengewinde Bolzenschweißen 240, 254, 255 Bolzenverbindung 766, 767 Bördeln 86, 90, 231 Borte 649 Böschung 326 Brandschutz 276 Brettstapelbauweise 789, 794, 822 Brettstapelelement 379 Bruchdehnung 241 Brüstungsfeld 542, 544, 545 Brüstungsscheibe 542, 544 BVD-Schubverbinder 792

C CAD/CAM. Siehe CNC Calciumsulfatestrich. Siehe Anhydritestrich Calciumsulfat-Fließestrich. Siehe Anhydritfließestrich chemisch abbindende Klebstoffe 100 Chicago School 274 Clip. Siehe Klipp CNC-gefertigte formschlüssige Holzverbindungen 116

D Dach 269, 278, 280, 282-297 Dachablauf 387, 405 Dachanschluss 351, 373 Dachaufbau 472, 473, 476, 478, 518, 519, 566, 578, 579 Dachbegrünung 390, 396, 406 Dachdeckung 282-292 Dacheindeckungsprodukt 511 Dachelement 437 Dachfenster 452 Dachkante 486, 490, 503, 513 Dachneigung 282, 297 Dachpfannenprofil 520 Dachplatte 506 Dachraum 282, 283, 286, 288 Dachstein 480-482, 486-491, 590 Dachtafel 474, 476, 478, 523, 566, 578 Dachziegel 480-491, 498, 567, 590 Dämmebene 668, 670, 671, 672

929

Dämmkeil 406 Dampfdiffusionswiderstand 638 Dampfdruck 536 Dampfdruckausgleich 662, 663, 664 Dampfdruckausgleichsschicht 367, 395, 396 dampfgehärteter Porenbeton 354, 776 Dampfsperre 286 Dämpfungsprofil 913, 922 Dauerhaftigkeit 686, 687, 689, 690, 696, 703 Deckbreite 484, 486, 501, 510 Decke 723-730, 735-738, 740, 745, 746, 752, 755-760, 764, 766, 773--780, 785-789, 798-803, 806-809, 813-820, 824-844, 846, 851 Deckenabmauerungsziegel 348, 349. Siehe Deckenabstellstein Deckenabstellstein 355-358, 360, 362, 383 Deckenanschluss 348-350, 357-359, 371-379 Deckenauflage 738, 740, 741, 801, 839-842 Deckenauflager 784 deckendes Lacksystem 692 Deckeneinlauf 312 Deckenplatte mit Stegen 836. Siehe Plattenbalkendecke Deckenstoß 213, 214 Decklage 904, 908, 910, 913 Decklänge 484, 486, 488, 489, 510 Deckleiste 437-440, 461, 469, 554 Deckplatte 904, 908, 910, 918 Deckschale 433-438, 440, 445, 752, 764 Deckschicht 432-436, 445. Siehe Deckschale Deckunterlage 282, 286, 477, 480, 481, 487, 491, 506, 510, 513 Dehnen 78, 80, 90 Dehnfuge 409-412, 416 Dehnungsverbinder. Siehe Dehnverbinder Dehnverbinder 539-545, 548 diagonale Brettschalung 458 Diagonalverband 473, 476, 524 Dichtprofil 663, 666 Dichtscheibe 437, 438 Dichtschicht 367, 381, 388-399 Dichtschlämme 302, 306, 322, 324 Dichtstoff 357, 363, 419, 423, 662-674, 677, 683 Dichtstofffuge 419, 423 Dichtstoß 592, 596 Dichtungsband 341, 342 Dickschichtlasur 692, 693 differenziale Bauweise. Siehe differenziales Bauprinzip Differenzierung 368 digitalisierte Schlussmatrix 56 diskreter Schubdübel 776 Diskretisierung 432 Distanzhalterplatte 426, 427 Distanzklotz 664, 672 Doppelboden 738, 739, 742, 745 Doppeldeckung 488, 490, 492 Doppelfenster. Siehe Kastenfenster Doppelschleifgummi 918 Doppelständerwand 874, 883, 890, 891, 894 Doppelstehfalzdeckung 510 doppelter Querfalz 513

doppeltes Schalensystem , 408 Doppeltür 899, 901, 918 Doppel-V-Naht 244 Drahtflechten 84, 87 drahtförmige Körper 84 Drahtglas 550 Drahtseilklemme 234 Drahtweben 84 Drainage.Siehe Dränung Dränage.Siehe Dränung Dränleitung 310, 314, 327, 328 Dränmatte 315, 317, 327 Dränschicht 310-314, 316, 319, 327, 330 Dränstein 312, 327 Dränung 302, 303, 310, 315, 323, 332 Drehflügeltür 901, 904. Siehe Drehtür Drehkippfenster 656, 678, 684 drehmomentkontrolliert spreizende Dübel 165 Drehrichtung 656 Drehtür 898, 901 Drehwuchs 689 dreidimensionale Justierung 538 Dreiecksfuge 674 Dreiecksgefache 584 Dreiecksmasche 581, 586 Dreiflankenhaftung 674 dreiseitige Lagerung einer Trennwand 863 Drillmoment 764, 765 Druckbogen 773, 835 drückendes Wasser 302, 303, 309-312, 332-336, 339-341 Drückerstift 914, 915 Druckkontakt 104, 108, 114, 118, 122, 126 Druckschraube. Siehe Druckstift Druckstift 426, 428 Dübelanordnung bei Verbundträgern 835 Dübel besonderer Bauart 158, 184-193 Dübelfehlfläche 188 Dübelleiste 766, 790 dübelloser Reibungsverbund 830 Dübelverbindung 158, 160, 174, 198 Dünnbettmörtel 346, 348, 354, 355, 365 Dünnschaftschraube 136 durchgeschweißte Stumpfnaht 244 durchlässiger Boden. Siehe nicht bindiger Boden Durchlaufträger. Siehe Mehrfeldträger Durchlüftung 285, 296, 297. Siehe Belüftung Durchlüftungsprinzip. Siehe Belüftungsprinzip Durchsetzfügen 88, 90 Durchstanzbewehrung 764, 765, 766, 767 Durchwurzelungsschutz 406 dynamische Belastung 223 dynamische Steifigkeit 734

E ebene Faserzementplatte 506 Ebenenversatz 537 Eckenschnitt 498, 501, 502, 503 Eckhalterung 595, 598 Eckstöße 666 Eigenschaftsklasse 392

930

Anhang

Einbaubereich 858, 864, 876 Einbauteil 208 Einbetten 81, 82 einbruchhemmende Tür 901 Eindeckung in Linie 486 Eindeckung mit versetzten Längsstößen 486 Einfachdeckung 488, 490 einfacher Querfalz 512 einfaches Schalensystem 344 Einfachfenster 656 Einfachständerwand 891 Einfachverglasung 653, 656 Einfügungsdämmmaß 756, 757 eingebundene Kehle 491 eingefasste Tür 898. Siehe Rahmentür eingeleimte Gewindestange 792 eingenähter Gurt 643 Einhängen 76, 77 Einhängenase 484, 486 Einhängesystem 747, 751 Einlage 904, 908, 910, 918, 921 einlagige Massivholzplatte 798 einlagige Membran 626, 632, 634 Einlassdübel 185, 188, 191 Einlegesystem 747 Einlegesystem mit Stufenfalz 747 Einpressdübel 158, 188, 190, 192 Einpressen 25 Einrenken 76, 77 einschalige Außenwand 345-361, 372-379 einschalige Hülle 368 einschalige Trennwand 860-870, 874, 877 Einschlagdübel 165 Einschlagen 78, 80 einseitiger Dübel besonderer Bauart 184 einseitig zugängliche Schraubverbindung 150, 160, 161 Einsteckschloss 914 elastisches Dichtprofil 666 elastisches Verformen 76 elastische Zwischenschicht 593, 603 Elastomerbahn 306, 323, 324, 336, 338 Elastomer-Dichtungsbahn 306, 323, 324, 336, 338 elektrische Gasentladung 92 Elektrode 238, 239, 240, 241, 242 Elementdecke 766-772, 784, 786 Elementfassade 470, 558, 559, 560 elementierte Trennwand 859 Elementstoß 559, 560, 561 Elementwand 456, 470, 471 Eloxal 697 Endlosverfahren 436 Endverankerung von Trapezblechen 830-835 Energiegewinn 633 Energieträger 92, 94, 96 Engen 86, 89 Engobe 486 Entladungsschweißverfahren 254 Entspannungskammer 660, 663 Entwässerungsöffnung 412 Entwässerungsplan 310 Entwurf 41 EPDM 532. Siehe Ethylen-Propylen-Dien

Epoxidharz 218, 219, 340 Epoxidharzleim 261 erdbedeckte Decke 304 erdberührende Hülle. Siehe erdberührte Hülle erdberührte Hülle 269 Erdbewegung 304 Erddruck 300, 308, 309, 318, 322 ESG 544, 550, 594, 595, 596, 597, 600, 601, Siehe Einscheibensicherheitsglas Estrich 723-725, 732-745, 777, 786, 799, 838, 839, 842, 843, 849-853 Anhydritestrich 726 Anhydritfließestrich 726 Gussaphaltestrich 726 Kunstharzestrich 726 Magnesiumestrich 726 Zementestrich 726 Estrich auf Trennlage 733, 735 Estrichfeld 733, 736 Estrichfuge 733 ETFE. Siehe Ethylentetrafluorethylen Ethylen-Propylen-Dien 532 Ethylentetrafluorethylen 628, 635, 639 Explosivkraft 226. Siehe Sprengniet extensive Begrünung 396, 406 extremer Leichtbau. Siehe Extremleichtbau Extremleichtbau 433

F Falle 914, 915 Faltschiebetür 901 Falttür 901 Falz 482 Falzen 88, 90, 231 Falzentwässerung 532, 537, 554, 664, Falzgrund 664 Falzkammer 536. Siehe Falzraum Falzraum 533, 536, 537, 660, 662, 663, 664, Falzziegel 482, 483, 484, 490 Faserneigung 689 Faserprepeg 433 Faserzementwellplatte 499 Fassadenplattenanker 428 Fäule 720 federnde Lagerung von Treppen 850-853 Fenster 652, 654, 656, 658-662, 666-678, 680-683, 686-693, 702, 707-715 Fensteranschluss 351, 357, 373, 377 Fensterband 678 Fensterbank 663, 676, 677. Siehe Sohlbank Fensterbeschlag 678 Fenstergriff 678 Fensterolive. Siehe Fenstergriff Fersenversatz mit abgestirntem Strebenzapfen 112 Fertigung 3, 40 Fertigungsverfahren 2, 3, 25, 38, 40, 44 Fertigungsverfahren Fügen 2, 25, 40, 44 Fertigzarge 912, 913 feste Verbindung 49, 52, 56, 59 Festhaft 513 Festigkeitsklasse 138, 151-156, 169, 182

Feuchte 660, 690, 691 Feuchtepfade 305 feuerbeständige Tür 921 feuerhemmende Tür 921 Feuerschürze 544 Feuerschutzabschluss 920, 921 Feuerschutztür 901, 920, 921-924 Feuerwiderstandsdauer 16 Fichte 675, 686 filterfeste Dränung 310 filterfeste Sickerschicht 312. Siehe Mischfilter Filterschicht 311, 312, 319, 320 First 383 Firstformstück 503 Firstlatte 490, 494, 503, 504 Firstziegel 484, 490-494, 503, 568 Flachdach 272, 280, 288, 291-294, 297, 344, 351, 367, 373, 377, 386-388, 394-401, 406, 407 Flachdachpfanne 494, 495 Flächenbauteil 450, 472, 580, 584 flächenbezogene Masse 724, 728, 742, 756, 799, 800, 838, 842 Flächendrän 310-314, 320, 326-328 flaches Dach. Siehe Flachdach Flachglas 654 Flachstahlanker 352, 353, 355 Flachsturzelement 346, 356 Flachziegel. Siehe Biberschwanzziegel Flankenfläche 131, 132, 142 Flankenschalldämmung 742 Flankenübertragungsweg 745 flankierende Bauteile 672 Flügelrahmen 657-663, 678, 680, 681 Flugzeugbau 433 Foamglas. Siehe Schaumglas Formänderung 51 Formbeständigkeit 898, 911 Formschluss 17, 30-35, 46, 104-114, 122, 126 formschlüssige Schraubenverbindung 132 formschlüssige Verbindung 104, 105, 126 Formstein 290 Formteil 498, 503 Formziegel 484, 490, 491 Formziegelkehle 491 freies Grenzmaß 861 freies Randseil 642, 645 freie Verdrehbarkeit 122 Freiheitsmatrix 58 frei spannender Rand 642 eingenähter Gurt 632 freies Randseil 632 integriertes Randseil 632 Frequenz 682 Frostabsprengung 415 Fügen 2, 3, 8, 25, 40, 41, 44 Fugendichtheit 290 Fugendichtigkeit. Siehe Fugendichtheit Fugendichtungsband. Siehe Dichtungsband Fugendurchlasskoeffizient 652, 680 Fügen durch Löten 25 Fügen durch Schweißen 25 Fügen durch Umformen 25

Index

Fügen durch Urformen 25 Fugengeometrie 6, 14, 18, 26, 27 Fugenteilfläche 6, 27, 28, 30, 31 Fügeteil 64, 67 Fügeverfahren 2, 3, 8, 25, 39, 40, 41, 44 Fügung 2, 4, 6, 8, 12, 14, 19, 20, 22, 38-40 Führung 48 Füllen 25 Füllkörperdecke. Siehe Hohlkörperdecke Fundament 305, 307, 311, 314, 326, 327 Fundamentplatte 322 Fünfkammersystem 706 Funktion 368, 370, 375, 388, 414, 417, 424, 430 Funktionspaket 345, 367, 369, 374, 381, 389 Fußboden 324 Fußbodenaufbau 320, 335, 724-745, 736, 738, 741, 764, 777, 786, 799, 801, 816, 820, 838, 847 Fußbodenbelag 738. Siehe Bodenbelag Fußplatte 118, 120, 123 Futter 911, 912, 913, 922

G Gabelelement 120, 125 Gabelkopf 125 Gabelspannschloss 125 Gang 132 Ganghöhe 131, 132. Siehe Gewindesteigung Gasschmelzschweißen 240 Gebäudeplanung 454 Gebäudetrennwand 870, 872, 873 Gebrauchsklasse 690, 691 Gefache 448, 456, 460, 466, 468, 472, 581 Gefälle 280, 282, 294 Gefälleestrich 387-398. Siehe Gefälleschicht Gefälleschicht 387, 389, 395 gefalztes Türblatt 908, 909 Gegengewinde 146, 150, 160, 162, 166 gehärtetes Glas 596 Einscheibensicherheitsglas 593 teivorgespanntes Glas 593 Verbundsicherheitsglas 593 geklebter Stoß 640 geklemmter Rand 644 geklemmter Stoß 642 Gelände 305, 312, 318, 323, 332, 333, 336 Geländeform 300, 332 geleimte Verbindung 260 Gelenkbolzen 120, 122, 123, 124, 125 gelenkiger Anschluss 584 Gelenkwelle 70 gelochte Gipsplatte 884 gemeinsames Fließpressen 84 gemeinsames Verdrehen 84, 87 gemeinsames Ziehen 86 genähter Stoß 640, 641 Genehmigungsplanung 310 geneigtes Dach 280, 282, 286, 290, 297 geneigte Verglasungen 550 Geometrie 8, 10, 11, 25, 26 Geotextil 312, 314, 316, 319 gerader Blattstoß 109

931

gerader Blattstoß mit Schrägschnitt 109 gerader Hakenblattstoß 109 gerader Stoß 108, 109 gerichtetes Tragwerk 296 Geschossdecke 524, 527, 541 geschweißter Stoß gespundete Tür 898 gestemmte Tür 898. Siehe Rahmentür Getriebeband 678 Gewebe 628, 630, 639, 640 Gewichtsreduktion 432, 433 Gewinde 130, 131-134, 135-138, 150, 160, 165-170 Gewindedorn 228 Gewindedornniet 229 Gewinde furchende Schraube. Siehe Gewinde schneidende Schraube Gewindehülse 160, 162 Gewinde schneidende Schraube 162 Gewindestange 156, 157, 165, 182 Gewindesteigung 134, 160 Gipskarton-Bauplatte (GKB) 884 Gipskarton-Bauplatte imprägniert (GKBI) 884 Gipskarton-Feuerschutzplatte (GKF) 884 Gipskarton-Feuerschutzplatte imprägniert (GKFI) 884 Gipskartonplatte 874, 875, 882 Gipskarton-Putzträgerplatte (GKP) 884 Girlande 642-648 Siehe frei spannender Rand Gitterknoten 585 Gitterschale 454, 456, 526, 580-588 Gittersystem 747, 751 Gitterträger 768, 769, 771, 785, 787, 788 Gitterwand 581. Siehe Rahmenwand Glas 270, 274 Glaseinstand 662 Glaserkitt 664. Siehe Kitt Glasfalz 662, 663, 664, 666, 694 Glasformat 652, 659 Glasgewebe 628 Glashalteleiste 662, 663, 694, 697, 703, 707 Glasleiste 662. Siehe Glashalteleiste Glasschwert 596, 597, 599, 601, 602, 604 Glasur 486 glatter Stirnversatz 112 glatter Viertelsblattstoß 112 glattes Eckblatt 112 Gleichgewicht der Kräfte 48 Gleichgewichtsform 630 Gleitebene 322 gleitender Anschluss einer Trennwand 861, 865, 885, 889, 894 gleitfeste planmäßig vorgespannte Verbindung (GV) 154 gleitfeste planmäßig vorgespannte Verbindung mit Passung (GVP) 154 gleitfeste Verbindung 153, 154 Grat 486, 491, 503, 506 Gravitation 52, 55. Siehe Schwerkraft Gravitationsschluss 104, 106, 114, 126 Grenzflächenbindung 236 Großtafel 812 Grundwasser 302, 303, 308, 309, 332 Grundwerkstoff 244, 247, 248

Gruppierung von Dübeln besonderer Bauart 192 Gurt 642, 643, 644, 646 Gussasphalt 306 Gussasphaltestrich 732 Gussglas 550 Gütekontrolle 250

H Haft 510, 512, 513, 571, 577, 579 Festhaft 513 Schiebehaft 513 Haftbrücke 348, 406 Haftkleben 100 Haftreibschluss 54. Siehe haftreibschlüssige Verbindung haftreibschlüssige Verbindung 54 Haftscherfestigkeit 322 Haftverbund 433 Haftwirkung 256, 260 Halbfertigteil 766, 784 Halbrund-Holzschraube 168 halb vorgefertigtes Deckensystem 764, 766, 768, 780, 784, 836 Haltekraft 222, 226 Hammerkopfschraube 208, 209 Hängefläche 588 Hängeform. Siehe auch Gleichgewichtsform hängende Fassadenkonstruktion 538 Harnstoffharzleim 261 härtbarer Kunstharzleim 260 Hartstoffschicht 732 haufwerksporiger Leichtbeton 774, 775 Hauptbelastungsrichtung 56 Hauptlastrichtung 40 Hauptschlussart 58 Hebeschiebetür 714, 715 Heften 84, 87 Heißbitumen 391, 394 Heizelementschweißen 94 Heizestrich 736, 737 Herausziehen 174, 176, 182 Herstellungsprinzip 62 Hierarchie der Betrachtung 34 Hinterfüllung 674 Hinterlüftung 374, 375, 378, 384, 415, 427 Hintermauerung 409, 411, 428 Hinterschneidung 165 hinterschnittene Profilblechgeometrie 834 hochfeste Schraube 151, 152, 153, 154 hochfeste Sechskant-Passschraube (HP) 151 hochfeste Sechskantschraube (HR) 151 hochfeste Sechskantschraube (HV) 151 Hochfrequenzschweißen 94 hoch gedämmte Außenwand 466 Höhenausgleichsstein 356 Höhenüberdeckung 482-490, 498, 501, 506 Hohlblock 860 Hohlkehlnähte 247 Hohlkörperdecke 780-783, 784, 802, 803 Hohlniet 91 Hohlpfanne 484 Hohlplattendecke. Siehe Hohlkörperdecke

932

Anhang

Hohlplatten-Verbunddecke 780 Hohlraumboden 725, 736-738, 742, 745 Hohlraumdämpfung 634 Hohlverbundplatte 769, 772 Hohlwandplatte 860 Hohlzapfenniet 88, 91 Hohlziegel 860 Holz-Aluminiumfenster 694, 695 Holzbalkendecke 524 Holzbalkenlage 451 Holzbauelement 496-497, 524, 579, 815-823 Holz-Beton-Fertigteildecke 795 Holz-Beton-Verbundbauweise 789, 822 Holz-Beton-Verbunddecke 789, 796, 806, 822, 823 Holzblockelement 378, 384, 406, 407, 797, 798, 820, 821 Holzdoppelständerwand 879 Holzfachwerkbauweise 468 Holzfachwerkwand 468 Holzfaser 64 Holzfenster 653-669, 673-678, 681, 686-693, 694-696, 702 Holzlamelle 686 Holzrahmenwand 452, 457, 459, 460, 466, 468, 474, 476, 477, 524. Siehe auch Holzrippenwand Holzrippenwand 460. Siehe auch Holzrahmenwand Holzschraube 166, 168, 169, 170 Holzschraubengewinde 134, 135, 169 Holzschutz 686, 689, 690, 692 Holzständerwand 878, 880, 881 Holztafelwand 460, 468, 524, 558 Holzumfassungszarge 911, 916, 918, 922, 923 Horizontalanker 418, 421. Siehe Traganker Horizontalaussteifung 473 horizontale Abdichtung 318, 322, 323, 324 horizontale Raumabtrennung 718, 721 horizontale Trittschalldämmung 742 Hourdis-Platte 860. Siehe Tonhohlplatte Hubzündungs-Bolzenschweißen mit Keramikring 255 Hülle 368, 386, 408 Hüllpaket 448-456, 472, 476, 522, 524, 526 Hülsenanker 164, 165 Hutmutter 138 Hütte 282, 283 Hüttenstein 860 HV-Schraube 138. Siehe hochfeste Schraube Hydratation 416 hydrostatischer Druck 302, 332, 334

I idealtypischer Aufbau 345, 380, 388 Imprägnieren 78 imprägniertes Dichtband 674 industrialisierte Bauweise. Siehe industrielle Bauweise industrielle Bauweise 448 Ineinanderschieben 76, 77, 78 Injektionsdübel 164, 165

Innenecke 462, 535, 555 Innengewinde 131-136, 140, 156, 161-169 Innenhülle. Siehe inneres Hüllbauteil Innenraumlüftung. Siehe Raumlüftung Innenrippe 457, 459, 474, 475 Innentür 652 inneres Hüllbauteil 718 Installation 725-729, 736, 756, 759, 795, 796, 820, 834 Installationsraum 725, 738 integrale Bauweise 448. Siehe integrales Bauprinzip integrierende Bauweise. Siehe integrierendes Bauprinzip integriertes Randseil 642 intensive Begrünung 406, 407 Isolierverglasung 526, 532, 536, 544, 550, 564 I-Träger. Siehe Doppel-T-Träger

J Jahrringverlauf 687

K Kalksandstein 858, 860 kaltselbstklebende Bitumenbahn 306, 323, 324 Kaltwalzen 436 Kammstoß 110 Kämpfer 905 Kantel 686, 688 kapillarbrechende Schicht 312, 324, 326 kapillarbrechende Wirkung 320 Kapillarfuge 322, 323 Karusselltür 901 Kassette 746, 747, 750 Kastenfenster 653, 656, 657, 682 Kederstab 642, 643, 645 Kehle 491, 503, 506, 515 Kehlnaht 244 keilgesicherte Verzapfung 110 Keilspalt 194, 195 Keilverbindung 130, 194–197 Keilwinkel 194 Keilzinkenverbindung 262, 263 Keilzinkung 66 Kellersohle 332. Siehe Bodenplatte Kellerwand 315, 322, 327 Kerben 84, 87 Kerben-Dübel-System 794 Kerbspannungszustand 133 Kerndämmung 408, 409, 412, 413, 414, 424 Kernschicht 432-438, 445 Kette 630 Kettgarn 630 Kiefer 686 Kies 378, 390, 395, 396, 397, 402, 406 Kiesauflage 398, 399 Kiesbett 326, 329 Kipphalterung 126 Kippsicherung 809, 810 Kitt 662. Siehe auch Glaserkitt

Kittverglasung 653, 662, 663 Klammer 172, 173 Klammergruppierung 172 Klammern 78, 79 Klammerverbindung 130, 172 Klebemasse 306, 338 Klebemörtel 237 Kleben 25 Klebeverbindung 256-264 Klebstoff 256, 258, 260 Klebung 66 kleinformatiges Deckelement 498, 516, 520. Siehe auch Dachpfannenprofil Klemmen 78, 79 Klemmhalterung 594 Klemmplattenstoß 642, 643 Klemmreibschluss 54, 55 Klemmrippenprofil 516-519, 567, 570-577 Klemmsystem 747, 751 Klipp 516, 517, 528, 563, 567, 571, 575-577 Klosterziegel 484. Siehe Mönch- und Nonnenziegel Klotz 664, 672 Distanzklotz 658 Tragklotz 658 Klotzung 658, 663, 664 KMB 302, 306, 323, 324, 336. Siehe kunststoffmodifizierte Bitumendickbeschichtung Kniestock 362, 382 Knoten 84, 87 Knotenbindung 6 Knotenplatte 68, 70, 71 Knotenverstärkung 68 Köcherfundament 216, 217 Kohäsion 50, 66 Kohäsionsbindung 63. Siehe auch Adhäsionsbindung Kohlenstoffäquivalent (CEV) 241 kombinierter Wand- und Deckenstoß 214 Kompriband. Siehe vorkomprimiertes Fugenband Kondensat 476. Siehe Tauwasser Kondensationswasser. Siehe Tauwasser Konfektion 630, 631 Konsolanker 410, 411, 413, 425 Konsole 118, 121 Konsollast 857 Konsolstreifen 852, 853 Konstruieren 4, 8, 30, 46 Konstruktion 2, 8, 10, 20, 44 konstruktive Bewehrung 326 konstruktive Fugenabdichtung 419 konstruktiver Aufbau 278, 292 Kontaktkleben 98 Kontaktkorrosion 511, 512 Konusbolzen 164 Konzipieren 41 koordinierter Formziegel 484 Kopfbolzendübel 765, 783, 790, 792, 793, 830-834 Kopfbolzendübelverankerung 212 Kopfplatte 118 Kopfplattenstoß 121

Index

Körnen 84, 87 Korrosion 720 korrosionsgeschützter Bandstahl 433 Kosten 392, 416 Krafteinleitung 450, 451 Kraft-Faser-Winkel 114 Kraftschluss 30, 32, 34, 35, 46 kraftschlüssige Schraubenverbindung 132 kraftschlüssig nachgiebige Verbindung 51, 53 kraftschlüssig steife Verbindung 52 Kraftübertragung 48, 49, 50, 56, 60, 62, 70 Kraftübertragung im Raum 56 Kreuzblatt 108, 111 Kristallpalast. Siehe Crystal Palace Kronendeckung 488, 491 KSK 306, 323, 324. Siehe kaltselbstklebende Bitumenbahn Kunstharzestrich Kunstharzleim 260 kunstharzmodifizierter Zementestrich Kunststofffenster 656, 662, 688, 702-706 kunststoffmodifizierte Bitumendickbeschichtung 306, 323, 324, 336 Kunststoffspreizdübel 164 kurze Wellplatte 498. Siehe Kurzwellplatte Kurzwellplatte 498, 499, 500, 503 k-Wert. Siehe Wärmedurchgangskoeffizient

L LAC 774. Siehe haufwerksporiger Leichtbeton Lamellenbruch. Siehe Terrassenbruch Lamellensystem 747, 751 lange Wellplatte. Siehe Standardwellplatte Langloch 538, 539 Längsfalz 482 Längsstoß 438, 439, 440 Lärche 675, 686 Lärmminderung 758 Lasche 120, 121, 122 Lasteinleitungsträger 828, 829 Lastverteilung 394 Leckrate 920 Leichtbau 223, 226 leichte biegeweiche Vorsatzschale 866 leichte Hülle 268, 269 leichtes Hüllbauteil 448 Leichthochlochziegel 346, 348, 349 leicht nachgiebige reibschlüssige Verbindung 55 Leichtputz 348 Leimverbindung. Siehe geleimte Verbindung Leistenfalzdeckung 510 Lichtbogen 238, 240, 247, 255 Lichtbogenhandschweißen 239 Lichtbogenschweißen 238, 239, 240 Lichtstrahl-Extrusionsschweißen 94 lineare Lagerung 592 Linksflügel 904, 905 Linksschiebetür 904 Linkszarge 904 Linsenkopf 134 Lippendichtung 713

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Lochabsorber 758 Lochfassade 652, 654 Lochleibung 122 Lochleibungsbeanspruchung 66, 67 Lochschweißung 242 Lochspiel 67 Lockern 140, 142 lösbare Verbindung 20, 23 Losdrehsicherung 134, 142 loses Spiel 49 Lösungsprinzip. Siehe prinzipielle Lösung Löten 96, 101 lotrechte Last 807, 812 Lötung 52 luftberührende Hülle. Siehe luftberührte Hülle luftberührte Hülle 269 Luftdichtheit 460, 466, 477 Luftdichtheitsschicht 457, 460, 476, 478, 523, 566, 578 Luftdichtigkeit. Siehe Luftdichtheit Luftpuffer 633, 636 Luftschalldämmung 740, 799, 801 Luftschichtanker 410, 426 Lüftungsöffnung. Siehe Belüftungsöffnung

M Magerbeton 326 Magnesiaestrich 732 Maschinenschraube 134, 146 Masse-Feder-System 638 Massivdecke 726, 730, 733, 739-745, 752-758, 764, 799-803, 840, 844 massive Hülle 268, 271 massive Hüllkonstruktion. Siehe massive Hülle massive Tragschale 406 Massivholz 344, 345, 366, 378 Massivholzdecke 796, 813 Massivholzelement 371 Massivholzplatte 796, 798, 812 einlagige Massivholzplatte 796 mehrlagige Massivholzplatte 796 Maßtoleranz 20 Material 22, 23, 38 Materialdämpfung 840 Maueranschlag 668, 671 Mauerauflager von Holzbalken 809 Mauerschlitz 866 Mauerstein 354 Mauerwerk 268, 290 mechanische Beschädigung 394, 398 mechanisches Lichtbogenschweißen 239 mechanisches Verbindungsmittel 294 mechanisches Wirkprinzip 107, 115, 122-127 mehrlagige Massivholzplatte 798 mehrlagige Membran 626, 633, 636 mehrschalige Trennwand 870. Siehe Gebäudetrennwand Mehrschichtverbundelement 432, 445 Mehrschichtverbundsystem 268, 270, 271 mehrstufige Dichtung 282, 660 Membran 626, 627, 630-649 Membranbauwerk 627, 632, 636

Membrane. Siehe Membran Membrankraft 584 Membranmaterial. Siehe Membranwerkstoff Membranrand 642, 644, 648 Membransystem 268, 271, 276 Membranverstärkung 648 Membranwerkstoff 628-639, 648 Membranzwickel 645, 646, 647 Meranti 686 Metall 270 Metall-Aktivgasschweißen (MAG) 240 Metalldoppelständerwand 892 Metall-Inertgasschweißen (MIG) 240 metallischer Überzug 516 Metallspreizdübel 164 Metallständerwand 885, 887, 888, 894, 895 metrisches ISO-Gewinde 134 MF. Siehe Mineralfaser Mindestabstand 157-159, 169, 173, 177, 193 Mindestkerbschlagarbeit 241 Mineralfaser 433, 435, 438 mineralische Abdichtung 306 Mineralwolle 370 Mischfilter 312 mittelbare Schraubverbindung 150, 156 mittelbare Verbindung 20, 26 Mitteldichtung 660, 663, 694, 697, 707 Mittellage 670, 671 mitwirkende Beplankung 807, 814 mitwirkende Beplankungsbreite 814 moderne Architektur 274, 275 Modul 455, 448 modulare Ordnung 448, 454 Moment 6, 25 Mönch- und Nonnenziegel 484, 489-490, 493 monolithisch 300 monolithischer Estrich 732, 735 Montage 3, 10, 13, 20, 26, 40 Montagebedingungen 19 Montieren 3, 18, 19, 20 Morphologie 270, 271 Mörtelbrücke 414, 424 Multihalle Mannheim 585 Mutter 131, 132, 138-141, 150, 154-162, 183, 192. Siehe Schraubenmutter Muttergewinde. Siehe Innengewinde

N nachgiebiger Kraftschluss. Siehe kraftschlüssig nachgiebige Verbindung nachgiebige Verbindung im Holzbau 66 Nachgiebigkeit 136, 140, 156, 158 Nachhallzeit 758 Nagelgruppierung 178 Nageln 78, 80, 174-180 Nagelplatte 180, 181, 792 Nagelrisslinie 178 Nagelverbindung 130, 169, 174, 176, 178, 179 Nassestrich 732, 733, 734 Nasskleben 98 Nasslack 697 Nassverglasung 663, 664 natürliche Dauerhaftigkeit 690

934

Anhang

Nebenschlussart 58 Negativverfahren 414, 417, 418 Neigung 280, 290, 296. Siehe Gefälle Nennzugfestigkeit 151, 152 nicht belüftete Dachdeckung 477 nicht belüftetes Dach 284, 285 nicht bindiger Boden 303, 321 Nicht-Blindnietverbindung 227, 229 nicht dichtwirksame Fugenteilfläche 30 nicht durchgeschweißte Stumpfnaht 244 nicht durchlässiger Boden. Siehe bindiger Boden nicht kraftwirksame Fugenteilfläche 27 nicht massive Tragschale 406 nicht nachgiebiger Reibschluss 54. Siehe Klemmreibschluss nicht rostender Bandstahl 433 nicht selbsttragende Metalldeckung 512 nicht stauendes Sickerwasser 302, 318, 323, 342 nicht tragende Innenwand 856, 857, 858, 869 Niederhalter 227 Niederschlagswasser 280, 281, 282, 288, 294. Siehe Regenwasser Niedrigenergiestandard 626 Niet 88, 91 Nieten 88, 91 Nietverbindung 222, 223, 224-230 Noppenbahn 312 normaler Kraftschluss 32, 35 normalfeste Schraube 151 Normalkraft 6, 32 Normbezeichnung von Schrauben 138, 141 Norm-Schallpegeldifferenz 756, 757 notwendige Treppe 846, 847 Nut- und Federverbindung 437, 438 Nutzungsklasse 340

O Obentürschließer 914, 917 Oberflächenbehandlung 690, 696, 697 Oberflächenbeschichtung 357, 363 Oberflächenschutz 390, 396 Oberflächenwasser 302, 307 Öffenbarkeit 654, 658 offener Dornniet 228 Öffnung 450, 452, 480, 490, 525, 536, 546, 547, 549, 551, 556 Öffnungsautomatik 916 Öffnungsfläche 904, 905, 906 Öffnungsgröße 652 Ökobilanz 686, 702 Ordnungsmerkmal 25, 39, 40, 41, 44 Ortbetondecke 764, 803. Siehe auch Massivdecke Ortbetonergänzung 771, 774, 780, 781, 785, 786, 822, 836. Siehe Aufbeton Ortgang 383 Ortgangstein 491 Ortgangziegel 484, 491, 492, 495 Ösenfitting 125

P Paneel 434-439. Siehe auch Sandwichpaneel Paneelsystem 747, 751 Passbolzen 156, 158, 159, 178, 182, 183 Passschraube 136, 138, 140, 151-154, 158 Pendeltür 903 Perimeterdämmung 309, 319 Perlite 347 Pfette 499, 517, 571, 574, 575, 576, 577 Pfosten 470, 526, 528-555, 558, 562, 563 Pfostenfassade 526, 527, 528 Pfosten-Riegelfassade 470, 526-534, 539, 542, 543, 553, 558 Pfosten-Riegel-Fassade. Siehe PfostenRiegelfassade Phenolharzleim 261 Phenolharzschaum 433 Phillips 136 physikalisch abbindende Klebstoffe 98 Planbauplatte 354, 355 Planelement 346, 354 Planfüllziegel 346, 347 planmäßige Vorspannung 132 planmäßig vorgespannte Scher-Lochleibungsverbindung mit Passung (SLVP) 153 planmäßig vorgespannte Scher-Lochleibungsverbindung ohne Passung (SLV) 153 Planung 25 Plasma-Lichtbogen 247 Plasmaschneiden. Siehe Plasma-Lichtbogen Plattenabsorber 758 Plattenbalkendecke 728, 802, 806, 836-844 Plattenbelag 396, 398 Plattenschott 752, 753, 756 Polyadditionsklebstoff 258 Polyestergewebe 628, 640, 644 Polyethylenfolie 315, 326 Polykondensationsklebstoff 258 Polymerbitumenbahn 306, 336 Polymerisationsklebstoff 258 Polytetrafluorethylen 628. Siehe auch PTFE Polyurethanhartschaum 433 Polyurethanharzleim 261 Polyvinylchlorid 628. Siehe auch PVC Porenbeton 344, 345, 354-357, 360-367, 380-383, 396, 401 Porenbetondübel 169, 170, 171 poröser Absorber 758 porosierter Ziegel 344 porosiertes Mauerwerk 346, 350-357, 369, 371-377. Siehe porosierter Ziegel Positionieren 20 Pozidriv 136 Pressfitting 234 Pressleiste 436, 439, 441, 443 Pressleistenkonstruktion 528, 542 Pressleistenverbindung 436 Pressleistenverglasung 436 Pressschweißverbindung 93 Pressschweißverfahren 95 Pressverbindung 78 Primärfunktion 4 Primärtragwerk 268, 276, 292, 294

Prinzip der Kraftübertragung 25, 30, 38, 40. Siehe Art der Kraftübertragung Prinzip der Kraftübertragung an der Berührfläche. Siehe Art der Kraftübertragung Profilblech 824, 825, 828, 830-835 Profiltafel 516, 517 PTFE 628, 630, 635, 639, 640, 644. Siehe auch Polytetrafluorethylen PTFE-beschichtetes Glasfasergewebe 635, 640, 644 PTFE-beschichtetes PTFE-Gewebe 628, 639 Pufferraum 288 Pulverbeschichtung 697 punktgehaltene Glashülle 592 punktgehaltene Hülle 271, 592 punktgehaltene Verglasung 596, 605. Siehe punktgehaltene Glashülle Punkthalterung 592, 593, 598, 599 Punktschweißen 95 punktuelle Verankerung 644 PUR 433, 435, 438, 444, 445 Putzgrund 348, 357 Putzträger.Siehe Putzgrund PVC 628, 630, 633, 635, 640, 644. Siehe auch Polyvinylchlorid PVC-beschichtetes Polyestergewebe640, 644

Q quasi-Formschluss 104, 114 quasi-formschlüssige Verbindung 52, 53. S. kraftschlüssig steife Verbindung Quelldichtung 920, 923 Quellschweißnaht 393 Queranschluss von Balken 110, 111 Querfalz mit durchlaufendem Zusatzhaft 512 Querfalzziegel 482 Querkraft 6, 28, 29, 35 Querlüftung 296 Querschnittsabdichtung 322, 323 Querschnittsgeometrie 22 Querschubsteifigkeit 776 Querstoß 436, 439, 517, 576, 577 Querverteilung 450. Siehe auch PfostenRiegelfassade Querverteilung von Lasten 450 Querwand 349, 352, 355 Quetschen 88, 90, 234 Quetschfalte 514

R Rähm 464 Rahmenfußpunkt 120, 123 Rahmenstock 911.Siehe Stockrahmen Rahmentür 898, 899 Rahmentürschließer 916 Rahmenverstärkung 908, 910 Rahmenwand 580, 581 Rahmen-Wärmedurchgangskoeffizient 681 Rahmenwerk 581 Rahmenwirkung 580, 583, 584, 585 Randeinfassung 626, 631 Randrippe 452, 453, 457, 458, 459, 474, 475

Index

Randseil in Membrantasche 645. Siehe auch integriertes Randseil Randstreifen 733, 734 Randverbund 536, 550, 564 Rasterung 752 Rauchschutztür 901, 920, 921, 923 Raumakustik 728, 756, 813 Raumlüftung 282-285 RDN. Siehe Regeldachneigung Reaktionskleben 100. Siehe chemisch abbindende Klebstoffe Rechteckrohrprofil 254 Rechtsflügel 904, 905 Rechtsschiebetür 904 Rechtszarge 904 Recyclat 702 Recycling 696 Regeldachneigung 477, 481, 487, 498, 499, 506, 512, 513 Regendichtigkeit 482. Siehe Regendichtheit Regenerat 702 Regenschiene 660, 663 regensicher 280, 282, 284-286, 288, 292 Regenwasser. Siehe Niederschlagswasser Reibschluss 30, 32, 34, 35, 46. Siehe auch tangentialer Kraftschluss Reibschweißen 94 Reibungsbeiwert 32 reiner Formschluss 49, 50, 104, 122 reißen 412 Reißen 390, 398, 415 Resorcinharzleim 261 Riegel 470, 528, 529, 534-538, 547, 549, 551, 553, 562, 563, 905, 914, 915 Rillennagel 174 Ringanker 346, 357, 358, 360, 361, 362, 383 Ringbalken 348-351, 355, 371, 375, 377 Ringdränung 311, 314, 326, 327 Ringdübel 184, 185, 188, 191 Rippe 448-460, 466-476, 496, 522, 523, 526, 532, 566, 582, 583 Rippe aus Glas 602. Siehe Glasschwert Rippenfeld 452, 453 Rippenschar 450-458, 475, 523-526, 567, 582 Rippensystem 268, 270-274, 294, 296 Rissbildung 370, 416. Siehe Reißen rohe Sechskantschraube (R) 151 Röhrenspaneinlage 908 rohrförmiger Verbundanker 792 Rohr in Membrantasche 644 Rohrprofil 253, 254 Rolladenkasten 348 Rolladensturz 356, 362, 382 Rollenelektrode 239 rollnahtgeschweißte Edelstahldeckung 510 Rosenheimer Standard 663 Rückverankerung 292 Rundkneten 86, 89 Rundrohrprofil 253 Rundschnitt 766

935

S Saltash Bridge. Siehe Royal Albert Bridge Sandwich 414, 417, 422 Sandwichelement 414, 422, 423, 427 Sandwichpaneel 433-440, 445, 547 Sandwichplatte 417-421, 426, 427 Sandwichprofil 520 Schaftende 131, 136, 139. Siehe Schraubenspitze Schäftung 63, 66 Schale 344-351, 356, 365-368, 371-376, 380-388, 396, 408-420, 426, 476, 477, 522, 533, 558, 578, 584, 588 Schälen 256 Schalenabstand 409 Schalensystem 268-274, 292, 296, 344, 368, 408 Schallabsorber 758 Lochabsorber 726 Plattenabsorber 726 poröser Absorber 726 schallabsorbierende Fensterlaibung 682 Schallabsorption 433, 434, 728, 756-758, 813 Schalldämpferdichtung 919 Schalllängsleitung 740, 752 Schalllängsleitung im Trennwandanschluss 752 Schallschutzklasse 683, 684 Schalseite 417 Schar 474, 512 Schaumglas 433 Scheibenabstand 682 Scheibenbildung 473, 476, 524, 566 Scheibendicke 682 Scheibendübel 184, 188, 190, 192, 193 Scheibendübel mit Zähnen 184, 188 Scheibengröße 652, 658, 683. S. Glasformat Scheibenlast 664 Scheibentragwerk 274 Scheibenwirkung 766-768, 773-776, 789, 812, 813, 836 Scherbeanspruchung 67 Scherblatt 112, 113 Schere 678 Scher-Lochleibungsbeanspruchung 66 Scher-Lochleibungsverbindung mit Lochspiel (SL) 153 Scher-Lochleibungsverbindung mit Passung (SLP) 153 Schichtenaufbau 344, 367, 374, 386, 388, 399, 406, 417 Schichtenwasser 332 schichtverklebtes Holzprofil 686 Schiebehaft 510, 513, 516 Schiebetür 898, 901, 902, 904 Schiebfläche 588. Siehe Translationsfläche Schindel 463, 506, 507, 509 Schlagregendichtung 660 Schlagregenschutz 348, 357, 414, 416 Schließfläche 656 Schließkopf 224, 226, 227 Schließkopfdöpper 226, 227

Schließplatte 663, 678 Schließring 226-229 Schließringbolzen 226, 227 Schließringniet 224, 226, 227 Schließring-Passbolzen 229 Schließzapfen 678 Schlitzeinbindung 352, 353 Schlitznaht 244 Schlupf 152, 156, 182, 188 Schlussart 30, 38. Siehe auch Art der Kraftübertragung an der Berührfläche Schlussartenmatrix 56, 58 Schlüsselrosette 914 Schluss erzeugende Kraft 50-55. Siehe Schlusskraft Schlusskraft 104 Schmelzschweißverbindung 93 Schmelzschweißverfahren 92, 95 Schnellbauschraube 880, 885, 894 Schnittigkeit 26, 27 schräger Blattstoß 109 Schrägverglasung 556. Siehe auch Translationsfläche Schraubanker 160, 166, 169, 171 Schraubbolzen 157, 158, 182. Siehe Schraubenbolzen Schraube 78 Schraube mit Ansatzschaft 136 Schraubenantrieb 131 Schraubenbolzen 136, 156 Schraubengarnitur 150, 154 Schraubengruppierung 158, 169 Schraubenkopf 131-134, 138, 140, 147, 158, 169, 183 Schraubenmutter 131 Schraubenschaft 131, 132, 136, 150-156, 162 Schraubenspitze 131, 132, 166 Schraubhülse 533 Schraubnagel 174 Schraubverbindung 130-133, 141, 142, 144, 146, 147, 150-156, 160-166, 182 Schrumpfen 78, 80 Schrumpfung 248 Schubbewehrung 768, 769 Schubdübel 776, 781, 813, 819 Schubfeld 474, 475 Schubfluss 459, 464, 468, 474 schubsteife Beplankung 474, 524 Schubverbinder 203, 212 Schuppung 280-282, 296 Schuss 630 Schussgarn 630 Schutzbetonschicht 334, 335 Schutzgasschweißen 240 Schutzplattierung 517 Schutzschicht 308, 309, 312, 316, 319, 323, 333-338, 348, 367, 389, 39-398 schwarze Wanne 332, 337, 339 Schweißbolzen 161, 162 Schweißeigenspannung 248 Schweißeignung von Stählen 241 Schweißen von Stahlbauteilen 237, 238 Schweißgut 241, 242, 244, 247 Schweißmutter 138

936

Anhang

Schweißnaht 94, 95, 241, 242, 247-250 Schweißnahtanhäufung 250 Schweißnahtvorbereitung 244-247 Schweißplan 248 Schweißstoß 517 Schweißverbindung 766, 767 Schweißverfahren 238-240 Schweißzusatz 94 Schwelle 464, 549 Schwenkziegelkehle 491 Schwergasfüllung 682 Schwerkraft 52 schwer nachgiebige reibschlüssige Verbindung 54 schwimmender Estrich 724, 728, 730, 733, 738-745, 777, 801, 842-853 Schwindbewehrung 416 Schwingtür 901. Siehe Pendeltür Sechskant-Holzschraube 168 Sechskantmutter 138 Sechskant-Passschraube (P) 151 Seilbau 120 Seilbinder 605, 606 Seilhülse 218, 219 Seilkopf 218 Seilkopfverguss 219 Seilkopfverschraubung 162 Seilschar 606 Seilschlaufe 234 Seilverspannung 606 Seitenüberdeckung 501 Sekundärtragwerk 268, 274 selbstbohrende Schraube 166 selbstformende Schraubverbindung 160 Selbsthemmung 140, 142, 194 selbsttätige Schließung 901 selbsttätiges Losdrehen 142, 168 selbsttragende Metalldeckung 512, 516, 567 Senk-Holzschraube 168 Senkkopf 134, 174 Senkkopfhalterung 595 Senkschraube 151, 154 Setzkopf 224, 227, 228 Setzkopfdöpper 226, 227 SFS-Verbundschraubensystem 792 Sicherheit von Schweißverbindungen 250 Sicherungsbolzen 188 Sicken 86, 89 Sickerschicht 312, 319, 320 Sickerwasser 300, 302, 309, 310, 318, 319, 323, 332-336, 342 Skelettbauweise 857 Skeletttragwerk 274, 276 Sockel 323, 324 Sockelbekleidung 324 Sockelbereich 304-309. Siehe Sockel Sockelputz 307, 315, 324 Sohlbank 663, 676. Siehe auch Fensterbank Sohle 300, 310, 314. Siehe Bodenplatte Solarenergienutzung 633 Solid Wood Panel. Siehe Massivholzplatte Sollbruchdorn 226 Sondernagel 174 Spaltgefahr 68

Spaltwirkung 169, 176, 177 Spannverbindung 130 Sparrenabstand 472, 474 Sparrenlage 452, 472-478, 566, 568, 578 Sperrbahn 390-393, 398-400 Sperrebene 392, 398, 399, 412 Sperren 280, 281, 282, 292, 296 Sperrschicht. Siehe Sperrbahn Spezialisierung 369 Spezialverbinder 790, 792 spezifische Adhäsion 236 Spiel 50. Siehe loses Spiel Spleißen 84, 87 Spließdeckung 488 Splintholz 686-690 Splintsicherung 122 Sprengniet 226 Spritzwasser 305, 318, 323, 324, 327 Sprödbruchgefahr 241, 248 Stabdübel 156, 158, 159, 178, 182, 183 Stabdübelgruppierung 183 Stabdübelkreis 183 Stabdübelverbindung 158, 182, 183 Stabhierarchie 528 Stablage 374 Stabwerk 274 Stahlanker 163 Stahlbetondecke 326 Stahlbetonhohldiele 803, 805. Siehe Hohlkörperdecke Stahlblechformteil 180, 181 Stahlfenster 696, 707, 708, 709 Stahlrahmenwand 468 Stahlumfassungszarge 913, 923 Stahlzarge 911-916, 918 Standardwellplatte 498, 499 Stand der Technik 38 Ständerwand 858, 874, 875, 880, 890 Stanzniet 88 Stapeln 808 starrer Anschluss einer Trennwand 861, 864, 866, 878, 879, 887, 892 starre Verbindung im Holzbau 67 starr gehaltener Rand 642 geklemmter Rand 632 Rohr in Membrantasche 632 Verseilung in Randprofil 632 Staudruckunterschied 296 Steckverbindung 538, 543 Stegblech 119 stehende Fassadenkonstruktion 538 Stehfalzblechdeckung 512, 514 Steife 119, 121, 123 steifer Kraftschluss. Siehe kraftschlüssig steife Verbindung Steildach. Siehe geneigtes Dach Steinschraube 208, 209 Stellschraube 538, 541 stiftförmige Verbundmittel 790, 792 Stirnversatz mit abgestirntem Strebenzapfen 112 Stockrahmen 911 Stoffkontinuum 50, 52 Stoffschluss 30, 32, 46

Stoffvereinigen 62 Stoßholz 458, 459, 474 Stoßrippe 457, 459, 474, 475 Stoßzulagenbewehrung 771 Strangfalzziegel 482, 488, 490 Strangpressprofil 553 Streckgrenze 152 Streifenfundament 326, 327 Structural-Glazing-Fassade 536, 562-565 Stufenfalz 549, 563, 564 Stulp 914, 915 Stulpschalung 463 stumpf einschlagendes Türblatt 908 stumpfer Anschlag 668 stumpfer Hirnholzanschluss mit Ringdübeln 191 stumpfer Ständerstoß 110 Stumpfnaht 244, 245 Stumpfstoß 244, 262, 352 Sturz 350, 352, 360, 362, 372, 373, 376 Sturzelement 352, 355, 356 Stützenanschluss 118 Stützenfußpunkt 123 Stützenkopf 739, 742, 766, 767, 784 Stützenstoß 108, 118, 121 Stützfuß 736, 738, 742 Systemachse 6 System Greim 178, 179 System Paslode 179

T Tageslicht 654 Taillenschraube 136. tangentialer Kraftschluss 32 Tanninharzleim 261 Tauwasser 460, 533, 536 Technologie des Fügens 25, 38 Teildeckschicht 786, 787 Teilfunktion 366, 390 Teilsystem 276 Temperaturgradient 308 Terrassenbruch 249, 250, 254 Thermik 296, 297 thermische Speicherfähigkeit 720 thermische Trennung 468, 532, 698, 706, Thermohaut. Siehe Wärmedämmverbundsystem thermoplastischer Kunstharzleim 260 Tiefziehverfahren 435 Tonhohlplatte 860 Torsionsanker 418 Torx 136 Traganker 418, 421, 426 Tragen 368, 369 tragende Innenwand 856-858, 874, 880 Trägerdecke. Siehe Balkendecke Trägerrost 295, 296 Tragklotz 664, 672 Tragsystem. Siehe statisches System Tragwerk 374, 400 Tragwerksprinzip 25 Tränken 78 Translationsfläche 587

Index

Transluzenz 633, 638, 639 transparentes Glas 654 Trapezblech 474, 475, 513, 516, 517, 574 Trapezblechdecke 762, 763, 824 Traufanschluss 351, 362, 373, 377, 378 Traufe 382 Traufenfußstück 503, 504, 505 Traufziegel 490, 491 Treibhauseffekt 633 Treibriegelverschluss 678 Trennfuge zwischen Gebäudetrennwänden 870-872 Trennlage 314, 320, 321, 328, 341 Trennschicht. Siehe Trennlage Trennwand 450, 451, 454, 455 Trennwandanschluss 454, 740, 744, 752-756 Treppe 846, 847, 849 Treppenlauf 846-849, 851-853 Treppenöffnung 452 Treppenpodest 846, 849-853 Triangulierung 580, 584 Trittschalldämmung 735, 737, 742, 756, 801, 811 horizontale Trittschalldämmung 726 vertikale Trittschalldämmung 726 Trittschallminderung 738, 739, 742 Trittschallschutz von Treppen 847, 849 Trittschallverbesserungsmaß 730, 740-743, 801 Trockenestrich 733, 740 Trockenfirst 490 Trockengrat 491 Trockenverglasung 528, 532, 552, 663, 664, 694, 697, 707, T-Stoß 244, 249 T-Stoß mit Hartholzsattel 110 Tür 652, 656, 680, 686-690, 710-715 Türanschluss 348, 352 Türband 914, 915 Türblatt 898, 900, 904-922 Türdrücker 905, 914 Türknauf 914 Türrahmen 911, 914, 916 Türrosette 914 Türschild 905, 914, 915 Türschließer 904, 914, 916, 920 Türschließmittel 914, 920 Türschloss 904, 905, 908, 914 Türschwelle 710, 905, 906, 916, 918, 922 Türschwellen 715 Türstock 911. Siehe Türrahmen Türsturz 902, 905 Türzarge 909, 921 TVG 550, 596. Siehe teilvorgespanntes Glas

U überdeckte Kehle 491 überdeckte Metallkehle 491 Überdeckungsmaß 482, 501 Überdimensionierung 16, 38 Überkopfschweißung 242 Überkopfverglasung 550 überlappende Scherverbindung 68, 122

937

Überlappung 282, 437 Überlappungsstoß 242, 244, 262 Überzug 345, 368, 369, 374, 375, 380, 416 UG 326. Siehe Untergeschoss Ultraschallschweißen 94 umformendes Einspreizen 88, 90 Umkehrdach 388, 396, 398, 399 umsetzbare Innenwand 858, 859 umsetzbare Trennwand. Siehe auch elementierte Trennwand ungefalzter Ziegel 482, 486 ungerichtetes Tragwerk 296 Universal-Keilzinkenverbindung 262 unkoordinierter Formziegel 484 unlösbare Verbindung 20 unmittelbare Schraubverbindung 150 unmittelbare Verbindung 26 Unterdach 284, 285, 286, 287, 288 Unterdecke 723-729, 746-749, 752-759, 763, 764, 799-803, 834, 838-844 Unterdecke mit Abschottung 752 Unterdecke ohne Abschottung 752 Unterdeckung 284, 286, 287, 288 Untergeschoss 326 Unterkonstruktion 457, 472, 475, 491, 493, 499-504, 510-517, 522-528, 562, 567 Unterlagscheibe 138. Siehe Unterlegscheibe Unterlegscheibe 138, 169 Unterpulverschweißen 240 Unterspannung 285-288 Urformen 25 U-Schale 346, 348, 350, 351, 356, 371-376 UV-Schutz 398 U-Wert. Siehe Wärmedurchgangskoeffizient

V Vandalismus 900 Verankerungsbewehrung 770 Verband 106, 107 Verbinden 3, 8 Verbindung durch Auflegen 118 Verbindung mit Gelenkbolzen 120 Verbindungs-Hartlöten 96 Verbindungsmittel 53, 62, 64, 67, 68 Verbindungspartner 49, 62. Siehe Fügeteil Verbindungs-Weichlöten 96 Verblendanker 414 Verblendschale 408-417, 424, 425 Verbund 432, 445 Verbundanker 411, 426 Verbundbauteil 433 Verbundbauweise 203 Verbundbewehrung 767-769, 771, 785 Verbundbügel 418, 421 Verbunddeckschicht 786, 787 Verbunddübel 165. Siehe Injektionsdübel Verbundestrich 724, 732, 735, 738, 740 Verbundfenster 655, 656, 657 Verbundmittel 790, 792, 830, 831, 834 Verbundnadel 421. Siehe Verbundbügel Verbundplatte 768, 772. Siehe Elementdecke Verbundschalbauweise 789 Verformkraft 222, 226

Verformung 48, 51-52, 67, 659, 660, 672, 680 Verformungsbild 67 Verglasung 448, 526, 536, 542, 550, 552, 562 Verglasungssystem 664, 669 vergrößerte Schlüsselweite 154 Vergussfuge 213, 214, 215, 216, 217 Vergussmittel 218 vergütetes Gewinde 134 Verkeilen 80 Verkleidung 277 Verlappen 88, 90 Verlegegeometrie 486 Verliersicherung 142 Verpressen 88, 90 Versatzmoment 159, 192, 409 Verschiebeziegel 486. Siehe Ziegel mit variabler Decklänge Verschnitt 630 Verseilen 84, 87 verseilter Stoß 642 Verseilung in Randprofil 644 Versiegeln 664 Versiegelung 302 Verspannen 80, 130 Versteifungsrippe 768, 769, 772 vertikale Abdichtung 318, 323 vertikale Raumabtrennung 721, 856 vertikale Trittschalldämmung 742 vertikale Trittschallminderung 742 Ver- und Entsorgungssystem 720, 721 Verwerfung 248 Vierecksmasche 586, 587, 588 Vierpunkthalterung 599 vierseitige Lagerung einer Trennwand 863 Vlies 312, 315, 316, 325, 327 V-Naht 244 Vollblock 860 Volleinbindung 352, 353 Vollniet 224, 226, 227 Vollnietverbindung 230 Vollplatte 764, 766, 768, 780, 781, 785, 799, 802, 839. Siehe Ortbetondecke Vollschaftschraube 136 Vollstein 860 Vollverbundplatte 772 Vordeckung 480, 506, 507, 518 Vorfertigungsgrad 448, 460, 468 Vorflut 310 vorgefertigtes Deckensystem 766, 836 vorgefertigtes Köcherfundament 217 vorkomprimiertes Fugenband 419 Vormauerschale 409.Siehe Verblendschale Vorsatzschale 414-419, 422, 426, 428, 838. Siehe Verblendschale Vorspannung 50, 51, 606 VSG 550, 595-597, 600, 601. Siehe auch Verbundsicherheitsglas

W Wabensystem 432, 445 Walzstahl. Siehe warm gewalzter Stahl Wand 269, 271, 278, 294

938

Anhang

wandartiger Träger 452, 453 Wandbauplatte 860, 869 Wandbauweise 857 Wandelement 356, 378, 417 Wandschale 345, 355, 369-371, 374, 375 Wandstoß 214 Wandtafel 457-459, 464, 469, 474 Wanne 280, 294 Wannenschweißung 242 Wärmebrücke 276, 277, 456, 458, 466, 468, 476, 522, 523, 566, 567 Wärmedämmputz 348 Wärmedämmschicht 370, 375, 408, 426 Wärmedämmverbundsystem 368, 370-375 Wärmedurchgangskoeffizient 681, 693, 698, 706 Wärmeeinflusszone (WEZ) 241 Wärmeschutz 276 Wärmestau 542 Warmgasschweißen 94 Wartung 10, 18 Wasserdichtheit 280, 292, 294 wasserdruckhaltende Abdichtung 332, 333 Wassereindringwiderstand 340 Wassersack 630 Wasserspeier 294 wasserundurchlässiger Beton 304. Siehe WU-Beton wasserundurchlässiger Stahlbeton. Siehe WU-Beton wasserundurchlässige Schale 332. Siehe weiße Wanne WDVS 368, 401, 402. Siehe Wärmedämmverbundsystem Wechsel. Siehe Auswechslung Wegbetrag 165 wegkontrolliert spreizender Dübel 164, 165 weich federnder Bodenbelag 738, 740 weiße Wanne 336, 337, 341 Weiten 86, 89 Wellenberg 500 Wellplatte 498-504 Wellplattendeckung 498, 499, 503-505 Wellprofil 520 Werk 417 Werksfertigung 3 Werkstoff 22, 23, 38, 39, 41, 344-349, 354, 367, 370, 371, 391-395, 418 werkstoffbezogene Gliederung 42, 43 Werkstoffeigenschaft 62 Wetterhaut 280, 286, 287, 290 Wetterschale 286. Siehe Wetterhaut Wetterschenkel 655, 660, 661, 703, 707, 710 Wetterschutzschiene 660, 661, 694. Siehe Regenschiene Wickeln 84, 88, 90 Wickeln mit Draht 84 Windauge 652 Windbrett 491 Winddichtung 660 Winddruck 297, 536 Windrispe 473 Windrispenverband 473 Windsog 486, 566, 578

Windsperre 460, 464, 467, 476 Winkelstehfalzdeckung 510 Wirkfläche 30, 46, 50, 51, 52 Wirkprinzip 6, 25, 44, 62, 68 Witterung 10, 12 Witterungsbeanspruchung 269, 280 Wolfram-Inertgasschweißen (WIG) 240 WU-Beton 304, 306, 308, 318, 319, 320, 322-324, 333-337, 340, 341.

Z Zähigkeit 241 Zahnleiste 491 Zapfenniet 88, 91 Zementestrich 732, 811 Zentrierstreifen 349 Ziegel 280, 287, 290, 292 Ziegel mit Ringverfalzung 482 Ziegel mit variabler Deckbreite 484 Ziegel mit variabler Decklänge 484 Ziegelstein 484. Siehe Ziegel Zimmermannsdübel 184, 185 Zinkenspiel 262, 263 Zubehörziegel. Siehe Formziegel Zugänglichkeit 10, 18, 20 Zuganker 208, 209 Zuggurt 453 Zugstoß 64 zulässige Wandlänge 862, 863. Siehe freies Grenzmaß Zusammenführung der Systemlinien 24 zusammengesetztes Bauteil 264 Zusammensetzen 2, 25 Zusatzaufbau 344, 345, 366, 368 Zusatzelement 23, 24 zusätzliche Sicherung 56 Zusatzmaßnahme zur Verbesserung der Dichtwirkung 480, 487 Zusatzrippe 458, 459 Zusatzwerkstoff 239 Zuschnitt 506, 588, 630, 648 Zuschnitt-Gipsplatte 884 Zuschnittsmuster 630, 631 Zwängung 593, 598, 599, 601 zweiachsige Krümmung 588 zweiachsig gespanntes Rippensystem 580 zweihäuptige Schalung 326 zweischalige Außenwand 408, 415, 424 zweischaliges Mauerwerk 412-425 zweischaliges Mauerwerk mit Dämmung und Luftschicht 425 zweischaliges Mauerwerk mit Kerndämmung 413, 414 Zweischeibenisolierverglasung 663 zweiseitige Krümmung. Siehe Formziegel zweiseitiger Dübel besonderer Bauart 184 zweiseitig zugängliche Schraubverbindung 150 Zwischenzapfenniet 88, 91


XI

VERBINDUNGEN

XI-1

Grundlagen des Fügens

939

besten Verbindungen mit neuen Konstruktionskatalogen, Düsseldorf

t &XBME0 Lösungssammlungen für das methodische Konstruieren. VDI-Verlag, Düsseldorf t )BOTFO Konstruktionssystematik, VEB-Verlag Technik, Ber-

t 3PUI , Mechanismus der kraftschlüssigen festen Verbindungen, in VDI-Berichte 493, Düsseldorf t 3PUI , Konstruieren mit Konstruktionskatalogen, Band 1 Konstruktionslehre, Springer, Berlin, Heidelberg, New York t VDI/VDE 2251 Feinwerkelemente – Verbindungen, Übersicht,

lin t ,ÚIMFS( 3ÚHOJU[) Fertigungsgerechtes Gestalten im Maschinen- und Gerätebau, Teubner t .BSUJO# Fugen und Verbindungen im Hochbau, Beton-Verlag,

August 1991 t VDI 2232 Methodische Auswahl fester Verbindungen – Systematik, Konstruktionskataloge, Arbeitshilfen, Januar 2004

Düsseldorf t %*/Schweißen, Teil 3: Schweißen von Kunststoffen: Verfahren; September 1977 t %*/Schweißen, Teil 11: werkstoffbedingte Begriffe für Metallschweißen, Februar 1979 t DIN 8580 Fertigungsverfahren, Begriffe, Einteilung, September

XI-3

Fügeverfahren

t &XBME0 Lösungssammlungen für das methodische Konstruieren. VDI-Verlag, Düsseldorf t )BOTFO Konstruktionssystematik, VEB-Verlag Technik, Berlin t ,ÚIMFS( 3ÚHOJU[) Fertigungsgerechtes Gestalten im Ma-

2003 t DIN 8593 Fertigungsverfahren Fügen, Teil 0: Allgemeines: Einordnung, Unterteilung, Begriffe, September 2003 t DIN 8593 Fertigungsverfahren Fügen, Teil 1: Zusammensetzen: Einordnung, Unterteilung, Begriffe, September 2003 t DIN 8593 Fertigungsverfahren Fügen, Teil 2: Füllen: Einordnung, Unterteilung, Begriffe, September 2003 t DIN 8593 Fertigungsverfahren Fügen, Teil 3: Anpressen, Einpressen: Einordnung, Unterteilung, Begriffe, September 2003 t DIN 8593 Fertigungsverfahren Fügen, Teil 4: Fügen durch Urformen: Einordnung, Unterteilung, Begriffe, September 2003 t DIN 8593 Fertigungsverfahren Fügen, Teil 5: Fügen durch Umformen: Einordnung, Unterteilung, Begriffe, September 2003 t DIN 8593 Fertigungsverfahren Fügen, Teil 6: Fügen durch Schweißen: Einordnung, Unterteilung, Begriffe, September 2003 t DIN 8593 Fertigungsverfahren Fügen, Teil 7: Fügen durch Löten: Einordnung, Unterteilung, Begriffe, September 2003 t DIN 8593 Fertigungsverfahren Fügen, Teil 8: Kleben: Einordnung, Unterteilung, Begriffe, September 2003 t DIN EN 14610 Schweißen und verwandte Prozesse – Begriffe für Metallschweißprozesse, Februar 2005 t VDI 2232 Methodische Auswahl fester Verbindungen – Systematik, Konstruktionskataloge, Arbeitshilfen, Januar 2004

schinen- und Gerätebau, Teubner t .BSUJO# Fugen und Verbindungen im Hochbau, Beton-Verlag, Düsseldorf t %*/Schweißen, Teil 3: Schweißen von Kunststoffen: Verfahren, September 1977 t %*/Schweißen, Teil 11: werkstoffbedingte Begriffe für Metallschweißen, Februar 1979 t %*/ Fertigungsverfahren, Begriffe, Einteilung, September 2003 t %*/Fertigungsverfahren Fügen, Teil 0: Allgemeines: Einordnung, Unterteilung, Begriffe, September 2003 t %*/ Fertigungsverfahren Fügen, Teil 1: Zusammensetzen: Einordnung, Unterteilung, Begriffe, September 2003 t %*/ Fertigungsverfahren Fügen, Teil 2: Füllen: Einordnung, Unterteilung, Begriffe, September 2003 t %*/Fertigungsverfahren Fügen, Teil 3: Anpressen, Einpressen: Einordnung, Unterteilung, Begriffe, September 2003 t %*/Fertigungsverfahren Fügen, Teil 4: Fügen durch Urformen: Einordnung, Unterteilung, Begriffe, September 2003 t %*/Fertigungsverfahren Fügen, Teil 5: Fügen durch Umformen: Einordnung, Unterteilung, Begriffe, September 2003 t %*/Fertigungsverfahren Fügen, Teil 6: Fügen durch Schweißen: Einordnung, Unterteilung, Begriffe, September 2003

XI-2

Kraftübertragung

t #FJU[8 (SPUF,) Dubbel – Taschenbuch für den Maschinenbau, Springer, Berlin t &IMCFDL + )ÊUUJDI 3 Ingenieur-Holzverbindungen mit mechanischen Verbindungsmitteln, in von Halász R, Scheer C (Hrg.) Holzbau-Taschenbuch, Bd. 1 t /BUUFSFS + 8JOUFS 8 Entwurf von Holzkonstruktionen, in Halász R (Hrg) Holzbau-Taschenbuch, Bd. 1 t 3PUI, Einheitliche Systematik der Verbindungen, in VDIBerichte 493, Spektrum der Verbindungstechnik – Auswählen der

t %*/Fertigungsverfahren Fügen, Teil 7: Fügen durch Löten: Einordnung, Unterteilung, Begriffe, September 2003 t %*/Fertigungsverfahren Fügen, Teil 8: Kleben: Einordnung, Unterteilung, Begriffe, September 2003 t %*/&/Schweißen und verwandte Prozesse – Begriffe für Metallschweißprozesse, Februar 2005 t 7%*Methodische Auswahl fester Verbindungen – Systematik, Konstruktionskataloge, Arbeitshilfen, Januar 2004

940

Anhang

XI-4

Zusammensetzen

t DIN EN 20341 Bolzen mit Kopf, Oktober 1992

t )BMÈT[3 4DIFFS$ Hrg.) Holzbau-Taschenbuch, Bd. 1: Grundlagen,

t DIN EN 24015 Sechskantschrauben mit Schaft, Dünnschaft (Schaft-

Entwurf, Bemessung und Konstruktionen, 9. Aufl. Ernst& Sohn,

durchmesser 5 Flankendurchmessser), Produktklasse B, Dezember 1991

Berlin t 1FUFSTFO $I Stahlbau – Grundlagen der Berechnung und

t DIN EN ISO 898-1 Mechanische Eigenschaften von Verbindungsele-

baulichen Ausbildung von Stahlbauten, 3. Aufl. Vieweg, Braun-

menten aus Kohlenstoffstahl und legiertem Stahl, Teil 1: Schrauben,

schweig

November 1999 t DIN EN ISO 898-5 Mechanische Eigenschaften von Verbindungse-

XI-5

An- und Einpressen

t "EPMG8àSUI(NC)$P,( )SH Ratgeber Befestigungstechnik t #ÚHFM( Konstruktionskatalog „Schraubenverbindungen“ in VDI-Berichte 493, VDI-Verlag, Düsseldorf t &IMCFDL + )ÊUUJDI 3 Ingenieur-Holzverbindungen mit mechanischen Verbindungsmitteln, in von Halász R, Scheer C (Hrg.) Holzbau-Taschenbuch, Bd. 1 t *OGPSNBUJPOTEJFOTU )PM[ )SH Holzbau-Handbuch, Reihe 2: Tragwerksplanung, Teil 2 Verbindungsmittel, Folge 2 genauere Nachweise – Sonderbauarten t DIN 918 Beiblatt 3, Mechanische Verbindungselemente – Europäische Normen – Übersicht, Januar 2005

lementen aus Kohlenstoffstahl und legiertem Stahl, Teil 5: Gewindestifte und ähnliche nicht auf Zug beanspruchte Verbindungselemente, Oktober 1998 t DIN EN ISO 1478 Blechschraubengewinde, Dezember 1999 t DIN EN ISO 4014 Sechskantschrauben mit Schaft, Produktklassen A und B, März 2001 t DIN EN ISO 4016 Sechskantschrauben mit Schaft, Produktklasse C, März 2001 t DIN EN ISO 4017 Sechskantschrauben mit Gewinde bis Kopf, Produktklassen A und B, März 2001 t DIN EN ISO 4018 Sechskantschrauben mit Gewinde bis Kopf, Produktklasse C, März 2001 t DIN EN ISO 4759-1 Toleranzen für Verbindungselemente, Teil 1:

t DIN 1052 Entwurf, Berechnung und Bemessung von Holzbauwerken

Schrauben und Muttern, Produktklassen A, B und C, April 2001

– Allgemeine Bemessungsregeln für den Hochbau, August 2004

t DIN EN ISO 4762 Zylinderschrauben mit Innensechskant, Juni

t DIN 7968 Sechskant-Passschrauben mit Sechskantmutter für Stahlkonstruktionen, (Entwurf) Juni 2006 t DIN 7969 Senkschrauben mit Schlitz mit Sechskantmutter für Stahlkonstruktionen, (Entwurf) Juni 2006 t DIN 7990 Sechskantschrauben mit Sechskantmutter für Stahlkonstruktionen, (Entwurf) Juni 2006 t DIN 7999 Sechskant-Passschrauben hochfest mit großen Schlüsselweiten für Stahlkonstruktionen, Dezember 1983 t DIN 8593 Fertigungsverfahren Fügen, Teil 0: Allgemeines: Einordnung, Unterteilung, Begriffe, September 2003 t DIN EN 912 Holzverbindungsmittel – Spezifikationen für Dübel besonderer Bauart für Holz, Februar 2001 t DIN EN 1515-2 Flansche und ihre Verbindungen – Schrauben und Muttern, Teil 2: Klassifizierung von schraubenwerkstoffen für Stahlflansche, nach PN bezeichnet, März 2002 t DIN EN 1515-3 Flansche und ihre Verbindungen – Schrauben und Muttern, Teil 3: Klassifizierung von Schraubenwerkstoffen für Stahlflansche, nach Class bezeichnet, Dezember 2005 t DIN EN 10230-1 Nägel aus Stahldraht, Teil 1: Lose Nägel für allgemeine Verwendungszwecke, Januar 2000 t DIN EN 14592 Holzbauwerke – Stiftförmige Verbindungsmittel, Anforderungen, Februar 2003 t DIN EN 20225 Mechanische Verbindungselemente – Schrauben und Muttern, Bemaßung, Februar 1992 t DIN EN 20273 Mechanische Verbindungselemente – Durchgangslöcher für Schrauben, Februar 1992 t DIN EN 20340 Bolzen ohne Kopf, Oktober 1992

2004 t DIN EN ISO 7085 Mechanische und funktionelle Eigenschaften von einsatzgehärteten und angelassenen metrischen gewindefurchenden Schrauben, Januar 2000 t DIN EN ISO 7090 Flache Scheiben mit Fase, Normale Reihe, Produktklasse A, November 2000 t DIN EN ISO 8765 Sechskantschrauben mit Schaft und metrischem Feingewinde, Produktklassen A und B, März 2001 t DIN ISO 272 Mechanische Verbindungelemente – Schlüsselweiten für Sechskantschrauben und -muttern, Oktober 1979 t DIN ISO 1891 Mechanische Verbindungselemente – schrauben, Muttern und Zubehör, Benennungen, September 1979 t DIN ISO 1891 Mechanische Verbindungselemente – Schrauben, Muttern und Zubehör, September 1979 t DIN ISO 8992 Verbindungselemente – Allgemeine Anforderungen für Schrauben und Muttern, September 2005 t DIN ISO 14399-4 Hochfest planmäßig vorspannbare Schraubenverbindungen für den Metallbau, Teil 4: System HV, Juni 2006 t VDI 2230, Blatt 1 Systematische Berechnung hochbeanspruchter Schraubenverbindungen – Zylindrische Einschraubenverbindungen, Februar 2003 t VDI 2232 Methodische Auswahl fester Verbindngen – Systematik, Konstruktionskataloge, Arbeitshilfen, Januar 2004 t VDI/VDE 2251 Feinwerkelemente – Verbindungen, Übersicht, August 1991 t VDI/VDE 2251 Blatt 1, Feinwerkelemente – Spannverbindungen, Januar 1972


t VDI/VDE 2251 Blatt 2, Feinwerkelemente – Stauch- und Biegeverbindungen, Januar 1979 t VDI/VDE 2251 Blatt 7, Feinwerkelemente – Schnappverbindungen, September 1998

941

t DIN EN ISO 15973 Geschlossene Blindniete mit Sollbruchdorn und Flachkopf – AIA/St, August 2001 t DIN EN ISO 15974 Geschlossene Blindniete mit Sollbruchdorn und Senkkopf – AIA/St, August 2001 t DIN EN ISO 15975 Geschlossene Blindniete mit Sollbruchdorn und

XI-6


t #FSHNFJTUFS, 8ÚSOFS+% )H Beton-Kalender, Band 2 t #JOETFJM1 Stahbetonfertigteile – Konstruktion, Berechnung, Ausführung, Düsseldorf, S. 89 t #JOETFJM1

4GGVOE1BVTFS" Beton im Hochbau: Handbuch für den konstruktiven Vorentwurf, Düsseldorf, S. 133 ff t 1FUFSTFO$I Stahlbau, S. 596 f t DIN 188 Hammerschrauben mit Nase, Januar 1987 t DIN 529 Steinschrauben, Dezember 1986 t DIN 1045-3 Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton, Teil 3: Bauausführung, Juli 2001 t DIN 7992 Hammerschrauben mit großerm Kopf, Dezember 1970 t DIN 18800-1 Stahlbauten – Bemesung und Konstruktion, November

Flachkopf – AI/AIA, April 2003 t DIN EN ISO 15976 Geschlossene Blindniete mit Sollbruchdorn und Flachkopf – St/St, April 2003 t DIN EN ISO 15977 Offene Blindniete mit Sollbruchdorn und Flachkopf – AIA/St, April 2003 t DIN EN ISO 15978 Offene Blindniete mit Sollbruchdorn und Senkkopf – AIA/St, April 2003 t DIN EN ISO 15979 Offene Blindniete mit Sollbruchdorn und Flachkopf – St/St, April 2003 t DIN EN ISO 15980 Offene Blindniete mit Sollbruchdorn und Senkkopf – St/St, April 2003 t DIN EN ISO 15981 Offene Blindniete mit Sollbruchdorn und Flachkopf – AIA/AIA, April 2003 t DIN EN ISO 15982 Offene Blindniete mit Sollbruchdorn und Senk-

1990 t DIN EN 13411-4 Endverbindungen für Drahtseile aus Stahldraht – Sicherheit, Teil 4: Vergießen mit Metall und Kunstharz, Mai 2002 t DIN V ENV 1993-1-1 Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten, Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln, Bemessungsregeln für den Hochbau, April 1993 t DIN V ENV 1992-1-1 Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken, Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau, Oktober 2005

kopf – AIA/AIA, April 2003 t DIN EN ISO 15983 Offene Blindniete mit Sollbruchdorn und Flachkopf – A2/A2, April 2003 t DIN EN ISO 15984 Offene Blindniete mit Sollbruchdorn und Senkkopf – A2/A2, April 2003 t DIN EN ISO 16582 Offene Blindniete mit Sollbruchdorn und Flachkopf – Cu/St oder Cu/Br oder Cu/SSt, April 2003 t DIN EN ISO 16583 Offene Blindniete mit Sollbruchdorn und Senkkopf – Cu/St oder Cu/Br oder Cu/SSt, April 2003

XI-7

Fügen durch Umformen

t #FJU[ 8 (SPUF ,) )H Dubbel – Taschenbuch für den Maschinenbau t 4USBTTNBOO# Platt machen, fertig, in die Zeit, Ausgabe 10,

t DIN EN ISO 16584 Offene Blindniete mit Sollbruchdorn und Flachkopf – NiCu/St und NiCu/SSt, April 2003 t DIN EN ISO 16585 Offene Blindniete mit Sollbruchdorn und Flachkopf – A2/SSt, April 2003

2. März 2006 t DIN 124 Halbrundniete – Nenndurchmesser 10 bis 36 mm, Mai 1993 t DIN 302 Senkniete – Nenndurchmesser 10 bis 36 mm, Mai 1993 t DIN 660 Halbrundniete – Nenndurchmesser 1 bis 8 mm, Mai 1993 t DIN 661 Senkniete – Nenndurchmesser 1 bis 8 mm, Mai 1993 t DIN 662 Linsennniete – Nenndurchmesser 1,6 bis 6 mm, Mai 1993 t DIN 674 Flachrundniete – Nenndurchmesser 1,4 bis 6 mm, Mai 1993 t DIN 6791 Halbhohlniete mit Flachrundkopf – Nenndurchmesser 1,6 bis 10 mm, Mai 1993 t DIN 65155 Luft- und Raumfahrt, Passniete aus Stahl mit Universalkopf, Schafttoleranz 0 bis -0,002 mm, metrische Reihe, Juni 1989 t DIN EN 506 Dachdeckungsprodukte aus Metallblech – Festlegungen für selbsttragende Bedachungselemente aus Kupfer- oder Zinkblech, Dezember 2000

XI-8

Fügen durch Stoffvereinigen

t #FJU[ 8 (SPUF ,) )H Dubbel – Taschenbuch für den Maschinenbau t #FJU[8(SPUF,)

4(G,ÚIMFS 3ÚHOJU[Fertigungsgerechtes Gestalten von werkstücken t ,PMC ) Leimbauweisen, in von Halász R, Scheer C (Hrg.) (1986) Holzbau-Taschenbuch, Bd. 1 t 1FUFSTFO $I Stahlhochbau – Grundlagen der Berechnung und baulichen Ausbildung von Stahlbauten t %*/ Schweißen und verwandte Prozesse – Begriffe – Teil 100: Metallschweißprozesse mit Ergänzungen zu DIN EN 14610, Mai 2006 t %*/ &/ Klebstoffe für tragende Holzbauteile – Phenoplaste und Aminoplaste – Klassifizierung und Leistungsanforderungen, September 2006 t %*/&/CJT Klebstoffe für tragende Holzbauteile – Prüfverfahren, verschiedene Veröffentlichungsdaten

942

Anhang

t %*/&/ Keilzinkenverbindungen im Bauholz – Leistungsanforderungen und Mindestanforderungen an die Herstellung, März 2002 t %*/ &/ Brettschichtholz – Universal-Keilzinkenverbindungen

Planung, Bemessung und Ausführung, Juni 1990 t %*/Bauwerksabdichtungen – Teil 1: Grundsätze, Definitionen, Zuordnung der Abdichtungsarten, August 2000

– Leistungsanforderungen und Mindestanforderungen an die Her-

t %*/Bauwerksabdichtungen – Teil 2: Stoffe, August 2000

stellung, April 2002

t %*/Bauwerksabdichtungen – Teil 3: Anforderungen an den

t %*/ &/ Klebstoffe – Benennungen und Definitionen, Januar

Untergrund und Verarbeitung der Stoffe, August 2000 t %*/Bauwerksabdichtungen – Teil 4: Abdichtungen gegen

2006 t %*/ &/ &VSPDPEF : Bemessung und Konstruktion von

Bodenfeuchte (Kapillarwasser, haftwasser) und nichtstauendes

Holzbauten – Teil 1-1: Allgemeines – Allgemeine Regeln und Regeln

Sickerwaser an Bodenplatten und Wänden, Bemessung und Aus-

für den Hochbau, Dezember 2005 t %*/&/ Schweißen und verwandte Prozesse – Begriffe für Metallschweißprozesse, Februar 2005 t %*/&/ Schweiß- und Lötnähte – Symbolische Darstellung in Zeichnungen, März 1997 t %*/&/*40 Schweißen und verwandte Prozesse – Liste der Prozesse und Ordnungsnummern, April 2000 t %*/&/*40Schweißen und verwandte Prozesse – Empfeh-

führung, August 2000 t %*/Bauwerksabdichtungen – Teil 5: Abdichtungen gegen nichtdrückendes wasser auf deckenflächen und in Nassräumen, Bemessung und Ausführung, August 2000 t %*/ Bauwerksabdichtungen – Teil 6: Abdichten gegen von außen drückendes wasser und aufstauendes Sickerwasser, Bemessung und Ausführung, August 2000 t %*/Bauwerksabdichtungen – Teil 7: Abdichtungen gegen

lungen zur Schweißnahtvorbereitung, Teil 1: Lichtbogenhandschwei-

von innen drückendes Wasser – Bemessung und Ausführung, Juni

ßen, Schutzgasschweißen, Gasschweißen, WIG-Schweißen und

1989

Strahlschweißen von Stählen, Mai 2004 t %*/ &/ *40 Schweißnähte – Arbeitspositionen – Definiiton der Winkel von Neigung und Drehung, Mai 1997 t %*/&/*40 Schweißen – Mehrsprachige Benennungen für Schweißverbindungen mit bildlichen Darstellungen, September

t %*/Bauwerksabdichtungen – Teil 8: Abdichtungen über Bewegungsfugen, März 2004 t %*/ Bauwerksabdichtungen – Teil 9: Durchdringungen, Übergänge, An- und Abschlüsse, März 2004 t %*/ Bauwerksabdichtungen – Teil 10: Schutzschichten und Schutzmaßnahmen, März 2004

2005 t 7%* Metallkleben – Hinweise für Konstruktion und Fertigung, Juni 1979

t &%*/Bauwerksabdichtungen – Teil 100: Vorgesehene Änderungen zu den Normen DIN 18195 Teil 1 bis 6, Juni 2003 t &%*/Bauwerksabdichtungen – Teil 100: Vorgesehene Änderungen zu den Normen DIN 18195 -2 bis DIN 18195 -5, Sep-

XII

ÄUSSERE HÜLLEN

XII-1

Grundsätzliches

t 8BSUI0 Die Konstruktionen in Holz, reprint Verlag Th. Schäfer, Hannover, 1982

tember 2005 XII-3

Schalensysteme

t #JOETFJM1

4&NQGFIMVOHFOWPO)FSTUFMMFSOWPO7FSbundankern wie Halfen: Technische Information SPA 04 Sandwichplattenanker

XII-2


t $[JFTJFMTLJ& Abdichtungen von Hochbauten im Erdreich, in Schneider Bautabellen für Architekten, t %FVUTDIFS"VTTDIVTTGàS4UBIMCFUPO )H DAfStb-Richtlinie Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton (WU-Richtlinie), November 2003 t %FVUTDIF#BVDIFNJFF7 )H Richtlinie für die Planung und Ausführung von Abdichtungen erdberührter Bauteile mit flexiblen Dichtungsschlämmen t %FVUTDIF#BVDIFNJFF7 )H Richtlinie für die Planung und Ausführung von Abdichtungen erdberührter Bauteile mit mineralischen Dichtungsschlämmen t %FVUTDIF(FTFMMTDIBGUGàS.BVXFSLTCBVF7 )H Abdichtung von erdberührtem Mauerwerk, Mai 2006 t %*/ Baugrund – Dränung zum Schutz baulicher Anlagen –

t #JOETFJM1 Stahlbetonfertigteile – Konstruktion, Berechnung, Ausführung, Düsseldorf t %FVUTDIFT%BDIEFDLFSIBOEXFSL )TH Regeln für Dächer mit Abdichtungen, Köln t ,àO[FM) Zweischaliges Mauerwerk – mit oder ohne Belüftung?, in wksb 43. Jhg., Heft 42, S. 9-14 t .PSP+- Sichtbeton – zwischen konstruktiver Funktion und ästhetischem Grauwert, in: Baumeister, Heft 05/1999 t 9FMMB"JSDSFUF4ZTUFNT(NC) Hebel Handbuch Wirtschaftsbau, t %*/ Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton, Teil 1: Bemessung und Konstruktion, Juli 2001 t %*/ Mauerwerk, Teil 1: Berechnung und Ausführung, November 1996 t %*/#FJCMBUU Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Ge-


bäuden – Wärmebrücken – Planungs- und Ausführungsbeispiele, März 2006 t %*/ VOB Vergabe- und vertragsordnung für Bauleistungen – Teil C: Allgemeine Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV) – Dachdeckungs- und Dachabdichtungsarbeiten, Oktober 2006 t %*/ Dachabdichtungen – Abdichtungen für nicht genutzte Dächer, Teil 1: Begriffe, Anforderungen, Planungsgrundsätze, November 2005 t %*/ Dachabdichtungen – Abdichtungen für nicht genutzte Dächer, Teil 2: Stoffe, November 2005 t %*/ Dachabdichtungen – Abdichtungen für nicht genutzte Dächer, Teil 3: Bemessung, Verarbeitung der stoffe, Ausführung der Dachabdichtungen, November 2005 t %*/ & Abdichten von Außenwandfugen im Hochbau mit Fugendichtstoffen, September 2005 t %*/&/ Schwerkraftentwässerungsanlagen innerhalb von

943

Spezifikation, August 2004 t %*/ &/ #FSJDIUJHVOH Wärmedämmstoffe für Gebäude – Werkmäßig hergestellte Produkte aus extrudiertem Polystyrolschaum (XPS) – Spezifikation, Juni 2006 t %*/&/Wärmedämmstoffe für Gebäude – Werkmäßig hergestellte Produkte aus Polyurethan-Hartschaum (PUR) – Spezifikation, Februar 2005 t %*/ &/ #FSJDIUJHVOH Wärmedämmstoffe für Gebäude – Werkmäßig hergestellte Produkte aus Polyurethan-Hartschaum (PUR) – Spezifikation, Juni 2006 t %*/ &/ Wärmedämmstoffe für Gebäude – Werkmäßig hergestellte Produkte aus Phenolharzschaum (PF) – Spezifikation, Oktober 2001 t %*/ &/ " Wärmedämmstoffe für Gebäude – Werkmäßig hergestellte Produkte aus Phenolharzschaum (PF) – Spezifikation, August 2004 t %*/ &/ #FSJDIUJHVOH Wärmedämmstoffe für Gebäude

Gebäuden – Teil 1: Allgemeine und Ausführungsanforderungen,

– Werkmäßig hergestellte Produkte aus Polyurethan-Hartschaum

Januar 2001

(PUR) – Spezifikation, Juni 2006

t %*/&/ Schwerkraftentwässerungsanlagen innerhalb von

t %*/&/Wärmedämmstoffe für Gebäude – Werkmäßig her-

Gebäuden – Teil 1: Allgemeine und Ausführungsanforderungen,

gestellte Produkte aus Schaumglas (CG) – Spezifikation, Oktober

Januar 2001

2001

t %*/&/ Schwerkraftentwässerungsanlagen innerhalb von

t %*/ &/ " Wärmedämmstoffe für Gebäude – Werkmäßig

Gebäuden – Teil 3: Dachentwässerung, Planung und Bemessung,

hergestellte Produkte aus Schaumglas (CG) – Spezifikation, August

Januar 2001

2004 t %*/ &/ #FSJDIUJHVOH Wärmedämmstoffe für Gebäude

XII-4

Mehrschichtverbundsysteme

t %*/Kontinuierlich organisch beschichtete (bandbeschichtete) Flacherzeugnisse aus Stahl – Teil 1: Allgemeines (Definitionen, Werkstoffe, Grenzabweichungen, Prüfverfahren), April 2004 t %*/Kontinuierlich organisch beschichtete (bandbeschich-

– Werkmäßig hergestellte Produkte aus Schaumglas (CG) – Spezifikation, Juni 2006 t %*/&/Selbsttragende Sandwich-Elemente mit beidseitigen Metalldeckschichten – Werkmäßig hergestellte Produkte – Spezifikationen, Februar 2007

tete) Flacherzeugnisse aus Stahl – Teil 2: Erzeugnisse für den Bauaußeneinsatz, Juli 2006 t %*/Kontinuierlich organisch beschichtete (bandbeschichtete) Flacherzeugnisse aus Stahl – Teil 3: Erzeugnisse für den Bauinneneinsatz, September 2003 t %*/&/Wärmedämmstoffe für Gebäude – Werkmäßig hergestellte Produkte aus Mineralwolle (MW) – Spezifikation, Oktober 2001 t %*/&/Wärmedämmstoffe für Gebäude – Werkmäßig hergestellte Produkte aus expandiertem Polystyrol (EPS) – Spezifikation, Oktober 2001 t %*/ &/ #FSJDIUJHVOH Wärmedämmstoffe für Gebäude – Werkmäßig hergestellte Produkte aus expandiertem Polystyrol (EPS) – Spezifikation, Juni 2006 t %*/ &/ Wärmedämmstoffe für Gebäude – Werkmäßig hergestellte Produkte aus extrudiertem Polystyrolschaum (XPS) – Spezifikation, Oktober 2001

XII-5

Rippensysteme

t #VOEFTJOOVOHTWFSCBOEEFT(MBTFSIBOEXFSLT )TH , Technische Richtlinien des Glaserhandwerks Nr. 1-20, Düsseldorf t %FVUTDIFT%BDIEFDLFSIBOEXFSL 'BDISFHFMXFSL .FSLCMBUUUnterdächer, Unterdeckungen und Unterspannungen, t %FVUTDIFT %BDIEFDLFSIBOEXFSL Fachregel für Dachdeckungen mit Dachziegeln und Dachsteinen, t %FVUTDIFT%BDIEFDLFSIBOEXFSL 'BDISFHFMXFSL .FSLCMBUUWärmeschutz bei Dächern t Freistellungserklärungen der Bundesländer für Bauarten und Ausführungen von Glaskonstruktionen t 53-7 – Technische Regeln für die Verwendung von linienförmig gelagerten Verglasungen t 53"7 – Technische Regeln für die Verwendung von absturzsichernden Verglasungen t ;JOLCFSBUVOHF7%àTTFMEPSG Titanzink im Bauwesen, 7. Auflage

t %*/ &/ " Wärmedämmstoffe für Gebäude – Werkmäßig

t %*/ Wärmeschutz und Energieeinsparung in Gebäuden – Teil

hergestellte Produkte aus extrudiertem Polystyrolschaum (XPS) –

3: Klimabedingter Feuchteschutz, Anforderungen, Berechnungsver-

944

Anhang

fahren und Hinweise für Planung und Ausführung, Juli 2001 t %*/Nichtzellige Elastomer-Dichtprofile im Fenster- und Fas-

t 7%*Optimierung von Tageslichtnutzung und künstlicher Beleuchtung – Grundlagen, August 2002

sadenbau – Technische Lieferbedingungen, April 1983 t %*/ Außenwandbekleidungen, hinterlüftet – EinscheibenSicherheitsglas – Anforderungen, Bemessung, Prüfung, Februar 1990

XII-8

Membransysteme

t Bubner E (1997) Membrane Construction – Connection Details, Essen

t %*/Holzschindeln, September 1996 t %*/&/Dach- und Formsteine aus Beton für Dächer und Wandbekleidungen, September 2006 t %*/&/Faserzement-Dachplatten und dazugehörige Formteile – Produktspezifikation und Prüfverfahren, April 2006 t %*/&/ Faserzement-Wellplatten und dazugehörige Formteile – Produktspezifikation und Prüfverfahren, April 2006 t %*/&/ Dacheindeckungsprodukte aus Metallblech – Festlegung für vollflächig unterstützte Bedachungselemente aus Zinkblech, November 1994 t %*/&/Tondachziegel für überlappende Verlegung – Bestimmung der geometrischen Kennwerte, Juli 1997 t %*/&/ Dachziegel und Formziegel – Begriffe und Produktanforderungen, Juli 2005

t Forster B, Mollaert M (Hg.) (2004) European Design Guide for Tensile Surface Structures t Koch K M (Hg.) (2004) Bauen mit Membranen – Der innovative Werkstoff in der Architektur, München, Berlin, London, New York t Maysenhölder W (2006) Zur Prognose der Schalldämmung zweischaliger Membrankonstruktionen, in Bauphysik 28 (2006), Heft 5, S. 289-296 t Mehra S R (2001) Aufblasbare Schallschirme, IBP-Mitteilung 386, Fraunhofer Institut für Bauphysik, Stuttgart t Mehra S R, Maysenhölder W, Leistner W, Teller P (2004) Akustisches Verhalten von Hüllenkonstruktionen aus Folien und Membranen (AHAFUM). Abschlussbericht zum DFG-Projekt Ge 368/24-1, Lehrstuhl für Bauphysik, Universität Stuttgart t Weber L, Mehra S R (2002) Luftschalldämmung und akustische Eigenschaften von Folien und Membranen, in Zeitschrift Lärmbe-

XII-6

Punktgehaltene Systeme

t3JDF1 %VUUPO) Transparente Architektur: Glasfassaden mit structural glazing, Birkhäuser, Basel t$PNQBHOP" Intelligente Glasfassaden: Material, Anwendung,

kämpfung 49 (2002), Heft 4, S. 129-136 t Weber L, Mehra S R (2005) Schalldämmung und Einfügungsdämpfung aufblasbarer Lärmschutzwände, in Zeitschrift Lärmbekämpfung 52 (2005), Heft 1, S. 6-13

Gestaltung, Birkhäuser, Basel XII-9 XII-7

Addierte Funktionselemente

t (FSUJT, Sind neuere Fassadenentwicklungen bauphysikalisch sinnvoll? Teil 2: Glas-Doppelfassaden (GDF) In Bauphysik Heft 21, S. 54-66 t )FS[PH5 ,SJQQOFS3 -BOH8 Fassadenatlas. Birkhäuser, Basel t %*/&/Abschlüsse und Markisen – Widerstand gegen Windlast – Prüfverfahren, August 2001 t %*/&/Abschlüsse – Termnologie, Benennungen und Definitionen, November 2002 t %*/QS&/Abschlüsse innen – Leistungs- und Sicherheitsanforderungen, November 2006 t %*/&/Sonnenschutzeinrichtungen in Kombination mit Verglasungen – Berechnung der Solarstrahlung und des Lichttransmissionsgrades – Teil 1: Vereinfachtes Verfahren, September 2007 t %*/&/Markisen – Leistungs- und Sicherheitsanforderungen, September 2004 t %*/&/Abschlüsse außen – Leistungs- und Sicherheitsanforderungen, November 2004 t %*/&/Abschlüsse – Thermischer und visueller Komfort – Prüf- und Berechnungsverfahren, September 2006 t %*/&/Abschlüsse –Thermischer und visueller Komfort – Leistungsanforderungen und Klassifizierung, Februar 2006

Öffnungen

t #VOEFTBVTTDIVTT'BSCFVOE4BDIXFSUTDIVU[ #'4 )H Technische Richtlinien für das Abdichten von Fugen im Hochbau und von Verglasungen, Merkblatt Nr. 23, 02/2005 t #VOEFTBVTTDIVTT'BSCFVOE4BDIXFSUTDIVU[ #'4 )H Beschichtungen auf Holz und Holzwerkstoffen im Außenbereich, Merkblatt Nr. 18, 03/2006 t #VOEFTJOOVOHTWFSCBOE EFT (MBTFSIBOEXFSLT )H Technische Richtlinien des Glaserhandwerks, Düsseldorf: t 'MBDIHMBT.BSLFOLSFJT(NC) )H GlasHandbuch, Gelsenkirchen t *OTUJUVUGàS'FOTUFSUFDIOJL3PTFOIFJN )H ifT-Richtlinien, Rosenheim: t ift-Richtlinie WA-01/01, Uf-Werte für thermisch getrennte Metallprofile aus Fenstersystemen, (07.02) t ift-Richtlinie WA-02/02, Uf-Werte für Kunststoffprofile aus Fenstersystemen, (08.03) t ift-Richtlinie WA-04/01, Verfahren zur Ermittlung von Uw-Werte für Holzfenster, (06.03) t *OEVTUSJFWFSCBOE %JDIUTUPGGF F 7 *7% )SH Dichtstoffe in der Anschlussfuge für Fenster und Außentüren, IVD-Merkblatt Nr. 9 t *OEVTUSJFWFSCBOE%JDIUTUPGGFF7 *7% )SH Glasabdichtung am Holzfenster mit Dichtstoffen, IVD-Merkblatt Nr. 10 t *OEVTUSJFWFSCBOE%JDIUTUPGGFF7 *7% )SH Glasabdichtung am


Holz-Alu-Fenster mit Dichtstoffen, IVD-Merkblatt Nr. 13 t 3FJDITUBEU6 Umweltfreundliche PVC-Fenster? t 3"-(;"CTDIOJUU Kunststoff-Fenster – Gütesicherung – Abschnitt 1: Kunststoff-Fensterprofile t 4BDL/ von k zu U – Was ändert sich bei Fensterrahmen und -profilen?, Institut für Fenstertechnik Rosenheim e. V. (Hg.). t Technische Richtlinien des Glaserhandwerks (2004) Nr. 1: Glaserarbeiten: Dichtstoffe für Verglasungen und Anschlussfugen, 8. Aufl. t 5FDIOJTDIF3JDIUMJOJFOEFT(MBTFSIBOEXFSLT Nr. 3: Klotzung von Verglasungseinheiten, 3. Aufl. t 5FDIOJTDIF3JDIUMJOJFOEFT(MBTFSIBOEXFSLT Nr. 10: Fachliche Begriffe aus dem Berufsbereich des Glaserhandwerks, 10. Aufl. t 5FDIOJTDIF3JDIUMJOJFOEFT(MBTFSIBOEXFSLT Nr. 13: Verglasen mit Dichtprofilen t 5FDIOJTDIF3JDIUMJOJFOEFT(MBTFSIBOEXFSLT Nr. 14: Glas im Bauwesen – Einteilung der Glaserzeugnisse t Technische Richtlinien des Glaserhandwerks (2003) Nr. 17: Verglasen mit Isolierglas, 6. Aufl. t 5FDIOJTDIF3JDIUMJOJFOEFT(MBTFSIBOEXFSLT Nr. 19: Linienförmig gelagerte Verglasungen, 5. Aufl. t 5FDIOJTDIF3JDIUMJOJFOEFT(MBTFSIBOEXFSLT Nr. 20: Einbau und Anschluss von Fenstern und Fenstertüren mit Anwendungsbeispielen, 3. Aufl. t %*/Wärmeschutz im Hochbau – Teil 1: Größen und Einheiten, August 1981 t %*/Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 2: Mindestanforderungen an den Wärmeschutz, Juli 2003 t %*/Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 3: Klimabedingter Feuchteschutz, Anforderungen, Berechnungsverfahren und Hinweise für Planung und Ausführung, Juli 2001 t %*/7Wärmechutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 4: Wärme- und feuchteschutztechnische Bemessungswerte, Juli 2004 (Vornorm) t %*/ Wärmechutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 7: Luftdichtheit von Gebäuden, Anforderungen, Planungs- und Ausführungsempfehlungen sowie -beispiele, August 2001 t %*/7Wärmechutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Anwendungsbezogene Anforderungen an Wärmedämmstoffe

945

1993 t %*/ Tageslicht in Innenräumen – Teil 1: Vereinfachte Bestimmung zweckmäßiger Abmessungen von Oberlichtöffnungen in Dachflächen, November 2005 (z. Z. Entwurf) t %*/Fensterprofile aus hochschlagzähem Polyvinylchlorid (PVC-HI) – Prüfverfahren, Juli 1991 t %*/Fensterprofile aus hochschlagzähem Polyvinylchlorid (PVC-HI) – weiß – Anforderungen, Juli 1991 t %*/Fensterprofile aus hochschlagzähem Polyvinylchlorid (PVC-HI) – Teil 3: Profile mit beschichteten, farbigen Oberflächen – Anforderungen, November 2000 t %*/Fensterprofile aus hochschlagzähem Polyvinylchlorid (PVC-HI) – Teil 4: Profile mit beschichteten, farbigen Oberflächen – Prüfverfahren, November 2000 t %*/ Fenster – Fugendurchlässigkeit, Schlagregendichtheit und mechanische Beanspruchung – Anforderungen und Prüfung, Oktober 1981 t %*/VOB Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen – Teil C: Allgemeine Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV): Verglasungsarbeiten, Dezember 2002 t %*/Abdichten von Außenwandfugen im Hochbau mit Fugendichtstoffen, Dezember 2006 t %*/Abdichten von Verglasungen mit Dichtstoffen – Anforderungen an Glasfalze, Februar 1992 t %*/Abdichten von Verglasungen mit Dichtstoffen – Teil 2: Dichtstoffe – Bezeichnung, Anforderungen, Prüfung, Februar 2001 t %*/Abdichten von Verglasungen mit Dichtstoffen – Verglasungssysteme, Februar 1992 t %*/ Fugen- und Glasabdichtungen – Begriffe, Februar 2000 t %*/ Holzprofile für Fenster und Fenstertüren – Maße, Qualitätsanforderungen, September 1993 t %*/Holzprofile für Fenster und Fenstertüren – Allgemeine Grundsätze, Juni 1990 t %*/ Holzprofile für Fenster und Fenstertüren – Maße, Qualitätsanforderungen, September 1993 t %*/Kenwerte von Holzarten – Rohdichte, Elastizitätsmodul und Festigkeiten, Mai 2003

– Teil 10: Werkmäßig hergestellte Wärmedämmstoffe, Juli 2004

t %*/Holzschutz im Hochbau – Allgemeines, Mai 1974

(Vornorm)

t %*/Holzschutz – Teil 2: vorbeugende bauliche Maßnahmen

t %*/Tageslicht in Innenräumen – Teil 1: Allgemeine Anforderungen, Oktober 1999 t %*/Tageslicht in Innenräumen – Teil 2: Grundlagen, Februar 1985 t %*/Tageslicht in Innenräumen – Teil 3: Berechnung, September 2005 (z. Z. Entwurf)

im Hochbau, Mai 1996 t %*/Holzschutz – Bekämpfungsmaßnahmen gegen holzzerstörende Pilze und Insekten, November 1992 t %*/Holzschutz im Hochbau – Allgemeines, Mai 1974 t %*/Holzschutz im Hochbau – Vorbeugender chemischer Schutz von Holzwerkstoffen, Mai 1978

t %*/ Tageslicht in Innenräumen – Teil 4: Vereinfachte Be-

t %*/&/Dauerhaftigkeit von Holz und Holzprodukten – Natür-

stimmung von Mindestfenstergrößen für Wohnräume, September

liche Dauerhaftigkeit von Vollholz – Teil 1: Grundsätze für die Prüfung

1994

und Klassifikation der natürlichen Dauerhaftigkeit von Holz, Oktober

t %*/Tageslicht in Innenräumen – Teil 5: Messung, Januar

1994

946

Anhang

t %*/&/Dauerhaftigkeit von Holz und Holzprodukten – Natür-

t %*/&/Holz und Holzwerkstoffe in Außenfenstern, Außen-

liche Dauerhaftigkeit von Vollholz – Teil 2: Leitfaden für die natürliche

türen und Außentürzargen – Anforderungen und Spezifikationen,

Dauerhaftigkeit und Tränkbarkeit von ausgewählten Holzarten von

Januar 2007

besonderer Bedeutung in Europa, Oktober 1994 t %*/&/Dauerhaftigkeit von Holz und Holzprodukten – Natürliche Dauerhaftigkeit von Vollholz – Leitfaden für die Anforderungen an die Dauerhaftigkeit von Holz für die Anwendung in den Gefährdungsklassen, Oktober 1994 t %*/ &/ Aluminium und Aluminiumlegierungen – Bänder,

t %*/ &/ Fenster und Türen – Produktnorm, Leistungseigenschaften – Teil 1_ Fenster und Außentüren ohne Eigenschaften bezüglich Feuerschutz und/oder Rauchdichtheit, Juli 2006 t %*/&/Tore, Türen und zu öffnende Fenster mit Feuer- und/ oder Rauchschutzeigenschaften – Anforderungen und Klassifizierung, März 2006

Bleche und Platten – Teil 1: Technische Lieferbedingungen, Januar

t %*/&/Hochbau – Fugendichtstoffe – Begriffe, Mai 1991

1994

t %*/&/*40 Kunststoffe – Weichmacherfreie Polyvinylchlorid

t %*/ &/ Aluminium und Aluminiumlegierungen – Bänder, Bleche und Platten – Teil 2: Mechanische Eigenschaften, September 2004 t %*/&/Aluminium und Aluminiumlegierungen – Stranggepresste Stangen, Rohre und Profile – Teil 1: Technische Lieferbedingungen, Juni 2008 t %*/&/Aluminium und Aluminiumlegierungen – Stranggepresste Stangen, Rohre und Profile – Teil 2: Mechanische Eigenschaften, August 1997

(PVC-U)-Formmassen – Teil 1: Bezeichnungssystem und Basis für Spezifikationen, Oktober 1999 t %*/&/*40Kunststoffe – Weichmacherfreie Polyvinylchlorid (PVC-U)-Formmassen – Teil 2: Herstellung von Probekörpern und Bestimmung von Eigenschaften, Oktober 1999 t %*/&/*40Wärmetechnisches Verhalten von Fenstern, Türen und Abschlüssen – Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten – Teil 1: Allgemeines, Dezember 2006 t %*/&/*40Wärmetechnisches Verhalten von Fenstern,

t %*/&/Aluminium und Aluminiumlegierungen – Strangge-

Türen und Abschlüssen – Berechnung des Wärmedurchgangskoef-

presste Stangen, Rohre und Profile – Teil 3: Rundstangen, Grenzab-

fizienten – Teil 2: Numerisches Verfahren für Rahmen, Dezember

maße und Formtoleranzen, Juni 2008 t %*/ &/ Aluminium und Aluminiumlegierungen – Stranggepresste Stangen, Rohre und Profile – Teil 4: Vierkantstangen,

2006 t 7%* Schalldämmung von Fenstern und deren Zusatzeinrichtungen, August 1987

Grenzabmaße und Formtoleranzen, Juni 2008 t %*/ &/ Aluminium und Aluminiumlegierungen – Stranggepresste Stangen, Rohre und Profile – Teil 5: Rechteckstangen,

XIII

INNERE HÜLLEN

Grenzabmaße und Formtoleranzen, Juni 2008 t %*/ &/ Aluminium und Aluminiumlegierungen – Stranggepresste Stangen, Rohre und Profile – Teil 6: Sechskantstangen, Grenzabmaße und Formtoleranzen, Juni 2008 t %*/&/Aluminium und Aluminiumlegierungen – Stranggepresste Stangen, Rohre und Profile – Teil 7: Nahtlose Rohre, Grenzabmaße und Formtoleranzen, Juni 2008

t Deutsche Gesellschaft für Mauerwerksbau e. V. (DGfM) (Hg.) (2004) Merkblatt Nichttragende innere Trennwände t Deutsche Gesellschaft für Mauerwerksbau e. V. (DGfM) (Hg.) (2006) Schallschutz nach DIN 4109 t Gösele K, Schüle W (1985) Schall, Wärme, Feuchte: Grundlagen, Erfahrungen und praktische Hinweise für den Hochbau, Wiesbaden,

t %*/&/Aluminium und Aluminiumlegierungen – Strangge-

t )BOTNBOO$3 Treppen in der Architektur, DVA, Stuttgart

presste Stangen, Rohre und Profile – Teil 8: Mit Kammerwerkzeug

t ,MJOHTPIS, Vorbeugender baulicher Brandschutz. 5. über-

stranggepresste Rohre, Grenzabmaße und Formtoleranzen, Juni 2008 t %*/&/Aluminium und Aluminiumlegierungen – Stranggepresste Stangen, Rohre und Profile – Teil 9: Profile, Grenzabmaße und Formtoleranzen, Juni 2008 t %*/&/Aluminium und Aluminiumlegierungen – Stranggepresste Präzisionsprofile aus Legierungen EN AW-6060 und EN AW-6063 – Teil 1: Technische Lieferbedingungen, Juli 2001 t %*/&/Fenster und Türen – Widerstandsfähigkeit bei Windlast – Klassifizierung, August 2003 t %*/ &/ Metallprofile mit thermischer Trennung – Mechanisches Leistungsverhalten – Anforderungen, nachweis und Prüfungen für die Beurteilung, Januar 2005

abr. Aufl.; Dt. Gemeindeverl., Kohlhammer, Stuttgart t .BOOFT8 Treppen-Technik, 2 Aufl. DVA, Stuttgart t Petersen Ch (1994) Stahlbau – Grundlagen der Berechnung und baulichen Ausbildung von Stahlbauten, Braunschweig, Wiesbaden t 4DIOFJEFS,+ Bautabellen für Architekten, 17. Aufl.; Werner Verlag t Schulze H (1986) Holzhäuser in Tafelbauart (Konstruktion; Bauphysik), in Holzbau-Taschenbuch, Band 1, 8. Aufl t DIN 1055-3 Einwirkungen auf Tragwerke – Teil 3: Eigen- und Nutzlasten für Hochbauten, März 2006 t DIN 4103-1 Nichttragende innere Trennwände – Anforderungen, Nachweise, Juli 1984 t DIN 4103-2 Nichttragende innere Trennwände – Trennwände aus


Gips-Wandbauplatten, Dezember 1985 t DIN 4103-4 Nichttragende innere Trennwände – Unterkonstruktion in Holzbauart, November 1988 t DIN 4109 Schallschutz im Hochbau – Anforderungen und Nachweise, November 1989 t DIN 4109 Beiblatt 1, Schallschutz im Hochbau – Ausführungsbeispiele und Rechenverfahren, Änderung A2, November 1989 t DIN 4109 Beiblatt 1/A2, Schallschutz im Hochbau – Ausführungsbeispiele und Rechenverfahren, November 1989 t DIN 4213 Anwendung von vorgefertigten bewehrten Bauteilen aus haufwerksporigem Leichtbeton in Bauwerken, Juli 2003 t DIN 18101 Türen – Türen für den Wohnungsbau – Türblattgrößern, Bendsitz und Schlosssitz, – Gegenseitige Abhängigkeit der Maße, Januar 1985 t DIN 18168-1 Gipsplatten-Deckenbekleidungen und Unterdecken – Teil 1: Anforderungen für die ausführung, Oktober 2006 t DIN 18182-1 Zubehör für die Verarbeiung von Gipsplatten, Teil 1: Profile aus Stahlblech, August 2006 t DIN 18183 Montagewände aus Gipskartonplatten – Ausführung von Metallständerwänden, November 1988 t DIN 18560-1 Estriche im Bauwesen – Teil 1: Allgemeine Anforderungen, Prüfung und Ausführung, April 2004 t DIN 18560-2 Estriche im Bauwesen – Teil 2: Estriche und Heizestriche auf Dämmschichten (schwimmende Estriche), April 2004 t DIN EN 520 Gipsplatten – Begriffe, Anforderungen und Prüfverfahren, März 2005 t DIN EN 1168 Betonfertigteile – Hohlplatten, August 2005 t DIN EN 13318 Estrichmörtel und Estriche – Begriffe, Dezember 2000 t DIN EN 13915 Gipsplatten-Wandbaufertigtafeln – Definitionen, Anforderungen und Prüfverfahren, Januar 2001 t DIN EN 13963 Materialien für das Verspachteln von GipsplattenFugen – Begriffe, Anforderungen und Prüfverfahren, August 2005 t DIN EN 13964 Unterdecken – Anforderungen und Prüfverfahren, Juni 2004 t DIN EN 12354-1 Bauakustik – Berechnung der akustischen Eigenschaften von Gebäuden aus den Bauteileigenschaften – Teil 1: Luftschalldämmung zwischen Räumen, Dezember 2000 t DIN EN 12354-2 Bauakustik – Berechnung der akustischen Eigenschaften von Gebäuden aus den Bauteileigenschaften – Teil 2: Trittschalldämmung zwischen Räumen, September 2000 t DIN EN 12354-3 Bauakustik – Berechnung der akustischen Eigenschaften von Gebäuden aus den Bauteileigenschaften – Teil 3: Luftschalldämmung gegen Außenlärm, September 2000 t DIN EN 12354-4 Bauakustik – Berechnung der akustischen Eigenschaften von Gebäuden aus den Bauteileigenschaften – Teil 4: Schallübertragung von Räumen ins Freie, April 2001 t DIN EN 12825 Doppelböden, April 2002 t DIN EN 13224 Betonfertigteile – Deckenplatten mit Stegen, Novem-

947

ber 2004 t DIN EN 13747-1 Betonfertigteile – Fertigteilplatten mit Ortbetonergänzung – Teil 1: Allgemeine Anforderungen, März 2000 t DIN EN 13747-2 Betonfertigteile – Fertigteilplatten mit Ortbetonergänzung – Teil 2: Spezielle Anforderungen an schlaff bewehrte Fertigteilplatten, März 2000 t DIN EN 13747-3 Betonfertigteile – Fertigteilplatten mit Ortbetonergänzung – Teil 2: Besondere Anforderungen an vorgespannte Fertigteilplatten, März 2000 t DIN EN 13813 Estrichmörtel, Estrichmassen und Estriche – Estrichmörtel und Estrichmassen – Eigenschaften und Anforderungen, Januar 2003 t DIN EN 14190 Gipsplattenprodukte aus der Weiterverarbeitung – Begriffe, Anforderungen und Prüfverfahren, November 2005 t DIN EN 14195 Metallprofile für Unterkonstruktionen von Gipsplattensystemen – Begriffe, Anforderungen und Prüfverfahren, Mai 2005 t %*/&/Holz und Holzwerkstoffe in Innenfenstern, Innentüren und Innentürzargen – Anforderungen und Spezifikationen, Januar 2007 t DIN EN 14246 Gipselemente für Unterdecken (abgehängte Decken) – Begriffe, Anforderungen und Prüfverfahren, September 2006 t DIN EN 14566 Mechanische Befestigungsmittel für Gipsplattensysteme – Begriffe, Anforderungen und Prüfverfahren, November 2002 t DIN EN 14732-1 Holzbauwerke – Vorgefertigte Wand-, Decken- und Dachelemente – Teil 1: Produktanforderungen, Mai 2006 t DIN EN 14732-2 Holzbauwerke – Vorgefertigte Wand-, Decken- und Dachelemente – Teil 2: Leistungs- und Mindestanforderungen an die Herstellung, Oktober 2003 t E DIN 4109-1 Schallschutz im Hochbau – Teil 1: Anforderungen, Oktober 2006 t VDI 3755 Schalldämmung und Schallabsorption abgehängter Unterdecken, Februar 2000 t VDI 3762 Schalldämmung von Doppel- und Hohlraumböden, November 1998

948

Anhang

Alle hier nicht aufgelisteten Zeichnungen und schematischen Darstellungen wurden am Institut für Entwerfen und Konstruieren gezeichnet, welchem die Urheberrechte zustehen. Eine Reproduktion oder Veröffentlichung derselben ist nur mit ausdrücklicher Genehmigung erlaubt. Trotz unserer großen Bemühungen bei der Bildrecherche blieben einige Bilder ohne Bildquellenangabe, weil es uns nicht gelang, die Autoren zu ermitteln. Im Interesse der Anschaulichkeit haben wir uns dennoch entschieden, auch diese Bilder im Buch einzusetzen. Wir bedanken uns bei den unbekannten Eigentümern und bitten um ihr Verständnis.

XI

VERBINDUNGEN

XI-1

Grundlagen des Fügens

XI-5

2-4

IEK - Die Autoren

38

Informationsdienst Holz

5

Dietrich, Rhein-Main-Donau AG

39

IEK - Die Autoren

6, 7

IEK - Die Autoren

40-43


11

Schmiedel K (1993) Bauen und Gestalten mit Stahl, S. 89

12

IEK - Die Autoren

XI-6


50, 56, 57 Informationsdienst Holz

1-3

IEK - Die Autoren Fügen durch Stoffvereinigen

An- und Einpressen

61

IEK - Die Autoren

62-64

Anna Wachsmann New York, in Wachsmann K (1959) Wen-

XI-8

depunkt im Bauen, S. 160

34, 35, 37 AS-Schweißtechnik GmbH 39, 40

XI-2

Kraftübertragung

20


21

Mardaga P (1993) Jourda & Perraudin, S. 35

22


23

Dietrich, Rhein-Main-Donau AG

XI-3

Fügeverfahren

6

Weber Hydraulik GmbH (http://www.weber.de/rescue/ images/singlekupplung.jpg)

Stahlton AG aus Broschüre Verstärkung von Tragkonstruktionen, S. 25, Titelblatt

XII

ÄUSSERE HÜLLEN

XII-1

Grundsätzliches

1

Elisabeth Schmitthenner, in Schmitthenner P (1950) Das deutsche Wohnhaus, S. 57

2, 3

IEK - Die Autoren

9, 23, 25-27, 29 IEK - Die Autoren

4

Davies C (1993) Hopkins, S. 30

41

Corus Bausysteme GmbH aus Broschüre Kal-Zip

7

Elisabeth Schmitthenner, in Schmitthenner P (1950) Das

43, 44

IEK - Die Autoren

47

www.hochdruckpumpen.de/pics/magazine/parker071213.

8

Magdalene Jung

jpg

10

Warth O (1900) Die Konstruktionen in Holz, S. 52

62

www.leimholz.ch/typo3temp/pics/c387eae9b6.jpg

12

IEK - Die Autoren

29

Behling S, Behling S (1996) Sol Power - Die Evolution der

deutsche Wohnhaus, S. 15

XI-4

Zusammensetzen

32, 33

Hans Hundegger Maschinenbau GmbH

30-33

Warth O (1900) Die Konstruktionen in Holz, S. 53, 5, 185

34

Schlaich J, Bergermann R (2003) leicht weit - light struc-

33

Adam AJ in Busse HB, Waubke NV, Grimme R, Mertins J

35

Le Corbusier (1964) Feststellungen zu Architektur und Städ-

36

Bosman J (1987) Le Corbusier und die Schweiz

37

IEK - Die Autoren

solaren Architektur, S. 60

tures, S. 76 35

Schlaich, Bergermann & Partner

(1992) Atlas Flache Dächer, S. 26

55, 56, 63 IEK - Die Autoren

tebau

Bildnachweis

949

38


39

IEK - Die Autoren

40

Lambot I, Foster N (1989) Buildings and Projects of Foster

41

Schulze F (1986) Mies van der Rohe. Leben und Werk,

134, 135, 137, 140, 141 Corus Bausysteme GmbH

S.314

144

42

Boesiger, Stonorov, Le Corbusier (1964) Les Editions

121-123 Zinkberatung e.V. mit Plawer H (1987) Titanzink im Bauwesen, Seite 86 124

Associates - Volume 2, S. 89

d‘Architecture, S. 23

Deutsches Kupfer-Institut e.V. (1984) Kupfer im Hochbau, Seite 53 http://www.df-gs.com/english/manage/up_ imgs/20077181310580350.jpg

145, 146 Corus Bausysteme GmbH aus Broschüre Kal-Zip, S. 31, 5 227, 237 Schüco International KG

XII-2


267

1

IEK - Die Autoren

272-274 Julian Lienhard

2

Quelle nicht ermittelbar

275

19

IEK - Die Autoren

277, 278 IEK - Die Autoren

21

Dow Deutschland GmbH & Co.OHG

279


22, 23

Kalksandstein Informations-GmbH

24

Dow Deutschland GmbH & Co.OHG

XII-6

Punktgehaltene Hüllen

25

Gutta Werke GmbH

1

Pilkington Holding GmbH, System Planar

45, 46

IEK - Die Autoren

3-5


13

Glas Trösch Beratungs-GmbH

Melanie Göggerle Schlaich, Bergermann & Partner

XII-3

Schalensysteme

23

RFR Architects, Peter Rice

2-8

Wienerberger Ziegelindustrie GmbH

31-33

Lambot I, Foster N (1989) Buildings and Projects of Foster

36-38

Pilkington Deutschland AG

43,49


102, 103 Quelle nicht ermittelbar

XII-7

Addierte Funktionselemente

110


1

IEK - Die Autoren

111

Moritz K (1975) Flachdachhandbuch - Flache und geneigte

2

Kurt Ackermann & Partner

Dächer, Seite 111

3

Julian Lienhard

4

Schneider Schumacher Architekten

9FMMB*OUFSOBUJPOBM(NC) :UPOH 90

Lignotrend Produktions GmbH

97, 101 Vdd Industrieverband Bitumen-, Dach- und Dichtungs-

Associates - Volume 2, S. 24 ff

bahnen e.V.

114, 115 Quelle nicht ermittelbar 116

http://www.bauwerksabdichtung.at XII-8

Membransysteme

XII-4

Mehrschichtverbundsysteme

1-2

SL-Rasch GmbH Sonderkonstruktionen und Leichtbau

2

IEK - Die Autoren

3, 4

Koch KM (2004) Bauen mit Membranen, beigelegtes Mu-

8

Pflaum & Söhne Bausysteme GmbH

9, 18

ThyssenKrupp Bausysteme GmbH

5

Musterkatalog Carl Nolte GmbH & Co.

31

Holz Element Produktion GmbH & Co.KG

7-10


32


17, 18

tensinet-Datenbank

ster

19, 20, 22, 24-26 SL-Rasch GmbH Sonderkonstruktionen und XII-5

Rippensysteme

11-13, 18 Warth O (1900) Die Konstruktionen in Holz, S. 71, 73, Tafel 13, 12

Leichtbau 27


31, 33, 40, 46, 48 SL-Rasch GmbH Sonderkonstruktionen und

51

Elementwand/Quelle nicht ermittelbar

60-62

Jürg Goll Kleine Ziegelgeschichte SA aus Stiftung Ziegelei-

50

Museum Meienberg, Jahresbericht 1984, Cham, in Schei-

51


degger F (1990) Aus der Geschichte der Bautechnik, Band 1

52

tensinet-Datenbank

Grundlagen, S. 108ff

54

IEK - Die Autoren

ERLUS AG

56

tensinet-Datenbank

63, 64

65, 83, 85 IEK - Die Autoren 103-105, 110 Eternit Flachdach GmbH

Leichtbau tensinet-Datenbank

950

XII-9

Öffnungen

1, 2

Warth O (1900) Die Konstruktionen in Holz, Tafel 106, 104

41

Bug Alutechnik GmbH

43

Sigenia Aubi KG

XIII

INNERE HÜLLEN

XIII-1

Grundsätzliches

1

IEK - Die Autoren

2

Kurt Ackermann & Partner

3-5

IEK - Die Autoren

XIII-2

Horizontale Raumabtrennungen

70

IEK - Die Autoren

75

http://www.halfen-deha.ch/?id=2227&id_lc=22

135-137 Kuhlmann U, Schänzlin J, Universität Stuttgart 139

Lignatur AG

150


165, 174, 175, 181

Lignatur AG

184-189, 191-195, 198-200 Petersen Ch (1994) Stahlbau, S. 769, 770, 780 241

Schöck Bauteile GmbH

XIII-4

Öffnungen

1

Warth O (1950) Die Konstruktionen in Holz, Tafel 88, 90

3

IEK - Die Autoren

4

IEK - Die Autoren

44

DORMA Holding GmbH + Co. KGaA

Sponsoren

951

Für die freundliche Unterstützung durch die Freigabe von Architecural Desktop Software bedanken wir uns recht herzlich bei Autodesk® Niederlassung München. Für die freundliche Freigabe von Fotos, Planunterlagen und Detailzeichnungen gilt unser bester Dank an: Architekten und Ingenieure: Atelier 5, Bern, CH, Prof. Fritz Haller, Bauen und Forschen GmbH, Solothurn, CH, Prof. Dr.-Ing. Jörg Schlaich, SBP Stuttgart, Prof. Peter

Fischer Holding GmbH & Co. KG, Waldachtal

C. von Seidlein, Prof. Dr.-Ing. habil. Ulf Nürnberger, Prof. Peter Cheret,

Freisinger Fensterbau GmbH, Ebbs, Österreich

Institut für Baukonstruktion 1, Uni Stuttgart, Dr.-Ing. Annette Bögle,

Glasfabrik Lamberts GmbH & Co. KG, Wunsiedel - Holenbrunn

Hermann + Bosch, Freie Architekten BDA, Stuttgart, Christian Büch-

Gutta Werke GmbH, Schutterwald

senschütz, Magdalene Jung, Manuela Fernandez - Langenegger, Julian

Halfen - Deha Vertriebsgesellschaft mbH, Langenfeld

Lienhard, Tilman Raff, Alexandra Schieker, Elisabeth Schmitthenner,

Hüttenwerke Krupp Mannesmann, Duisburg

Helmut Schulze-Trautmann

Ing. Erwin Thoma Holz GmbH, Goldegg, A Interpane Glasindustrie AG, Lauenförde

Stiftungen und Organisationen:

Joh. Sprinz GmbH & Co., Ravensburg

Brandenburgisches Landesamt für Denekmalpflege und

Josef Gartner GmbH, Gundedlfingen

Archäologisches Landesmuseum, Zossen

Knauf Gips KG, Iphofen

Bundesverband der Deutschen Kalkindustrie e.V.. Köln

Lignatur AG, Waldstatt, CH

Deutsches Architekturmuseum Frankfurt, Dr. Voigt

maxit Deutschland GmbH, Breisach

Feuerwache 1 Stuttgart

Okalux GmbH, Marktheidenfeld


PERI GmbH Schalung und Gerüste, Weißenhorn

Stiftung Archiv der Akademie der Künste, Abteilung Baukunst, Berlin

Pfeifer Holding GmbH & Co. KG, Memmingen

Stahl - Zentrum, Düsseldorf

Promat GmbH, Ratingen

Studiengemeinschaft Holzleimbau e.V., CTT Council of Timber Tech-

Rehau AG + Co. Rehau

nologie, Wuppertal

Rheinzink, GmbH & Co.KG, Datteln

Verein Süddeutsche. Kalksandsteinwerke e.V., Bensheim

Saint Gobain Glasindustrie Division Bauglas, Wirges

Ziegel Zentrum Süd e.V., München

Saint Gobain Deutsche Glas GmbH, Kiel Schaefer Kalk GmbH & Co. KG, Diez

Firmen:

Schneider Fensterbau GmbH &Co.KG, Stimpfach

Adolf Würth GmbH & Co.KG, Künzelsau-Gaisbach

Schöck Bautele GmbH, Baden-Baden

Badische Stahlwerke GmbH, Kehl

Schüco International KG, Bielefeld

Bauglasindustrie GmbH, Schmelz/Saar

SFS intec AG, Heerbrug, CH

Bohrenkömper GmbH, Bünde

Stahlton AG, Zürich, CH

Cobiax Technologies AG, Darmstadt

Stahlwerke Bremen GmbH, Bremen

Corus Bausysteme GmbH, Koblenz

Sto AG, Stühlingen

Dow Deutschland GmbH & Co. KG, Stade

Verlag Bau + Technik, Düsseldorf

DuPont Performance Coatings GmbH & Co. KG, Vaihingen / Enz

Vdd Industrieverband Bitumen- Dach- und Dichtungsbahnen e.V.,

Erlus AG, Neufahrn/NB

Frankfurt am Main

Eternit AG, Heidelberg

WERU AG, Rudersberg

Finnforest Deutschland GmbH, Bremen

Wienerberger Ziegelindustrie GmbH, Hannover

Finnforest Merk GmbH, Aichach

9FMB*OUFSOBUJPOBM(NC) %VJTCVSH

Baukonstruktion - vom Prinzip zum Detail: Band 3: Umsetzung

Baukonstruktion - vom Prinzip zum Detail: Band 1 Grundlagen

Baukonstruktion - vom Prinzip zum Detail: Band 2 Konzeption

Riesen vom Ganymed-Zyklus Band 3

Das Prinzip Hoffnung. Erster bis Dritter Band. (stw 3)

Vom Pilz zum Penicillin

Vom Höhlengleichnis zum Gehirnkino

Vom Ich als Prinzip der Philosophie

Vom Ich Als Prinzip Der Philosophie

Ju 87 vom Sturzkampfbomber zum Panzerjager (Waffenarsenal Band 57)

WAS IST WAS, Band 25: Vom Einbaum zum Atomschiff

Detail Annual (vol. 3)

Vom Dorf: Abenteuergeschichten zum Fest

Vom Arno zum Giogo-Pass

Vom Meer zum Salz German

Elijah (Schattenwandler, Band 3)

Taifun 3.Band

Trilogie Band 3

Picards Prinzip

Der Unsterbliche. Band 3

Werke Band 3

Drachenmeister (Drachensaga, Band 3)

Supramanie: Vom Pflichtmenschen zum Score-Man GERMAN

Das Studium: Vom Start zum Ziel: Lei

Herzinsuffizienz: Vom Symptom zum Therapie-Erfolg

Vom Hohenaufklarer biz zum Raumaleiter 1935-1945

Vom Symbol zum Zeichen. Symboldidaktik und Semiotik

Vom Original zum Modell, Junkers Ju 188

Lykische Grabarchitektur: Vom Holz zum Stein

John Workman - Vom Zeitungsjungen zum Millionär

Vom Original zum Modell: Uboottyp XXIII

Baukonstruktion - vom Prinzip zum Detail: Band 3: Umsetzung

Baukonstruktion - vom Prinzip zum Detail: Band 1 Grundlagen

Baukonstruktion - vom Prinzip zum Detail: Band 2 Konzeption

Riesen vom Ganymed-Zyklus Band 3

Das Prinzip Hoffnung. Erster bis Dritter Band. (stw 3)

Vom Pilz zum Penicillin

Vom Höhlengleichnis zum Gehirnkino

Vom Ich als Prinzip der Philosophie

Vom Ich Als Prinzip Der Philosophie

Ju 87 vom Sturzkampfbomber zum Panzerjager (Waffenarsenal Band 57)

WAS IST WAS, Band 25: Vom Einbaum zum Atomschiff

Detail Annual (vol. 3)

Vom Dorf: Abenteuergeschichten zum Fest

Vom Arno zum Giogo-Pass

Vom Meer zum Salz German

Elijah (Schattenwandler, Band 3)

Taifun 3.Band

Trilogie Band 3

Picards Prinzip

Der Unsterbliche. Band 3

Werke Band 3

Drachenmeister (Drachensaga, Band 3)

Supramanie: Vom Pflichtmenschen zum Score-Man GERMAN

Das Studium: Vom Start zum Ziel: Lei

Herzinsuffizienz: Vom Symptom zum Therapie-Erfolg

Vom Hohenaufklarer biz zum Raumaleiter 1935-1945

Vom Symbol zum Zeichen. Symboldidaktik und Semiotik

Vom Original zum Modell, Junkers Ju 188

Lykische Grabarchitektur: Vom Holz zum Stein

John Workman - Vom Zeitungsjungen zum Millionär

Vom Original zum Modell: Uboottyp XXIII

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