Bautechnik fur Bauzeichner

Christel Kaczmarczyk | Harald Kuhr | Petra Strupp | Jürgen Schmidt | Arne Schmidt Bautechnik für Bauzeichner Christel...

Author: Arne Schmidt | Christel Kaczmarczyk | Harald Kuhr | Petra Strupp | Jurgen Schmidt

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Christel Kaczmarczyk | Harald Kuhr | Petra Strupp | Jürgen Schmidt | Arne Schmidt Bautechnik für Bauzeichner

Christel Kaczmarczyk | Harald Kuhr | Petra Strupp | Jürgen Schmidt | Arne Schmidt

Bautechnik für Bauzeichner Zeichnen – Rechnen – Fachwissen PRAXIS

Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar.

1. Auflage 2008 Alle Rechte vorbehalten © Vieweg +Teubner | GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2008 Lektorat: Dipl.-Ing. Ralf Harms | Sabine Koch Vieweg +Teubner ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media. www.viewegteubner.de Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlags unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. 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 wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Technische Redaktion: Dipl.-Vw. Annette Prenzer Umschlaggestaltung: KünkelLopka Medienentwicklung, Heidelberg Druck und buchbinderische Verarbeitung: STRAUSS GMBH, Mörlenbach Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier. Printed in Germany ISBN 978-3-8351-0108-1

Vorwort Stetiger Fortschritt in Wirtschaft und Technik, der gerade auch durch immer schneller werdende Veränderungen im Bereich der Neuen Technologien hervorgerufen wird, spiegelt sich in vielen Berufen wieder. Dies gilt insbesondere für das Berufsbild des Bauzeichners. Diesem veränderten Anspruch wird versucht durch die Neuordnung des Ausbildungsberufs „Bauzeichner“ gerecht zu werden. Auch die dauernden Veränderungen bei Baustoffen (Europäisierung, neue Erkenntnisse), Konstruktionen und ökologischen Gesichtspunkten (Niedrigenergiehaus, Passivhaus, Lärmschutz, Landschaftsschutz etc) stellen einen neuen Anspruch an die Ausbildung der Bauzeichner. Bei der Planung und Erstellung von Bauwerken ist der Bauzeichner als ein Teil in einem Arbeitsteam eingebunden und man erwartet von ihr/ihm „Team- und Kommunikationsfähigkeit, Transferfähigkeit und gute Ausdrucksfähigkeit in der Fachsprache“. Diese Ansprüche erfordern zusätzlich selbstständiges Arbeiten und Handeln. Dieser Grundlage zufolge ist das neue „Bauzeichner Buch“ entstanden, dem die Lernfelder der Rahmenrichtlinien zu Grunde liegen. Die Lernfelder sind den Handlungsfeldern des Ausbildungsrahmenplans zugeordnet. Das Buch beschreibt die Inhalte der Lernfelder nach den Gebieten der Materialkunde, der Konstruktionslehre und der Ausführung. Am Ende eines jeden Lernfeldes stehen dem Leser Fragen zur Verfügung und jeweils mindestens eine Projektaufgabe. Wir danken allen Kolleginnen und Kollegen, Firmen und Verbänden, die uns bei der Arbeit unterstützt haben

Oktober 2008

Die Autoren

Vorwort zur CD Der Stellenwert der neuen Technologien in der Bautechnik wird immer wichtiger. Neben der Standardsoftware gilt dies insbesondere für die CAD-Technik. Immer neue Entwicklungen, immer mehr Programmerweiterungen und -verbesserungen zwingen zu immer neuem Lernen. Auf DIN-und EN-Normen, Gesetze und Richtlinien wurde bei der Konzeption der CD verzichtet, da sie an vielen Stellen im Internet zur Verfügung stehen. Schon im Lernfeld 1 sollten Sie das Baugesetzbuch und die Planzeichenverordnung downloaden. Vielfältige Beispiele für Bauleitplanungen stehen zur Verfügung. Da das Internet einem stetigen Wandel unterworfen ist, werden keine Adressen angeführt. Einigen Übungen wurden exemplarische Lösungen zugeordnet. Sollten sich hier Fehler eingeschlichen haben, möge man sie verzeihen. Generell gilt: Es gibt immer noch bessere, schnellere und einfachere Lösungen. Die Programmversionen unterliegen einem stetigen Wandel. Arbeiten Sie mit einer neueren oder älteren Programmversion, so können die Übungen trotzdem durchgeführt werden. Eventuell müssen Sie kurz suchen, weil sich die Funktion an anderer Stelle befindet, ein Icon ein anderes Aussehen besitzt, Informationen oder Hilfsmittel einoder ausgeblendet sind. Die „Programmphilosophie“ bleibt die gleiche. Zu Lernfeld 1 Im Mittelpunkt dieses Lernfeldes steht die Textverarbeitung Word. Briefe schreiben wird man sehr schnell erlernen, Word beherrschen aber nie. Es ist deshalb ein unmögliches Unterfangen, auf wenigen Seiten etwas darzustellen, was selbst umfangreichste Kompendien nicht leisten können. Nur die wichtigsten Funktionen können als „Grundkurs“ kurz beschrieben werden. An vielen Stellen wird man auf zusätzliche Hilfen oder Zusatzinformationen durch die jeweilige Lehrkraft angewiesen sein. Zu Lernfeld 2 Das Standardprogramm der Präsentation ist Powerpoint. Es ist zwar schnell und einfach zu erlernen, die Problematik liegt aber im Aufbau der Folien und den Inhalten. Lesen Sie sich besonders aufmerksam die Informationen zum Folienaufbau durch. Die beigefügten Präsentationen geben einen Überblick über die Entstehungsgeschichte der Lernfelder, die Prüfung und mögliche Inhalte der überbetrieblichen Ausbildung. Zu Lernfeld 3 Excel – eines der wichtigsten Hilfsmittel im Büroalltag – ist Lernfeld 3 zugeordnet. Die Anwendungen erstrecken sich allerdings über alle Lernfelder. Vollständig beherrschen wird man Excel nie können, kontinuierlich wird man immer neue Funktionen, Lösungswege und Anwendungsmöglichkeiten entdecken. Gerade für Excel gilt, das es immer bessere und einfachere Lösungswege gibt. Die bewusst nur unvollständig zugeordneten Lösungen können deshalb nur als Hilfe angesehen werden.

Zu Lernfeld 4 Datenbanken werden in unserer Informationsgesellschaft immer wichtiger, keiner wird sich ihnen entziehen können. Da hier aber die Funktionen der Textverarbeitung und der Tabellenkalkulation zusammenfließen, vielfältige weitere Funktionen hinzukommen, teilweise Programmierkenntnisse (Visual Basic, SQL) gefordert sind, ist die Erstellung von Datenbanken die wohl komplexeste Anwendung. Die Erstellung einfacher Datenbanken, ihre Anwendung, Pflege und Verbesserung sollte aber jeder beherrschen. Im Lernfeld 4 ist die Erstellung einer einfachen Schülerdatenbank beschrieben. Die Lösung ist nur ein Beispiel, sie kann beliebig erweitert und verbessert werden. Zu den CAD-Übungen Die Übungen liegen in den Dateiformaten .dwg (Autodesk), .dgn (Bentley) und .dxf vor. Sie müssten damit mit allen CAD-Programmen durchgeführt werden können. Eventuell sind kleine Anpassungen notwendig, wenn z.B. die benutzte Schriftart nicht auf dem Rechner zur Verfügung steht. Weichen Sie nur im Notfall auf das dxf-Format aus, da hierbei immer Informationen verloren gehen. Lassen Sie sich nie auf eine Diskussion um das „beste Programm“ ein. Unzählige Chats im Internet haben dies bereits vergeblich versucht. Jedes Programm hat Stärken und Schwächen. AutoCAD (DWG) und MicroStation (DGN) sind Grundlagenprogramme, d.h. branchenneutral. Die meisten anderen Programme sind nur für eine Branche entwickelt, z.B. ausschließlich für Anwendungen des Hoch-, Tief- oder Ingenieurbaus oder auch nur für einen Teilbereich (z.B. Bauantragszeichnungen 2D, Stützenberechnung, Schalungsbau). Darüber hinausgehende Funktionen wird man dann vergeblich suchen. Hat man aber die „Philosophie“ der CAD-Technik begriffen, kann jeder sich in kürzester Zeit in ein anderes Programm einarbeiten. Stellen Sie sich bei allen Programmen immer wieder die Frage: Warum reagiert das jeweilige Programm in dieser Art und Weise? Rezeptives „Tastendrücken“ nützt keinem etwas. Nur wenn man die „Programmphilosophie“ verstanden hat, wird man das Programm auch anwenden können. Jeder wird dann erfolgreich alle EDV-Anwendungen immer besser beherrschen.

Inhaltsverzeichnis 1 Mitwirken bei der Bauplanung ................................................................................................. 1 1.1 Gesetze und Verordnungen ................................................................................. 2 1.2 Bauleitplanung..................................................................................................... 3 1.3 Darstellungen und Festsetzungen........................................................................ 7 1.4 Bauzeichnungen ................................................................................................ 11 2 Aufnehmen eines Bauwerkes ................................................................................................... 25 2.1 Baugeschichte.................................................................................................... 28 2.2 Baustile 37 2.3 Wiederverwendung von Baustoffen oder ökologisches Bauen ........................ 39 2.4 Aufnahme von Geländeflächen......................................................................... 43 2.5 Geometrische Grundkonstruktionen ................................................................. 56 2.6 Was ist CAD?.................................................................................................... 59 2.6.1 Vektor - oder Pixelgrafik.................................................................... 59 2.6.2 CAD-Grundlagen 2D.......................................................................... 60 2.6.3 Der Bildschirm als Zeichenblatt......................................................... 61 2.6.4 Grundelemente 2D.............................................................................. 64 2.7 Messdatenübernahme................................................................................................ 68 2.8 Dokumentation und Präsentation .............................................................................. 69 3 Erschließen eines Baugrundstückes ........................................................................................ 73 3.1 Baugrund 73 3.2 Baugrunduntersuchungen ......................................................................................... 81 3.3 Unfallgefahren .......................................................................................................... 88 3.3.1 Herstellen geböschter und verbauter Rohrgräben .............................. 90 3.3.2 Wasserhaltung .................................................................................... 92 3.3.3 Verbau ................................................................................................ 95 3.4 Entwässerung ............................................................................................................ 98 3.5 Projektionen 103 3.8.1 Dreitafelprojektion ........................................................................... 103 3.6 CAD: Eigenschaften - Attribute - Formate............................................................. 106 3.6.1 Identifikation und Korrektur der Eigenschaften............................... 109 3.7 CAD: Text 111 3.8 Standardsoftware: Tabellenkalkulation. ................................................................. 113

II

Inhaltsverzeichnis

4 Planen einer Gründung .......................................................................................................... 117 4.1 Allgemeines..................................................................................................... 117 4.2 Böden unter Belastung .................................................................................... 118 4.3 Gründungen ..................................................................................................... 121 4.3.1 Flachgründungen .............................................................................. 121 4.3.2 Gebäudesetzung und Beeinflussung von Fundamenten ................... 124 4.3.3 Tiefgründungen ................................................................................ 126 4.4 Herstellen von Fundamenten........................................................................... 131 4.4.1 Streifen- und Einzelfundamente ....................................................... 131 4.4.2 Fundamentplatten ............................................................................. 132 4.4.3 Beton für Gründungskonstruktionen ................................................ 132 4.5 Konstruktion von Streifenfundamenten unter mittiger Last ........................... 132 4.6 Zeichnerische Darstellung von Fundamenten ................................................. 137 4.7 Schrägbilder (Parallelschaubilder) .................................................................. 148 4.8 CAD: Manipulation und Korrektur ................................................................. 151 4.8.1 Manipulation..................................................................................... 151 4.8.2 Korrekturen....................................................................................... 152 4.9 Bibliotheken .................................................................................................... 154 4.10 Standardsoftware: Datenverwaltungsprogramme ........................................... 155 4.11 Baustoffe des Stahlbetonbaus.......................................................................... 159 4.11.1 Bezeichnungen für Beton ................................................................. 159 4.11.2 Zusammensetzung von Beton............................................................ 160 4.11.2.1 Zemente ............................................................................................ 160 4.11.2.3 Zugabewasser ................................................................................... 163 4.11.2.4 Der Wasser/Zement Wert................................................................. 163 4.11.4.3 Gesteinskörnungen ........................................................................... 164 4.11.3 Betonzusatzmittel und Zusatzstoffe.................................................. 166 4.11.4 Klasseneinteilung von Beton ............................................................ 167 4.11.5 Beton nach Rohdichte....................................................................... 168 4.11.6 Festbeton........................................................................................... 169 4.11.7 Expositionsklassen............................................................................ 169 4.11.8 Klassen nach Größtkorn der Gesteinskörnung ................................. 170 4.11.9 Beton nach Eigenschaften ................................................................ 170 4.11.10 Beton nach Zusammensetzung ......................................................... 170 4.11.11 Standardbeton ................................................................................... 171 4.11.12 Betone mit besonderen Eigenschaften.............................................. 171 4.11.13 Andere Betone .................................................................................. 174 4.12 Herstellen des Betons ...................................................................................... 175 4.13 Einbringen des Betons..................................................................................... 175 4.14 Nachbehandlung von Beton ............................................................................ 176 4.15 Qualitätskontrolle ............................................................................................ 177

Inhaltsverzeichnis

4.16 4.17 4.18 4.19 4.20 4.21

III

Ausschalen des Betons .................................................................................... 178 Karbonatisierung ............................................................................................. 179 Betonprüfungen ............................................................................................... 179 Festbetonprüfung............................................................................................. 181 Prüfung von Beton in Bauwerken ................................................................... 181 Betonstahl........................................................................................................ 182

5 Planen eines Kellergeschosses................................................................................................ 191 5.1 Geschichtliches................................................................................................ 191 5.2 Künstliche Mauersteine................................................................................... 191 5.2.1 Arten, Maße und Formate................................................................. 191 5.2.2 Mauerziegel (gebrannte Steine)........................................................ 194 5.2.3 Kalksandsteine (KS-Steine).............................................................. 199 5.2.4 Leichtbetonsteine.............................................................................. 202 5.2.5 Hohlblocksteine aus Beton ............................................................... 209 5.3 Bindemittel und Mörtel ................................................................................... 210 5.3.1 Luftkalke........................................................................................... 211 5.3.2 Hydraulisch erhärtende Kalke .......................................................... 213 5.3.3 Arten, Eigenschaften, Verwendung.................................................. 214 5.3.4 Zement .............................................................................................. 215 5.3.4.1 Herstellung........................................................................................ 215 5.3.4.2 Erhärten ............................................................................................ 216 5.3.4.3 Arten, Festigkeitsklassen, Verwendung ........................................... 217 5.3.4.4 Anforderungen und Prüfungen ......................................................... 218 5.3.5 Baugips ............................................................................................. 219 5.3.5.1 Kreislauf des Baugipses ................................................................... 219 5.3.5.2 Eigenschaften, Arten und Verwendung............................................ 221 5.3.5.3 Prüfungen.......................................................................................... 223 5.3.6 Mörtel ............................................................................................... 224 5.3.6.1 Mörtelzuschlag (Sand)...................................................................... 225 5.3.6.2 Mörtelgruppen und Mischungsverhältnisse ..................................... 228 5.3.6.3 Mörtelherstellung ............................................................................. 231 5.4 Maßordnung im Hochbau................................................................................ 233 5.5 Verbandarten ................................................................................................... 236 5.5.1 Steinformate, Mauerschichten, Mörtelfugen.................................... 236 5.5.2 Verbandsarten................................................................................... 237 5.5.3 Gerades Mauerende .......................................................................... 239 5.5.4 Mauerecke, Mauerstoß, Mauerkreuzung.......................................... 241 5.5.5 Herstellen von Mauerwerk, Baustoffbedarf ..................................... 243 5.6 Wandarten ....................................................................................................... 247 5.6.1 Mauerwerk im Hochbau ................................................................... 247 5.6.2 Tragende Wände............................................................................... 248

IV

Inhaltsverzeichnis

5.7 5.8

5.9 5.10

5.11 5.12 5.13

5.6.3 Standsicherheit.................................................................................. 248 5.6.4 Aussteifende Wände ......................................................................... 249 5.6.5 Nichttragende Wände ....................................................................... 252 Knicksicherheit................................................................................................ 253 Einschaliges Mauerwerk ................................................................................. 255 5.8.1 Sichtmauerwerk ................................................................................ 255 5.8.2 Kelleraußenwände ............................................................................ 255 5.8.3 Feuchtigkeitsschutz........................................................................... 256 5.8.4 Einschalige Wandkonstruktion......................................................... 257 5.8.5 Mauerwerksfestigkeitsklassen nach Eignungsprüfung .................... 260 Grundlagen der Massenberechnung und des Baustoffbedarfs ........................ 261 Schutzmaßnahmen an Bauwerken................................................................... 269 5.10.1 Schutz gegen Wasser aus dem Baugrund ......................................... 269 5.10.2 Wasserangriff und Abdichtungsmaßnahmen.................................... 270 5.10.3 Abdichtungsstoffe und ihre Verarbeitung ........................................ 271 5.10.4 Abdichtungen gegen Bodenfeuchtigkeit .......................................... 274 5.10.5 Abdichten gegen nichtdrückendes Wasser ....................................... 275 5.10.6 Abdichten gegen drückendes Wasser ............................................... 276 Projektaufgaben............................................................................................... 279 Internetrecherche ............................................................................................. 283 CAD: Bemaßung ............................................................................................. 284 5.13.1 CAD: Schraffur – Bemusterung – Ausfüllung-Rendering ............... 287

6 Konstruieren eines Stahlbetonbalkens.................................................................................. 295 6.1 Bezeichnung von Bauteilen............................................................................. 295 6.2 Stahlbeton ........................................................................................................ 296 6.3 Verbundbedingungen ...................................................................................... 296 6.4 Belastung von Bauteilen.................................................................................. 297 6.4.1 Sicherheitskonzept nach DIN 1055-100........................................... 297 6.4.2 Sicherheitskonzept nach DIN 1045-1............................................... 298 6.5 Statische Systeme ............................................................................................ 299 6.5.1 Auflagerarten .................................................................................... 299 6.6 Auflagerkräfte, Schnittgrößen und Spannungen ............................................. 300 6.6.1 Ermittlung von Auflagerkräften ....................................................... 300 6.6.2 Auflagerpressung.............................................................................. 302 6.6.3 Ermittlung von Schnittgrößen .......................................................... 302 6.6.4 Spannungen....................................................................................... 304 6.7 Verformungen.................................................................................................. 307 6.8 Bewehrungsregeln ........................................................................................... 308 6.8.1 Stababstände ..................................................................................... 308

Inhaltsverzeichnis

6.9 6.10 6.11 6.12 6.13

V

6.8.2 Vergleichsdurchmesser..................................................................... 308 6.8.3 Biegerollendurchmesser ................................................................... 308 6.8.4 Verankerung der Längsbewehrung .................................................. 309 6.8.5 Verankerung von Bügeln und Querkraftbewehrung ........................ 311 6.8.6 Übergreifungsstöße........................................................................... 312 Betondeckung.................................................................................................. 314 Bewehrungszeichnungen................................................................................. 315 Plattenbalken ................................................................................................... 321 Zugkraftdeckungslinie..................................................................................... 322 Balkenschalung ............................................................................................... 323

7 Konstruieren von Treppen..................................................................................................... 329 7.1 Geschichtliches................................................................................................ 329 7.2 Bezeichnungen und Begriffe........................................................................... 329 7.3 Treppenarten.................................................................................................... 333 7.4 Die Treppe in der Bauzeichnung..................................................................... 335 7.5 Planungsgrundlagen für den Treppenbau........................................................ 341 7.5.1 Normen, Gesetze, Verordnungen......................................................... 341 7.5.2 Treppenbauregeln und -berechnungen ............................................. 344 7.5.3 Treppen mit gewendelten Läufen und Wendeltreppen .................... 347 7.6 Treppenkonstruktion ....................................................................................... 351 7.6.1 Stahlbetontreppe ............................................................................... 351 7.6.2 Fertigteiltreppe.................................................................................. 357 7.6.3 Gemauerte Treppe ............................................................................ 358 7.6.4 Holztreppe ........................................................................................ 360 7.6.5 Stahltreppe ........................................................................................ 363 7.6.6 Handlauf, Geländer und Kantenschutz............................................. 364 7.6 Projektaufgabe................................................................................................. 365 7.7 CAD: Treppen ................................................................................................. 371 8 Planen einer Geschossdecke................................................................................................... 375 8.1 Aufgaben einer Geschossdecke....................................................................... 375 8.2 Deckenkonstruktionen..................................................................................... 375 8.3 Übersicht Deckensysteme nach Material ........................................................ 376 8.3.1 Decken aus Holz............................................................................... 376 8.3.2 Ziegeldecken..................................................................................... 380 8.3.3 Stahlbetondecken.............................................................................. 381 8.4 Tragverhalten von Plattensystemen ................................................................ 385 8.5 Grundlagen der Bewehrung von Stahlbetondeckenplatten............................. 391 8.5.1 Einachsig gespannte Platten ............................................................. 391

VI

Inhaltsverzeichnis

8.6 8.7 8.8 8.9 8.10 8.11

Bewehrung von Deckenplatten ....................................................................... 392 Grundsätze der Plandarstellung....................................................................... 393 Sonderfälle der Bewehrung ............................................................................. 401 Belastung aus Decken ..................................................................................... 404 Schalungen und Herstellung von Decken ....................................................... 404 Fußböden ......................................................................................................... 405

9 Entwerfen eines Dachtragwerks............................................................................................ 419 9.1 Wachstum des Baumes.................................................................................... 420 9.2 Äußerer Aufbau des Holzes ............................................................................ 421 9.3 Innerer Aufbau des Holzes .............................................................................. 423 9.4 Handelsformen von Bauholz ........................................................................... 424 9.5 Eigenschaften von Bauholz ............................................................................. 430 9.6 Holzwerkstoffe ................................................................................................ 434 9.7 Holzschädlinge ................................................................................................ 438 9.7.1 Tierische Holzschädlinge ................................................................. 438 9.7.2 Pflanzliche Holzschädlinge .............................................................. 439 9.8 Holzschutz ....................................................................................................... 441 9.8.1 Vorbeugender oder konstruktiver Holzschutz.................................. 441 9.8.2 Bekämpfender oder chemischer Holzschutz .................................... 441 9.9 Dächer 443 9.9.1 Dachformen ...................................................................................... 445 9.9.2 Bezeichnungen von Dachteilen ........................................................ 446 9.9.3 Dachkonstruktionen.......................................................................... 446 9.9.4 Sparrendach ...................................................................................... 447 9.9.5 Kehlbalkendach ................................................................................ 452 9.9.6 Pfettendach ....................................................................................... 455 9.9.6 Spreng- und Hängewerk ................................................................... 462 9.9.7 Rahmen ............................................................................................. 463 9.9.8 Dachbinder........................................................................................ 465 9.10 Plandarstellung im Holzbau ............................................................................ 470 9.10.1 Sicherung der Giebelwände.............................................................. 472 9.11 CAD: Dacherzeugung ..................................................................................... 473 9.11.1 Dachmodule...................................................................................... 473 9.11.2 Gauben.............................................................................................. 474 9.11.3 Dachhölzer........................................................................................ 475 10A Erstellen eines Bauantrags ................................................................................................ 477 10.1 Allgemeines..................................................................................................... 477 10.2 Bauvorlage und Baugenehmigungsverfahren ................................................. 477

Inhaltsverzeichnis

10.3

10.4

VII

10.2.1 Allgemeine Unterlagen..................................................................... 477 10.2.2 Baukosten und Finanzierung ............................................................ 482 10.2.3 Baugenehmigungsverfahren ............................................................. 483 Berechnungsgrundlagen .................................................................................. 498 10.3.1 Wohn- und Nutzflächenberechnung nach DIN 283 ......................... 498 10.3.2 Verordnung zur Berechnung der Wohnfläche (Wohnflächenverordnung – WoFV)............................................................................. 499 10.3.3 Zweite Berechnungsverordnung....................................................... 500 10.3.4 Grundflächen und Rauminhalte nach DIN 277................................ 504 10.3.5 Rauminhalte nach DIN 277 .............................................................. 510 Projektaufgabe................................................................................................. 511

10I Sichern eines Bauwerkes .................................................................................................... 517 10.1 Vorgesetzte Wände ......................................................................................... 517 10.1.1 Bohrpfahlwand ................................................................................. 517 10.1.2 Schlitzwand ...................................................................................... 518 10.1.3 Spundwand ....................................................................................... 519 10.2 Unterfangungen ............................................................................................... 521 10.2.1 Herkömmliche Unterfangung........................................................... 521 10.2.2 Verfestigung durch Injektionen....................................................... 522 10.2.3 Düsenstrahlverfahren........................................................................ 523 10.3 Verankerungen ................................................................................................ 524 10.4 Abfangen von Erdreich mit Stützwänden ....................................................... 524 10T Ausarbeiten eines Straßenentwurfs.................................................................................. 531 10.1 Verkehrsplanung ............................................................................................. 531 10.2 Straßenfunktion, Entwurfs- und Betriebsmerkmale........................................ 533 10.3 Entwurf einer Straße........................................................................................ 534 10.3.1 Höhenlinien ...................................................................................... 536 10.3.2 Linienführung im Lageplan.............................................................. 536 10.4 Linienführung – Höhenplan ............................................................................ 546 10.5 Das Krümmungsband...................................................................................... 552 10.6 Querneigungsband........................................................................................... 553 10.7 Der Regelquerschnitt und das Lichtraumprofil............................................... 556 10.8 Erdbauwerke (Damm, Einschnitt und Anschnitt) ........................................... 562 10.9 Regelböschung ................................................................................................ 565 10.10 Projektaufgaben............................................................................................... 566 11A+I Entwickeln einer Außenwand ...................................................................................... 569 11.1 Allgemeines..................................................................................................... 569 11.2 Energieeinsparverordnung (En Ev 2004)........................................................ 574

VIII

Inhaltsverzeichnis

11.3

11.4

11.5

11.6

11.7 11.8

11.2.1 Allgemeines ...................................................................................... 574 11.2.2 Berechnungsgrundlagen ................................................................... 576 11.2.3 Wärmespeicherfähigkeit ................................................................... 578 11.2.4 Wärmebrücken.................................................................................. 579 11.2.5 Luftdichtheit ..................................................................................... 580 11.2.6 Feuchteschutz ................................................................................... 582 Ein- und zweischaliges Außenmauerwerk ...................................................... 586 11.3.1 Zweischaliges Mauerwerk ................................................................ 586 11.3.1.1 Verblenderverbände ......................................................................... 592 11.3.1.2 Zweischalige Haustrennwände......................................................... 593 11.3.1.3 Mauermörtel, Arten und Anwendung .............................................. 594 11.3.2 Einschalige Wände mit zusätzlicher Wärmedämmung.................... 595 Wärmedämmmaterialien ................................................................................. 598 11.4.1 Blähperlite......................................................................................... 599 11.4.2 Polyurethanschaum........................................................................... 600 11.4.3 Polystyrolschaum.............................................................................. 601 11.4.4 Mineralfaserstoffe............................................................................. 602 Niedrigenergiehaus.......................................................................................... 605 11.4.5 Heizung................................................................................................ 610 11.5.1 Heizraum ............................................................................................. 612 11.5.2 Brennstofflagerung.............................................................................. 612 11.5.3 Vorbemerkungen zum Nachweisprogramm für Wohngebäude.......... 615 Fenster und Türen............................................................................................ 629 11.6.1 Anforderungen an Fenster ................................................................ 630 11.6.1.2 Luftdurchlässigkeit........................................................................... 631 11.6.1.3 Widerstandsfähigkeit bei Windlast .................................................. 631 11.6.1.4 Wärmeschutz .................................................................................... 632 11.6.1.5 Tauwasserschutz und Einbauebene.................................................. 632 11.6.1.6 Schallschutz...................................................................................... 634 11.6.1.7 Bauwerksanschluss........................................................................... 634 11.6.2 Verglasungen .................................................................................... 639 11.6.3 Fenster und Fensterarten................................................................... 641 11.6.3.3 Holz-Aluminium-Fenster ................................................................. 647 11.6.4 Türen................................................................................................. 649 11.6.4.1 Außentür ........................................................................................... 649 11.6.4.2 Innentüren......................................................................................... 652 Projektaufgabe................................................................................................. 653 Wände aus Stahlbeton ..................................................................................... 654 11.8.1 Leichtbeton ....................................................................................... 654 11.8.1.1 Leichtbetonarten............................................................................... 655 11.8.1.2 Anwendung von Porenbeton ............................................................ 656 11.8.2 Ortbetonwände.................................................................................. 657 11.8.3 Öffnungen in Stahlbetonwänden ...................................................... 658

Inhaltsverzeichnis

IX

11.8.4 11.7.5 11.8.6 11.8.7

Bewehrung von Bauteilen mit veränderlicher Höhe ........................ 659 Wandschalung .................................................................................. 659 Herstellung von Betonwänden als Elementwände ........................... 662 Wandoberflächen und Einbauteile ................................................... 662

11T Konstruieren eines Straßenoberbaus ............................................................................... 667 11.1 Der Aufbau einer Straße.................................................................................. 667 11.2 Das Schichtenverzeichnis................................................................................ 668 11.3 Veränderung von Bodeneigenschaften ........................................................... 669 11.4 Bodenverdichtung ........................................................................................... 671 11.5 Die Frostempfindlichkeit von Böden .............................................................. 674 11.6 Der Oberbau .................................................................................................... 676 11.6.1 Die Tragschichten............................................................................. 683 11.6.2 Binderschichten ................................................................................ 691 11.6.3 Deckschichten aus Asphalt............................................................... 692 11.6.4 Pflaster- und Plattenbeläge ............................................................... 695 11.6.5 Deckschichten aus Beton.................................................................. 698 11.7 Straßenentwässerung ....................................................................................... 705 11.8 Aufgaben ......................................................................................................... 724 11.9 Projektaufgaben............................................................................................... 725 12A+I Planen einer Halle ......................................................................................................... 727 12.1 Allgemeines..................................................................................................... 727 12.2 Anforderungen an Planung von Hallen........................................................... 727 12.3 Hallentypen ..................................................................................................... 727 12.4 Planungsgrundlagen ........................................................................................ 728 12.4.1 Modul- und Bezugssysteme ............................................................. 728 12.4.2 Transport und Montage .................................................................... 729 12.4.3 Belastung einer Halle ....................................................................... 730 12.4.4 Stabilität einer Halle ......................................................................... 730 12.5 Elemente einer Halle ....................................................................................... 732 12.5.1 Außenwandkonstruktionen............................................................... 733 12.5.2 Dachelemente ................................................................................... 743 12.5.3 Pfetten............................................................................................... 746 12.5.4 Binder ............................................................................................... 748 12.5.5 Stützen .............................................................................................. 748 12.5.6 Rahmen............................................................................................. 748 12.5.7 Fundamente ...................................................................................... 749 12.5.8 Hallenböden...................................................................................... 749 12.6 Hallen aus Holz ............................................................................................... 751

X

Inhaltsverzeichnis

12.7 12.8 12.9

Stahlhallen ....................................................................................................... 758 Hallen aus Stahlbetonfertigteilen. ................................................................... 766 Fassadenbekleidung nach DIN 18515............................................................. 771

12T Planen einer Wasserversorgung ....................................................................................... 781 12.1 Grundlagen und Grundbegriffe der Wasserversorgung .................................. 781 12.2 Ermittlung des Wasserbedarfs......................................................................... 781 12.3 Wasserbereitstellung........................................................................................ 783 12.4 Wasseraufbereitung ......................................................................................... 789 12.5 Wasserspeicherung .......................................................................................... 791 12.6 Pumpen 792 12.7 Wasserverteilung ............................................................................................. 794 12.8 Rohrmaterialien in der Wasserverteilung........................................................ 799 12.9 Formstücke und Armaturen für das Wasserverteilungsnetz ........................... 800 Aufgaben ......................................................................................................... 803 13A+I Konstruieren eines Daches ........................................................................................... 805 13.1 Brettschichtträger ............................................................................................ 805 13.2 Zusammengesetzte Träger............................................................................... 806 13.3 Fachwerkträger ................................................................................................ 807 13.4 Tragverhalten von Fachwerkssystemen .......................................................... 808 13.5 Holzkennwerte und Tragverhalten .................................................................. 810 13.5.1 Sicherheitskonzept im Holzbau ........................................................ 811 13.5.2 Quellen und Schwinden.................................................................... 813 13.6.1 Nagelverbindungen........................................................................... 814 13.6.2 Verbindungen mit Passbolzen und Stabdübeln ................................ 815 13.7 Verbindungen mit Dübeln besonderer Bauart................................................. 816 13.8 Verbindungen mit Stahlblechformteilen ......................................................... 819 13.9 Zeichnerische Darstellung von Holzbaukonstruktionen ................................. 820 13.10 Allgemeines..................................................................................................... 824 13.11 Physikalische Grundlagen ............................................................................... 825 13.11.1 Feuchteschutz ................................................................................... 825 13.11.2 Wärmeschutz .................................................................................... 826 13.11.3 Schallschutz ...................................................................................... 827 13.11.4 Brandschutz ...................................................................................... 827 13.12 Dachaufbau...................................................................................................... 828 13.12.1 Belüftetes Dach................................................................................. 828 13.12.2 Nicht belüftetes Dach ....................................................................... 831 13.12.3 Umkehrdach...................................................................................... 832 13.12.4 Das Duo Dach................................................................................... 833

Inhaltsverzeichnis

13.13

13.14 13.15

13.16 13.17 13.18

13.19 13.20

XI

Dachdeckungen ............................................................................................... 834 13.13.1 Dachziegel ........................................................................................ 835 13.13.2 Dachsteine ........................................................................................ 836 13.13.3 Deckarten.......................................................................................... 837 Flachdach......................................................................................................... 840 Wärmedämmung ............................................................................................. 845 13.15.1 Zellulose: .......................................................................................... 845 13.15.2 Holzwolle als Leichtbauplatten......................................................... 847 13.15.3 Holzweichfaser.................................................................................. 847 Winddichtigkeit und Dampfdiffusion ............................................................. 848 Dachabdichtung............................................................................................... 850 Gründach ......................................................................................................... 851 13.18.1 Aufbau des Gründaches.................................................................... 852 13.18.2 Intensivbegrünung ............................................................................ 855 13.18.3 Extensivbegrünung ........................................................................... 856 Traufe, Ortgang, First...................................................................................... 857 Projektaufgabe:................................................................................................ 864

13T Planen einer Wasserentsorgung........................................................................................ 865 13.1 Beschaffenheit und Menge städtischen Abwassers......................................... 865 13.2 Berechnungsverfahren für Schmutz- und Regenwasserkanalnetze ................ 868 13.3 Misch- und Trennsystem................................................................................. 870 13.4 Versickerung von Regenwasser (ATV A 138) ............................................... 870 13.5 Grundstücksentwässerung............................................................................... 872 13.6 Regenentlastungsanlagen (RE) ....................................................................... 874 13.7 Entwässerungsentwurf .................................................................................... 876 13.8 Rohrleitungen (Querschnittsformen und Materialien) .................................... 880 13.9 Praxis des Kanalbaus....................................................................................... 886 13.10 Pumpwerke und Druckrohrleitungen .............................................................. 888 13.11 Kanalbauwerke................................................................................................ 891 13.12 Kanalsanierung (DWA-M 143)....................................................................... 896 13.12 Grabenlose Kanalsanierung............................................................................. 899 Die Bauverfahren werden unterteilt nach: ...................................................... 900 Leichtes Erdbohrgerät (ungesteuert) ............................................................... 900 13.13 Klärtechnik ...................................................................................................... 901 13.14 Aufgaben ......................................................................................................... 904 14A+I Planen eines Stahlbetonbauwerkes.............................................................................. 907 14.1 Allgemeines..................................................................................................... 907 14.2 Das Prinzip Spannbeton .................................................................................. 907

XII

Inhaltsverzeichnis

14.3

14.5 14.5 14.6

14.2.1 Konstruktionsprinzip ........................................................................ 907 14.2.2 Anwendungsbeispiele ....................................................................... 908 Bauelemente von Geschossbauten aus Beton ................................................. 910 14.3.1 Fundamente....................................................................................... 912 14.3.2 Stützen .............................................................................................. 913 14.3.3 Wände ............................................................................................... 918 14.4.4 Decken .............................................................................................. 919 14.4.5 Pfetten ............................................................................................... 919 14.4.6 Unterzüge und Riegel ....................................................................... 920 14.4.6 Binder ............................................................................................... 920 Stabilität von Geschoßbauten.......................................................................... 920 Verbindungsmittel ........................................................................................... 921 Fugen im Fertigteilbau .................................................................................... 924

14A+I Ausbauen eines Dachgeschosses .................................................................................. 931 14.1 Allgemeines..................................................................................................... 931 14.1.1 Wärmeschutz .................................................................................... 931 14.1.2 Schallschutz ...................................................................................... 932 14.1.2.1 Grundlagen ....................................................................................... 933 14.1.3 Brandschutz ...................................................................................... 937 14.2 Einschalige nichttragende Trennwände .......................................................... 940 14.2.1 Trennwände mit Unterkonstruktionen in Holzbauart....................... 943 14.2.2 Trennwände mit Unterkonstruktionen aus Metallprofilen ............... 945 14.2.3 Umsetzbare Trennwände mit Unterkonstruktionen aus Metall........ 946 14.3 Gips und Gipsbaustoffe ................................................................................... 950 14.3.1 Gips................................................................................................... 950 14.3.2 Arten und Verwendung von Baugipsen: .......................................... 951 14.3.3 Gipsbaustoffelemente ....................................................................... 952 14.3.4 Arten der Gipsbauplatten.................................................................. 952 14.3.5 Wandbauplatten aus Gips ................................................................. 953 14.3.6 Deckenplatten aus Gips .................................................................... 954 14.3.7 Gipskarton – Verbundplatten............................................................ 954 14.3.8 Gipsfaserplatten (GF) ....................................................................... 954 14.4 Holzbalkendecke ............................................................................................. 955 14.4.1 Holzbalkenlagen ............................................................................... 955 14.4.2 Trockenestrich .................................................................................. 956 14.4.2.1 Einteilung und Benennung ............................................................... 957 14.4.2.2 Allgemeine Anforderungen.............................................................. 957 14.4.2.3 Tragender Untergrund ...................................................................... 960 14.4.2.4 Schüttungen ...................................................................................... 960 14.4.2.5 Lastverteilende Schicht .................................................................... 961

Inhaltsverzeichnis

XIII

14.4.2.6 14.4.2.7 14.4.3 14.4.3.1 14.4.3.2

4.5

14.6

14.7

Fertigteilestriche aus Gipswerkstoffplatten...................................... 964 Fertigteilestriche aus Zementwerkstoffplatten................................. 966 Unterdecke........................................................................................ 967 Einteilung und Benennung im Überblick......................................... 968 Tragende Teile der leichten Deckenbekleidungen und Unterdecken .... ......................................................................................................... 969 14.4.4 Anschlüsse von Trennwänden an angehängte Unterdecken ............ 973 14.4.5 Decklagen ......................................................................................... 974 14.4.6 Leichte Deckenbekleidungen und Unterdecken als Deckensysteme974 14.4.6.1 Einteilung und Benennung ............................................................... 974 14.4.6.2 Fugenlose Deckenbekleidungen und Unterdecken .......................... 976 14.4.6.3 Decken aus Mineralfaserplatten ....................................................... 977 14.4.6.4 Decken aus Holz und Holzwerkstoffen............................................ 977 Innentüren........................................................................................................ 978 14.5.1 Türelemente aus Holz und Holzwerkstoffen.................................... 979 14.5.2 Türen mit Blendrahmen.................................................................... 979 14.5.3 Türen mit Zargenrahmen.................................................................. 981 14.5.4 Türen mit Futter und Bekleidungen ................................................. 981 14.5.5 Türzargen aus Metall ........................................................................ 982 14.5.6 Türblätter .......................................................................................... 984 14.5.6.1 Aufgedoppelte Innentüren aus Holz und Holzwerkstoffen ............. 984 14.5.6.2 Türblattkonstruktionen von Sperrtüren ............................................ 985 Platten und Fliesen .......................................................................................... 987 14.6.1 Einteilung der keramischen Erzeugnisse.......................................... 988 14.6.2 Trockengepresste keramische Fliesen und Platten mit niedriger Wasseraufnahme Ε < 3 % nach DIN EN 176 .................................... 990 14.6.3 Stranggepresste keramische Platten: Spaltplatten mit Wasseraufnahme Ε < 3 % Bis 6 % nach DIN EN 121 oder DIN EN 186-1 ..................... 992 14.6.4 Verlegeverfahren bei keramischen Fliesen und Platten...................... 993 14.6.4.1 Anforderungen an den Untergrund .................................................. 993 14.6.4.2 Ansetzen im Dickbett ....................................................................... 994 14.6.4.3 Ansetzen mit Dünnbettmaterialien................................................... 995 14.6.4.4 Das Ausfugen ................................................................................... 996 14.6.5 Abdichtungen.................................................................................... 998 14.6.6 Verlegearten...................................................................................... 999 14.6.7 Belagseinteilung und Verlegeplan.................................................. 1000 14.6.7.1 Verlegeplan einer Wandverfliesung............................................... 1000 14.6.7.2 Verlegeplan einer Bodenverfliesung.............................................. 1001 Projektaufgabe............................................................................................... 1004

14T Planen einer Außenanlage............................................................................................... 1007 14.1 Grundsätzliches zur Freiflächenplanung....................................................... 1007 14.2 Anlagen für den Fußgängerverkehr .............................................................. 1010 14.3 Radverkehrsanlagen ...................................................................................... 1021

XIV

Inhaltsverzeichnis

14.4 14.5 14.6 14.7 14.8 14.9 14.10 14.11 14.12 14.13

Ruhender Verkehr ......................................................................................... 1022 Mauern und Treppen ..................................................................................... 1028 Bepflanzung................................................................................................... 1034 Dach- und Fassadenbegrünung ..................................................................... 1036 Bäume, Hecken, Sträucher, Rasen ................................................................ 1039 Entwässerung von Freiflächen ...................................................................... 1043 Bewässerung.................................................................................................. 1047 Freiflächenplanung ........................................................................................ 1048 Beleuchtungs- und Wassereffekte ................................................................. 1051 Fluchtpunktperspektive ................................................................................. 1053

Anhang ....................................................................................................................................... 1055 Sachwortverzeichnis ................................................................................................................. 1101

1 Mitwirken bei der Bauplanung Jedes Bauvorhaben – sei es auch noch so klein – muss vor der Ausführung sorgfältig geplant werden. Wünsche der Bauwilligen fließen ebenso in die Planung ein wie ihre finanziellen Möglichkeiten. Zu diesem Zweck wendet sich der Bauherr an einen Architekten oder Ingenieur. Mit seiner fachkundigen Hilfe werden Lösungen angestrebt, die den Wünschen weitgehend und den Vorschriften des Baurechts

vollkommen entsprechen. In Zweifelsfällen hinsichtlich der Zulässigkeit kann eine Bauvoranfrage beim Bauaufsichtsamt Klärung bringen. Als Bauherr oder Bauträger treten Privatpersonen, Gesellschaften, Kommunen, Länder und der Bund auf. Heutzutage sind bei der Planung von Bauvorhaben vielfältige Auflagen zu erfüllen und unterschiedliche Planungsebenen zu berücksichtigen.

Tabelle 1.1: Planungsebenen im Bereich der Landschaftsplanung

Die einzelnen Aufgabengebiete der jeweiligen Behörden und die rechtlichen Bedingungen für alle genannten Pläne hier aufzuführen, würde zu weit führen. Es soll nur verdeutlicht werden, welch langer Prozess nötig ist, bevor ein Gebiet tatsächlich Bebauungsgebiet wird und welche weitreichenden Planungen vorangegangen sein müssen. Das gesamte Themenfeld der Bauleitplanung nimmt im Berufsalltag eines Bauzeichners einen hohen Stellenwert ein. Alles was ein Bauzeichner zeichnet, findet seinen Ursprung in der Bauleitplanung und eingrenzend im Flächennutzungsund Bebauungsplan. Der Flächennutzungsplan und darauf aufbauend der Bebauungsplan ist die

Grundlage für das weitere Handeln von Architekten, Ingenieuren, Bauherren usw. Soll ein Gebiet zum Bebauungsgebiet erklärt werden, müssen die unterschiedlichsten Verbände und die Träger öffentlicher Belange (TÖB) dem Vorhaben zustimmen. Bodenuntersuchungen werden vorgenommen, verschiedenste Umweltgutachten in Auftrag gegeben, der Bedarf nach Wohnbauland wird ermittelt, die infrastrukturellen Bedingungen werden überprüft und die Verkehrsanbindung wird ermittelt. Erst nach Abschluss all dieser Vorprüfungen entscheidet die Stadt oder Gemeinde über die Ausweisung von Wohnbauland.

2

1 Mitwirken bei der Bauplanung

1

1.1 Gesetze und Verordnungen Das Bundesbaugesetz (BauGB) bildet den Baurechtsrahmen in der Bundesrepublik. Teil 1 enthält die Bestimmungen über die Bauleitplanung. Teil 2 regelt die Maßnahmen zum Schutz und zur Sicherung der Bauleitplanung. Teil 3 stellt die Verbindung zwischen Städtebaurecht und Bauordnungsrecht her. Teil 4 regelt die Bodenordnung. Teil 5 enthält ein geschlossenes Enteignungssystem für den Städtebau Teil 6 bringt das Erschließungsrecht. Teil 7 regelt die Ermittlung von Grundstückswerten. Teil 8 enthält Vollzugsvorschriften.

Teil 9 betrifft Rechtsstreitigkeiten bei Enteignungen. Teil 10 regelt die Baulandsteuer. Teil 11 enthält Übergangs- und Anpassungsvorschriften. Die Baunutzungsverordnung (BauNVO) wurde aufgrund der Ermächtigung in § 2 Abs. 10 BauGB erlassen und erfordert besondere Beachtung. Sie enthält Bestimmungen über Art und Maß der baulichen Nutzung, über die Bauweise, die überbaubaren Grundstücksflächen und die Zulässigkeit von Garagen, Carports und Stellplätzen für Kraftfahrzeuge. Die Baunutzungsverordnung ergänzt und differenziert wesentlich die Aussagen des BauGB. Sie ist in Abschnitte gegliedert. Wichtige Inhalte:

1. Abschnitt Art der baulichen Nutzung

2. Abschnitt Maß der baulichen Nutzung

3. Abschnitt Bauweise und überbaubare Grundstücksfläche

Ausweisung der für die Bebauung vorgesehenen Flächen als Wohnbaufläche, gemischte oder gewerbliche Baufläche oder als Sonderbaufläche

Die Begriffe zur Bemessung der baulichen Nutzung wie Grundflächenzahl, Geschossflächenzahl und Baumassenzahl werden definiert und ihre Höchstgrenzen den einzelnen Baugebieten zugeordnet (s. LF 2).

Definitionen und Festsetzung über offene und geschlossene Bauweise sowie über die Eingrenzung des überbaubaren Teiles eines Grundstückes durch Baulinien und Baugrenzen.

Die Landesbauordnungen berücksichtigen im Rahmen des BauGB die klimatischen, landschaftlichen, baukulturellen und bautechnischen Eigenheiten einer Region. Kataster und Grundbuch ergänzen sich gegenseitig. In ihnen sind Lage, genaue Grenzen, Größe, Eigentumsverhältnisse und Rechtslasten der Grundstücke festgeschrieben. Da für die gerechte Festsetzung der Steuer eine genaue Ermittlung von Größe und Wert eines Grundstücks nötig ist, ist der Begriff Kataster mit dem öffentlichen Vermessungswesen verbunden. Die Katasterkarte oder Flurkarte (Bild 1.1) wird in den Maßstäben 1:500, 1:1000 oder 1:2000 geführt. Sie enthält alle Grenzen und Gebäude, deren Geschosszahl, die grundbuchmäßige Bezeichnung sämtlicher Grundstücke sowie weitere für die Planung wichtige Anga-

ben zur Stadttopographie, z.B. größere Bäume, Straßenbahnen, Vermessungspunkte.

Bild 1.1: Flurkarte

3

1.2 Bauleitplanung

Grundbuchämter bestehen bei den Amtsgerichten. Diese führen aufgrund der Grundbuchordnung vom 1.4.1936 (RGBI. I. S. 1073) das Grundbuch, das alle Grundstücke des Bundesgebietes erfasst. Alle Besitzrechte an Grundstücken sind nur rechtsgültig, wenn sie im Grundbuch eingetragen sind. Von der Eintragungspflicht ausgenommen sind lediglich fiskalische Grundstücke wie Bahnanlagen, Wasserläufe und öffentliche Wege. Für jedes vom Grundbuch erfasste Grundstück wird ein neues Grundbuchblatt angelegt, auf dem in der nachfolgenden Reihenfolge verzeichnet sind: – Titel, Bezeichnung des Grundbuches, des Grundbuchbandes und des Grundbuchblat-

–

– –

–

tes, z.B. Grundbuch von A-Dorf, Amtsgericht B-Stadt, Band 6, Blatt 75. Bestandsverzeichnis. Bezeichnung des Grundstücks in der Bezifferung des Katasters, Lage und Flächengröße, sowie mit dem Grundstück verbundene Rechte. Abteilung I enthält Eigentümer, Miteigentümer und sonstige Eigentumsverhältnisse Abteilung II enthält auf dem Grundstück ruhende Lasten und Beschränkungen, wie Wohnrechte, Vorkaufsrechte, Wegerechte eines Dritten usw. Abteilung III enthält Eintragungen und Löschungen von Hypotheken, Grund- und Rentenschulden.

1.2 Bauleitplanung Die Bauleitplanung soll die bauliche und sonstige Nutzung von Grundstücken in einer Gemeinde nach den Vorschriften des Baugesetzbuches (BauGB) leiten. Sie ist gegliedert in – vorbereitende Bauleitplanung; Aufstellung des Flächennutzungsplans (F-Plan) für das gesamte Gemeindegebiet – verbindliche Bauleitplanung; Aufstellung von Bebauungsplänen (B-Plan) für räumliche Teile des Gemeindegebietes. Sie ist das wichtigste Planungsinstrument zur Lenkung und Ordnung der städtebaulichen Entwicklung und entscheidet letztendliche über Grundstückswerte und regionale Entwicklungschancen. Ihre Ziele sind vielfältig (Bild 1.2).

Bild 1.2: Ziele der Bauleitplanung

Tabelle 1.2: Ablaufschema der Bauleitplanung Vorstufe

Herstellung der Kartenunterlagen

1. Phase

Bestandsaufnahme

2. Phase

Flächennutzungsplan

3. und 4. Phase

Zustandsermittlung und städtebaulicher Entwurf

5. Phase

Bebauungsplan

Ergebnis

Vollzug der Bauleitplanung

Städtebauliche Bestandsaufnahme ist die Grundlage der Bauleitplanung der Gemeinden. Dargestellt werden die wesentlichen Kriterien in den Grundkarten. Dies sind heutzutage digitalisierte Zeichnungen, die einen 500 m × 500 m großen Ausschnitt wiedergeben und kontinuierlich zu ergänzen sind (Bild 1.3). Sie können u.a. enthalten: Natürliche Gegebenheiten – Gegebenheiten aus Bevölkerung und Wirtschaft – Vorhandene Bebauung, Besitzverhältnisse, Grundstücksgrenzen – Einrichtungen und Bedürfnisse des Verkehrs – Einrichtungen und Bedürfnisse der Versorgung

1

4


1

Flächennutzungsplan (vorbereitende Bauleitplanung) (F-Plan) (Bild 1.4) wird im Maßstab 1:5000 oder 1:10000 für einen Zeitraum von mind. 5 bis höchstens 20 Jahre erstellt Im Gegensatz zum Bebauungsplan bet er keine starre Bindung sondern nur eine Richtlinie, die sich immer neu anpassen muss. Jede Änderung erfordert eine Wiederholung des gesamten Verfahrensweges. Er ist deshalb so elastisch wie möglich zu halten, um nachfolgende Bebauungspläne nicht zu behindern. Die Verbindlichkeit von Flächennutzungsplänen ist nur für Behörden gegeben, die sich in ihren Planungen an seinen Vorgaben orientieren. Für Privatleute hat er keine Verbindlichkeit. Bild 1.3: Ausschnitt einer Grundkarte

Bild 1.4: F-Plan

Planungsinhalt: – für die Bebauung vorgesehenen Flächen a) nach der Art ihrer baulichen Nutzung (Bauflächen) und b) nach dem Maß der baulichen Nutzung (Baugebiete) – Ausstattungen des Gemeindegebietes mit Gebäuden für den Gemeinbedarf (Kirchen, Schulen usw.) – Flächen für den überörtlichen Verkehr und die Hauptverkehrszüge – Flächen für Versorgungsanlagen (Abwasser, Versorgung, Abfall)

– Grünflächen – Wasserflächen – Flächen mit Nutzungsbeschränkungen (Häfen, Wasserwirtschaft, Umwelt etc.) – Flächen für Aufschüttungen, Abgrabungen oder Gewinnung von Bodenschätzen – Flächen für Land- und Forstwirtschaft – Erläuterungsbericht. Der Erläuterungsbericht ist eine vorgeschriebene Beilage. Bei der öffentlichen Auslegung und bei der Genehmigungsbehörde muss er beigefügt sein, er ist aber kein Bestandteil des Planes und unterliegt nicht der Genehmigung.

5

1.2 Bauleitplanung

Der F-Plan stellt für das gesamte Gemeindegebiet, die sich aus der beabsichtigten städtebaulichen Entwicklung ergebende Art der Flächennutzung nach den voraussehbaren Bedürfnissen der Gemeinde, dar. Der Bebauungsplan (B-Plan, Bild 1.5) baut auf den Angaben des Flächennutzungsplanes auf und setzt die Einzelheiten der städtebaulichen Ordnung rechtsverbindlich fest. (verbindlicher Bauleitplan). Festsetzungen bedeuten Einschränkungen der privaten Baufreiheit zugunsten öffentlicher Belange. Sie stehen damit unter dem Gebot der gerechten Abwägung, d.h. Festsetzungen können nur insoweit getroffen werden, als sie der Verwirklichung städtebaulicher Ziele zum Wohle aller dienen. Der Grundstückseigentümer muss aus diesem Grunde möglicherweise Beschränkungen hinnehmen.

Inhalte und Festsetzungen des Bebauungsplans: – Art und Maß der baulichen Nutzung – Bauweise und Stellung der baulichen Anlagen – Mindestgröße, Mindestbreite und Mindesttiefe des Baugrundstücks – Freihaltung von Grundstücksflächen von Bebauung – Öffentliche und private Grundflächen – Pflanzgebot und Bindungen für Bepflanzungen – Verkehrsflächen – Begrünung

Bild 1.5: B-Plan

Der rechtsverbindliche B-Plan schränkt die private Baufreiheit zugunsten öffentlicher Belange ein. Tabelle 1.3: Unterschiede zwischen Flächennutzungsplan und Bebauungsplan Flächennutzungsplan nur behördenverbindlich gesamte Fläche des Gemeindegebietes Entwicklung langfristig voraussehbare Zukunft große Elastizität und Anpassungsfähigkeit enthält Darstellungen Er stellt die sich aus der beabsichtigten städtebaulichen Entwicklung ergebende Art der Bodennutzung in den Grundzügen dar.

Bebauungsplan bindende rechtliche Festsetzung begrenztes Teilstück des Flächennutzungsplans in den nächsten 5 Jahren vollzogen juristisch genaue und eindeutige Angaben enthält Festsetzungen Er regelt die rechtsverbindlichen Festsetzungen für die städtebauliche Ordnung. Er bildet die Grundlage für weitere zum Vollzug des Gesetzes erforderlichen Maßnahmen.

1

6


1

Tabelle 1.3: Fortsetzung Im F-Plan werden die für die Bebauung vorgesehenen Flächen nach der allgemeinen Art der baulichen Nutzung dargestellt (Bauflächen) Der Katalog der Darstellungsmöglichkeiten ist nicht abschließend im BauGB geregelt. Gegen ihn sind Anfechtungsklagen unzulässig Die Darstellungen binden nur die Gemeinde und die übrigen Planungsträger. Rechtswirkungen werden nur innerhalb der Verwaltung entfaltet. Der F-Plan ist den Zielen der Raumordnung und Landesplanung anzupassen. Er ist im Baugenehmigungsverfahren nur von Bedeutung für ein Vorhaben im Außenbereich.

Im B-Plan werden Baugebiete festgesetzt. Die Festsetzungsmöglichkeiten sind abschließend im BauGB geregelt. Er kann unmittelbar gerichtlich überprüft werden. Er bindet als Satzung allgemein; seine Rechtswirkung gilt auch außerhalb der Verwaltung (z.B. für Bürgerinnen/Bürger). Er ist aus dem F-Plan zu entwickeln. Er ist maßgebend für die planungsrechtliche Zulässigkeit eines Bauvorhabens.

Der regionale Flächennutzungsplan RegFNP stellt eine Besonderheit dar. Er soll in Gebieten mit raumstrukturellen Verflechtungen die Ebenen Regionalplan und (gemeinsamer) Flächennutzungsplan nach § 204 BauGB zusammenführen (§ 9 Abs. 6 ROG).Dieser Plan muss sowohl

den Vorschriften des Baugesetzbuches als auch des Raumordnungsgesetzes entsprechen. Der erste regionale Flächennutzungsplan in der Bundesrepublik wird momentan für die Region Rhein-Main vom Planungsverband Ballungsraum Frankfurt/Rhein-Main aufgestellt.

Tabelle 1.4: Verfahrensablauf

Die Bürgerbeteiligung bei der Aufstellung und Änderung von Bauleitplanungen ist durch das BauGB eindeutig geregelt (Tab. 1.4). Schon nach der Freigabe des Vorentwurfs ist der Bürger frühzeitig über die Planungsabsichten der Gemeinde zu informieren. Er kann die

Planung mit der Verwaltung erörtern, sich mündlich oder schriftlich äußern. Nach der Freigabe des Planentwurfs ist der Bauleitplan öffentlich für einen Monat auszulegen. Ort und Zeit der Auslegung ist eine Woche vorher bekannt zu geben. Die Träger

7

1.3 Darstellungen und Festsetzungen

öffentlicher Belange (z.B. Kirchen, Versorgungsunternehmen, Bundeswehr, Wirtschaftverbände, Gewerkschaften, Umweltverbände usw.) sind anzuschreiben. Ihre Stellungnahme ist erforderlich. Bedenken, Anregungen und Änderungswünsche kann jedermann während der Auslegungspflicht vorbringen. Die Ausschüsse ent-

scheiden anschließend – meist nach Anhörungsterminen – inwieweit die Anregungen und Bedenken berücksichtigt oder zurückgewiesen werden. Liegt letztendlich der Beschluss zur Genehmigung vor, muss das Inkrafttreten eines Bauleitplanes öffentlich bekannt gegeben werden. Mit dieser Bekanntmachung wird der Plan rechtswirksam.

1.3 Darstellungen und Festsetzungen Darstellungen innerhalb der Bauleitpläne sind durch die Verordnung zur Ausarbeitung der Bauleitpläne und Darstellung des Planungsinhalts (Planzeichenverordnung PlanZVO 90) geregelt. Sie enthält – die Verpflichtung, den Zustand des Plangebietes genau und vollständig darzustellen, – die Auflage, zur allgemeinen Verständlichkeit und leichteren Lesbarkeit bei der Darstellung die in der Anlage verwendeten Planzeichen zu verwenden. Alle im Plan verwendeten Zeichen sind in der Legende zu erklären, ein Verweis auf die Planzeichenverordnung genügt keinesfalls. Schwarz-weiße Darstellungen sind zwar genehmigungsfähig, doch werden heute meist

farbige Darstellungen verwendet, da sie den Vorteil der leichteren Lesbarkeit besitzen. Die Art der baulichen Nutzung unterscheidet Wohnbauflächen, gemischte Bauflächen, gewerbliche Bauflächen und Sonderbauflächen. Es wird hiermit festgelegt, ob ausschließlich Wohngebäude oder auch der Versorgung des Gebietes dienende Läden, Tankstellen, störende und nicht störende Handwerksbetriebe, störende und nicht störende Gewerbebetriebe, Geschäfts- und Bürogebäude usw. angesiedelt werden dürfen. Da es in sehr vielen Bauflächen Sonderregelungen gibt, sollte im Zweifelsfall bei der zuständigen Bauaufsicht nachgefragt werden.

Tabelle 1.5: Art der baulichen Nutzung (Auswahl) Art der baulichen Nutzung

rot mittel

braun mittel

W WS WA WR WB M MD MI MK G GE GI

Wohnbaufläche Kleinsiedlungsgebiet Allgemeines Wohngebiet Reine Wohngebiete Besondere Wohngebiete Gemischte Bauflächen Dorfgebiete Mischgebiete Kerngebiete Gewerbliche Bauflächen Gewerbegebiete Industriegebiete

S SO

Sonderbauflächen Sondergebiete

grau mittel

orange mittel

1

8


1

Das Maß der baulichen Nutzung Die Grundflächenzahl (GRZ) gibt das Verhältnis zwischen bebauter Fläche und gesamter Grundstücksfläche an. Die Angabe der GRZ bedeutet immer die Festsetzung der Höchstgrenze. Der Charakter eines Baugebietes wird in hohem Maße durch die Festlegung des zulässigen überbaubaren Flächenanteils bestimmt. Um einen bestimmten Gebietscharakter zu erreichen kann auch eine Mindestgröße für die GRZ festgesetzt werden. (z.B.: für WRund WA- Gebiete ist die höchstzulässige GRZ 0,4, (d.h. maximal 40 % der Grundstücksfläche ist überbaubar). Statt der GRZ kann auch die zulässige bebaute Fläche in m2 festgelegt werden. GRZ = 150 m2 Grundflächenzahl (GRZ) = Grundfläche(m 2 ) Grunststücksfläche(m2 ) Die Geschossflächenzahl (GFZ) ist ebenfalls eine Zahl, die das Verhältnis angibt zwischen

der Summe der Bruttogeschossflächen der einzelnen Geschosse (gemessen an den Außenmauern) und der Grundstücksfläche. (z.B.: Maximalwerte für die GFZ in WR- und WAGebieten 1,2 (d.h. max. 3 Geschosse bei einer GRZ von 0,4). Statt der GFZ kann auch die maximale Geschossfläche in m2 festgelegt werden. GFZ = 160 m2 Geschossflächenzahl (GFZ) = Geschossfläche(m 2 ) Grunststücksfläche(m2 ) Die Baumassenzahl (BMZ) gibt an, wie viel Kubikmeter Baumasse gemessen an den Außenkanten des Gebäudes je Quadratmeter Grundstücksfläche maximal zulässig sind. Diese Zahl wird angegeben, wenn die Geschosshöhe nicht vorhersehbar ist (z.B.: Kirchen, Kinos, Hallen etc.) Statt der Verhältniszahl BMZ kann auch die Baumasse (BM) in Kubikmetern als höchstzulässiges Maß der Nutzung angegeben sein. BMZ = 10

Tab. 1.6: Maß der baulichen Nutzung Grundflächenzahl (GRZ)

Geschossflächenzahl (GFZ)

Baumassenzahl (BMZ)

In Kleinsiedlungsgebieten (WS)

0,2

0,4

–

In reinen Wohngebieten (WR) In allg. Wohngebieten (WA) Ferienhausgebieten

04

1,2

–

In besonderen Wohngebieten (WB)

0,6

1,6

–

In Dorfgebieten In Mischgebieten

0,6

1,2

–

In Kerngebieten

1,0

3,0

–

In Gewerbegebieten (GE) In Industriegebieten (GI) In sonstigen Sondergebieten

0,8

2,4

10,0

In Wochenendhausgebieten

0,2

0,2

–

Baugebiet

Art und Maß der baulichen Nutzung sind in der Baunutzungsverordnung (BauNVO) in Abhängigkeit voneinander festgelegt. Damit wird sichergestellt, dass in den Baugebieten gesunde Wohn- und Arbeitsverhältnisse erreicht und eine gestalterische Vielfalt der Gebäude ermöglicht werden. Die Zahl der Vollgeschosse wird als absolute Zahl ohne Dezimalstellen angegeben. Sie kann

als Mindest- und Höchstgrenze (z.B.: II – IV) zwingend festgesetzt werden. Mit Vollgeschoss bezeichnet man in den Bauordnungen der Länder diejenigen Geschosse, die im Mittel mindestens ca. 1,20 m – 1,60 m über die Geländeoberfläche herausragen und in der Regel über mindestens 3/4 ihrer Grundfläche – bei geneigten Dächern – oder 2/3 ihrer Grundfläche bei Staffelgeschossen eine lichte

9

1.3 Darstellungen und Festsetzungen

Höhe von 2,30 m haben. Die Definition der einzelnen Landesbauordnungen weicht jedoch geringfügig voneinander ab. Tabelle 1.7: Maß der baulichen Nutzung Maß der baulichen Nutzung 0,4 oder GRZ 0,4 Grundflächenzahl oder GFZ 0,7 oder BMZ 3,0

III TH; FH; OK

Geschossflächenzahl Baumassenzahl Zahl der Vollgeschosse; im Kreis zwingend vorgeschrieben Trauf- und Firsthöhe, Oberkante; im Kreis zwingend vorgeschrieben

Die Höhe baulicher Anlagen kann festgesetzt werden, wenn diese Festsetzungen öffentliche Belange, insbesondere das Ort- und Landschaftsbild beeinträchtigen. Dabei können Firsthöhen, Traufhöhen oder Höhen allgemein als Höchstgrenze oder als zwingend einzuhaltendes Maß festgesetzt sein.

Als Dachtraufe, kurz Traufe bezeichnet man die Tropfkante am Dach eines Gebäudes. Hier fließt während eines Regens das gesammelte Wasser der Dachfläche ab, an der Traufe befindet sich daher meist eine Regenrinne. Die Traufe begrenzt eine geneigte Dachfläche nach unten – die obere Begrenzung ist der Dachfirst. Die seitlichen Begrenzungen heißen Ortgang. Als Traufpunkt wird der Schnittpunkt* zwischen der senkrechten Außenfläche und der Dachhaut bezeichnet. Die Höhe zwischen Traufpunkt und dem Terrain wird als Traufhöhe bezeichnet. Sie ist keinesfalls mit der Höhe der Dachrinne über dem Erdboden zu verwechseln! Sie ist ein begrenzendes Maß im Bauplanungsrecht, deshalb muss sie zeichnerisch ermittelt werden. In einem Bebauungsplan kann beispielsweise die Traufhöhe festgeschrieben werden, die nicht überschritten werden darf. Sie hat u.a. Auswirkungen auf die Verschattung fremder Grundstücke.

Bild. 1.6: Bezeichnungen am Dach

Bauweise bezeichnet die Art der Gebäudeanordnung zueinander. – Geschlossene Bauweise bezeichnet eine Gebäudestellung bei der an den auf die Straße stoßenden Nachbargrenzen keine Lücke in der Bebauung entsteht. – Offene Bauweise verlangt Mindestabstände zwischen Gebäuden. Baulinie und Baugrenze: Sind Festsetzungen des Bebauungsplanes und trennen den überbaubaren Grundstücksteil vom nicht bebaubaren. Eine Baulinie muss zwingend eingehalten

werden, die Baugrenze darf nicht über- sehr wohl aber unterschritten werden. Tabelle 1.8: Bauweisen, Grenzen und Linien Bauweisen, Grenzen, Linien o offene Bauweise g geschlossene Bauweise Nur Einzelhäuser sind zulässig Nur Doppelhäuser sind zulässig

– ·· – ·· – ·· – ·· rot

––·––·––· blau

Baulinie Baugrenze

1

10


1

Tabelle 1.9: Zusammenfassung Bauleitplanung III. Stufe Raumordnung Landesplanung

II. Stufe Städtebau Ortsplanung

I. Stufe Architektur Einzelplanung

Planungsbereich

Land, Landesteil o. Region, immer das Gebiet mehrerer, oft vieler Gemeinden

gesamtes oder Teil des Gemeindegebiets

Baugrundstück

Auftraggeber

Land, Regierungsbezirk oder Planungsverband

Gemeinde

Bauherr (Privatmann, Firma oder Behörde)

Wer stellt die Planung auf?

Landes- oder Bezirksplanungsbehörde oder regionaler Planungsverband

Planungsamt der Gemeinde oder von der Gemeinde beauftragter freiberuflicher Planer

freiberuflicher oder im Dienste des Bauherren angestellter oder beamteter Architekt bzw. Ingenieur

Wer beschließt die Planung?

Landtag bei kleineren Planungsgebieten oder kommunale Verbände

Gemeindeparlament

Bauherr

Wem ist die Planung zur Genehmigung vorzulegen?

nur Verbandsplanungen sind dem Regierungspräsidenten vorzulegen

Regierungspräsident über den Landkreis

Bauaufsichtsbehörde

Durch welche Pläne wird die Planung dargestellt?

Landes-, Regierungsoder Regionalraumordnungsprogramm

Flächennutzungsplan

Vorentwurf

Entwurf oder Eingabeplan

Ausführungszeichnung

Üblicher Maßstab

1:2500 ... 1:300000

1:10000 ... 1:1000 ... 1:5000 1:500

1:200

1:100

1:50 ... 1:1

Was enthält der Plan?

angestrebte Gesamtentwicklung des Plangebietes sowie Koordinierung der Fachplanungen

Angestrebte städtebauliche Entwicklung und Koordinierung der Fachplanungen

Festsetzung der städtebaulichen Ordnung

GesamtanordPlanungsnung des idee geplanten Bauwerks

Welche zeitliche Reichweite erfasst die Planung?

Planung erfolgt auf weite Sicht, mehrere Jahrzehnte. Das Programm ist elastisch, fortlaufende Berichtigungen und Ergänzungen sind notwendig

5 bis 10, höchstens 20 Jahre

Durchführung mögsofortige Ausführung, allenfalls lichst Möglichkeit zu späterer Erweitebinnen 5 rung höchstens 10 Jahren

behördenverbindlich; Richtlinie für II. Planungsstufe und für Fachplanungen

behördenverbindlich; Richtlinie für öffentliche Planungsträger

allgemeinverbindlich; bindendes nein Recht für jedermann

Ist der Plan für Dritte verbindlich?

Bebauungsplan

Technische Einzelheiten des Bauwerks

11

1.4 Bauzeichnungen

1.4 Bauzeichnungen Bauzeichnungen gemäß DIN 1356 (Februar 1995) gelten für Entwurf, Genehmigung und Ausführung sowie für die Aufnahme einer Abrechnung baulicher Anlagen hergestellten Pläne. Wir unterscheiden: Zeichnungen für die Objektplanung: – Vorentwurfszeichnungen – Entwurfszeichnungen – Bauvorlagezeichnungen – Ausführungszeichnungen – Abrechnungszeichnungen – Baubestandszeichnungen Zeichnungen für die Tragwerksplanung: – Positionspläne – Schalpläne – Rohbauzeichnungen – Bewehrungszeichnungen – Elementzeichnungen für Fertigteile – Verlegezeichnungen Sonderzeichnungen

Bild 1.7: Bauzeichnung Vorentwurf

1

– Absteckzeichnungen – Entwässerungspläne Dargestellt werden in den Bauzeichnungen die Baukörper oder -teile in Ansichten, Grundrissen und Schnitten. Die Ansichten eines Körpers untergliedert man in Draufsicht und Ansicht. Als Draufsicht bezeichnet man die maßstäbliche rechtwinklige Parallelprojektion des Bauobjektes mit Blickrichtung von oben nach unten. Sichtbare Kanten werden bei der Draufsicht durch Volllinien dargestellt. Als Ansicht wird die maßstäbliche Darstellung des Bauobjekts von der Seite bezeichnet, jedoch mit der Blickrichtung von vorn nach hinten. Die Blickrichtung wird in der Ansichtszeichnung hinzugefügt. Z.B. Südansicht oder Ansicht Goethestraße. Sichtbare Bauteilvorderkanten werden ebenfalls durch Volllinien dargestellt.

12


1

Bild 1.8: Abbildungsprinzipien

Der Grundriss Typ A ist die Draufsicht auf den unteren Teil eines waagerecht geschnittenen Bauobjekts. Der Grundriss Typ B gemäß DIN ISO 2594-3 kann auch die gespiegelte Untersicht unter den oberen Teil eines waagerecht geschnittenen

Bauobjekts sein. Diese Darstellungsweise ist typisch für den Ingenieurhochbau. Der Schnitt ist die Ansicht auf den hinteren Teil des senkrecht geschnittenen Bauobjekts. Die Lage des Vertikalschnitts ist im Grundriss durch eine dicke Strichpunktlinie anzugeben.

13

1.4 Bauzeichnungen

1

Bild 1.9: Abbildungsprinzipien

Von der Anordnung her werden in der Regel mehrere Grundrisse, Schnitte und/oder Ansichten auf einem Blatt dargestellt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass aneinander grenzende Ansichten in umlaufender Folge herzustellen und Grundrisse vom untersten zum obersten Geschoss fortlaufend entweder von links nach rechts oder von unten nach oben zu zeichnen

sind. Nebeneinander gezeichnete Schnitte und Ansichten müssen höhengleich sein. Befinden sich Ansichten, Schnitte und Grundrisse auf einem Blatt, sind die Grundrisse unten, die Ansichten und Schnitte darüber zu zeichnen. Alle Zeichnungen werden unterhalb der Darstellung vollständig benannt. Bild 1.10.

14


1

Bild 1.10: Anordnung von Grundrissen, Ansichten und Schnitten

15

1.4 Bauzeichnungen

Zeichnungsträger bestehen überwiegend aus Papier, zum geringen Teil, aus Kunststoff. Zu den Papierzeichenträgern rechnen wir auch Pappe und Karton. Papierzeichnungsträger werden nach ihrem Gewicht je m2 unterteilt. Papier gibt es von 25 bis 170g/m2, Karton von 200 bis 500g/m2 und Pappen haben mehr als 500g/m2 Gewicht. Wir unterscheiden Zeichenpapier mit opaken (lichtundurchlässig / undurchsichtig) und transparenten Eigenschaften.

Unbeschnitten nach DIN 823 880 × 1230 625 × 880 450 × 625 330 × 450 240 × 330 165 × 240 120 × 165

4A0 2A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6

1682 × 2378 1189 × 1682 594 × 841 420 × 594 297 × 420 210 × 297 148 × 210 105 × 148

Zeichnungsträger müssen Tusche- und Bleistiftstriche gleich gut annehmen, Radierungen problemlos zulassen und möglichst kostengünstig zu vervielfältigen sein Papierformate nach DIN 476 basieren alle auf dem Ausgangsformat AO mit einem Flächeninhalt von 1 m2 bei einem Seitenverhältnis von 1: 2

Sämtliche Formate basieren auf dem Ausgangsformat A0 mit einem Flächeninhalt von 1 m2 bei einem Seitenverhältnis von 1: 2

Bild 1.11: Papierformate nach DIN 476

Linienarten und Linienbreiten gibt die DIN 1356-1 an. Sie unterscheidet dabei in Volllinie, Strichlinie, Strichpunktlinie und Punktlinie. Zeichnungsart Linienbreite in mm 0,5 0,7 1,0 1,4

Linienart

Anwendungsbereich

Volllinie breit

Begrenzung von Schnittflächen

Volllinie mittel

Sichtbare Kanten und sichtbare Umrisse von Bautei- 0,25 len, Begrenzung von Schnittflächen schmaler oder kleiner Bauteile Maßlinien, Maßhilfslinien, Hinweislinien, Lauflinien, 0,18 Begrenzung von Ausschnittdarstellungen, Sinnbilder und Symbole Verdeckte Kanten und verdeckte Umrisse von Bau- 0,25 teilen

0,35

0,5

0,7

0,25

0,35

0,7

0,35

0,5

0,7

Strichpunktlinie breit

Kennzeichnung der Lage der Schnittebenen

0,5

0,7

1,0

1,4

Strichpunktlinie schmal

Achsen

0,18

0,25

0,35

0,5

Punktlinie ........................ Maßzahlen

Bauteile vor bzw. über der Schnittebene

0,25

0,35

0,5

0,7

Linienbreite Schrifthöhe

0,18 2,5

0,25 2,5 3,5

0,35 3,5 5,0

0,5 5,0 7,0

Volllinie schmal

Strichlinie

Bild. 1.12: Linienbreiten nach DIN 1356-1

1

16


1

Der Tuschefüller wird zur endgültigen Fertigstellung der Zeichnung verwendet. Heutzutage werden die Zeichnungen allerdings immer häufiger mit einem CAD-System erstellt. Tuschefüller sind farblich gekennzeichnet und liegen in Strichbreiten von 2,0 mm bis 0,13 mm vor.

Es ist sinnvoll bei der Erstellung der Zeichnung mit CAD die Kennfarben der Tuschefüller zu übernehmen, um beim Ausdrucken immer die richtige Strichstärke zu haben.

Tabelle 1.10: Linienbreiten der Tuschefüller Kennfarben m

weiß

grün

orange

blau

braun

gelb

weiß

rot

violett

2,0

1,4

1,0

0,70

0,50

0,35

0,25

0,18

0,13

Strichbreiten

Bemaßungen bei Bauzeichnungen müssen so gefasst sein, dass alle wichtigen Maße Einzeloder Gesamtmaße ohne Schwierigkeiten aus der Zeichnung zu entnehmen sind. Die Bemaßung besteht aus Maßzahl, Maßlinie, Maßhilfslinie (u.U. entbehrlich) und Maßlinienbegrenzung.

Bild 1.13: Benennung der Bemaßungsteile und Maßlinienbegrenzung

_______ _______

Maßzahlen werden so auf der durchgezogenen Maßlinie angeordnet, dass man sie von unten bzw. von rechts lesen kann. Maßlinien sind gemäß Tabelle 1.10 zu zeichnen. Sie werden entweder von Maßhilfslinien oder von dargestellten Bauobjektlinien begrenzt. Maßhilfslinien sind erforderlich, wenn Maße nicht zwischen die Begrenzungslinien eingetragen werden können. Maßlinienbegrenzungen können wahlweise, jedoch einheitlich innerhalb einer Zeichnung durch Punkte, Kreise, Schrägstriche (von links unten nach rechts oben) markiert werden (Bild 1.13). Die Maßanordnung erfolgt DIN gemäß nach Möglichkeit unterhalb und rechts neben dem Baukörper, wobei von innen nach außen erst Teilmaße, dann Gesamtmaße anzugeben sind. Wenn Innenmaße erforderlich sind, sollen sie so angeordnet werden, dass Flächen in der Raummitte für andere Eintragungen frei bleiben (Bild 1.14). Die Maßeinheit muss aus der Zeichnung klar ersichtlich sein. DIN 1356-1 lässt die Maßeinheiten nach Tabelle 1.11 zu. Die gewählte Maßeinheit wird im Schriftfeld bei der Maßstabsangabe hinzugefügt (z.B. 1 : 100 m, cm).

17

1.4 Bauzeichnungen

1

Bild 1.14: Maßanordnung

Tabelle 1.11: Maßeinheiten Maßeinheit, Bemaßung in

Unter 1 m z.B.

Maße

Über 1 m z.B.

cm

5

124

88,5

313,5

m und cm

5

124

885

3,135

50

240

885

3135

mm

An Maßeintragungen ist vorzunehmen, was zum Verständnis nötig ist. Die erforderlichen Höhenangaben werden durch 90º – Pfeile symbolisiert. Dabei gibt ein ausgefüllter Pfeil die Oberflächenhöhe der Rohkonstruktion, ein

nicht ausgefüllter die der Fertigkonstruktion an. In der Regel wählt man eine Bezugslinie als „0“; alle Höhen darüber oder darunter erhalten entweder ein plus oder ein minus als Zusatz.

18


1

Bild 1.16: Hinweislinien bei Schriftblöcken

Bild 1.15: Maßeintragung von Höhen (a. Schnitt, b. Draufsicht)

Die Anordnung von Hinweislinien ist bei Schriftblöcken sinnvoll.

Öffnungen werden durch die Angabe der Breite (über der Maßlinie) und Höhe (unter der Maßlinie) bemaßt. Eine Legende vervollständigt die Beschriftung. Sie enthält alle zu verwendenden Baustoffe und evtl. Abkürzungen. Das Schriftfeld wird stets unten rechts auf dem Blatt angeordnet. Dadurch ist es auch bei gefalteter Zeichnung immer gleich einsehbar. Es enthält außer dem Bauvorhaben und der Bezeichnung der Darstellung die Zeichnungsnummer, den Maßstab mit Maßeinheiten sowie den Namen des Büros, des Zeichners und Prüfers mit der Datumsabgabe.

Bild 1.17: Schriftfeld

Normschrift nach DIN 6776/ISO 3098-1 ist maßgebend für alle Bauzeichnungen. Kennzeichnend ist ihre Einfachheit, gute Lesbarkeit und hervorragende Eignung für die die

Mikroverfilmung. Sie erlaubt zwei Schriftformen A und B, die sich in dem Verhältnis von Schrifthöhe zu Strichstärke unterscheiden.

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1.4 Bauzeichnungen

1

Bild 1.18: ISO-Normschrift

Symbole und Schraffuren für Bauzeichnungen sind in der DIN 1356 geregelt.

20


1

Bild 1.19: Symbole und Sinnbilder nach DIN 1356-1

21

1.4 Bauzeichnungen

Fachspezifische Berechnungen stehen teilweise auf gesonderten Blättern (z.B. Stahllisten, Massenermittlung, Berechnungen des umbauten Raumes, etc.) sind aber auch teilweise auf der Zeichnung erforderlich. Aufgaben zu Lernfeld 1 1. Welche Pläne sind gemäß Bundesbaugesetz für Städte und Kommunen zwingend (gesetzlich) vorgeschrieben? Erläutern Sie Zweck und Verbindlichkeit dieser Pläne. 2. Ermitteln Sie für die nachfolgend dargestellten Abbildungen die Grundflächenzahl GRZ und die Geschossflächenzahl GFZ. (Bild 20)

Bild 20 3. Welches Gesetz ist die Grundlage der kommunalen Bauleitplanung? 4. Erläutern Sie die 2 Stufen der Bauleitplanung (Flächennutzungsplan, Bebauungsplan) 5. Erläutern Sie die Begriffe: – „Art der baulichen Nutzung“ – „Maß der baulichen Nutzung“ – „Bauweise“ 6. Erläutern Sie für den dargestellten Ausschnitt aus einem Bebauungsplan die einzelnen Festsetzungen für die Bebauung: (Bild 21) 7. Ein Bauplatz in einem reinen Wohngebiet hat die Größe von 900 m2. Die geplante Gebäudegrundfläche beträgt 250 m2. Wie groß ist die Grundflächenzahl (GRZ)? 8. Berechnen Sie die Grundflächenzahl und die Geschossflächenzahl, wenn das Gebäude aus 3 Vollgeschossen besteht.

Bild 21 9. Ein Grundstück in einem Wochenendhausgebiet hat eine Fläche von 320 m2. Welche Grundfläche darf ein darauf erstelltes Wochenendhaus höchstens haben?

10. Ein Bauherr beabsichtigt, in einem Kleinsiedlungsgebiet (WS) ein eingeschossiges Wohnhaus (1 Vollge2

schoss) mit einer Grundfläche von 147,56 m zu bauen. Welche Fläche muss das Grundstück mindestens haben?

11. Der unten dargestellte Flachdachbungalow innerhalb eines Dorfgebietes soll einen 4,25 m langen und möglichst breiten Anbau zur Gartenseite hin erhalten. Berechnen Sie die Anbaubreite x.

12. Eine Baulücke im Mischgebiet einer Kleinstadt darf mit einem 3-geschossigen Gebäude bebaut werden. Die Grundstücksfläche beträgt 300 m2 und die geplanten Geschossflächen 360 m2.

a. Wie groß ist die Geschossflächenzahl (GFZ)? b. Ist dieses Bauvorhaben zulässig?

1

22


13. Das Geschäftshaus in einem Gewerbegebiet soll einen mög-

1

lichst großen Ladenanbau im EG erhalten.

a. Wie viel m2 können angebaut werden? b. Welche Anbaulänge x ergibt sich daraus? c. Wird der Grenzabstand von 5 m bei dem geplanten Anbau noch eingehalten?

Bild 22 14. In einem Kerngebiet soll ein 4-geschossiges Bürogebäude auf einem 530 m2 großen Grundstück neu entstehen. Zu e2 bener Erde werden jedoch 165 m an der Straßenfront für Parkflächen benötigt. Welche OG-Größen ergeben sich bei Ausnutzung der möglichen EG-Fläche.

Bild 23 Pkt. Nr. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

Rechtswert 4539737.990 4539767.000 4539786.990 4539804.475 4539821.510 4539730.670 4539765.920 4539765.740 4539784.224 4539785.757 4539803.237 4539820.289 4539824.304 4539727.140 4539746.135 4539765.410 4539719.407 4539723.540 4539738.733 4539758.011 4539763.986 4539776.061

Hochwert 7018866.380 7018866.050 7018865.780 7018865.501 7018865.229 7018833.490 7018832.110 7018826.113 7018825.837 7018825.814 7018825.552 7018825.297 7018825.237 7018817.610 7018816.875 7018816.130 7018781.058 7018777.903 7018777.325 7018776.592 7018776.836 7018777.344

Pkt. Nr. 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45

Rechtswert 4539777.142 4539795.331 4539796.662 4539813.669 4539815.631 4539816.720 4539817.880 4539817.026 4539812.315 4539808.809 4539793.816 4539774.647 4539756.679 4539735.080 4539721.854 4539716.692 4539708.292 4539726.749 4539747.920 4539763.801 4539782.169 4539797.865 4539807.729

Hochwert 7018783.766 7018784.838 7018791.694 7018791.470 7018785.262 7018781.900 7018778.290 7018775.937 7018772.250 7018772.054 7018771.216 7018770.145 7018769.623 7018770.445 7018770.948 7018768.222 7018728.513 7018725.991 7018723.100 7018720.956 7018718.467 7018716.339 7018741.102

23

1.4 Bauzeichnungen

a) Blatteinteilung Da die Koordinaten die gesamte Erde abbilden sollen, der B-Plan aber nur einen kleinen Ausschnitt bildet, sind die ersten 4 Stellen gleich und können vernachlässigt werden. Man ermittelt die am weitesten in x- und yRichtung auseinander liegenden Punkte, und ermittelt die Differenz, d.h die Ausdehnung des Bebauungsgebietes. Breite: Punkt 39: 708.292 Punkt 13: 824.304 → 116.012m Höhe: Punkt 1: ???? Punkt 44: ???? → ???? b) Ermitteln Sie aus diesen Maßen den größtmöglichen Maßstab. c) Beginnen Sie z.B. mit Punkt 39. Platzieren Sie ihn links unten auf dem A3-Blatt (hochkant!). Ermitteln Sie die Differenzkoordinaten zum Punkt 40: 39 708.292 728.513 40 726.749 725.991 Differenz 18.457 2.522 d) Tragen Sie die Differenzwerte orthogonal (rechtwinklig) ab. Sie erhalten Punkt 40. Verfahren Sie mit den weiteren Punkten in der gleichen Art und Weise.

1. Was versteht man unter Mikroelektronik? 2. Beschreiben Sie den Weg vom Auftrag bis zum fertigen Produkt bei CAI. 3. Warum ist eine Vernetzung bzw. Datenübertragung zwischen Rechnern eine Voraussetzung für ökonomisches Arbeiten? 4. Worin liegt der Unterschied zwischen Mensch und Maschine beim EVA-Prinzip? 5. Nennen Sie die Einheiten der EDV. Warum besteht ein Byte aus 8 Bit? 6. Nennen Sie die Bestandteile des CAD-Arbeitsplatzes. 7. Unterscheiden Sie RAM und ROM. 8. Was versteht man unter der Auflösung des Bildschirms? 9. Unterscheiden Sie Hardware und Software. 10. Was ist ein Programm? 11. Was versteht man unter Systemprogrammen? 12. Welche Aufgaben hat das Betriebssystem? 13. Warum ist die Datenorganisation eine Voraussetzung für zielgerichtetes, ökonomisches Arbeiten? 14 Warum muss kontinuierlich eine Datensicherung durchgeführt werden? Wie vollzieht sich eine professionelle Datensicherung im Büro/Betrieb? 15. Überprüfen Sie Ihren Arbeitsplatz. Entsprechen die Arbeitsmittel, Tisch und Stuhl ergonomischen Anforderungen? 16. Überprüfen Sie Ihre Sitzhaltung. Beobachten Sie auch die Sitzhaltung und die Arbeitsweise Ihrer Mitarbeiter. 17. Was versteht man unter Standardsoftware?

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18. Kopieren Sie die Dateien aus dem Ordner Grundkurs Word auf Ihren Rechner. Lesen Sie sich aufmerksam die Erläuterungen und Anweisungen der Datei wordxp.doc durch. Versuchen Sie die Aufgaben zu lösen. 19. Berechnung Gleichung mit 2 Unbekannten 1:1,414 = x:y x × y =1

2 Aufnehmen eines Bauwerkes Das gesamte Themenfeld der Bauleitplanung nimmt im Berufsalltag eines Bauzeichners bzw. einer Bauzeichnerin einen hohen Stellenwert ein. Alles was ein/e Bauzeichner/in zeichnet, findet seinen Ursprung in der Bauleitplanung und eingrenzend im Flächennutzungs- und Bebauungsplan. Der Flächennutzungsplan und darauf aufbauend der Bebauungsplan ist die Grundlage für das weitere Handeln von Architekten, Ingenieuren, Bauherren usw. (siehe Lernfeld 1) Dem Flächennutzungsplan vorangegangen ist der Grünordnungsplan und diesem die europäischen, die Bundes- und Landesraumordnungspläne. Die einzelnen Aufgabengebiete der jeweiligen Behörden und die rechtlichen Bedingungen für alle genannten Pläne hier aufzuführen würde zu weit führen. Die Bestandsaufnahme muss erfolgen, bevor ein bestimmtes Gebiet zum Bebauungsgebiet erklärt wird. Hierzu müssen die unterschiedlichsten Untersuchungen vorgenommen werden. Es werden Bodenuntersuchungen und verschiedenste Umweltgutachten in Auftrag gegeben. Der Bedarf nach Wohnbauland wird ermittelt, die infrastrukturellen Bedingungen werden überprüft und die Verkehrsanbindung wird ermittelt. Verbände und Träger öffentlicher Belange müssen dem Vorhaben zustimmen. Erst wenn alle diese Vorprüfungen abgeschlossen sind, wird von der Stadt oder der Gemeinde darüber entschieden, ob das Gebiet als Wohnbauland ausgewiesen wird oder nicht. Zur Bestandsaufnahme gehört auch eine Fotodokumentation, die das Gelände vor dem Beginn baulicher Maßnahmen darstellt, den Verlauf der Arbeiten dokumentiert und abschließend das bebaute Gebiet abbildet. Der Arbeitsverlauf lässt sich mit Hilfe eines Computers effektiv visualisieren. Auch können bei Informationsveranstaltungen Bürger und Kaufinteressierte etc. umfassend informiert und durch Bilder Videoaufnahmen und Präsentationen optimal gestaltet werden.

Standortanalyse Baurecht. Es sollte ein Flächennutzungsplan vorhanden sein, der das in Aussicht genommene Grundstück als für die Bebauung vorgesehen ausweist. Des Weiteren wird die tatsächliche Bebaubarkeit eines Grundstückes durch einen gültigen Bebauungsplan hergestellt. Auch sollten die Vorstellungen des Stadtplanungsamtes berücksichtigt werden. Diese sind zwar für die spätere Planung nicht unbedingt verbindlich, dennoch ist es nützlich zu wissen, in welcher Richtung die für diesen Bereich Verantwortlichen denken. Dabei geht es vor allem um die Einbindung eines neuen Projektes in die Umgebung. Infrastruktur. Bei großen Projekten empfiehlt es sich dringend, vor dem eigentlichen Planungsbeginn durch ein qualifiziertes Büro ein Verkehrsgutachten anfertigen zu lassen. Weiterer wichtiger Bestandteil der Infrastruktur ist die ausreichende Versorgung des Baugebiets mit Energie und Wasser sowie die Entsorgung. Grundstücksbelastungen. Erst wenn die Bebaubarkeit des Grundstücks in Art und Umfang geklärt ist, kann der vorgesehene Grundstückspreis bewertet werden. Er ist letztlich als eine Belastung pro m2 Nutzfläche bzw. pro Arbeitsplatz zu sehen. Ein weiterer erheblicher Faktor beim Erwerb des Grundstücks sind die Erschließungskosten. Hierbei wird in der Regel unterschieden zwischen verbrauchsabhängigen Anschlusskosten für Strom, Heizung, Wasser und pauschalen Ablösungen, wie sie heute zumeist für Verkehrserschließung und Abwasseranschluss vereinbart werden. Ist das Gelände im innerstädtischen Bereich noch bebaut, so können sich Abbruchkosten in erheblichen Dimensionen bewegen, wenn ein Industriebetrieb Produkte mit kontaminierten Rückständen produziert hat. Auch das Umlegen oder Ersetzen vorhandener Leitungen kann zu einem erheblichen Kosten- und Zeitfaktor werden, da in der Regel neue Trassen gesucht werden müssen, die zum Teil eigene Genehmigungsverfahren bedingen. Besonders intensiv muss auf den Liegenschaftsämtern danach geforscht werden, ob

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2 Aufnehmen eines Bauwerkes

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das Grundstück durch irgendwelche dinglichen Rechte, Nutzungs- oder Zufahrtsrechte belastet ist. Solche Belastungen entpuppen sich in aller Regel als große Gefahr, wenn man vom bestehenden Planungsrecht abweichen will und ein Bebauungsplanänderungsverfahren vorgesehen ist. Baugrund. Einen wesentlichen Einfluss vor allem auf die Untergeschosse sowie die Gründung von geplanten Gebäuden hat die Beschaffenheit des Baugrunds, die Lage des Grundwassers sowie benachbarte Gebäude, Verkehrsstraßen und Leitungstrassen. (siehe LF 3) Altlasten. Seit der Industrialisierung fallen immer mehr Stoffe an, die nicht an Ort und Stelle verwertet werden können, die nicht aus dem Raum stammen, in dem sie verwendet wurden und die ungeordnet abgelagert oder in den Boden eingetragen wurden. Dies führt zu Flächen, die mit „Altstoffen“ überfrachtet, auf denen Belastungsgrenzen überschritten sind. Es handelt sich dabei sowohl um natürlich gelagerte Böden (Kontaminationen) als auch um Umlagerungen und Verfüllungen (Altablagerungen). Die Altlasten stellen, bezogen auf die potentielle Gefährdung von Menschen durch Kontakt, eine besondere Problematik dar. Altlastenkataster werden von den zuständigen Stellen geführt, die die Gefährdungen einschätzen sowie Konzepte für die Sanierung erarbeiten. In der Bauleitplanung sind diese Standorte zu kennzeichnen. Bei Bodenbewertungen wird überprüft, über welche Aufnahmepfade (Transfermöglichkeiten) diese Stoffe in den menschlichen Körper gelangen können. (z.B. Boden – Mensch als orale oder kutane Aufnahme, Boden – Luft – Mensch als pulmonale, inhalative Aufnahme, Boden – Grundwasser – Mensch als orale Aufnahme oder Boden – Pflanze – Mensch als orale Aufnahme über die Nahrungskette). Für die Festlegung möglicher Nutzungsarten werden über den Ansatzpunkt bestimmter Nutzungsgruppen Szenarien erstellt. Eine besonders empfindliche Nutzergruppe sind Kinder, d.h. bei der Planung von Kinderspielplätzen, Kindergärten etc. sollte in besonderen Maße darauf geachtet werden, eventuell belastete Böden zu meiden. Auch bei Haus- und

Kleingärten oder Nutzungsflächen für Obst und Gemüseanbau muss darauf geachtet werden, möglichst unbelastete Böden zu nutzen. Ergibt sich im Rahmen der Informationsbeschaffung ein Verdacht auf kontaminierten Boden, so ist dringend eine chemische Analyse zu empfehlen. Stellt sich eine Sanierungsbedürftigkeit heraus, so gilt bezüglich der Kosten im Grunde das Verursacherprinzip. Allerdings ist grundsätzlich der Eigentümer für die Sanierung verantwortlich. Grundwasserspiegel, Quelleinzugsgebiet. Bauen oder Gründen im Grundwasser verursacht erhebliche Mehrkosten, so dass man vor dem Grundstückskauf versuchen sollte, den Grundwasserspiegel im Bereich des Grundstücks bei den Behörden zu erfragen. Letztendliche Sicherheit hierüber gibt nur ein Bodengutachten. Besondere Vorsicht ist in jedem Fall dann geboten, wenn das Grundstück im Bereich eines Quelleinzugsgebietes liegt. Umweltauflagen. Von Seiten der Umweltschutzbehörden werden im Wesentlichen die folgenden Themen in die Planverfahren eingebracht: – Erhaltung von Frischluftschneisen – Reduzieren von Emissionen – Gewässerschutz – Baumschutz – Vermeidung von Oberflächenversiegelung In einer Grundsatzbesprechung mit den entsprechenden Behörden kann geklärt werden, welche übergeordneten Vorstellungen für diesen Bereich vorliegen. Beweissicherungsverfahren. Grenzen direkt an das Grundstück Gebäude, S-Bahn- oder UBahn-Trassen sowie Ver- und Entsorgungsleitungen, und hat man vor, im Bereich der Grundstücksgrenze tiefer gehende Baumaßnahmen durchzuführen, so sind zum Teil aufwendige Beweissicherungsmaßnahmen empfehlenswert, wenn sie nicht sogar vorgeschrieben werden. Die Kosten für solche Beweissicherungsmaßnahmen können sich vor allem im innerstädtischen Bereich, wo häufig 100 % der Grundstücksfläche unterkellert werden, zu erheblichen Beträgen summieren, die ebenfalls die Grundstückskosten belasten.

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2.1 Baugeschichte

Die Geländeform ist ein wichtiges Kriterium der Eignung einer Fläche für die Besiedlung. In jedem Fall sollte die Chance wahrgenommen werden, die Bebauung in die topografische Situation einzufügen und die natürlichen Gegebenheiten zu nutzen. Eine Hanglage bedeutet möglicherweise eine bessere Besonnung, bessere Aussicht und auch eine Möglichkeit, im baulichen Entwurf die Geländeneigung zu nutzen und dem einzelnen Gebäude wie der Siedlungseinheit einen unverwechselbaren Charakter zu geben. In der Regel werden sich bei Ost-, Süd- und Westhängen für Wohnbebauung mehr Vor- als Nachteile ergeben. Allerdings sollte beachtet werden, dass mit zunehmender Steilheit des Hanges die Bebaubarkeit durch wasserführende oder rutschgefährdete Schichten eingeschränkt wird. Aus diesem Grunde muss bei hängigem Gelände die Eignung für eine bauliche Nutzung durch Baugrunduntersuchungen festgestellt werden. Nicht außer acht gelassen werden sollte auch die Wirtschaftlichkeit einer baulichen Maßnahme, denn bei zunehmender Hangneigung wird der Erschließungsaufwand für Straßen, Wasserver- und – entsorgung höher. Ein zweites wichtiges Kriterium für die Erschließung von Wohngebieten ist das Klima und der vorhandene Boden. Wichtig sind in Abhängigkeit von der topografischen Situation die Luftbewegungen (Hauptwindrichtung), die durchschnittlichen Jahrestemperaturen, sowie die Sonnenscheindauer und – intensität. Werden z.B. Kaltluftströmungen durch Bebauung gestört, können Hitze- und Dunststaus entstehen. In Bodengütekarten, die bei den Katasterämtern geführt werden, wird der Boden in einer Skala von 0 bis 100 in Bodengüteklassen unterteilt (z.B. bedeutet die Zahl „0“ keine landwirtschaftliche Nutzung möglich und die Zahl „100“ beste Nutzbarkeit des Bodens). Die Bodengüte umfasst Kriterien aus der geologischen und geophysikalischen Prüfung, sie berücksichtigt den Wasserhaushalt, die Topografie, kleinklimatische Verhältnisse und Erosionsgefährdungen. Bei Eingriffen in den Naturhaushalt durch eine Bebauungsmaßnahme sind Ausgleichsmaß-

nahmen oder Ersatzmaßnahmen vorzunehmen. Bei Ermittlung der Ausgleichsmaßnahmen wird der Zustand vor Beginn des Eingriffs mit dem Endzustand anhand einer naturschutzrechtlichen Bilanzierung vergleichend beurteilt. Ersatzmaßnahmen werden angeordnet, wenn unvermeidbare Beeinträchtigungen nicht in funktional gleichartiger Weise ausgeglichen werden können. Ersatzmaßnahmen können auf mehrere Flächen verteilt und verschiedenartig ausgestaltet sein. Sind weder Ersatz- noch Ausgleichmaßnahmen möglich, werden Ausgleichsabgaben festgesetzt. Für die Eignung des Bodens für Bebauung sind sowohl seine Tragfähigkeit als auch seine Grundwasserverhältnisse von Bedeutung. Daneben kommt es zu einer Wechselwirkung zwischen Klima und Boden. Der landschaftspflegerische Begleitplan in der Bauleitplanung nimmt auf diese Kriterien Bezug. Eine sorgfältige Bestandsaufnahme und Standortanalyse ist unumgänglich. Diese sollte durch Bodengutachten, Vermessungen, Befragungen und durch Fotografien ausreichend dokumentiert werden. Grundflächenzahl und Geschossflächenzahl Das Maß der baulichen Nutzung wird durch die Grundflächenzahl (GRZ), die Geschossflächenzahl (GFZ) oder durch die Baumassenzahl (BMZ) festgelegt (Vgl. Kapitel 1) Aufmass und Grundriss Um getätigte Bauleistungen abrechnen zu können, ist es notwendig ein Aufmass anzufertigen, welches in Aufmassskizzen festgehalten wird. Das Aufmass wird vom Auftraggeber sowie vom Auftragnehmer gemeinsam durchgeführt. Aufmass bedeutet, dass die Bauleistungen nach Maß, Zahl und Gewicht für die Abrechnung ermittelt werden. Der Grundriss ist die Draufsicht auf den unteren Teil oder die gespiegelte Untersicht unter den oberen Teil eines waagerecht geschnittenen Bauobjekts. Der Grundriss ist

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notwendig, um z.B. die Lage eines Grundstücks einzuzeichnen oder den Standort des und die Form eines Hauses auf dem Grundstück darzustellen. Oder auch die Lage

der Straße oder einer Wasserleitung. Deshalb wird der Grundriss auch als Lageplan bezeichnet.

2.1 Baugeschichte Baugeschichte ist objektiv der Geschehenszusammenhang, in dem die Menschheit als ganze oder ein Kulturkreis, ein Staat, ein Volk, eine Stadt erwachsen ist und sich verändert hat; subjektiv ist sie das Wissen um diesen Zusammenhang, seine Erforschung und Darstellung. Beide Bedeutungen gehören zusammen, weil das Vergangene zwar an sich objektive Wirklichkeit ist, aber erst als Gegenstand eines historischen Bewusstseins Geschichte wird. Wird Stadtplanung ohne dieses Bewusstsein betrieben, besteht die Gefahr, dass sie zur Utopienträumerei entartet.

Tabelle 2.1: Entwicklung der Erdbevölkerung

Im Laufe der Geschichte haben sich – bedingt durch die Entwicklung des menschlichen Zusammenlebens – unterschiedliche Siedlungsformen herausgebildet. Die Lage, der Grundriss und der Aufbau einer Siedlung sagen etwas über die gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Bedingungen in der jeweiligen Entstehungszeit.

Zahl der nachgewiesenen Städte vor Chr.

Um das Jahr 3000 v. Chr. gab es bereits Städte in Vorderasien (Jericho), Ägypten (Hierakonpolis), Mesopotamien (Uruk) und im Iran (Susa). Während sich die Erdbevölkerung (s. Tabelle 2.1) in den folgenden 1500 Jahren auf ca. 67 Mio. Menschen verdoppelte, stieg die Zahl der uns bekannten Stadtgründungen in diesem Zeitraum auf mehr als das Sechsfache (s. Tabelle 2.2): die Ausbreitung der Stadtkultur erfolgte klimatisch begünstigt zwischen dem 20. und 40. Breitengrad vorwiegend an Meeresküsten und Flüssen, sie erstreckte sich nach W bis Südspanien und nach O bis zum Gelben Meer. Weitere anderthalb Jahrtausende mussten vergehen, bis die Stadtkultur mit dem sich beschleunigenden Wachstum der Erdbevölkerung durch West- und Mitteleuropa bis zu den britannischen Inseln vordrang.

Entwicklung der Erdbevölkerung Zeitraum 4000 - 2500 2500 - 1000 1000 - Chr. Geburt Chr. Geburt - 900 900 - 1700 1700 - 1850 1850 - 1950 1950 - 1980

Zunahme in Mio. Verdoppelung in ungefähr von auf 20 40 1500 J. 40 80 1500 J. 80 160 1000 J. 160 320 900 J. 320 600 800 J. 600 1200 150 J. 1200 2500 100 J. 2500 5000 30 J.

Tabelle 2.2: Zahl der nachgewiesenen Städte in um 3000 um 2500 um 1900 um 1400 Ägypten 4 6 10 12 Mesopotamien 5 12 22 22 Vorderasien 4 6 13 20 Iran 2 3 3 5 Kleinasien 0 3 6 9 Kreta 0 0 0 4 Griechenland 0 0 0 10 Südspanien 0 0 0 2 Indusland 0 0 10 10

Die Geschichtsschreibung der frühzeitlichen Stadtgründungen, ihrer Planung und ihres Städtebaus muss auf die Ausgrabungsergebnisse der Archäologie als Beleg zurückgreifen; doch reichen diese aus, um die Verwendung des Begriffes Stadtplanung schon für diese Zeit zu rechtfertigen. Ein Vergleich der beiden am Euphrat gelegenen Städte Ur (Bild 2.1) und Borsippa (Bild 2.2) zeigt folgende Gemeinsamkeiten auf: die SO-NW-Orientierung der Stadtanlage (begründet durch die Hauptrichtung der »guten Winde« aus NW), die Befestigung der Stadt durch Mauern und Kanäle, die rechteckige Anlage des durch Mauern geschützten »heiligen Bezirkes« (griech. temenos), die Lage des größten Palastes in der Nordecke der Stadt am Wasser und die aus Hofhäusern unregelmäßig zusammengesetzter Wohnquartiere.

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2.1 Baugeschichte

Bild 2.1: Ur (Sumerische Stadt 2000 v Chr.)

Lage auf einem Hügel an der Euphrat Mündung. Ovale Anlage, Wall mit Mauer und kanalisiertem Graben. Grundriss rechtwinklig mit zwei Hauptachsen. Ausgewiesener Tempelbezirk, spätere Palastanlage. Wohnviertel unregelmäßig im regelmäßigen Straßennetz. Unterschiedliche Hausgrößen lassen soziale Mischung vermuten.

Bild 2.2: Borsippa (Mesopotamien, Babylonische Zeit 600 – 500 v. Chr.)

Quadratischer Grundriss mit Mauern und Gräben, Straßenraster mit heiligem Bezirk in der Mitte. Palast und Patrizierviertel in Randlage.

An beiden Stadtgrundrissen ist die grundsätzlich gleiche Differenzierung der Flächennutzung und deren Abstimmung auf das jeweils vorherrschende Verkehrssystem ablesbar. Die Unterschiede zwischen beiden Plänen spiegeln die technische und gesellschaftliche Entwicklung während der über 1000 Jahre wider, die zwischen der Gründung beider Städte vergingen. Die der Landschaft angepasste Ovalform der frühsumerischen Stadt Ur verfestigt sich im babylonischen Borsippa zum klaren Rechteck mit erkennbaren Proportionen in der Grundrissaufteilung. Das als Vorstadt angelegte Patrizierviertel in Borsippa kennzeichnet die weiter fortgeschrittene Differenzierung in der Gesellschaftsstruktur. Aus der sumerischen Zikkurat, dem zentralen Stufentempel auf einem Terrassenberg, wurde der babylonische Stufenturm entwickelt, der Rest des Turmes von Borsippa galt in späthebräischtalmudischer Zeit als der »Turm zu Babel«. Die vermutlich im 3. Jahrtausend gelungene Erfindung des Rades führte zum pferdbespannten Streitwagen und zum Ochsenkarren als Verkehrsmittel; dafür war ein neues Verkehrswegesystem erforderlich, ein Hauptstraßennetz, das in Borsippa selbst nach heutigen Maßstäben meisterhaft angelegt worden war. Während in Ur die Waren auf Booten in die innerstädtischen Häfen gelangten, wurden sie in Borsippa vor den Stadttoren auf Esel und Karren umgeladen. Eine Besonderheit im Stadtplan von Borsippa muss auffallen: Da der Tempelturm und der Nana-Tempel im Temenos auf die Einzugsstraße des Königs ausgerichtet waren, ergab sich für den Haupthof des Temenos eine nicht rechtwinklige Grundfläche; diese Einzugsstraße vom Nordosttor folgte nicht dem Prinzip der sich rechtwinklig kreuzenden Straßen, sie führte direkt zum Temenos. Derartige Verstöße gegen ein Planungsprinzip führen oft zu städtebaulichen reizvollen Lösungen. Als Blickachsen werden sie erst der Neuzeit, besonders dem Barock zugeschrieben. Griechenland Die klassische Antike wird zumeist wegen ihrer maßstabsetzenden Architekturleistungen (Tempel, öffentliche Gebäude) bewundert. Welche Bedeutung die Griechen der Stadt

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beimaßen, geht aus den Worten Aristoteles (384-322 v. Chr.) hervor: »Das, was den Menschen über den Zustand des Barbarentums erhebt, in dem er bloß ein wirtschaftliches Wesen ist, das, was ihn befähigt, alle seine höheren Fähigkeiten, die im Barbarentum nur schlummern, zu entwickeln, nämlich: gut und richtig zu leben statt nur zu leben, das war seine Teilnahme und Mitgliedschaft an einer Stadt. Des Menschen körperliches und animalisches Dasein mag durch das Land befriedigt sein, seine geistigen Bedürfnisse können nur durch die Stadt erfüllt werden.« – Verteidigung (Mauern, Akropolis als Fluchtburg, Ausnutzung der Topographie) – Selbstverwaltung (Platz als Raum für Handel und öffentliches Leben) – Religion (Tempel und Heiligtümer an exponierten Stellen auch im Stadtraum) Typisch für den Stadtgrundriss ist die freirythmische Gliederung der Gesamtanlage, die Veränderungs- und Erweiterungsfähigkeit und die Anpassung an die landschaftlichen und topografischen Begebenheiten.

Bild 2.3: Alexandria: (Ägypten 331 v. Chr.) Von Alexander dem Großen gegründet. Nilmündungsgebiet mit Hafenanlage. Hauptstraße verbindet Hafen am See mit Hafen am Meer mit Agora und Theater.

Bild 2.4: Legionslager Neuß: (bis 100 n . Chr.) Klassisches Römerlager mit differenzierter Anlage, Achsenkreuz der Straßen decumanus und cardo, Forum am Schnittpunkt mit Praetorium. In den Quartieren Depots, Magazine, Unterkünfte für Offiziere und Mannschaften. Vorbild für Kolonialstädte.

Bild 2.5: Frühzeitliche Stadtanlagen Trier: (43 n. Chr. als Stadt ausgebaut) Moseluferstraße und Flussübergang mit alter Treverersiedlung. Mittig gelegenes Forum, am Hang Theater, Thermen, Stadion, Stadtmauer aus dem 4. Jh. n. Chr.

Im Hellenismus (350-100 v. Chr.) erweiterte sich durch die Eroberungsfeldzüge Alexanders

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2.1 Baugeschichte

des Großen der griechische Machtbereich. Er war darauf angewiesen schnell und planmäßig Siedlungen als Handelsplätze und Stützpunkte anzulegen. Diese Städte waren geprägt durch eine gerasterte Grundform und ein einheitliches Muster von Blockstrukturen. Römisches Reich Die römischen Festen (castra Romana) lassen sich von den rechteckigen hellenistischen Militärbefestigungen ableiten. Dieses Castrum wurde für 500 Jahre Grundlage des römischen Städtebaus, wann und wo immer römische Legionen das Imperium Roms ausdehnten: bis Paris, Wien, Bonn und London. Im Grundriss war es quadratisch oder rechteckig, seine Seiten nahmen die Haupthimmelsrichtungen auf. Das römische Forum, der griech. Agora nachgebildet, und die öffentlichen Gebäude lagen am Schnittpunkt der beiden Hauptstraßen: Der Cardo führte vom Nord- zum Südtor, der Decumanus vom West- zum Osttor. Die Nebenstraßen wurden rasterförmig eingefügt. In etlichen Fällen versprang der Cardo am Forum. Den Gründungsakt gliederten die Römer nach etruskischen Riten in vier Vorgänge: 1. inauguratio = Standortbestimmung durch Prüfung tier. Eingeweide als Vorzeichen; waren diese gesund, wurde auch für die Menschen Gesundheit erwartet, 2. limitario = Bestimmung der äußeren und inneren Grenzen, 3. orientatio = Ausrichtung des Decumanus zwischen Osten und Westen und 4. consecratio = Weihe der Stadt unter den Schutz der Götter, wodurch die als Standortwahl und Flächennutzungsplanung zu bezeichnenden Handlungen Verbindlichkeit für jedermann erhielten. Germanische Siedlungsformen (Bild 2.6 a-f) Im mitteleuropäischen Raum in der Zeit der nomadisierenden Jäger (1000 v. Chr.) sind nur vorübergehend benutzte Rastplätze nachweisbar. Erst in keltischer Zeit (seit 700 v. Chr.) mit der Sesshaftwerdung der Sippen und Stämme haben wir dauerhafte Siedlungen, in denen Menschen Ackerbau betreiben, Vieh halten und sich Arbeit nach ihren Fähigkeiten teilen. Je wohlhabender und unabhängiger

diese Gruppen wurden, desto notwendiger wurde es, sich gegen Gefahr von außen zu verteidigen. Dies führte zu befestigten Siedlungen. Noch heute nachweisbare Formen, die den Beginn der Landnahme und Sesshaftigkeit kennzeichnen, sind: a) der Weiler (Rundling) Bild 2.6a b) das Rundplatzdorf Bild 2.6b c) das Haufendorf Bild 2.6c d) das Straßendorf Bild 2.6d e) das Angerdorf Bild 2.6e f) das Waldhufendorf Bild 2.6f 1.5 Mittelalter (Bild 2.7 a-b) Die keltischen „oppida“ wurden zwischen 500 und 100 v. Chr. aufgegeben oder verloren ihre Bedeutung als Siedlung, Die Römerstädte wurden 300 n. Chr überrannt und geplündert, behielten jedoch vielfach ihre Befestigungen, ihre verkehrswichtige Lage und bewahrten zum Teil ihre große Bedeutung für die Christianisierung. Als Keime für spätere Siedlungen blieben einstraßige Anlagen der Händlersiedlungen (Straßburg). Nachdem die großen Völkerbewegungen abgeklungen waren und so etwas wie eine politische Ordnung eintrat, bildete sich allmählich wieder eine Zivilisation, die aus einigen bäuerlichen, sich selbst versorgenden Anwesen bestand und einem ausgeprägten Bedürfnis nach Warenaustausch. Dies machte Märkte erforderlich. Es entstanden eine große Anzahl an festen Plätzen und durch die neue soziale Ordnung des Lehnsystems entstand eine große Anzahl von Herrensitzen. Die Christianisierung begünstigte die Gründung von Klostern und es entstanden Bergwerksstätten (durch die Funde von Bodenschätzen) und Orte mit Salzquellen. Alle Grundherren hatten ein Interesse an der Förderung und dem Schutz dieses Systems, da die landwirtschaftlichen Erträge eine Steigerung über einen gewissen Mittelwert hinaus kaum zuließ, während eine nicht bäuerliche Wirtschaft eine Steigerung der Wirtschaftskraft bot. Daraus folgte, dass den Bewohnern eine Reihe von Anreizen und Rechten eingeräumt wurden. Zum Beispiel:

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Bild 2.6a: Weiler (Rundling): Gewachsener Hoftyp in Addition, meist eine Sippe oder mehrere Familiengruppen mit organisierter Landwirtschaft und Viehhaltung.

Bild 2.6c: Haufendorf: Lose Gruppierung von Einzelhöfen (Weilern) mit einer erkennbaren Orientierung auf eine platzartige Ausweitung (gemeinsame Weide, Wasserplatz später Kirche, Friedhof, Schmiede).

Bild 2.6b: Rundplatzdorf: Ausrichtung der Höfe auf einen gemeinsamen Treffpunkt, Dorfplatz, Linde o.ä., später von der Kirche besetzt. Felder radial hinter dem Hof gelegen.

Bild 2.6d: Straßendorf: (nach 12. Jh.) An einer Straße aufgereihte Höfe, oft mit einer kaum erkennbaren Aufweitung, Eckpunkte durch Erweiterungen schwer erkennbar. Felderwirtschaft im Anschluss an die Hoflagen.

2.1 Baugeschichte

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– Märkte abzuhalten – Bürgermeister und Rat zu bilden – Verträge zu schließen und ein Siegel zu führen – den Ort mit Mauern zu umgeben – bestimmte Abgaben zu erheben Später kamen die Rechte hinzu: – eigene Münzen zu prägen – Befreiung von bestimmten Abgaben oder vom Waffendienst usw. Diese Rechte wurden allgemein als „Stadtrechte“ bezeichnet.

Bild 2.6e: Angerdorf: (13. u. 14. Jh.) Bewusste Aufweitung der Siedlungsmitte mit Wiese, Teich, Kirche, Handwerkerhäusern, einfach bis hin zu repräsentativen Anlagen.

Bild 2.6f: Waldhufendorf: Reihung von gleichartigen Hofgruppen als Rodungsdorf in einer Kolonisierungszeit und gegend. Hinter dem Hofgebäude Acker soweit gerodet, danach Waldflur.

Bild 2.7a: Gewachsene Stadt des Mittelalters. Fritzlar/Hessen: Klostergründung des 8. Jh.; die Stadt entstand aus einem Straßenmarkt

Gegründete Stadt des Mittelalters: Lübeck Gründung der Handelsstadt zwischen den Kristallisationspunkten Domburg und Burg (aus dem 11. bzw. 12. Jh.) durch Heinrich den Löwen

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Die soziale Hierarchie wurde in bauliche Stufen umgesetzt. Das Bild der Stadt erhielt durch die baulichen Symbole eine große gestalterische Aussage sowohl in dem äußeren Erscheinungsbild als auch in der Folge von Plätzen und dominierenden Gebäuden im Inneren. Die Kirche war Mittelpunkt nicht nur des sozialen und gesellschaftlichen Lebens, sie war auch räumlicher Mittelpunkt einer Stadt. Rathaus und Markt, die Stadtpfarrkirche und die Klöster waren mit der Burg zusammen der typisch baulich räumliche Ausdruck der Gewaltenteilung der mittelalterlichen Gesellschaft. Bild 2.8c: Rothenburg o.d.T. (1250) Bild 2.8 a-c: Mittelalterliche Siedlungsformen

Bild 2.8a: Münster i. Westfalen (ca. 1200)

Bild 2.8b: Herford (1150)

Sowohl die Zufälligkeit der Bebauung wie das Formgefühl der mittelalterlichen Bauherren ließen es nie zu axialen, symmetrischen oder geometrisch bestimmten Anordnungen kommen, sorgten aber immer für sich optisch schließende Straßenräume. Das Stadtbild entwickelte im Laufe der Zeit eine Fülle von Blickpunkten durch die Vorliebe für Kirchen, Türme etc.. Brunnen stellte man nicht in die Mitte eines Platzes, sondern lieber verschoben gegen eine Platzecke. Alles wirkte zufällig. Interessant waren auch die Maßstabsbeziehungen der einzelnen Gebäude untereinander. Es konnte sein, dass ein besonders großes Gebäude durch ein sehr kleines nebenan hervorgehoben wurde. Mit wachsendem Reichtum der Stadt und daraus folgendem verstärktem Schutzbedürfnis wurden die Stadttore immer mächtiger und entwickelten sich oft zu wahren Torburgen. Planstädte des Mittelalters Die Kaiserpfalz, zunächst als Stätte öffentlicher Rechtsprechung gebaut, wurde Vorbild für die Bauten des Adels, aber auch für das Rathaus, das vom niederen Gericht zum Sitz der Selbstverwaltung freier Reichsstädte aufstieg und damit Symbol städtischer Freiheit wurde. Von den Adels- und Klosterburgen übernahmen die Städte die Mauern, Befestigungsanlagen und

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2.1 Baugeschichte

den Namen: der Begriff »Bürger« für das lat. civis entstand im Mittelalter. Dom, Rathaus und Stadtmauern wurden für Jahrhunderte die weithin sichtbaren »Wahrzeichen« der Stadt. Ihre Mitte jedoch blieb seit eh und je der Markt, dessentwegen Kaufleute und Handwerker Städte gebaut und mit der Welt über ihre Handelswege verbunden hatten. Nach den häufigeren Straßennetzen lassen sich folgende Grundrisstypen unterscheiden: a) Straßenmarkt- oder Langzeilentyp (C) als rein linearer Einstraßentyp (die Wike) oder zum Parallelstraßentyp (D) erweitert (Bern, Lemgo),

b) Querrippentyp oder abgewandelt zum Fischgrätentyp (F) (Prenzlau), c) Rechteckiger Quadratrastertyp (G), ähnlich dem Schachbrett (Breslau), d) radial-konzentrischer Typ (H) Nördlingen), e) Sonderformen, z.B. die ville envelopee (E) = Stadt auf einem Hügel, deren Straßen den Höhenlinien folgend die Stadt »einhüllen«. Für den Stadtumriss fehlte ebenfalls ein Kodex. Die topographischen Gegebenheiten wurden für den Schutz der Stadt und ihrer Handelswege ausgenutzt; von der freien Landschaft grenzte sie sich durch ihre Mauern klar ab.

Bild 2.9: Planmäßige mittelalterliche Siedlungsgrundrisse

Renaissance Im Gegensatz zu den gewachsenen und den gegründeten/geplanten Städten muss man nun von den erdachten Städten sprechen, im zuge der Zeitwende, die kulturgeschichtlich mit Begriffen wie Renaissance, Humanismus und Reformation umschrieben wird. Folgende Wandlungen erfolgen für die Stadt: Rückgang der Machtstellung des Patriziats, machtaufsteigende Fürsten, Rückgang und Verlust der städtischen Freiheit, Ablösung der Silberwährung zugunsten des Goldes, neue

Handelswege zum Westen, vom Handwerk zur Manufaktur, Säkularisation, Umstellung des Verteidigungssystems Theoretiker schlugen nun vielfach die Pläne der Idealstadt vor, unter anderem. Dürer. Gemeinsam ist allen Idealstädten der Vorrang des Befestigens und sie beziehen sich zumeist auf ein fürstliches Schloss oder eine Zitadelle. Anliegen des Bürgers, des Verkehrs, des Marktgeschehens etc. sind zweitrangig.

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Bild 2.11: Idealstadtpläne

In Italien, Frankreich und Deutschland entstehen aus den Erkenntnissen antiker Vorbilder und den neuen exakten Wissenschaften geometrisch und mathematisch orientierte Stadtpläne, die die neue Sicht der Welt auf das Zusammenleben der Menschen projizieren. Formales Ebenmaß, die Harmonie der Teile, die sich zu einem Gesamtkunstwerk zusammenfügen sind höchstes Gesetz. Die Gliederung der Stadt in ständig geordnete Wohnbezirke, öffentliche Gebäude und Plätze und ihre Verteidigungsmöglichkeiten bestimmen den Grundriss. Bei allen Beispielen dieser Zeit zeigt sich der Stadtmittelpunkt als freier Platz für die Selbstdarstellung und Selbstbestimmung des freien Bürgers. Die Kirche und das Rathaus sind Teile des geometrischen Systems und erhalten ihre Lage nach der Bedeutung in der Gesellschaft. Burg bzw. Schloss eines westlichen Herrschers kommt nur in wenigen Idealstadtplänen vor. Die Fürsten regieren von Ihren Sitzen auf dem Lande die Städte. Von den Idealstädten ist fast nichts realisiert worden (Neu-Breisach, Longwy). Barockzeit Erst über die Barockzeit (1600 - 1750) gewinnen die Ideen, die über fast 200 Jahre entwickelt wurden, Eingang in die Realisierung. Die gesellschaftspolitische Veränderung mit dem erstarkenden Adel und der Kirche nach der Gegenreformation führt zu axialen Anlagen und zu Stadtstrukturen, die auf den Herrschaftssitz bezogen sind. Die Fürsten bauen ihre Residenzen außerhalb der

Stadt (Versailles, Schönbrunn, Potsdam) und binden Stadt und Umland mit Gärten, Alleen und Kanälen in das Gesamtkonzept ein. Dem barocken Stadtgrundriss liegt wie in der Renaissance ein strenges formalistisches Muster zugrunde, in das Plätze und öffentliche Gebäude eingefügt werden. Alles ist der zum Schloss führenden Achse untergeordnet. Versailles und Vaux-le-Vicomte sind Vorbild für jeden mitteleuropäischen Fürsten. Nach dem 30-jährigen Krieg eifern alle mit den ihnen zur Verfügung stehenden Mitteln dem französischen Hofe nach. So entstehen in den deutschen Kleinstaaten eine Vielzahl von barocken Residenzen in oder an den Städten, die großzügig und oft übersteigert angelegt werden, um den Erwartungen des Zeitgeistes zu entsprechen (Paris, Rom, Nancy, Mannheim als Übergang Karlsruhe).

Bild 2.12: Der barocke Stadtgrundriss

Die Zunahme der Bevölkerung – auch durch Zuwanderung – erfordert schnelle und planmäßig angelegte Neustädte oder Stadterweiterungen (Friedrichstadt, Hanau, Glückstadt, Freudenstadt).

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2.2 Baustile

1898 von dem Briten Sir Ebenezer Howard (1850 – 1928) konzipierter Stadttypus (»garden city«) mit sozialreformerischen Zielsetzungen: eine eigenständige, von Grünanlagen durchsetzte Siedlung in der Nähe übervölkerter Großstädte. Durch die Gartenstadt sollte das übermäßige Wachstum der Städte einerseits und die Landflucht andererseits verhindert werden. Arbeitsstätten, und gesundes Wohnen sollten miteinander verbunden werden. Nach dem Gartenstadtprinzip entstanden in Großbritannien nördlich von London Letchworth (1903) und Welwyn Garden City (1920), in Deutschland Hellerau (1907/08; heute Stadtteil von Dresden).

Bild 2.13: Deutsche Idealstadtpläne

19. Jahrhundert (1767 - 1933) – starkes Anwachsen der Bevölkerung in Deutschland von 25 auf 65 Mill. Liberalismus, Nationalismus Sozialismus, industrielle und soziale Revolution – monumentale Bauaufgaben sonst Fabriken, Schlachthöfe Kraftwerke, Markthallen (keine Vorbilder vorhanden) – Stadterweiterungen, Stadtumbauten – erstmals Aufstellung eines Bebauungsplanes (Plan von Hobrecht 1858 – 1861) für die Stadt Berlin. – Dann Gartenstadtkonzepte 1917 Kiel-Gaarden und Krupp Werks- Wohnsiedlungen.

Bild 2.14: Kiel Gaarden

2.2 Baustile Romanik von ca. 1000 – 1250 Für die Romanik typisch sind massives und dickes Mauerwerk, kleine Fenster und Türen, Rundbögen sowie Quadrat und Kubus als Grundrissformen. Die Bauwerke besitzen nur wenige Verzierungen und wirken sehr nüch-

tern und streng. In der Epoche der Romanik wurden erstmals monumentale Bauwerke mit durchgehenden steinernen Gewölben errichtet. (Dom zu Speyer)

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Barock/Rokoko von ca. 1600 – 1770 Der Barock kennt keine geraden Linien. Alle Formen scheinen in Bewegung zu sein. In dieser Zeit wurden ovale Fenster gebaut und die Decken mit reichlich Stuck verziert. Sowohl Gebäude als auch Gärten wurden symmetrisch gestaltet. (Petersdom in Rom)

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Dom zu Speyer

Gotik von ca. 1250 – 1520 Typisch für die Zeit der Gotik sind Kreuzrippengewölbe und Spitzbögen in Fenstern und Türen. Dieser Baustil ist außerdem geprägt von hohen, steilen Türmen und einer scheinbaren Auflösung der Mauern in Fenster, Tore und steinernen Schmuck. (Kölner Dom)

Kölner Dom

Renaissance von ca. 1510 – 1620 Vorbild für die Renaissance war die antike Kunst. Man achtete beim Bau auf Symmetrie und betonte horizontale und vertikale Linien. Typisch für Gebäude dieser Epoche sind u.a. Rundbögen und Säulen. (Rathaus von Augsburg)

Rathaus von Augsburg

Petersdom in Rom

Klassizismus von ca. 1770 – 1830 Im Klassizismus erfolgte ein Rückgriff auf antike Formen. Die Bauwerke besitzen nur wenig Verzierungen und wirken streng, nüchtern und sparsam. Typisch für die Gebäude dieser Zeit sind die horizontale und vertikale Gliederung sowie das Giebeldreieck mit langen Säulenreihen. (Fridericianum Kassel)

Fridericianum Kassel

Historismus von ca. 1830 – 1900 In der Epoche des Historismus wurden wahllos alle bisherigen Baustile vermischt. Typisch für diese Zeit ist die auf Repräsentation ausgerichtete Architektur.

Staatstheater Cottbus

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2.3 Wiederverwendung von Baustoffen oder ökologisches Bauen

Jugendstil von ca. 1890 – 1910 Typisch für den Jugendstil sind geschwungene und fließende Linien, kunstvolle Ornamente sowie Tier- und Pflanzenmotive. In den Bauwerken dieser Zeit wurden erstmals in größerem Umfang die neuen Materialien Glas und Stahl verwendet. (Staatstheater Cottbus)

Einsteinturm in Potsdam

Einen Sonderweg beschreiten die gleichzeitig entstehenden Bauten des Expressionismus (Erich Mendelsohn, Hans Poelzig, Fritz Höger, Michel de Klerk), die mit ihren häufig rundplastischen Formen den Eindruck abstrakter, monumentaler Plastiken vermitteln und einen über den reinen Funktionalismus hinausreichenden Ausdruckswert anstreben. (Einsteinturm Potsdam) Vor allem große Bauwerke wie Kirchen und Schlösser entstanden oft in einem Zeitraum von mehreren Jahrhunderten. Dadurch ist bei diesen sehr häufig eine Vermischung oder Kombination verschiedener Architekturstile zu beobachten. Ein Beispiel hierfür ist im Harz das Schloss in Herzberg mit Elementen der Spätgotik, der Renaissance und des Klassizismus. Für optisch und räumlich abgrenzbare Bereiche sollte durch eine Mischung von individuell gestalteten Einzelbauten, die durch grundsätzliche Übereinstimmung wie Maßstäblichkeit, Dachform, Material und gleiche Rücksichtnahme auf die Umgebung den Eindruck einer harmonischen Einheit hervorrufen.

Bei der Entscheidung für einen bestimmten Baustil sollten geschichtliche Ausprägungen berücksichtigt, auf regionale Besonderheiten oder auch nur auf die Topografie geachtet werden: – Ein lebendiges Erscheinungsbild einer Siedlung ist schablonenhaften Wiederholungen vorzuziehen – Je dichter die Bebauung, desto größer wird der Regelungsbedarf. – Vorhandene Bausubstanz und ablesbare Gestaltungsmerkmale sind maßstabsgebend für die Planung. – Landschafts- und ortstypische Materialien sind unter ökologischen Gesichtspunkten zu bevorzugen. Es sollte versucht werden, die Ziele – bauliche Harmonie und Abwechslung, – Orientierbarkeit und Unverwechselbarkeit, – Maßstäblichkeit und Spannung miteinander in Einklang zu bringen. Die Gestaltung von Dach, Wand, Einfriedung, Bepflanzung, Haupt- und Nebengebäuden ist bestimmend für die Erscheinungsform des straßenseitigen Raumes. Dazu zählen auch die Stellung der Gebäude, Vor- und Rücksprünge, Erker, Giebel, Aufbauten, Eingänge, Höhenlage und Bauweise. Auch die Wahl des Baustoffes ist von hoher Bedeutung. Gebäude können aus unterschiedlichen Materialien oder einer Kombination verschiedener Materialien erstellt werden. Man unterscheidet: – Holzbauweisen – Mauerwerksbau – Beton- und Stahlbetonbau – Sonderbauweisen (Lehm, Glas) Festsetzungen über einige dieser Elemente, die in der Summe die Gestaltungsbildung ausmachen, können ein Mindestmaß an Einheitlichkeit sicherstellen und innerhalb dieses Rahmens eine angemessene Vielfalt zulassen.

2.3 Wiederverwendung von Baustoffen oder ökologisches Bauen Der Aspekt der Energieeinsparung ist sicherlich zentral für die Planung ökologischer Bauwerke, zusätzlich sollte auch auf das

Dämmmaterial geachtet werden. Natürliche und aus Recyclingprozessen gewonnene Dämmstoffe belasten die Umwelt bei Bau,

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Betrieb und späterem Abriss des Gebäudes am geringsten. Will man das Bauen umweltschonender gestalten, sollte vor allem der Rohstoffverbrauch vermindert werden. Es können verstärkt Baumaterialien eingesetzt werden, die entweder von nachwachsenden Rohstoffen stammen oder die mehrfach verwendet werden können, beispielsweise durch Recycling. Damit wird die Landschaft geschont, da weniger Steinbrüche und Kiesgruben angelegt werden müssen und man auf ein paar Deponien verzichten kann. Ein Ziel ökologischen Bauens heißt also, die Baustoffe möglichst lange im Kreislauf zu halten. Darüber hinaus muss man auch wissen, welche Stoffe sich für eine Kreislaufwirtschaft besonders anbieten. Hinsichtlich des Kreislaufs stellen sich zwei Fragen: Die erste betrifft die aktuelle Verwendung der vorhandenen Substanz, die vor 100 oder 30 Jahren verbaut wurde, die zweite die Wiederverwertung der vorhandenen Materialien. Nach der Bilanzierung folgt die Bewertung in einer Ökobilanz. Beispielsweise kann die Frage lauten: Was ist wichtiger, Energieeinsparungen oder Landschaftsschonung? Und da Bauen immer einen Eingriff in das Umfeld bedeutet, müssen auch soziale, ökonomische, ästhetische, bauphysikalische und vielleicht noch mehr Aspekte berücksichtigt werden, um ein Gebäude ganzheitlich zu beurteilen. Bei der Bilanzierung sollten nicht nur die verbrauchten Stoffmengen betrachtet, sondern auch die individuellen Belastungen der Umwelt durch Emissionen in Luft, Wasser und Boden berücksichtigt werden. Die Umweltverträglichkeit eines einzelnen Stoffes zu beurteilen, reicht nicht aus, da ganz unterschiedliche Materialien und Stoffmengen verbaut werden. Vielmehr müssen Bauteile oder gar ganze Bauwerke bilanziert werden. Hinzu kommt, dass die Lebensdauer von Bauwerken sehr hoch ist. Bei großen Ingenieurbauten wie Staumauern rechnet man mit 200 Jahren, bei Brücken mit 70 bis 100 Jahren, bei Wohngebäuden mit 50 Jahren, bei Fabrikgebäuden, je nach Sparte, zwischen 15 und 30 Jahren. Im Bauwesen kommen eine Vielzahl verschiedenster Stoffe zum Einsatz, die sehr unterschiedliche Funktionen und Anforderungen

erfüllen müssen, wie Mauerwerk, Dämm- und Isolierstoffe und Materialien für den Innenausbau. Für Bauprodukte, die in Deutschland verwendet werden, muss aufgrund der Vorschriften der Landesbauordnungen ihre Brauchbarkeit für den Bau nachgewiesen werden. Dies geschieht durch allgemein bauaufsichtliche Zulassung, Prüfzeichen und/oder Prüfzeugnis. Zielsetzung des Bauordnungsrechts war seit jeher primär die Gefahrenabwehr. Unberührt bleiben viele Aspekte, die für eine ökologische Gesamtbeurteilung erforderlich wären. Um auch den ökologischen Gesichtspunkten gerecht zu werden, hat sich die Bewertung von Baustoffen mittels Ökobilanzen durchgesetzt. Diese dienen als Instrument zur standardisierten Bewertung von Umwelteinflüssen und erstrecken sich über den gesamten Lebenszyklus eines Bauprodukts. Holz ist der klassische natürliche Baustoff. Die Umweltbelastung bei der Gewinnung von Holz ist relativ gering, sofern die Hölzer aus nachhaltiger Forstwirtschaft und möglichst aus der Region des Baus stammen. Weiterhin ist Holz ein beachtlicher Kohlenstoffspeicher (in Zellulose umgewandeltes Kohlendioxid), kommt in der heimischen Natur fast beliebig vor und ist ein nachwachsender Rohstoff. Tropenhölzer sollten beim Holzbau vermieden werden. Gegen sie spricht vor allem, dass sie nur durch Zerstörung des global wichtigen tropischen Regenwaldes gewonnen werden können. Zudem kommt der unverhältnismäßig große Transportaufwand hinzu. Als Baustoff bringt Holz von Natur aus viele Vorteile mit sich: Es benötigt zur Gewinnung, Verarbeitung und beim Einbau weniger Energie als andere Baustoffe. Holz schont andere Rohstoffe, da es bei nachhaltiger Bewirtschaftung des Waldes immer wieder nachwächst und so ein stets verfügbarer Rohstoff ist. Es hat eine lange Lebensdauer und ist unbehandelt frei von Schadstoffen. Lehm ist eine traditionelle Alternative zu Holz. Er dämmt zwar nur mäßig, weist aber eine hohe Speicherfähigkeit für Wärme und Feuchtigkeit auf. Lehm kann meist leicht aus der Region beschafft werden, und die

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2.3 Wiederverwendung von Baustoffen oder ökologisches Bauen

entstehenden Lehmgruben schädigen die Natur nur gering, da sie zum Grundwasser hin dicht sind. Dadurch sind sie nach dem Abbau als Abfalldeponien geeignet, weil keine gefährlichen Stoffe ins Grundwasser eingetragen werden können. Die Verwendung von Lehm beim Bau wirft jedoch technische Probleme auf: mangelhafte Druckfestigkeit, schlechte Beständigkeit gegenüber Wasser und geringe Zugfestigkeit, die sich beim Trocknen in Rissbildung bemerkbar macht. Die beiden ersten Probleme sind konstruktiv leicht lösbar durch gute Planung und dicke Mauern. Das dritte Problem führte schon in der Vergangenheit zur Entwicklung erster Verbundstoffe. Man mischte Stroh in den Lehm oder brachte den Lehm auf ein Weidengeflecht auf. Der Lehmbau erfordert in heutiger Zeit sehr spezielle Kenntnisse und wird nur sehr selten in gemäßigten Breiten verwandt. Lehm oder Ton in gebrannter Form ist das Rohmaterial für Ziegel und Klinker. Die ökologische Unbedenklichkeit dieser Materialien hängt allerdings von den Produktionsprozessen (genauer gesagt von der Abgasreinigung) in den Ziegeleien und den Transportwegen ab. Für das Brennen der Ziegel können Abfallstoffe wie Sägemehl, Papierschlamm oder Polystyrolschaum, ja sogar ölhaltige Erde verwendet werden, um die Energiekosten beim Brennen zu mindern. Die dabei entstehenden Emissionen bilden in den Ziegeln feine Gasbläschen, die ihnen bessere Wärmedämmeigenschaften verleihen. Doch die für ökologisch verantwortungsbewusstes Bauen notwendigen Wärmedämmeigenschaften sind mit Ziegelmauerwerk allein, nicht zu erreichen. Oft muss eine zusätzliche Wärmedämmung von außen angebracht werden. Ziegel haben jedoch wichtige positive Eigenschaften. Sie gleichen Feuchtigkeit aus und weisen eine gewisse Dampfdurchlässigkeit auf. Diese Eigenschaft ist klimatisch erwünscht, aber technisch bei einigen Baustoffen problematisch, weil es durch Kondensatbildung zu Schäden im Mauerwerk kommen kann. Umstritten im Ökobau, aber in weiten Teilen aus Kostengründen unverzichtbar, ist die Verwendung von Zement und damit auch von

Beton. Das Bauen mit Beton belastet die Umwelt durch den Verbrauch von Energie und Landschaft. Seine Bestandteile werden in Kalksteinbrüchen und Kiesgruben gewonnen. Dabei werden zwangsläufig Biotope zerstört, und durch das wasserdurchlässige Gestein können leicht Fremdstoffe, beispielsweise Düngemittel, ins Grundwasser eindringen. Die Zementherstellung ist aufgrund der dort üblichen Feuerungstechnik problematisch. So verheizen Zementwerke unter anderem Steinkohlenflugasche, Filterstäube aus Rauchgasreinigungsanlagen und Filterpresskuchen, die aus Klärschlamm von Chemieanlagen bestehen, Altreifen, Teppichreste aus Kunstfasern sowie Altöl. Beton wird hauptsächlich für die Grundkonstruktion von Häusern verwendet. Er spielt als Wärmespeicher eine herausragende Rolle. Als Zuschlag zu Beton kann aufgearbeiteter und gereinigter Bauschutt beigemischt werden. In diesem Fall ist die Umweltverträglichkeit von Beton günstiger zu beurteilen. Ein Klassiker im Bau sind Kalksandsteine, die ebenfalls künstlich hergestellt werden. Sie entstehen, wenn eine Mischung aus gebranntem Kalk und Quarzsand unter Druck bei etwa 250 Grad Celsius zusammengebacken wird. Die Umweltbelastung ist dabei relativ gering, weil Kalksteinbrüche die Landschaft zwar auch schädigen, aber leichter rekultivierbar sind als Kies- oder Tongruben und weil sich darüber hinaus der Energieverbrauch bei der Herstellung in Grenzen hält. Aus ökologischer Sicht ist Kalksandstein ein regional zu bevorzugendes Baumaterial für Mauerwerk, das tragende Funktion hat. Es muss meist mit zusätzlicher Wärmedämmung versehen werden. Aufgrund seiner Festigkeit und Wärmespeicherfähigkeit ist Kalksandstein sehr beliebt bei der Konstruktion von Passivhäusern. Diese Häuser benötigen häufig keine Heizung, stellen jedoch extreme Anforderungen an die Wärmedämmung der Außenwand und die Speicherfähigkeit der Innenwände. Aber nicht jeder aus der Natur stammende Baustoff bedeutet einen Beitrag zum ökologischen Bauen. Beispielsweise dämmen Natursteine sehr schlecht, Mauern aus Sandstein durchfeuchten schnell, und das im Granit ent-

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haltene Uran ist radioaktiv und kann den Innenraum belasten. Natürliche Gesteine sind, je nach dem, wie sie entstanden sind, mehr oder weniger druckfest, tragfähig, dicht und frostsicher und deshalb unterschiedlich geeignet für Baumaßnahmen jeglicher Art. Auch bedrohen in jüngster Zeit Schadstoffemissionen (saurer Regen) viele alte Baudenkmäler aus Kalk- oder Sand-

stein. Zusätzlich hat der Zwang zur Rationalisierung den Einsatz von Natursteinen auf das Sanieren und Restaurieren alter Gebäude und dekorative Bauelemente beschränkt. Die ersten und ältesten Gesteine, die beim Erkalten und Erstarren durch Lava entstanden sind, werden Erstarrungsgesteine genannt. Je nachdem wie tief sie liegen, nennt man sie Erguss-, Oberflächen-, Gang- und Tiefengesteine.

Tabelle 2.15: Entstehung und Unterscheidung der Gesteine Erstarrungsgesteine (primäre Gesteine, Eruptivgesteine) aus Magma entstanden

Ablagerungen (Sedimente)

Ablagerungsgesteine (Sedimentgesteine)

Umwandlungsgesteine (Metamorphe Gesteine)

Umwandlung

Verwitterung

Verfestigung

Umwandlung

Basaltsteinbruch im Siebengebirge

Kiesgrube in Norddeutschland

Kalksteinbruch im Altmühltal

Gneisformation in Norwegen

Lavagestein z.B. Basaltlava entstanden durch vulkanischen Ausfluss oder Auswurf unter Einwirkung von Gasen

mechanische Sedimente z.B. Sand, Kiessand, Lehm, Ton, Mergel entstanden durch Verwitterung der Erstarrungsgesteine, indem diese durch Wasser und Eis abgetragen, gelöst und in Täler und Ebenen transportiert wurden

aus mechanischen Ablagerungen z.B. Sandstein, Kalkstein, Dolomitstein Schieferton, Grauwacke entstanden durch Verfestigung der Ablagerungen mittels Kalk, Ton, Eisen usw.

Paragesteine z.B. Quarzit, Marmor, Dachschiefer entstanden aus Sedimenten durch Bewegungsvorgänge in der Erdkruste und Umlagerungen verbunden mit Hitze und Druckwirkung

junge Ergussgesteine (Oberflächengesteine) z.B. Basalt, Trachyt, Andesit entstanden durch schnelle Abkühlung an der Oberfläche alte Ergussgesteine (Porphyre) z.B. Diabas, Melaphyr, Quarzporphyr entstanden durch langsame, ungleichmäßige Abkühlung in geringer Tiefe Tiefengesteine z.B. Granit, Diorit, Syenit, Gabbro entstanden durch langsames Abkühlen in der Tiefe

aus biogenen Sedimenten z.B. Muschelkalkstein, biogene Sedimente (aus Kreideschlamm entstanden durch VerfesPflanzen oder Tieren tigung pflanzlicher und entstandene) z.B. Mutierischer Ablagerungen schelschalen, Kreideschlamm, Kieselgur entstanden durch Absterben und Ablagern von Tuff Pflanzen und Tieren z.B. Bimssteintuff = Trass, Porphpyrtuff Diabastuff entstanden durch Verfesvulkanische Ablagetigung vulkanischer Ablarungen, z.B. Bimskies gerungen entstanden durch Ablagern vulkanischen Auswurfgesteins

Orthogesteine (magmatischen Ursprungs) z.B. Gneis, Serpentin, Granulit entstanden aus Erstarrungsgesteinen durch Bewegungsvorgänge in der Erdkruste, wobei sie geschmolzen, gemischt, gepresst wurden (Umkristallisation)

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2.4 Aufnahme von Geländeflächen

Durch physikalisch-mechanische Verwitterung (Frost, Hitze, Regen, Wasser, Wind) und chemische Verwitterung (organische Säuren) bilden sich lose Ablagerungen, die sich mittels Kalk, Ton und Eisen verfestigen und somit das Ablagerungsgestein bilden. Eine vierte Gruppe stellen die Umwandlungsoder Umprägungsgesteine (metamorphe Gesteine) dar, die durch Schmelzen, erneutes Mischen, Umwandeln und Umprägen (Hitze und Druck im Erdinneren) bereits bestehender Erstarrungs- und Sedimentgesteine im Laufe der Zeit entstanden sind und noch entstehen können. Tabelle 2.16: Mindestdruckfestigkeiten der Gesteinsarten Gesteinsarten Kalksteine, Travertin, vulkanische Tuffsteine Weiche Sandsteine (mit tonigem Bindemittel) und dgl. Dichte (fest) Kalksteine und Dolomite (einschl. Marmor), Basaltlava und dgl. Quaritische Sandsteine (mit kieseligem Bindemittel), Grauwacke und dgl. Granit, Syenit, Diorit, Quarzporphyr, Melaphyr, Diabas und dergleichen

Mindestdruckfestigkeit in MN/m2 20 30

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80

120

Anhand der Mindestdruckfestigkeiten kann man leicht erkennen, dass einige der Gesteine eher geeignet sind, tragende Funktionen zu übernehmen, andere tatsächlich nur zur „Zierde“ oder in Innenraumbereichen verwendet werden sollten. Erstarrungsgesteine finden im Straßenbau häufig Anwendung; immer dann, wenn hohe Druck- und Tragfähigkeiten erreicht werden sollen. Auch für Hofauffahrten oder Parkplätze sind sie sehr gut geeignet. Ablagerungsgesteine wie der Sand- oder Kalkstein wurden früher häufig zur Erstellung von Bauwerken verwendet, sind aber, wie bereits erwähnt, durch Schadstoffeinträge bedroht. Deshalb werden diese häufig durch andere Materialien abgedeckt/abgedichtet, um sie so vor Umwelteinflüssen zu schützen. Der aus biogenen Sedimenten bestehende Muschelkalkstein wird zu Baukalk gemahlen und als Zusatz zur Verfestigung und Verbesserung des Bodens eingesetzt. Umwandlungsgesteine wie Quarzit und Marmor finden hauptsächlich Verwendung unter gestalterischen Gesichtspunkten und in der Bildhauerei. Metamorphe Gesteine wie zum Beispiel Schiefer (Gneis) ist aufgrund seiner nur geringen Festigkeit zu Bauzwecken nur bedingt verwendbar, z.B. als Abdeckung auf Dächern oder für nicht tragende Bauteile.

2.4 Aufnahme von Geländeflächen Vermessungsarbeiten spielen in jeder Bauphase sowie vor und nach dem Bauen eine wichtige Rolle. Sie sind vielseitig, umfangreich, zum Teil schwierig, zeitraubend und manchmal nicht ungefährlich. Zumeist sind für die Bauzeichnerin/den Bauzeichner allerdings nur zwei der Vermessungsarbeiten relevant. Dies ist zum einen – das Übertragen wesentlicher Lage- und Höhenpunkte vom Entwurf in die Wirklichkeit (Abstecken) und zum anderen – das Aufnehmen vorhandener Gegebenheiten (Gelände- und Bauaufnahmen sowie

abgeschlossener Arbeiten) zur Bestandsaufnahme und Abrechnung (Aufmass). Nur sehr selten wird sie/er mit dem „Fluchten, Visieren“ oder „Einmessen“ beschäftigt sein, da dies die Aufgaben der ausführenden Handwerker bzw. der Bau- und Vermessungsingenieure ist. Deshalb werden wir uns hier nur auf das Grundsätzliche beschränken. Bei Vermessungsarbeiten unterscheiden wir – Lagemessungen (Horizontalmessungen), bei denen Punkte im Gelände nach ihrer Lage zueinander festgelegt werden. Zumeist ist

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– Höhenmessungen (Vertikalmessungen), bei denen die Höhe verschiedener Punkte im Gelände auf eine Bezugshöhe z.B. NN (Normal Null) ermittelt wird.

Zumeist werden Lage- und Höhenmessungen gleichzeitig vorgenommen.

Tabelle 2.17: Vermessungsarbeiten, -techniken und -geräte Festlegen von Fluchtpunkten.

Festlegen von Höhenpunkten

horizontal „Fluchten“ mit Fluchtstangen mit Schnur und Schnurnägeln mit Nivelliergerät mit Laserstrahl

in einer Neigung „Visieren“ „Tafeln“ mit Visiertafeln mit Laserstrahl

Längenmessen

mit Gliedermaßstab, Bandmaß u.a. mit Rolltacho (Messrad) mit Nivellier (ungenau)

vertikal „Loten“ mit Wasserwaage mit Schnurlot mit Laserstrahl

Abstecken und Einmessen von Winkeln Rechte Winkel beliebige Winkel

mit Gliedermaßstab, Bandmaß u.a. nach 3:4:5 mit Schnuroder Bandmaß mit optischen Geräten, z.B. Winkelspiegel, prisma mit Kreuzscheibe mit Nivellier

Bild 2.15: Beispiele typischer Lagemessung

mit Nivellier (mit Horizontalkreis)

von einer Waagerechten aus „Einwägen“ „Nivellieren“ mit Wasserwaage und Richtscheit mit Nivelliergerät mit Laserstrahl mit Schlauchwaage Abstecken von Kreisbögen

mit x- und y-Werten im Gitterverfahren mit Bandmaß vom Leierpunkt aus

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Lagemessung. Punkte, die auf einer gemeinsamen Geraden liegen und damit eine Flucht bilden, die mit gemeinsamem Radius einen Bogen beschreiben, die einen Winkel festlegen, einen Polygonzug oder ein Flächenraster bilden, werden in ihrer horizontalen Lage zueinander abgesteckt oder aufgemessen (Bild 2.15). Festlegen einer Flucht („Fluchten“). Ausgangs- und Endpunkt bzw. Ausgangspunkt und Richtung müssen bekannt und festgelegt (ver-

markt) sein. Zwischenpunkte werden eingefluchtet – auf kurzen Entfernungen (bis etwa 25 m) mit einer straff gespannten Schnur, – bis zu 100 m mit Fluchtstäben – bis zu wenigen hundert Metern (je nach Qualität des Instruments) mit dem Nivellierinstrument und – bis zu mehreren hundert Metern mit dem Laserstrahl Bild 2.16

Bild 2.16: Fluchten

Längenmessungen müssen immer in der Flucht und in der Horizontalen vorgenommen werden. Diese nimmt man hauptsächlich mit dem Gliedermaßstab („Zollstock“) und Stahlbandmaß (meist 25 m lang) seltener mit Messketten und Messlatten vor. Auf ebenen Unterlagen, z.B. für das Aufmaß von Straßenflächen wird auch ein Rolltacho (Laufrad) benutzt. Bei schwachen Neigungen (z.B. bei der Stationierung im Straßenbau) wird in der Neigung gemessen, die Abweichung bleibt unberücksichtigt. In stark geneigtem Gelände ermittelt man die Entfernung zwischen zwei Punkten in der Waagerechten (Horizontalprojektion) mit einer Staffelmessung. Nach dem „Lehrsatz des Pythagoras“ lässt sich die geneigte Strecke exakt berechnen. Bild 2.17

Bild 2.17: Staffelmessung als Längenmessung im geneigten Gelände Beispiel: Nach dem Lehrsatz des Pythagoras (c2 = a2 + b2) beträgt die Entfernung X zwischen den Punkten A und B im Bild 2.17

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x = 0,852 + 2,002 = 2,17 m 2

Genaue und weite Messungen der Länge nimmt man immer häufiger mit elektronischen Distanzmessern vor (elektro-optische Entfernungsmesser, Abschnitt 3.2.3).

– Abstecken mit der mechanischen Kreuzscheibe, bei der vier Sehschlitze rechtwinklig zueinander angeordnet sind Bild 2.21.

Längen werden mit Messband, Rolltacho oder elektronischen Distanzmessern in der Flucht und in der Horizontalen gemessen. Winkelmessungen: Häufig müssen im Baubereich rechte Winkel (90° bzw. 100 gon) abgesteckt werden. Dafür bieten sich folgende Verfahren und Messgeräte an: – Abstecken nach dem Seitenverhältnis 3 : 4 : 5 („Pythagoras“) mit dem Bandmaß oder Gliedermaßstab. Bild 2.18 zeigt, wie man mit drei Zollstöcken und den Maßen 1,20 m (3 Teile), 1,60 m (4 Teile) und 2,00 m (5 Teile) den rechten Winkel absteckt.

Bild 2.19: Abstecken eines rechten Winkel mit Schnur oder Bandmaß

Bild 2.20: Fällen eines Lots auf eine Gerade

Bild 2.18: Abstecken eines rechten Winkels mit Zollstöcken nach 3 : 4 : 5

– Abstecken mit der Schnur oder dem Bandmaß als Hilfsmittel und den geometrischen Konstruktionen „Errichten einer Senkrechten“ bzw. Fällen eines Lots“ Bild 2.19 + Bild 2.20.

Bild 2.21: Die Kreuzscheibe wird mit Hilfe eines Lotstabs und einer Dosenlibelle lotrecht aufgestellt.

– Abstecken mit optischen Geräten wie Winkelprisma, Winkelspiegel, Pentagonprisma, Doppelpentagon oder Kreuzvisier Bild 2.22

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Bild 2.22: Abstecken rechter Winkel mit optischen Instrumenten.

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Andere als rechte Winkel werden – mit dem Nivellierinstrument gemessen oder abgesteckt, welches einen Horizontalkreis (Teilkreis) mit einer Ablesevorrichtung (Skala oder Lupe) hat – mit dem Theodoliten, – mit einem elektronischen Distanzmesser (in Kombination mit einem Theodoliten) abgesteckt Bild 2.23.

1. Das Absetzen der Bogenpunkte vom Mittelpunkt (Leierpunkt) aus Bild 2.24. 2. Das Absetzen der Bogenpunkte von den Tangenten aus Bild 2.25. Grundsätzliche Fälle beim Abstecken von Kreisbögen 2 Fälle Der Mittelpunkt des Kreis- Der Mittelpunkt des bogens ist zugänglich und Kreisbogens ist nicht r ≤ 25 m („Bandmaßlänge“) zugänglich oder der Radius ist > 25 m Vorgehen 1. Mittelpunkt („Leier1. Bogenanfang punkt“) bestimmen (z.B. (BA)und Bogenende mit Parallelen, mit Win(BE) festlegen (z.B. kelhalbierender) konstruktiv oder 2. Bogenpunkte festlegen rechnerisch mit Hilfe (z.B. mit dem Bandmaß von Winkelfunktiound Schnurnägeln von nen) M aus) 2. Bogenpunkte festlegen (z.B. mit dem Gitterverfahren oder mit dem Abszissen/OrdinatenVerfahren; x- und yWerte)

Bild 2.23: Abstecken und Ablesen von Horizontalwinkeln mit dem Nivellier.

Rechte Winkel werden einfach und schnell mit optischen Instrumenten, andere Winkel mit dem Nivellierinstrument abgesteckt. Abstecken von Bögen. Besonders im Straßenbau sind Bogenpunkte abzustecken, die zusammen einen Kreisbogen, eine Klothoide (Übergangsbogen) oder einen zusammengesetzten Korbbogen bilden. Für die Wahl des Verfahrens zum Abstecken von Bogenpunkten eines Kreisbogens sind grundsätzlich zwei Fälle und zwei Vorgehen zu unterscheiden:

Bild 2.24: Grundbegriffe zum Abstecken von Kreisbögen

Bild 2.25: Bestimmen von BA und BE

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bis zum Zielpunkt (Strahlenlänge). Kombiniert man die elektronischen Distanzmesser mit einem Theodoliten, kann man Horizontal- und Vertikalwinkel, Schrägdistanz und den Höhenunterschied von einem Standpunkt aus messen Bild 2.29.

Bild 2.26: Bestimmen des Leierpunktes mit Parallelen.

Eine genaue Beschreibung der Verfahren zum Abstecken von Kreisbögen, sowie die Konstruktion und das Abstecken von Klothoiden erfolgt im Lernfeld T10. Größere Kreisbögen und Klothoiden werden von der Tangente aus mit Hilfe berechneter Koordinaten abgesteckt. Zur Planung oder Abrechnung von Grundstücks-, Gebäude- oder Verkehrflächen mit besonders unregelmäßiger Form werden verschiedene Verfahren angewandt. – das Orthogonalverfahren (Rechtwinkelverfahren). Hierbei werden die wichtigsten Grenz-, Gebäude- oder topografischen Punkte von einer Messungslinie (Abszissenachse x) aus rechtwinklig eingemessen (Ordinaten y) und stationiert. Zum Messen dienen einfache Messgeräte (Fluchtstab, Bandmaß, Pentagon). Die Ergebnisse der Messungen werden zweckmäßigerweise in eine Tabelle eingetragen Bild 2.27. – das Einbindeverfahren (Dreiecksverfahren) unterteilt die aufzunehmende Fläche in Dreiecke, deren Seiten gemessen werden (Messlinien). Innen liegende Grenzen, Gebäudeseiten usw. werden bis zu den Messlinien verlängert und aufgemessen Bild 2.28. das Polarverfahren nimmt die Vermessung größerer Flächen von einem zentralen Standpunkt (Aufnahmepunkt) aus vor. Markante Punkte einer Fläche werden dabei mit dem Theodoliten oder dem elektronischen Distanzmesser angezielt und die Horizontalwinkel werden gemessen. Gleichzeitig misst man die Entfernung vom Standpunkt

Bild 2.27: Aufnahme einer Grundstücksfläche nach dem Rechtwinkelverfahren

Bild 2.28: Aufnahme eines Grundstücks nach dem Dreiecksverfahren

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Bild 2.29: Geländeaufnahme nach dem Polarverfahren

Für Geländeaufnahmen stehen Orthogonal-, Einbinde- und Polarverfahren zur Verfügung. Das Polarverfahren misst von einem zentralen Standpunkt aus Horizontalwinkel und Strahlenlängen. Höhenmessungen folgen sehr oft den Lagemessungen, da nun die Höhe der Punkte, die in ihrer Lage eingemessen wurden, festgestellt werden soll. Normal-Null (NN). Grundlage aller Höhenmessungen ist der Meereshorizont als gemeinsame Bezugsfläche (Niveau). Außerdem muss stets der Zusammenhang mit der Umgebung hergestellt werden. Dies leuchtet sofort ein, wenn man an flächenhafte Objekte denkt. Aber auch die Höhe eines Punktes erhält erst dann Bedeutung, wenn man weiß, wie hoch die Punkte in der Nachbarschaft liegen und worauf sich die Höhe bezieht. Dies bedeutet: Für alle Vermessungsaufgaben benötigt man ein Bezugssystem. Lage und Höhe werden dabei getrennt. Das Bezugssystem für die Höhe (Bezugshöhe) benötigt nur eine Dimension mit einem Nullpunkt, der bei den meisten Landvermessungen dem mittleren Meereswasserstand entspricht. Als Nullmarke für Deutschland diente der Pegel von Amsterdam. Von ihm aus wurde im Jahre 1879 an der Sternwarte in Berlin eine Höhenmarke von 37,000 m bestimmt. Alle auf diesen Normalhöhenpunkt bezogenen Höhen werden als „Höhen über Normal-Null NN“ bezeichnet. Von dieser Höhe ausgehend, ist ganz Deutschland (und Europa) mit einem

Netz von Nivellementpunkten (NivP) oder Höhenbolzen überzogen, deren jeweilige NNHöhe bei den Katasterämtern zu erfragen ist. Die eingemessenen Höhen (Koten) haben dann eine Höhe … m ü. NN oder NN + … m bzw. (wie bei Temperaturen) … m u. NN oder NN … m. Besonders im norddeutschen Küstengebiet sind + und – sorgfältig zu vermerken, weil z.B. Gründungen und Rohreitungen oft im Minusbereich liegen. Nur in wenigen Fällen werden Höhenmessungen durchgeführt, die sich nicht auf NN beziehen (relative Höhenmessung) z.B. – wenn festzustellen ist, ob ein Punkt zu einem anderen höher oder tiefer liegt; – wenn der Aufwand unverhältnismäßig groß ist, die Messung auf NN zu beziehen. Für die meisten Höhenmessungen wird NN als Bezugspunkt angenommen. Ausgehend von Nivellementpunkten (NivP), lassen sich alle Bau- und Geländehöhen auf NN beziehen. Das Nivellieren Höhenmessung ohne Nivellier Auf kurzer Entfernung lässt sich eine Ausgangshöhe, die als relative Höhe oder NNHöhe bekannt ist, waagerecht übertragen. – mit einer Schlauchwaage (z.B. beim Schnurgerüst für den Hausbau) – mit einer Wasserwaage, die mit einem Richtscheit (Wiegelatte, Setzlatte) verlängert wird (bes. im Straßenbau) Bild 2.30.

51


2

Bild 2.30: Höhenmessung mit der Wasserwaage.

Höhenpunkte, die zusammen eine geneigte Strecke ergeben, lassen sich einmessen, wenn die Neigung durch Anfangs- und Endpunkt bestimmt ist, und zwar – mit Visiertafeln, – mit der Schnur,

– mit einem Laserstrahl (Bauspion). Die Ausgangshöhe ist festgelegt und alle im Tief- und Straßenbau gängigen Neigungen in Prozent, Grad oder im Verhältnis 1 : n lassen sich am Gerät einstellen. Ohne rechnen zu müssen, lassen sich nun die Höhen ablesen Bild 2.31.

Bild 2.31: Bauspion zum Anlegen und Messen von Neigungen in Prozent, in Grad oder im Verhältnis

Höhenmessung mit dem Nivellier. Um Höhen bzw. Höhenunterschiede zu bestimmen, setzt man in der Praxis im Wesentlichen zwei Verfahren ein: Das geometrische sowie das trigonometrische Verfahren. Das letztere benötigt als Messelemente den Höhen- bzw. den Zenitwinkel und die Schrägentfernung, dieses wird hier nicht behandelt. Das geometrische Nivellement kommt mit einfachen Messelementen aus, deshalb ist es weit verbreitet und wird im Wesentlichen im Tiefbau eingesetzt. Den Höhenunterschied erhält man, indem mit dem horizontal ausgerichteten Nivelliergerät

den senkrechten Abstand zweier Punkte von gegenüber aufgestellten Nivellierlatten abliest und die abgelesenen Werte voneinander subtrahiert. Das um seine senkrechte Achse drehbare Fernrohr des Nivellierinstruments (des Nivelliers) lässt sich mit Hilfe einer Dosenlibelle durch Fußschrauben auf einem Stativ und anschließend automatisch über einen Kompensator senkrecht zur Richtung der Schwerkraft horizontieren. Der Ablesestrich und die Latte müssen scharf eingestellt werden.

52


2

Die Nivellierlatte trägt meist eine 1 cm-, manchmal auch eine ½ cm-Teilung. Bruchteile davon werden geschätzt, oder bei genauen Instrumenten durch paralleles Verschieben des Zielstrahls ermittelt. Die auf der Lattenrückseite angebrachte exaktere mm-Einteilung findet in der Praxis selten Anwendung, da sie sehr schwer ablesbar ist. Die Latte wird mit Hilfe einer Libelle oder eines Lattenrichters senkrecht gestellt. Gemäß dem Grundsatz: „Je höher die Genauigkeit, desto größer der Aufwand“, kann man, um den verschiedenen Genauigkeitsansprüchen gerecht zu werden, unter verschiedenen Messverfahren und unterschiedlichen Instrumenten wählen. Im Straßen- sowie im Kanalbau ist die Genauigkeit des Bau-Nivellement zumeist ausreichend. Die Genauigkeit des Nivellements hängt ab von der Standsicherheit der Höhenmarken, von

den atmosphärischen Bedingungen, von der Güte der Latte und des Instruments, vom Beobachter und seiner Beobachtungsmethode und natürlich von der sachgemäßen Auswertung. Die Genauigkeit des Instruments wiederum hängt in erster Linie von der Fernrohrvergrößerung (Ablesegenauigkeit) und von der Horizontiergenauigkeit ab. Prinzip des Nivellements Um den Höhenunterschied zwischen zwei Punkten zu bestimmen, wird das Nivellier zwischen oder neben diesen aufgestellt und waagerecht ausgerichtet. Danach liest man an der rückwärtigen (in der Skizze linken) senkrecht gestellten Latte den Wert „R“ ab. Jetzt wandert die Latte für die Vorwärtsablesung „V“ zum (in der Skizze rechten) Vorwärtspunkt. Das Instrument wird dazu um 200 gon/ 180° gedreht Bild 2.32.

Bild 2.32: Einfacher Höhenvergleich

Aus einem Paar einer Vorwärts- und einer Rückwärtsablesung folgt der Höhenunterschied und damit die Grundgleichung des Nivellierens: ∆ h1 = R1 – V1 Linien- bzw. Streckennivellement Um eine Fortsetzung des durchgeführten einfachen Höhenvergleichs zu erreichen, werden die einzelnen Höhenunterschiede über Festpunkte fortgesetzt aneinandergereiht (Streckennivellement). Daraus ergibt sich der Gesamtunterschied einer Strecke. Beim einfachen Höhenvergleich ergeben sich die Höhenunterschiede aus den Ablesungen von der horizontalen Ziellinie aus.

– Je größer die Ablesung, desto tiefer der Punkt – Differenz der Ablesungen = Höhenunterschied der Punkte (Δh) Für eine Baustelle muss die NN-Höhe von einem HFP aus einem Liniennivellement (Streckennivellement) übertragen und gesichert werden. Beim Liniennivellement wechselt die Aufstellung des Instruments. (Siehe Bild 2.33 und 2.34) Von jeder Aufstellung nimmt man eine Rückwärtsablesung (Rückblick) zum Ausgangspunkt (HFP oder FPA) und eine Vorwärtsablesung (Vorblick) Richtung Zielpunkt (vFP oder FPE) vor. Zwischen FPA und FPE richtet man je nach Entfernung, Genauigkeit des Nivellements und Art des Instruments unterschiedlich viele Wechselpunkte (WP) ein.

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2

Bild 2.33: Prinzipskizze zum Liniennivellement im Aufriss und Lageplan.

Bild 2.34: Liniennivellement mit mehreren Berechnungsschemen.

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2

– die Punkt- und Instrumentenhöhen ergeben sich aus fortlaufender Addition und Subtraktion der Ablesungen – die Punkthöhen berechnen sich aus den Ziellinien und den Ablesungen – die Höhe des FPE ergibt sich aus den Höhendifferenzen aller Wechselpunkte (Summe aller Steigen und Fallen) ohne Berechnung der einzelnen Punkthöhen. Die Genauigkeit eines Liniennivellements kann generell durch kürzere Zielweiten, Einsatz einer Wendelatte für jeweils zwei Ablesungen und ein Nivellement mit doppelten Wechselpunkten verbessert werden. Längs- und Querprofile Muss das Gelände z.B. für den Bau eines Verkehrsweges oder eines Wasserlaufs aufgenommen werden, ist die Trasse oder Achse bzw. eine Parallele dazu zu stationieren. An den Stationierungspunkten ist die Höhe einzunivellieren. Umgekehrt müssen die geplanten Entwurfshöhen an den Stationierungspunkten festgelegt werden. Die im gezeichneten Längsprofil maßstäblich aufgetragenen Längen und Höhen werden als Liniennivellement mit Zwischenpunkten aufgenommen oder abgesteckt. Sie müssen immer an Festpunkte angeschlossen werden. Ähnlich, jedoch rechtwinklig zur Trasse, nimmt man Querprofile auf. Stationiert wird von der Achse oder vom Straßenrand her Bild 2.35.

Bild 2.35: Aufnahme eines Querprofils von einem Festpunkt aus.

Messen und Abstecken von Winkeln Nivelliere mit Horizontalkreis (Teilkreis) erlauben das Messen und Abstecken von hori-

zontalen Winkeln. Da die Winkel in den Zeichnungen meist in „Altgrad“ (°) angegeben sind, die neueren Nivelliere aber einen Horizontalkreis mit „Neugrad“ (gon) haben, muss man immer wieder umrechnen: 360° = 400 gon 400 gon = 360° 1° = 1,11 … gon 1 gon = 0,9° = 0°45“ (Null Grad 54 min. Flächennivellement Der Bau größerer Hochbauten, die Anlage von Sportplätzen oder die Entnahme von Boden erfordern flächige Geländeaufnahmen (Flächennivellement). Dazu legt man ein Gitternetz von Längs- und Querprofilen in gleichen Abständen über die Fläche und misst an den Schnittpunkten die Höhe auf. Bei einer nicht zu großen Fläche kann das Nivellement von einem Standpunkt aus vorgenommen werden. Die Instrumentenhöhe muss als NN-Höhe bekannt sein. Flächennivellements führt man heute einfacher mit Tachymetern (spezielle Theodoliten, die Richtung, Entfernung und Höhenunterschied messen) oder mit elektronischen Distanzmessern durch. Elektronische Distanzmesser sind Einzelmessgeräte, elektronische Tachymetertheodolite oder Zusatzgeräte, die mit Theodoliten kombiniert werden können. Diese Geräte arbeiten mit ausgestrahlten Lichtsignalen (Infrarotstrahlen), die von einem Reflektor am Messpunkt (Zielpunkt) zurückgeworfen (reflektiert) werden. Diese doppelte Schrägentfernung zwischen Sender und Reflektor wird aus Signalgeschwindigkeit (Lichtgeschwindigkeit), Frequenz und Wellenlänge elektronisch berechnet. Aus der Schrägentfernung und dem Vertikalwinkel ermittelt das Gerät die Horizontaldistanz und den Höhenunterschied. Bei diesen Berechnungen ist die Erdkrümmung bereits berücksichtigt. Gleichzeitig werden die Horizontalwinkel zwischen den Messpunkten angezeigt und abgelesen bzw. auch als Koordinaten (x und y) zu einem rechtwinkligen Koordinatensystem berechnet. Bei vielen Geräten können die gemessenen Werte gespeichert und im Computer berechnet werden, so dass eine Feldbuchaufzeichnung entfällt Bild 2.36.

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2

Bild 2.36: Elektronische Distanzmesser messen und berechnen Schräg-, Horizontal- und Höhendistanz

Bild 2.37: Beispiel für die feldbuchmäßige Aufnahme der Messdaten eines einfachen elektronischen Distanzmessers.

Die Koordinatensysteme dienen beim Konstruieren mit dem Rechner zum Festlegen von Punkten in der Ebene und im Raum. Beim kartesischen Koordinatensystem werden durch einen frei gewählten Anfangspunkt drei aufeinanderstehende Geraden (Achsen) gelegt, die x-, y- und z-Achse. Liegt auf den Achsen eine Maßeinteilung (Skalierung), ist jeder Punkt im Raum durch drei Zahlen eindeutig anzugeben. Bei zwei Achsen spricht man von 2D, bei drei Achsen von 3D Bild 2.38. Beim polaren Koordinatensystem bestimmt man einen Punkt in der Ebene (2D) durch den Abstand R des Punktes zum Nullpunkt und den Winkel, den die Strecke zur positiven xAchse einschließt. Ein Punkt im Raum (3D)

benötigt zusätzlich noch den Abstand des Punktes P zur XY-Ebene Bild 2.39. Koordinaten. Die Position auf dem Bildschirm wird mit Hilfe von Zahlenpaaren (2D) X-Wert/Y-Wert bzw. Zahlentrippeln (3D) festgelegt. Um Punkte frei auf dem Bildschirm zu positionieren, benutzt man – absolute Koordinaten (x/y), die sich auf den Nullpunkt des Koordinatensystems beziehen; – relative Koordinaten (x/y), die sich auf de zuletzt eingegebenen Koordinatenpunkt beziehen (inkrementale Koordinaten); – polare Koordinaten, die durch Abstand und Winkel zum zuletzt eingegebenen Koordinatenpunkt definiert sind.

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2

Bild 2.38: Beispiel für die feldbuchmäßige Aufnahme der Messdaten eines einfachen elektronischen Distanzmessers.

Bild 2.39: polares Koordinatensystem

2.5 Geometrische Grundkonstruktionen Eine Grundvoraussetzung des Bauzeichners ist die Fähigkeit, geometrisch zu denken. Dazu benötigt er Kenntnisse über geometrische Konstruktionen. Lassen sich Konstruktionsprinzipien durch Formeln darstellen, übernehmen CADSysteme die Konstruktion. Häufig muss man aber auf die traditionellen Grundkonstruktionen

zurückgreifen. Es werden deshalb zunächst grundlegende Konstruktionen gegenübergestellt (Tab. 2.40). Umfangreiche Übungen befinden sich auf der Begleit-CD im Lernfeld 2, die sowohl traditionell als auch im CAD gelöst werden sollten.

Tabelle 2.40: Beispiele für geometrische Grundkonstruktionen traditionell Streckenteilung in 5 Teile – Hilfsstrahl in einem beliebigen Winkel – Hilfsstrahl mit dem Zirkel in 5 gleiche Abschnitte unterteilen – Endpunkte verbinden – Durch Parallelverschiebung wird die Strecke AB im Verhältnis des Hilfsstrahles unterteilt.

CAD Jedes CAD-System bietet Streckenteilungen an. Als Trennsymbol können Punkte, Linien, Quadrate, Kreise oder Symbole genutzt werden. So ist mit dem Baumsymbol dieses Beispiels eine Allee erstellt. Definiert werden Anfangs- und Endpunkt sowie die Anzahl der Abstände bzw. Anzahl der Punkte.

trahl

Hilfss A

A

B

B

Mittelsenkrechte

A

B

– Kreisbogen um A – Kreisbogen um B – Die Verbindung der Schnittpunkte ergibt die Mittelsenkrechte

A

B

– Fangen Mittelpunkt – Linie von Fangpunkt unter 90°

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2.5 Geometrische Grundkonstruktionen

Tabelle 2.40: Fortsetzung traditionell Winkelhalbierende

CAD

B

B

S

S A

– – –

Kreisbogen um S ergibt Punkte A und B. Kreisbogen um A und B Verbindung S mit dem Schnittpunkts ergibt die Winkelhalbierende Umkreis

A – Funktion: Winkelhalbierende – Identifizieren/Zuweisen der Winkelschenkel und des Scheitelpunktes

C

C A

A

B

– –

Mittelsenkrechte auf allen Dreiecksseiten errichten Der Schnittpunkt der Mittelsenkrechten ergibt den Mittelpunkt des Umkreises. Inkreis – Winkelhalbierende konstruieren – Der Schnittpunkt der Winkelhalbierenden ergibt den Mittelpunkt des Inkreises

B

– Kreiseingabe mit der Methode: drei Punkte auf dem Umfang

– Winkelhalbierende konstruieren – Der Schnittpunkt der Winkelhalbierenden ergibt den Mittelpunkt des Inkreises

C

C D

.D A

2

M

M

A

B

B –

Auf einer Dreiecksseite wird die Senkrechte durch M erzeugt. Die Strecke MD ergibt den Radius des Inkreises. Winkelteilung

– Auf einer Dreiecksseite wird die Senkrechte durch M erzeugt. Die Strecke MD ergibt den Radius des Inkreises. Beliebige Winkelteilungen sind z.B. über Punktkonstruktionen möglich.

B

B

A

A

Winkelteilungen beschränken sich auf eine Halbierung. Beachte: Die Teilungen/Punkte müssen sich auf das Lediglich rechte Winkel können gedrittelt werden. Element (= Bogen) beziehen (Keine geradlinigen – Bogenschlag um A und B mit dem Radius MA Verbindungen).

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Tabelle 2.40: Fortsetzung traditionell Ausrundung/Bogen

2

CAD

TS BA

BE

.

.

Voraussetzung: Der Radius muss bekannt sein. – Radius definieren – Strecken (Tangenten) definieren Methoden:

TS Pa Ab ralle le s M tand im R

Voraussetzung: Der Radius muss bekannt sein. – Parallele zur Strecke mit dem Radius. – Schnittpunkt der Parallelen mit der Winkelhalbierenden ergibt den Mittelpunkt der Ausrundung. – Senkrechte durch M ergibt den Bogenanfang (BA) bzw. Bogenende (BE). – Die auszurundenden Strecken bilden damit die Tangenten. Ihr Schnittpunkt ist der Tangentenschnittpunkt (TS). Regelmäßige Vielecke Die Vieleckkonstruktionen sind unterschiedlich a) Sechseck

–

F B

Der Radius ist gleich der Sechseckseite. Bogenschlag mit R um die Schnittpunkte Kreis – x-Achse bzw. y-Achse. b) Fünfeck C – Halbierung des Halbmessers MA. – Linie CD. – Bogenschlag um E D mit DC ergibt A E D M – Bogenschlag um C mit CE ergibt F. – CF ergibt die Fünfeckseite.

BA

BE

ohne Verkürzung

TS BA

BE

mit Verkürzung – mit Verkürzung, z.B. Bordsteinausrundung – ohne Verkürzung, z. B. Wannen- bzw. Kuppenausrundung im Höhenplan Alle Vieleckkonstruktionen sind gleich. – Funktion aufrufen – Anzahl der Kanten definieren – Mittelpunkt und Eckpunkt definieren Spezifikationen: – einbeschrieben: Mittelpunkt und Eckpunkt – umbeschrieben: Mittelpunkt und Mittelpunkt der Flächenkante – freier Radius

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2.6 Was ist CAD?

2.6 Was ist CAD?

CAD ist ein umfassendes ManagementWerkzeug. Ziel ist die durchgängige Projektbearbeitung vom Vorentwurf bis zur Abrechnung und Nachkalkulation.

2.6.1 Vektor - oder Pixelgrafik Die Bildschirmoberfläche besteht aus vielen Bildpunkten (Pixel = Picture elements). Sowohl Mal- als auch CAD-Programme steuern diese Pixel an und erhellen sie bei Bedarf. Jedes grafische Element auf dem Bildschirm besteht folglich aus einer Vielzahl von erhellten Bildpunkten. Malprogramme gehören heutzutage zur Standardsoftware, werden schon bei der Installation von Windows (z.B. Paint) mitgeliefert, im Bereich DTP (DesktopPublishing) gibt es sie schon zu einem relativ geringen Preis zu kaufen. Die zum Konstruieren benutzten CAD-Programme sind meist wesentlich teurer. Vektorgrafik

Pixelgrafik

y-Achse

CAD steht für Computer Aided Design, d.h. rechnerunterstütztes Entwerfen und Konstruieren. CAD ist also eine Anwendung der EDV zur Erzeugung, Änderung, Speicherung, Verwaltung und Reproduktion von gezeichneten Strukturen, d.h. von der Konstruktionszeichnung bis zum künstlerischen Design. Durch die Verbindung von Grafik mit alphanumerischen Programmen, z.B. Textverarbeitung, Tabellenkalkulation, Datenbank usw. wird CAD zu einem integrierten Planungs- und Managementinstrument, das u.a. Konstruktion 2D und 3D, Präsentation, die Mengenerfassung, die Kalkulation, die Ausschreibung, die Vergabe und Abrechnung umfasst. Ziel ist dabei die durchgängige Erfassung vom Kundenauftrag bis hin zur Auslieferung des fertigen Produktes. Die erste Eingabe eines Projektes wird ausschließlich durch Korrekturen und zusätzliche Eingaben (z.B. Massen, Ausführungsdetails) bis zur Abrechnung und Qualitätskontrolle erweitert. Die Möglichkeiten der Anwendung von CAD sind umfassend. Der Grund dafür sind Möglichkeiten wie: – Maßstabsfreiheit (Eingabe im Maßstab 1:1) – Bibliotheken mit Konstruktionselementen – hohe Flexibilität und Qualität der Zeichnungen aufgrund durchgängiger Korrekturen – hohe Maßgenauigkeit – Durchgängigkeit der Konstruktion (jedes Konstruktionselement wird nur einmal erzeugt und vom Vorentwurf bis zum Detail nur korrigiert und erweitert) – Verbindung von Grafik (eigentliches CAD) mit alphanumerischen Programmen – Verbindung der Konstruktionselemente mit Raytraycer und Animationen zur photorealistischen Präsentation – Vereinfachung der Ablage – mehr Sicherheit bei der Archivierung der Projektdaten.

x-Achse

Bild 2.41: Vektor- und Pixelgrafik

Die Unterschiede zwischen CAD-Programmen (Vektorgrafik) und den Mal- bzw. Zeichenprogrammen (Pixelgrafik) liegen in der Art und Weise, wie programmintern die Lage der Bildpunkte bestimmt und gespeichert wird (2.41). Pixelgrafik. Das Programm kennt nur die gespeicherten Bildpunkte, aber keine geometrischen Elemente. Der Vorteil ist zwar ein schneller Bildaufbau, da keine neuen Berechnungen notwendig sind, doch für Konstruktionen ist diese Vorgehensweise ungeeignet, da u.a. – Korrekturen nur die Bildpunkte betreffen können, z.B. Radieren. Verlängern, Verkürzen usw. ist nicht möglich – Flächen- und Volumenberechnungen nicht durchgeführt werden können

2

60


2

– die Anwendung auf 2D beschränkt ist Vektorgrafik („Konstruieren“). Der Anwender definiert bei einer Linie nur Anfangs- und Endpunkt, nur diese Koordinaten werden in der Datenbank gespeichert. Bei jedem neuen Bildaufbau berechnet das CAD-System aus diesen Koordinaten und der dazugehörigen Formel die dazwischen liegenden Bildpunkte und erhellt sie. Vorteile sind vielfältig. – Korrekturen können beliebig durchgeführt werden; verändert man die Lage/Position der Koordinatenpunkte/Eckpunkte, verändert sich das gesamte Element, – Vergrößerungen und Verkleinerungen unterliegen keinem Qualitätsverlust, da das Element immer wieder neu berechnet wird, d.h. es verändern sich auch die Anzahl der Bildpunkte, – Eigenschaften/Attribute werden mit den Koordinatenpunkten verknüpft, so dass z.B. Bemaßungen und Schraffuren automatisch/assoziativ angepasst werden, – 2D und 3D-Anwendungen sind möglich, – geringerer Speicherplatz auf den Datenträgern, – beliebige Berechnungen. Pixelgrafik speichert und bearbeitet jeden Bildpunkt (Pixel), Vektorgrafik lediglich die Koordinaten. Moderne CAD-Programme nutzen die Vorteile sowohl der Vektor- als auch der Pixelgrafik. Bei Konstruktionszeichnungen werden ausschließlich die Koordinaten (Vektorgrafik) gespeichert. Für Funktionen der Präsentation, z.B. Rendern und bei der Arbeit mit Rasterbildern (Scan) greifen sie auf die Pixelgrafik zurück. Derartige Bilder können folglich auch nur eingeschränkt korrigiert werden und verlangen viel Speicherplatz auf der Festplatte.

2.6.2 CAD-Grundlagen 2D Vorlage-Dateien. Wie bei der Standardsoftware (Word, Excel) beruht jede Zeichnung auf einer Vorlagedatei, d.h. eine neue Datei ist immer die Kopie einer bereits vorhandenen Vorlage-Zeichnung. Prinzipiell kann jede Zeichnung eine Vorlage-Datei sein, als Grund-

lage für andere Zeichnungen dienen. In ihr können u.a. folgende Werte gespeichert sein: – Einheiten (m, cm, mm, Zoll, Meilen usw.) – Art der Koordinatenaus- und -eingabe, Art des Koordinatensystems – Bemaßungsstile – Ebenen- bzw. Layerstrukturen – Benutzeroberflächen – Textstile – Farbtabellen – Vielfältige Eigenschaften/Attribute – Anzahl und Anordnung der Fenster/Ansichten – Beliebige Zeichnungselemente wie Schriftfeld, Blattränder usw. – Modelle und angehängte Referenzen – Plotstile/Plotkonventionen Die Vorteile von durchdachten Vorlage-Dateien sind immens: – Zusätzliche Arbeit wird vermieden; Eingaben sind schneller und ökonomischer. – Fehleingaben werden eingeschränkt. – Werkzeuge/Funktionen und Fenster/Ansichten befinden sich an identischer Stelle auf dem Bildschirm. – Jeder Mitarbeiter benutzt die gleichen Einstellungen, so dass man sich auch in anderen Zeichnungen schnell zurechtfindet. Neue und ungeübte Mitarbeiter sind wesentlich schneller eingearbeitet. Ökonomisches Arbeiten erfordert einheitliche und durchdachte Vorlage-Dateien. Bildschirmaufbau. Der Bildschirm ist vergleichbar mit dem Schreibtisch bzw. dem Zeichenbrett. Im Wesentlichen besteht er aus den Werkzeugen (den Funktionen) und der Zeichenfläche (den Fenstern/Ansichten). – Die Funktionen. Die Werkzeuge für die Konstruktion befinden sich in Toolboxen/Symbolleisten, die zu Beginn einer jeden Arbeit am Bildschirm geöffnet werden. Ein Problem der CAD-Technik ist die Vielzahl der in den Symbolleisten abgelegten Funktionen. Beispiel: Linie erzeugen In jedem CAD-Programm gibt es den Befehl „Platziere eine Linie“ < place line > . Damit der Anwender diesen Befehl nicht immer eingeben muss, wird er auf einen mit einem Symbol versehenen Button

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2.6 Was ist CAD?

gelegt und in einer Symbolleiste angeordnet. Linien können nun nach den unterschiedlichsten Methoden erzeugt werden: – als Linienelement oder als Polygon/Linienzug – in einem bestimmten Winkel nach/von einem grafischen Element – als Winkelhalbierende – als kürzeste Verbindung zweier Elemente – als Senkrechte bzw. Mittelsenkrechte, – als parallele Linie – als Mehrfachlinie, z.B. Wand, Rohr – als Freihandlinie – mit gefasten oder gerundeten Ecken usw. Je nach CAD-System sind diese Methoden über Symbole/Werkzeuge, als zusätzliche Einstellungen in Dialogboxen oder über ein Kontextmenü (rechte Maustaste) anwählbar. Fenster/Ansichten. Die Werkzeuge sind dem Bleistift/Tuschefüller vergleichbar, die Fenster/Ansichten dem Papier, Anzahl der geöffneten Fenster und ihre Anordnung sind frei wählbar. Auch wenn eine Ansicht nicht sichtbar ist, werden die eingegebenen Elemente in allen Ansichten geführt. Je nach Informationsbedürfnis und Platz auf dem Bildschirm werden sie anund ausgeschaltet. Schon im 2D bietet diese Technik Vorteile. Dreht man die Elemente zur Ansicht, wird immer orthogonal (rechtwinklig) gearbeitet, Winkeleingaben entfallen (2.42).

Bild 2.42: gedrehte Ansichten

2.6.3 Der Bildschirm als Zeichenblatt. Im CAD wird prinzipiell im Maßstab 1:1 gezeichnet, d.h. das Konstruieren erfolgt immer in echten Maßen. Erst die Zeichnungsausgabe verlangt den Plotmaßstab der Zeichnung. Um sich auf dem Zeichenblatt zu bewegen, benötigt man Kenntnisse über

– die Größenordnungen = Einheiten – Koordinaten und Koordinatensysteme – Möglichkeiten der Positionierung. Einheiten entsprechen den in der Realität bestehenden Maßeinteilungen, z.B. Millimeter, Zentimeter, Meter, Kilometer, Meilen, Yards usw.. Mit den Einheiten wird die Dimension definiert, in der die Zeichnungselemente einer CAD-Datei einzugeben sind. Während früher der Zeichnungsbereich begrenzt war, kann heutzutage in einem Bereich von vielen Hundert Millionen Kubikkilometern konstruiert werden. Der Anwender muss in Abhängigkeit von der Branche und dem Anwendungsgebiet die Arbeitseinheit selbst wählen, da ein CAD-System nicht in Maßeinheiten „denken“ kann. In der Regel werden die Standardeinheiten, z.B. Haupteinheit Zentimeter und Untereinheit Millimeter bzw. Meter und cm verwendet. Die wichtigste Voreinstellung ist in Abhängigkeit der Anwendung die Einheit der Eingabe. Koordinaten und Koordinatensysteme. Für die Kommunikation mit dem CAD-System muss ein Bezugsystem geschaffen werden, um Positionen eindeutig festzulegen. Diese Hilfsmittel, die Koordinatensysteme, dienen beim Konstruieren mit dem Rechner der Festlegung von Punkten in der Ebene oder im Raum. Zahlenpaar x, y: zweidimensionale Anwendung (2D) Zahlentripel x, y, z: dreidimensionale Anwendung (3D) Die CAD-Technik unterscheidet mehrere Arten von Koordinatensystemen, bei denen die Punkte durch unterschiedliche Regeln festgelegt werden. Anwendung finden insbesondere das kartesische Koordinatensystem. Das kartesische Koordinatensystem ist durch drei aufeinander senkrecht stehende Geraden (x-, y-, z-Achse) definiert. Lediglich die Lage der x-Achse ist frei wählbar. Sowohl die Lage der y- als auch die Lage der z-Achse ist durch die Rechte-Hand-Regel festgelegt (2.43).

2

62


Wird auf die Achsen eine Maßeinteilung (Skalierung) gelegt, ist jeder Punkt im Raum durch drei Zahlen eindeutig anzugeben. 2

– Abstand R des Punktes zum Ursprung, – Winkel, den die Strecke zur positiven xAchse einschließt, – Abstand des Punktes P zur xy-Ebene (bei 3D).

α = 20°

R = 40

Bild 2.43: Rechte-Hand-Regel

Bild 2.45: polare Koordinaten

2. Quadrant

y-Achse

Beispiel: Der Cursor/das Fadenkreuz ist von P1 nach P2 zu bewegen (2.44), absolut: x4, y5 oder relativ: x3, y4 .

7 6 5 4 3 2 1

1. Qudrant P2 (4,5)

P1(1,1)

x-Achse

1234567

3. Qudrant

4. Qudrant

Beispiel: Linie mir einer Länge von 100,5 Einheiten unter 45,3° polar 100.5,45.3

Die CAD-Technik unterscheidet absolute, relative und polare Koordinaten. Das Trennzeichen ist das Komma, das Dezimalzeichen der Punkt. Der absolute Nullpunkt (2.46) ist in der Vermessung, bei der Arbeit mit Daten der Katasterämter und der Eingabe von Lageplänen von entscheidender Bedeutung. Er befindet sich standardmäßig in der Mitte des Arbeitsbereiches. Der Bildschirm zeigt lediglich einen Ausschnitt an. Vermessungsdaten (ALK = Allgemeines Liegenschaftskataster) beziehen sich auf einen absoluten Nullpunkt, den Schnittpunkt Äquator-Nullmeridian. y-Achse, z.B. Nullmeridian

Es entstehen 4 Quadranten, in denen man die Koordinaten jeweils absolut oder relativ eingeben kann: Absolute Koordinaten beziehen sich auf den absoluten Nullpunkt, Relative Koordinaten (inkrementale Koordinaten) beziehen sich auf den zuletzt bestätigten Punkt.

x-Achse, z.B. Äquator

Bildschrim

absoluterNullpunkt 0,0

Bild 2.44: Absolute und relative Koordinaten

Polare Koordinaten beziehen sich auch auf den zuletzt bestätigten Punkt (2.45). Definiert werden sie aber durch die Angabe vom

Bild 2.46: Absoluter Nullpunkt

63

2.6 Was ist CAD?

Alle Messpunkte sind durch ihren Abstand vom Äquator und Nullmeridian definiert (Rechts- und Hochwerte). Alle Grundkarten der Kommunen, Flurkarten der Katasterämter usw. beruhen auf diesem Prinzip der georeferenzierten Koordinaten. Hilfskoordinatensysteme (ACS, BKS) bieten immense Vorteile bei der Eingabe. Während das standardmäßige Koordinatensystem orthogonal am absoluten Nullpunkt ausgerichtet ist, beziehen sich die neuen Achsen auf den neu definierten absoluten Nullpunkt (Koordinatentransformation). Zusätzlich können die Achsen gedreht werden (Koordinatenrotation). Hierbei wird das Hilfskoordinatensystem der Zeichnungsebene und Zeichnungsausrichtung angepasst. Möglich ist die Definition und Speicherung mehrerer Hilfskoordinatensysteme, zwischen denen bei der Eingabe von Koordinaten/grafischen Elementen beliebig gewechselt wird. Die eingegebenen Koordinatenwerte werden auf das verschobene und gedrehte Hilfskoordinatensystem umgerechnet. Beispiel: Ein Gebäude soll entlang der Grenzlinien eingegeben werden. Um ein umständliches und zeitintensives Ermitteln von Winkeln und Abständen zu vermeiden, bietet sich ein Hilfskoordinatensystem an (2.47).

e chs y-A y x-A

x

ch se

unbebaut

unbebaut 731 qm

G

WE

LD WA

unbebaut

Bild 2.47: Hilfskoordinatensystem

Positionieren. Beim Erzeugen/Generieren grafischer Elemente müssen dem CAD-System die Koordinaten des Anfangspunktes, d.h. die Position auf dem Bildschirm, mitgeteilt werden. Jedes CAD-System bietet dazu vielfältige Möglichkeiten:

– Beim freien Positionieren wird der Cursor/das Fadenkreuz nur mit der Maus bewegt. Ein Hilfsmittel sind Sperren. Der Cursor lässt sich dann z.B. bei eingeschalteter Achsensperre ausschließlich auf den festgelegten Achsen, z.B. 0° und 90° (orthogonal) bewegen. Ein genaues Positionieren ist nicht möglich, für Skizzen reicht diese Vorgehensweise allerdings aus. – Beim Positionieren im Raster werden Rasterpunkte in festgelegten Abständen definiert. Sämtliche Elemente beginnen und enden auf diesen Rasterpunkten. Hilfreich ist diese Eingabemöglichkeit z.B. beim Konstruieren in einem Raster (Bohrungen, Stützen) und beim Anordnen von Beschriftungen. Ein Positionieren zwischen den Rasterpunkten ist nicht möglich. – Beim Positionieren auf bestehenden Objekten werden dem System durch Fangen/Rasten (Tentativ) auf z.B. Anfangs-, End-, Zwischen- oder Mittelpunkten bestehender Elementen Koordinaten übermittelt, die gleichzeitig Koordinaten eines neuen Elements darstellen – Beim Positionieren über Koordinaten werden dem CAD-Programm die Positionen der Elemente über absolute, relative oder polare Koordinaten mitgeteilt. Dies ist die genaueste Positionierungsfunktion und zum Konstruieren unerlässlich. Die Eingabe erfolgt auf zwei Arten: a) Kontextsensitiv. Das System versucht die kommende Eingabe aus der letzten zu erkennen. Der Eingabefocus reagiert auf die Mausbewegungen, den Kontext. Er nimmt die letzten Eingabeanweisungen auf, generiert daraus die entsprechenden Koordinaten und wendet sie auf die aktive Funktion an. b) Über Systembefehle wird dem CADProgramm die Position der Elemente über absolute, relative oder polare Koordinaten mitgeteilt, die meist schnellste Positionierungsfunktion. CAD-Systeme bieten vielfältige Möglichkeiten der Positionierung. Die kontextsensitive Positionierung ist zunächst am einfachsten, Systembefehle beschleunigen die Eingaben.

2

64


2.6.4 Grundelemente 2D CAD-Systeme unterscheiden verschiedene Gruppen von Grundelementen (Grafikgruppen): Punktelemente, lineare Elemente, geschlossene Polygone, Recht- und Vielecke, Kreise, Bögen und Kurven. Punktelemente bestehen aus einem Koordinatenpaar x, y. Meist dienen sie nur als Konstruktionshilfe. Hilfspunkte werden definiert, Elemente unterteilt, Messdaten angezeigt (2.48). Da Punkte nur ein kleiner „Tupfer“ auf dem Bildschirm bzw. Plot sind, ist ihre Strichstärke zu erhöhen. B .

. .

.

....

. . . . . ..

. . .. . .. . . . . . . . .. .. .... .

Bild 2.48: Punktelemente mit untergelegtem Scan

Lineare Elemente (2.49) bilden mit all ihren Spezifikationen eine der größten Gruppen. Die einfache Linie wird definiert durch 2 Koordi-

Linienzug

Polygonzug

Bild 2.49: Linienzug und Polygon

Linienzug:

Linien sind lediglich aneinandergereiht. Jede Linie kann einzeln bearbeitet werden. Polygonzug. Mehrere Linien bilden ein Element, das nur insgesamt bearbeitet werden kann. Zum Bearbeiten einzelner Linien ist der Polygonzug aufzulösen. Punktelemente werden durch ein Koordinatenpaar x, y definiert, die Linie durch zwei Koordinatenpaare. Nur die Koordinaten werden gespeichert und bearbeitet. Die Eingabemethoden linearer Elemente sind vielfältig, nicht alle werden von allen CADSystemen unterstützt. Eine Auswahl zeigt Tabelle 2.50.

Tabelle 2.50: Eingabemethoden linearer Elemente (Auswahl) Funktion/Methode Darstellung Senkrechte, ausgehend von einem geometrischen Element

Beschreibung – Winkel 90° – Fangen/Rasten am Anfangspunkt

Senkrechte nach einem geometrischen Element

– Winkel 90° – Ausgangselement definieren – Fangen am Endpunkt

Linie in einem Winkel von einem Element aus

– Winkel definieren – Fangen/Rasten am Anfangspunkt

30°

2

natenpaare x, y. Mehrere Linien aneinandergereiht bilden einen Linienzug. Zu verwechseln sind auf dem Bildschirm Linien- und Polygonzug.

65

2.6 Was ist CAD?

Tabelle 2.50: Fortsetzung Darstellung

30°

Funktion/Methode Linie nach einem Element in einem definierten Winkel

Beschreibung – Winkel definieren – Ausgangselement definieren – Fangen am Endpunkt

Mittelsenkrechte

– Winkel 90 – Fangen/Rasten am Mittelpunkt

Winkelhalbierende

– Winkelschenkel 1 definieren – Scheitelpunkt definieren – Winkelschenkel 2 definieren

im kürzesten Abstand zwischen zwei Elementen

– Element 1 definieren – Element 2 definieren

Tangente bzw. Doppeltangente

– Anfangspunkt definieren; auf Kreis tangential fangen/rasten – Endpunkt definieren; auf Kreis tangential fangen/rasten – entspricht dem Polygonzug; jede Richtungsänderung wird automatisch mit Koordinaten gespeichert.

Freihandlinie

Mehrfachlinie

Polygonflächen bestehen aus beliebig vielen Elementen, die eine geschlossene flächenartige Definition bilden. Es besteht kaum ein Unterschied zwischen einem Viereck und einem geschlossenen, vierseitigen Polygon. Polygonflächen bilden die Voraussetzung für Schraffuren, Flächenmessungen, die Erzeugung von geraden Körpern. Geschlossene Polygone bilden planare Polygonflächen. Geschlossene Polygone und Flächenelemente werden nach gleichen Grundsätzen erzeugt und weiterverarbeitet.

– Abstände, Linienarten und Linienabschlüsse werden definiert; – Anfangs- und Endpunkt werden bestätigt

Das Rechteck ist die einfachste Fläche. Ein CAD-System verlangt lediglich die Eingabe zweier diagonal gegenüberliegender Eckpunkte. Standardmäßig liegt der Basispunkt links unten. Wird der gegenüberliegende Eckpunkt – meist mit relativen Koordinaten – eingegeben, ermittelt sich das CAD-System die Differenzkoordinaten in x- und y-Richtung und erzeugt ein orthogonales Rechteck (2.51). Gedrehte Rechtecke verlangen einen zusätzlichen Koordinatenpunkt, um den Drehwinkel festzulegen (2.51).

2

66


2

Bild 2.53: Kreisdefinition

1. Eckpunkt Festlegung des Anfangspunktes 2. Eckpunkt Bestimmung des Drehwinkels 3. Eckpunkt Bestimmung der Breite bzw. Höhe Polygonflächen/Vielecke werden wie Rechtecke erzeugt, mit der Ausnahme, dass beliebig viele Eckpunkte gesetzt werden können (2.52). Regelmäßige Polygone werden unter Angabe der Anzahl der Kanten und evtl. des Radius erzeugt (2.52).

Ellipsen werden wie die Kreise erzeugt. Es sind jedoch zwei Durchmesser zu definieren (2.54). < Primärradius > Radius auf der x-Achse < Sekundärradius > Radius auf der y-Achse Die Eingabe erfolgt wie bei den Kreisen über a) Mittelpunkt, Primär- und Sekundärradius b) drei Punkte auf dem Umfang

primär

sekundär

Bild 2.51: Rechteckdefinition

Bild 2.54: Ellipsendefinition Vieleck

Fünfeck Fünfeck über Eckpunkt über Flächenkante

Bild 2.52: Vielecke

Methoden: Über Eckpunkt

Die Flächen bzw. Kreismitte und ein Eckpunkt (Umkreis = Punkt auf dem Umfang) werden identifiziert. Über Kantenmitte Die Flächenbzw. Kreismitte und der Mittelpunkt einer Kante (Inkreis = Punkt auf dem Umfang) werden identifiziert. Kreise und Ellipsen betrachtet ein CAD-System weitestgehend gleich, da beide durch den Mittelpunkt und Radius definiert sind. Kreise sind eindeutig definiert durch a) Mittelpunkt und Radius bzw. Durchmesser b) drei Punkte auf dem Umfang.

Bögen sind vom Grundprinzip Kreiselemente, die wie Vollkreise erzeugt werden. Während beim Vollkreis Anfangs- und Endpunkt auf der gleichen Koordinate liegen, verlangt die Bogeneingabe die zusätzliche Definition des Endpunktes. Methoden: a) Mittelpunkt Mittelpunkt, Anfangs- und Öffnungswinkel werden definiert (2.54). b) Umfang Anfangs- und Endpunkt sowie ein beliebiger Punkt auf dem Umfang werden definiert. Bei Winkeleingaben ist die Winkeldefinition im CAD und die Drehrichtung zu beachten (2.55). CAD-Systeme arbeiten mathematisch positiv, d.h. linksherum! 0° befindet sich auf der positiven x-Achse! Kurven und die darauf aufbauenden Freiformflächen sind die komplexesten Grundelemente im 2D. Die Auswahl hängt je nach Branche von den vielfältigsten Faktoren ab, z.B. Strö-

67

2.6 Was ist CAD?

A +y

° 45

180°

0°

°

32

5 22

270°

–x

5°

90°

13

–y

+x

5°

E 180°

0° ,0 90 R 50

Radius 50 Anfangswinkel 90° Öffnungswinkel 90°

Bild 2.55: Bogen- und Winkeldefinition im CAD

mungsverhalten und Luftwiderstand (Fahrzeug-, Flugzeug- und Schiffbau), Zentrifugalkraft (Straßenbau), Ästhetik (Design) usw.. Je nach zugrunde liegender mathematischer Formel und evtl. Interpolationen wird die Kurve nach den Gesetzmäßigkeiten der Ellipse, Parabel, Hyperbel oder Spirale (z.B. Klothoide) erzeugt und eine andere Form erhalten. Umfangreiche mathematische und physikalische Kenntnisse sind folglich bei einer intensiven Auseinandersetzung mit Kurven und Freiformflächen unerlässlich. Kurvenelemente sind sehr vielfältig und benötigen umfangreiche mathematische und physikalische Kenntnisse. Für einfache Anwendungen reicht die Punktkurve aus.

Tabelle 2.56: Beispiele für Kurvendefinitionen Kurvenart Darstellung Punktkurve (Stromkurve) ist die einfachste Form. Die Kurve verläuft durch die definierten Datenpunkte. Die Ausrundung wird durch die ausgewählte mathematische Formel gesteuert. B-Spline-Kurven werden durch die Anzahl und Lage der Pole (Datenpunkte), die die Ecken des Kontrollpolygons bilden, gesteuert. Je nach zugrunde liegender Gleichung erhält die Kurve eine andere Form.

Kegelschnitte werden durch 3 Pole (Startpunkt, Endpunkt, Schulterpunkt bzw. Schnittpunkt der Tangenten) gesteuert. Mathematisch betrachtet handelt es sich auch hierbei um eine B.Spline-Kurve 3. Ordnung.

Helix ist sehr flexibel einsetzbar, von der Konstruktion einfacher Federn bis hin zu Auffahrten von Parkhäusern. Definiert werden Drehrichtung, oberer und unterer Radius, die Höhe und die Steigung,

Krümmungsgrad Anfang Gerade Kloth oide

Kr

üm

m

n Boge

Spiralen werden u.a. im Straßenbau benutzt, um das Trassierungselement Klothoide als Übergang zwischen der Geraden und dem Kreisbogen zu erzeugen. Definiert werden der Anfangs- und Endpunkt sowie der Krümmungsgrad.

un

gs

gr

ad

En de

2

68


2.7 Messdatenübernahme 2

Grundlage einer jeden Planung ist der Lageplan. Früher griff man auf die Flurkarten zurück. Da diese meist im M 1:1000 vorliegen, Lagepläne für Bauvorhaben aber nicht kleiner als 1:500 zu erstellen sind, wurden sie über den Kopierer vergrößert. Die zwangsläufigen Ungenauigkeiten führten zu falschen Abstandsflächen. Übernimmt man dagegen die Koordinaten des Vermessers bzw. der Katasterämter, können die immer kleiner werdenden Grundstücke nicht nur optimal ausgenutzt werden, sondern Grenzstreitigkeiten sind ausgeschlossen. Lagepläne sind über Koordinaten zu erzeugen. Vor jeder Messdatenübernahme ist zu überprüfen: – In welchem Format liegen die Daten vor, z.B. Word (.doc, .txt), Excel (.xls), Access (.mdb)? – Sind sie georeferenziert, d.h. beziehen sie sich auf Äquator und Nullmeridian? – Beziehen sie sich auf einen vom Vermesser festgesetzten Nullpunkt? – Sind es evtl. Punktwolken aus Überfliegungen? – Was steht bereits an Dateien zur Verfügung? z.B. gescante Flurkarte (Rasterdateien, die im M 1:1 transformiert werden können), oder Grundkarten (Vektordateien), in die die neuen Messpunkte übernommen werden sollen. An diesen Fragestellungen wird bereits die Komplexität deutlich. Vieles ist vom jeweiligen CAD-Programm und der Arbeitsweise und Zielsetzung des Büros abhängig. Grundsätzlich gilt: – Die einzulesenden Daten sollten kein Format besitzen, d.h. nicht fett, kursiv o.ä. – Auf Spaltenüberschriften sollte verzichtet werden. – Die Grundstruktur lautet x-Wert, y-Wert, zWert. Das Dezimalzeichen ist der Punkt. Koordinaten werden durch ein Komma getrennt.

Beispiel (vgl. Lageplan Lernfeld 1): x-Wert y-Wert z-Wert 4539737.990, 7018866.380, 0.000 4539767.000, 7018866.050, 0.000 4539786.990, 7018865.780, 0.000 4539804.475, 7018865.501, 0.000 Einige Programme erlauben bereits im Grundlagenmodul ohne branchenspezifische Aufsätze (Applikationen) ein Einlesen derartiger Koordinaten aus Word oder Excel (2.57). Ist ein Einlesen nicht möglich, sind Messdaten über absolute Koordinaten einzugeben. Ein Berechnen der Differenzwerte, das bei einer relativen Eingabe erforderlich wäre, entfällt. Sollen die Daten georeferenziert erzeugt werden, sind alle x- und y-Werte einzugeben, ansonsten kann man – wie beim traditionellen Zeichnen – auf die die ersten 4 Stellen verzichten.

Bild 2.57: eingelesene Punktkoordinaten

69

2.8 Dokumentation und Präsentation

2.8 Dokumentation und Präsentation Tag für Tag sind in Büros, Betrieben, Unternehmungen, Verbänden und Vereinen Arbeitsergebnisse zu dokumentieren und vorzustellen, Informationen und Problemstellungen aufzubereiten oder Entscheidungshilfen zu visualisieren, d. h. Informationen, Fakten und Daten sind leicht erfassbar durch Bilder und Texte darzustellen.

Bild 2.58: Kriterien des freien Vortrags

Eine Dokumentation und Präsentation ist immer zielgerichtet in Abhängigkeit von Ort und Anlass (situativer Kontext) zu erstellen (2.58). Beachten Sie dabei: – Verständlichkeit. Fremdwörter und Fachausdrücke müssen den Adressaten bekannt sein oder sind zu erläutern. Argumente und Erläuterungen sind logisch aufeinander zu beziehen und zu erläutern, ein roter Faden muss erkennbar sein. Aussagen sind zu begründen und mit Beispielen zu belegen. – Sprachökonomie. Jedes „Schwafeln“ und unnötige Wiederholungen verringern die Aufmerksamkeit der Zuhörer. – Partnerorientiertheit. Der Kenntnisstand und das Verhalten der Adressaten (Mitschüler, Lehrer, Bauherr, Chef usw.) ist zu berücksichtigen. – Sprachrichtigkeit im Sinne des grammatischen und lexikalischen Systems. Je besser die Inhalte beherrscht werden, desto besser wird zwangsläufig das Sprachverhalten.

Visualisierung. Beschränken Sie sich möglichst nie auf eine ausschließliche Textdokumentation bzw. einen ausschließlich mündlichen Vortrag. Nutzen Sie bildhafte Darstellungen (Visualisierungen). Vorteile: – bildhafte Darstellungen sind verständlicher und werden schneller aufgefasst, – die Gedächtnisleistung wird um ein Vielfaches verbessert. Neben den technischen Zeichnungen werden heute immer mehr Diagramme (Excel), Schaubilder, Folien, Karten, Fotos sogar Tondokumente eingesetzt. Das Auftreten des Vortragenden ist eines der wichtigsten Kriterien: – Suchen Sie immer Blickkontakt mit den Zuhörern. Schauen Sie nicht zur Folie an der Wand. – „Kleider machen Leute“, überprüfen Sie ihr Äußeres. – Stehen Sie ruhig. Nutzen Sie aber Gestik und Mimik. Üben Sie ihr Auftreten vor einem Spiegel. Projektordner. Dokumentationen sind in einem übersichtlichen Projektordner zusammenzufassen, der (mindestens) mit 1. Titelblatt, 2. Teilnehmerverzeichnis, 3. Inhaltsverzeichnis 4. Ergebnisprotokollen einschließlich Visualisierungen, 5. einem Fazit ausgestattet ist. Powerpoint ist heutzutage das Standardprogramm, um Präsentationen und Folien schnell und professionell aufzubereiten. Texte, Bilder, Videos, Animationen und Klangfolgen werden auf Folien abgelegt und in einer festgelegten Reihenfolge und Geschwindigkeit gespeichert und wiedergegeben. Mit Hyperlinks kann man zudem quer durch das Dokument „springen“. Damit ist man an die festgelegte Reihenfolge nicht mehr gebunden und kann eigene Argumentations- und Präsentationsketten aufbauen.

2

70


2

Die inhaltliche Formulierung – die eigentliche qualitative Arbeit – kann aber kein Programm abnehmen. Die Denkarbeit muss der Anwender leisten. Damit der Empfänger gleichzeitig lesen und zuhören kann, nicht abgelenkt wird und auch in der hintersten Reihe noch alles lesen kann sind bei der Gestaltung folgende Grundsätze einzuhalten: – Querformat erleichtert die Lesbarkeit und den Aufbau – nicht bis zum Rand beschriften – max. 8 Informationen pro Folie – möglichst nicht mehr als 6 Wörter pro Zeile

– Fließtext und Blocksatz nur in Ausnahmefällen (einzeilig) – Schriftgröße mind. 20pt – Zeilenabstand mind. 1,5 – max. 3 Schriftgrößen, Schriftarten, Schriftstile und Schriftfarben – optische Bezüge verwenden (Pfeile, Aufzählungszeichen) Powerpoint ist aber nicht nur ein Programm, um den PC als Diaprojektor für Präsentationen zu benutzen. Genauso können Folien für Tageslichtschreiber, Vorlagen für Besprechungen usw. erstellt werden. Zur Einarbeitung befindet sich auf der Buch-CD im Lernfeld 2 ein Grundkurs Powerpoint mit vielen Aufgaben und Übungen.

Aufgaben zu Lernfeld 2 1. In welche drei großen Gruppen lassen sich alle Gesteine nach Alter und Herkunft einteilen? 2. Ordnen Sie die folgenden Gesteine ein: Marmor, Kalkstein, Gabbro, Granit, Kreideschlamm, Basalt, Grauwacke, Gneis. 3. Wie groß ist die Wasseraufnahme in %, wenn sich das Gewicht der folgenden untersuchten Steine nach Wasserlagerung wie folgt erhöht? a) Betonpflasterstein von 3,565 kg auf 3,672 kg b) Granitpflasterstein von 5,320 kg auf 5,373 kg c) Klinker von 2,876 kg auf 3,005 kg 4. In einem Wohngebiet mit einer Bruttofläche von 7,8 ha ist ein Kinderspielplatz und ein Kiosk anzulegen. Der Kinderspielplatz soll eine Größe von 2 % der zulässigen Geschossfläche haben Die GFZ beträgt 1,2. a) Wie groß darf der Kinderspielplatz sein? b) Auf dem daneben liegenden Grundstück soll ein Kiosk mit 8-eckiger Grundfläche und einer jeweiligen Seitenlänge von 5 Metern gebaut werden. Dafür soll die Baugrube abgesteckt werden und das Auffüllmaterial berechnet werden. Wie viel m2 Oberboden sind abzutragen, wenn zu den Baugrubenabmessungen ein zusätzlicher Streifen von 5 m Breite ringsum abzustecken sind? 5. Der Auftraggeber plant den Bau eines Entwässerungsgrabens. Ihre Firma bekommt den Auftrag und Sie sollen die notwendigen Planunterlagen erstellen. Sie erhalten einen Nivellementsauszug (von Station 0 + 000 bis Station 0 + 150) und sollen nun beginnen. a) Berechnen Sie das Nivellement nach „steigen“ und „fallen“. b) Berechnen Sie die nivellierten Geländehöhen. Station 0 + 000 0 + 025 0 + 050 0 + 075 0 + 100 0 + 125 0 + 150 Summe

Rückblick (m) 2,666 2,895 1,743 2,531 3,092 2,337 ----

Vorblick (m)

•h =

---2,840 2,666 2,301 2,279 2,985 1,840

Höhenunterschied Absolute SohlhöHöhe in m NN he m NN + steigen – fallen 63,140

•h =

Tiefe (m)

71

2.8 Dokumentation und Präsentation

6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17 18. 19. 20. 21. 22. 23.

24. 25. 26. 27.

c) Berechnen Sie die absoluten Sohlhöhen (in m ü. NN, wenn die projektierte Sohlhöhe an der Station 0 + 000 = 61,540 m ü. NN beträgt. Das Grabengefälle beträgt 0,5 %. d) Berechnen Sie für den Baugeräteführer die Grabentiefen. An der Station 0 + 000 beträgt die Grabentiefe 1,60 m. e) Zeichnen Sie den Längsschnitt im Maßstab 1 : 1000/100 f) Zeichnen Sie ein Querprofile im Maßstab 1 : 100 an der Station 0 + 000. (Böschungsverhältnis 1 : 1,5 und Sohlbreite 0,80 m) Unterscheiden Sie Vektor- und Pixelgrafik am Beispiel einer Linie. Welche Vorteile bietet die Vektorgrafik? Warum kann ein CAD-Programm nur Vektorgrafiken erzeugen? Warum beinhalten CAD-Programme zunehmend auch Funktionen der Pixelgrafik? Warum entscheiden durchdachte Vorlagedateien über ökonomisches Arbeiten? Welcher Unterschied besteht in der EDV zwischen den Begriffen Funktion und Methode? Welche Vorteile bieten 2-Bildschirmsysteme bzw. das Arbeiten mit mehreren Fenstern/Ansichten? Welcher Unterschied besteht zwischen absoluten, relativen und polaren Koordinaten? Was sind Hilfskoordinatensysteme? Wann sind sie sinnvoll einzusetzen? Über welche Positionierungsfunktionen verfügen CAD-Systeme? Über welche geometrischen Grundelemente verfügt ein CAD-System? Über welche Eingabemethoden kann die Funktion < Linie platzieren > verfügen? Welche Standard-Eingabemethoden gibt es bei der Kreiseingabe? Skizzieren Sie 2 Bögen im Koordinatensystem! Denken Sie an die Winkeldefinition und Drehrichtung! a) Anfangswinkel 90°, Öffnungswinkel 45° b) Anfangswinkel 180°, Endwinkel 270°, Drucken Sie sich die Aufgabenblätter Geometrische Grundkonstruktionen 1-3 CD\Lernfeld 2 aus. Lösen Sie die Aufgaben traditionell. Bei Problemen drucken Sie sich die Hilfsdatei aus. Lösen Sie anschließend die Geometrische Grundkonstruktionen 1-3 mit Hilfe des CAD. Welche Möglichkeiten der Messdatenübernahme bieten die neuen Technologien? Warum sollten Messdaten absolut und nicht relativ eingegeben werden? a) Auf der CD befinden sich im Lernfeld 2 die Dateien Lageplan_Koordinaten.doc und Lageplan_Koordinaten.txt. Überprüfen Sie, ob diese Koordinaten eingelesen werden können. Erzeugen Sie anschließend den bereits im Lernfeld 1 traditionell gezeichneten Lageplan, indem die Punkte/Koordinaten lediglich verbunden werden. Auf der CD\Lernfeld 2 befinden sich die Dateien Koordinaten_radweg in unterschiedlichen Dateiformaten. Versuchen Sie diese Koordinaten einzulesen. Im Lernfeld 1 finden Sie das Ergebnis. Welche Vorteile bieten Visualisierungen? Worauf ist bei einer jeden Präsentation zu achten? Lösen Sie die Aufgaben der Datei CD\Lernfeld2\Powerpoint. Schauen Sie sich auch die Präsentationen zum Berufsbild und zur Prüfung des Bauzeichners an. Setzen Sie sich mit der Denkmalschutzabteilung ihrer Stadt/ihres Kreises in Verbindung. Es gibt kontinuierlich Bauwerke, die zu vermessen und zu dokumentieren sind. Erstellen Sie von diesem Bauwerk eine Fotodokumentation, Bestandszeichnungen, Vermessungsgrundrisse. Ermitteln Sie GRZ und GFZ.

Projektaufgabe: 28. Setzen Sie sich mit dem Planungsamt Ihrer Stadt oder Ihres Kreises in Verbindung. Fragen Sie nach geplanten Neubaugebieten und erstellen Sie eine umfangreiche Bestandsanalyse. Machen Sie einen Vorschlag für einen Bebauungsplan. a) Kennenlernen des Baugebietes b) Beschaffung der Baupläne für das zu überplanende Gelände c) Fotodokumentation d) Erarbeitung von Strukturdaten e) Anwohnerbefragung f) Erarbeitung spezieller Probleme des Baugebietes g) Erarbeitung von Vorgaben des Grünordnungsplanes, Flächennutzungsplanes h) Verkehrsanbindung i) Nach Abschluss sämtlicher Voruntersuchungen Erarbeitung eines möglichen Bebauungsplanes

2

3 Erschließen eines Baugrundstückes 3.1 Baugrund Die Begriffe Erde und Boden werden nebeneinander verwendet. Während man in der Gesamtheit von Erdarbeiten bzw. Erdbau spricht, sagt man im Einzelnen Boden oder bildet Wortverbindungen wie Bodenklassen, Oberboden usw.

Bild 3.1: Inhomogener geschichteter Baugrund

Lasten eines Bauwerks werden über verschiedene Gründungsbauwerke in den Boden, den Baugrund geleitet. So unterschiedliche die Böden sind, so unterschiedliche ist auch ihre Eignung als Baugrund. Das Trag- und Setzungsverhalten, sowie der zum Lösen der Böden erforderliche Arbeitsaufwand sind von den Bodenarten und -klassen abhängig. Die DIN 18300 „Erdarbeiten“ (VOB Teil C) teilt alle Böden nach Lösbarkeit und Verwendbarkeit in sieben Bodenklassen ein. Beim Ausheben von Boden in Einschnitten und Anschnitten aus Gräben und Baugruben spielt die Bodeneigenschaft „Lösbarkeit“ eine wichtige Rolle. Sie hängt von der Kornzusammensetzung, dem Wassergehalt und der Lagerungsdichte des Bodens ab. Für den Einbau gelöster, gelockerter Böden ist die Verdichtungswilligkeit entscheidend. Die Werte für Auflockerung und Verdichtung gibt man in Raum- oder Volumenprozent (V %) bezogen auf die verdichtete Masse, an.

Gewachsener Boden ist unberührter durch Verwitterung oder Ablagerung entstandener Boden. Der gewachsene Boden wird nach dem Kornaufbau in bindigen Boden (Korndurchmesser der Bodenkörner < 0,063 mm), nichtbindigen Boden (Korndurchmesser der Bodenkörner > 0,063 mm) und organischen Boden unterschieden. Geschütteter Boden ist aufgeschüttet oder aufgespült worden. Die Schüttung kann unverdichtet oder verdichtet sein. Fels ist dicht gelagertes und festgelagertes Gestein mit hoher Tragfähigkeit. Boden und Fels werden nach VOB DIN 18300 entsprechend ihrem Zustand beim Lösen in Bodenklassen eingestuft. Oberboden wird unabhängig von seinem Zustand beim Lösen im Hinblick auf eine besondere Behandlung als eigene Klasse aufgeführt. Klasse 1: Oberboden: Oberste Schicht des Bodens, die neben anorganischen Stoffen, z.B. Kies-, Sand-, Schluff- und Tongemischen, auch Humus und Bodenlebewesen enthält. Klasse 2: Fließende Bodenarten: Bodenarten, die von flüssiger bis breiiger Beschaffenheit sind und die das Wasser schwer abgeben. Klasse 3: Leicht lösbare Bodenarten: Nichtbindige bis schwachbindige Sande, Kiese und Sand-Kies-Gemische mit bis zu 15 % Beimengungen an Schluff und Ton (Korngröße kleiner als 0,06 mm) und mit höchstens 30 % Steinen von über 63 mm Korngröße bis zu 0,01 m3 Rauminhalt. (0,01 m3 Rauminhalt entspricht einer Kugel von einem Durchmesser von ca. 0,3 m. 0,1m3 Rauminhalt entspricht einer Kugel mit einem Durchmesser von ca. 0,6 m.) Organische Bodenarten mit geringem Wassergehalt, z.B. feste Torfe. Klasse 4: Mittelschwer lösbare Bodenarten: Gemische von Sand, Kies, Schluff und Ton mit mehr als 15 % der Korngröße kleiner als 0,06 mm. Bindige Bodenarten von leichter bis mittlerer Plastizität, die je nach Wassergehalt weich bis halbfest sind und die höchsten 30 %

74

3 Erschließen eines Baugrundstückes

3

Steine von über 63 mm Korngröße bis zu 0,01m3 Rauminhalt enthalten. Klasse 5: Schwer lösbare Bodenarten: Bodenarten nach den Klassen 3 und 4, jedoch mit mehr als 30 % Steinen von über 63 mm Korngröße bis zu 0,01 mm3 Rauminhalt. Nichtbindige und bindige Bodenarten mit höchstens 30 % Steinen von über 0,01 m3 bis 0,1m3 Rauminhalt. Ausgeprägt plastische Tone, die je nach Wassergehalt weich bis halbfest sind. Klasse 6: Leicht lösbarer Fels und vergleichbare Bodenarten: Felsarten, die einen inneren, mineralisch gebundenen Zusammenhalt haben, jedoch stark klüftig, brüchig, bröckelig, schiefrig, weich oder verwittert sind, sowie vergleichbare feste oder verfestigte bindige oder nichtbindige Bodenarten, z.B. durch Austrocknung, Gefrieren, chemische Bindungen Nichtbindige und bindige Bodenarten mit mehr als 30 % Steinen von über 0,01 m3 bis 0,1 m3 Rauminhalt. Klasse 7: Schwer lösbarer Fels: Felsarten, die einen inneren, mineralisch gebundenen Zusammenhalt und hohe Gefügefestigkeit haben und die nur wenig klüftig oder verwittert sind. Festgelagerter, unverwitterter Tonschiefer, Nagelfluhschichten, Schlackenhalden der Hüttenwerke und dergleichen. Steine von über 0,1 m3 Rauminhalt. Die Grundlage der Bodenklassifikation für bautechnische Zwecke nach DIN Norm 18196 ist die stoffliche Zusammensetzung. Berücksichtigt werden: – Korngrößenbereiche und -verteilung – organische Bestandteile – plastische Eigenschaften

Die Bodenarten werden mit Kürzeln aus 2 Großbuchstaben bezeichnet: der erste bezeichnet die Hauptbodenart, z.B. S = Sand, der zweite die Nebenbodenart oder eine Eigenschaft, z.B. U = Schluff oder W = weitgestuft. In der nachfolgend abgebildeten Tabelle aus DIN 18196 werden Beispiele für die einzelnen Bodengruppen beschrieben und in Spalte 7 typische geologische und anthropogene Lockergesteine genannt. Die Benennung der grobkörnigen Böden erfolgt nach den Gewichtsanteilen. Der erste Buchstabe in den Kürzeln bezeichnet die Hauptbodenart, der zweite die Nebenbestandteile, die bis zu 40 % ausmachen können. Der Feinkornanteil (Ton und Schluff) ist auf 5 % begrenzt. Beispiel: GS = Kies, sandig kann im Extremfall aus höchstens 55 % Kies, höchstens 40 % Sand und maximal 5 % Feinkorn bestehen. Gemischtkörnige Böden sind grobkörnige Böden mit einem erhöhten Feinkornanteil. Die Unterteilung erfolgt in % Trockenmasse: – 5 – 15 % Schluff und Ton = schluffig/tonig – 15 – 40 % Schluff und Ton = stark schluffig/tonig Feinkörnige Böden wie Löß , Lößlehm oder Auenlehm sind als Deckschichten über grobkörnigen Böden wie Flussschottern oder Hangschutt fast immer vorhanden. Sie enthalten mehr als 40 % Feinanteile und werden aufgrund ihrer plastischen Eigenschaften unterteilt. Bei den Auffüllungen werden solche aus natürlichen oder aufgefüllten Böden unterschieden von Auffüllungen mit Fremdstoffen wie Bauschutt, Müll oder Schlacke.

75

3.1 Baugrund

Tabelle 3.1: Gruppeneinteilung der Gesteine nach DIN 18196

> 40

Grobkörnige Böden

Gruppen

>2 mm

Kies

0,06 mm

Kurzzeichen Gruppensymbol

Korngrößenanteile in Gew.-%

enggestufte Kiese

GE

weitgestufte Kies-Sand-Gemische

GW

intermittierend gestufte KiesSand-Gemische

GI

Erkennungsmerkmale

40

enggestufte Sande

SE

weitgestufte Sand-Kies-Gemische

SW

KiesSchluffGemische

intermittierend gestufte SandKies-Gemische

SI

5 bis 15 Gew.-%

0,06 mm

GU

15 bis 40 Gew.-%

0,06 mm

GU

5 bis 15 Gew.-%

0,06 mm

GT

15 bis 40 Gew.-%

0,06 mm

GT

über mehrere Korngrößenbereiche kontinuierlich verlaufende Körnungslinie Treppenartig verlaufende Körnungslinie infolge Fehlens eines oder mehrerer Korngrößenbereiche

5 bis 15 Gew.-%

0,06 mm

SU

15 bis 40 Gew.-%

0,06 mm

SU

5 bis 15 Gew.-%

0,06 mm

ST

steile Körnungslinie infolge Vorherrschens eines Korngrößenbereiches

über mehrere Korngrößenbereiche kontinuierlich verlaufende Körnungslinie treppenartig verlaufende Körnungslinie infolge Fehlens eines oder mehrerer Korngrößenbereiche

Moränensand Terrassensand Strandsand

weit oder intermittierend gestufte Körnungslinie, Feinkornanteil ist schluffig

Kies-TonGemische SandSchluffGemische Sand-TonGemische

Gemischtkörnige Böden

weit oder intermittierend gestufte Körnungslinie Feinkornanteil ist tonig

weit oder intermittierend gestufte Körnungslinie Feinkornanteil ist schluffig

40

15 bis 40 Gew.-%

0,06 mm

geeignet zur Bodenwäsche bedingt geeignet zur Bodenwäsche wenig geeignet zur Bodenwäsche

ST

Fluss- und Strandkies Terrassenschotter Moränenkies vulkanische Schlacke und Asche Dünen- und Flugsand Talsand (Berliner Sand) Beckensand Tertiärsand

> 40

5 bis 40

Beispiele

3 steile Körnungslinie infolge Vorherrschens eines Korngrößenbereichs

5

Sand

Hauptgruppen

Definition und Bezeichnung

weit oder intermittierend gestufte Körnungslinie Feinkornanteil ist tonig

Verwitterungskies Hangschutt lehmiger Kies Geschiebelehm

Flottsand

Auelehm Sandlöss lehmiger Sand Schleichsand Geschiebelehm Geschiebemergel

76


Tabelle 3.2: Gruppeneinteilung der Gesteine nach DIN 18196 Erkennungsmerkmale

Trockenfestigkeit

Gew.-%

Kurzzeichen Gruppensymbol

3

Feinkornanteile 0,06 mm in Gew. -%

Hauptgruppen

Definition und Bezeichnung

35

UL

niedrige

schnelle

keine bis Löss leichte 2) Hochflutlehm

UM

niedrige bis mittlere

langsame

leichte bis mittlere 2)

Seeton BeckenSchluff

TL

mittlere bis Hohe

keine bis langsame

leichte 3)

Geschiebemergel Bänderton

keine

mittlere 3)

Lößlehm Beckenton Keupermergel

Gruppen

wf in

> 40

Organische Böden Auffüllung

Ton nicht brenn- oder nicht schwelbar

40

mittelplastische Schluffe

35 bis 50

leicht plastische Tone

brenn- oder schwelbar

> 40

1)

Organogene und Böden mit organischen Beimengungen

Feinkörnige Böden

Schluff

leicht plastische Schluffe

35

Plastizität beim Reaktion beim Schüttelversuch Knetversuch

Beispiele

mittelplastische Tone

35 bis 50

TM

Hohe

ausgeprägt plastiche Tone

> 50

TA

sehr hohe keine

Schluffe mit organischen Beimengungen und organo1) gene Schluffe

35 bis 50

OU

mittlere

langsame bis sehr schnelle

mittlere 4)

Seekreide Kieselgur Mutterboden

Tone mit organischen Beimengungen und organogene 1) > 50 Tone

OT

hohe

keine

ausgeprägte 4)

Schlick Kleie

grob- bis gemischtkörnige Böden mit Beimengungen humoser Art

OH

Beimengungen pflanzlicher Art, meist dunkle Färbung, Modergeruch, Glühverlust bis etwa 20 Gew.-%

Mutterboden

grob- bis gemischtkörnige Böden mit kalkigen, kieseligen Bildungen

OK

Beimengungen pflanzlicher Art, meist helle Färbung, leichtes Gewicht, große Porosität

Kalksand Tuffsand

nicht bis mäßig zersetzte Torfe

HN

zersetzte Torfe

HZ

Mudden (Sammelbegriff für Faulschlamm, Gyttja, Dy, Sapropel)

F

Auffüllung aus natürlichen Böden; jeweiliges Gruppensymbol in eckigen Klammern

[ ]

Auffüllung aus Fremdstoffen

A

1)

unter Mitwirkung von Organismen gebildete Böden

2)

Ip

7 Gewichtprozent oder unterhalb A-Linie Casagrande-Diagramm

2)

Ip

7 Gewichtprozent und oberhalb A-Linie Casagrande-Diagramm

2)

Ip

7 Gewichtprozent und unterhalb A-Linie Casagrande-Diagramm

Tarras ausSeptarienton geprägte3) Juraton

Zersetzungsgrad 1 bis 5, faserig, holzreich, hellbraun bis braun Zersetzungsgrad 6 bis 10 schwarzbraun bis schwarz

Niedermoortorf, Hochmoortorf Bruchwaldtorf

unter Wasser abgesetzte (sedimentäre) Schlamme aus Pflanzenresten, Kot und Mikroorganismen, oft von Sand, Ton und Kalk durchsetzt, blauschwarz oder grünlich bis gelbbraun, gelegentlich dunkelgraubraun bis blauschwarz, federnd weichschwammig

Mudde, Faulschlamm

an Ort und Stelle aufgewachsene (sedentäre) Humusbildungen

Müll Schlacke Bauschutt Industrieabfall

Die Klassifikation erfolgt nach DIN 4022 Teil 1, die sich dem internationalen Körnungssystem anschließt.

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3.1 Baugrund

Tabelle 3.3: Einteilung der Lockergesteine nach DIN 4022 Korndurchmesser (mm) > 63 63 – 20 20 – 6,3 6,3 – 2 2 – 0,6 0,6 – 0,2 0,2 – 0,06 0,06 – 0,02 0,02 – 0,006 0,006 – 0,002 < 0,002

Benennung Steine Kies grob Kies mittel Kies fein Sand grob Sand mittel Sand fein Schluff grob Schluff mittel Schluff fein Ton

Symbol X gG mG fG gS mS fS gU mU fU T

Unter Korngrößenverteilung werden die relativen Massenanteile verschiedener Kornfraktionen im Boden verstanden. Die Korngrößen oberhalb der Schlufffraktion mit Korngrößen > 0,06 mm werden durch die Siebanalyse (DIN 18123) ermittelt. Die Anteile von Feinsand, Schluff und Ton werden durch Sedimentation (Schlämmanalyse, DIN 18123) festgestellt.

TON % 100

fein

SCHLUFF grob mittel

fein

Teilweise ist eine kombinierte Sieb-/Schlämmanalyse erforderlich. Die Probenmengen müssen so gewählt werden, dass repräsentative Anteile der Kornfraktionen erreicht werden. Bei Kiesen sind deshalb Probemengen von mehreren Kilogramm notwendig, bei Sanden werden 0,2 bis 0,5 kg benötigt und bei Tonen und Schluffen genügen Probenmengen von 10 bis 50 g. Die Siebung erfolgt mit übereinander stehenden Sieben mit gestaffelten Maschenweiten. Für die Sedimentationsanalyse werden ca. 50 g Feinmaterial mit einem Liter destilliertem Wasser durch Schütteln zu einer Suspension aufgeschwemmt. Der Sedimentationsvorgang wird durch eine Tauchwaage beobachtet, die in festgelegten Zeitintervallen abgelesen wird (die Wichte der Suspension nimmt mit zunehmender Sedimentation ab). Die graphische Darstellung mit den Korngrößenanteilen der einzelnen Fraktionen in Prozent und dem Korndurchmesser in mm (logarithmischer Maßstab) ist die Kornverteilungskurve.

SAND mittel

grob

fein

KIES mittel

5

7

grob

90 12 80

1

2

70 10 11

60 50

4

3

9 8

40

6

30 20 10 0 0,001 0,002

0,006

0,02

0,06

(1) Fein-/Mittelsand (Tertiär) (2) Feinsand (Tertiär) (3) Flugsand (Holozan) (4) Flußsand, naß gebaggert (5) Kiessand (6) Hochterrassenkiese (Pleistozan)

0,2

0,63

2

5,3

20

50

(7) Verwittarungslehm, steinig-sandig (ähnlich auch Geschiebelehm) (8) Löß (9) Lößlehm (10) Lehm, tonig (Schluff, stark,tonig, leicht, feinsandig) (11) Ton, stark schluffig (Tertiär) (12) Ton, schluffig (Tertiär)

Bild 3.2: Kornverteilungskurven einiger typischer Lockergesteine

3

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3

Die DIN 1054 „Zulässige Belastung des Baugrunds“ wurde von einem gemeinsamen Ausschuss der Arbeitsgruppen Einheitliche Technische Baubestimmungen (ETB) und Baugrund im Fachnormenausschuss Bauwesen ausgearbeitet. Sie ist den obersten Bauaufsichtsbehörden vom Institut für Bautechnik, Berlin, zur bauaufsichtlichen Einführung empfohlen worden. Die Benennung „Last“ wird für Kräfte verwendet, die von außen auf ein System einwirken, damit Bauwerke unter der Einwirkung von Kräften aus überwiegend ruhenden Lasten keine schädlichen Bewegungen erleiden. Der Baugrund wird wegen seines unterschiedlichen Verhaltens bei der Belastung durch Bauwerke für die Zwecke dieser Norm in gewachsenen Boden (Lockergestein), in Fels (Festgestein) und in geschütteten Boden unterteilt. Ein Boden wird als gewachsen bezeichnet, wenn er durch einen abgeklungenen, erdgeschichtlichen Vorgang entstanden ist. Folgende Hauptgruppen sind zu unterscheiden: Ein Boden wird als geschüttet bezeichnet, wenn er durch Aufschütten oder Aufspülen entstanden ist. Zu unterscheiden sind: – Unverdichtete Schüttungen beliebiger Zusammensetzung. – Verdichtete Schüttungen aus nichtbindigen oder bindigen Bodenarten oder aus anorganischen Schüttgütern (z. B. Bauschutt, Schlacke, Erzrückstände), wenn die Schüttungen ausreichend verdichtet worden sind. Bindige Böden ( (Ton, Schluff, Lehm, Mergel) besitzen sehr kleine Korndurchmesser (0,01 – 0,001 mm) und somit eine große Kornoberfläche. Sie werden nach dem Feinstkornanteil eingeteilt. Bodenstruktur n.b.B. 1 cm

b.B. 0,003 mm

Der innere Zusammenhalt der Körner wird durch die Kohäsion (die Anziehungskraft der kleinsten Bodenkörner untereinander) des eingelagerten Wassers erreicht. Entweicht dieses Wasser z. B. durch Austrocknung wird der Boden fester. Nimmt der Wassergehalt des bindigen Bodens zu, verliert der Boden an Tragfähigkeit unter Druckbelastung, da der hohe Druck das Wasser aus den Bodenporen presst und der Boden dadurch einsinkt. Die Tragfähigkeit eines bindigen Boden hängt somit stark vom Wassergehalt des Bodens ab. In Abhängigkeit vom Wassergehalt ändert sich die Konsistenz (Zustandsform) des bindigen Bodens in breiig, weich, steif, halbfest oder fest. Während der Bauzeit muss der Boden gegen Aufweichen geschützt werden. Dazu müssen, insbesondere die auswaschgefährdeten Böschungen während der Bauzeit z.B. mit Planen geschützt werden.

Bild 3.4: Setzung eines Fundaments

Die Setzung eines Bauwerkes erfolgt über einen längeren Zeitraum. Die Setzungen in bindigen Böden unter Belastung verlaufen langsam, da das Porenwasser zwischen den Bodenteilchen unter Druck nur langsam entweicht (noch nach Jahren) und sind in der Regel nicht zu vernachlässigen. Der Wassergehalt des bindigen Bodens beeinflusst die Tragfähigkeit.

Bild 3.3: Bodenstruktur

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3.1 Baugrund

Zeit-Setzunglinie

Setzungen

Zeit n.b.B. b.B.

Bild 3.5: Zeit-Setzungslinie

Die Tragfähigkeit von nichtbindigen Böden hängt von der Lagerungsdichte und vom Winkel der inneren Reibung ab. Je kleiner der Winkel der inneren Reibung, desto größer ist der durch diesen Boden entstehende horizontale Erddruck, den man sich als abgerutschten Erdkeil des aufgeschütteten Erdhaufens vorstellt. Der Wassergehalt beeinflusst die Tragfähigkeit von nichtbindigen Boden nicht, da die nichtbindigen Böden wasserdurchlässig sind. Die Setzungen treten unter Last unmittelbar auf und sind in Relation zu bindigen Böden gering. Damit sind die Setzungen nach der Bauzeit nahezu abgeschlossen. Bindige Böden setzen sich langsam. Bei nichtbindige Böden treten die Setzungen unmittelbar ein. Verhalten der Böden bei Frost Baugrund ist unterschiedlich frostempfindlich. Die Korngrößenverteilung, die Wasserdurchlässigkeit und der Hohlraumgehalt des Bodens

Frostaufbruche –

Frostgrenze

Eislinsen

aufsteigende Feuchtigkeit +

Bild 3.6: Frostverhalten von Böden

beeinflussen die Empfindlichkeit gegenüber Frost. Bindiger Boden enthält einen hohen Anteil an Porenvolumen, welches Wasser aufnehmen kann. Durch Frost hebt sich der Boden durch Eislinsenbildung. Das kapillar aufsteigende Wasser gefriert an der Frostgrenze. Beim Tauvorgang weicht der Boden auf und verliert an Festigkeit da das getaute Wasser nicht nach unten in die noch gefrorenen Schichten versickern kann. Durch den kapillaren Nachschub des Wassers vergrößern sich die Eislinsen an der Frostgrenze. Es kommt zu Bodenhebungen. Der Wechsel der Frostzonengrenze in tiefere Schichten führt zu weiteren tiefer gelegenen Eislinsen. Taut der Boden, kommt es zu Einsenkungen an diesen Stellen. Man unterteilt nach der Frostempfindlichkeit die Bodengruppen in die Klassen: F1 nicht frostempfindlich Dies sind nichtbindige Böden, in der Regel Kiese und Sande mit einem geringen Anteil von Feinkörnungen. F2 gering bis mittel frostempfindlich F3 sehr frostempfindlich Tabelle 3.4: Bodenarten und Frostempfindlichkeitsklassen Bodenart (DIN 18 196) GE, GW, GI, SE, SW, SI GU, GT, SU, ST TA, OT, OH, OK GU*, GT*, SU*, ST*, UL, UM, UA, TL, TM, OU *)

Frostklasse F1 F 1/2 *) F2 F3

Zu F1, wenn Kornanteil unter 0,06 mm von 5,0 % bei U ≥ 15 oder U ≤ 6, sonst zu F2.

Bindige Böden sind frostgefährdet. Nichtbindige Böden sind frostsicher Die Gründung ist so auszuführen, dass die Gründungssohle frostfrei liegt. Der Baugrund wird durch ständige Lasten und durch Verkehrslasten beansprucht. Zu den ständigen Lasten zählen unter anderem die Eigenlast des Bauwerks, ständig wirkende Erddrücke, Erdlasten und Wasserdrücke (z.B. auch Strö-

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3

mungsdruck aus Grundwassergefälle). Zu den Verkehrslasten zählen unter anderem Lasten nach DIN 1055 Teil 3 und DIN 1072, wechselnde Erd- und Wasserdrücke und Eisdruck. Lasten, die durch Veränderungen der Umgebung des Bauwerks, z.B. durch Baumaßnahmen, durch Belastungsänderungen oder durch Grundwassersenkungen entstehen, zählen je

nach ihrer Dauer zu den ständigen Lasten oder zu den Verkehrslasten. (siehe Lernfeld 4: Planen einer Gründung) Erkennung von Böden Durch einfache Versuche kann man für den Anfang eine Einschätzung für die Einordnung der Böden vornehmen.

Tabelle 3.5: Versuche für die Einschätzung von Böden Reibeversuch

Das Probenmaterial wird zwischen den Fingern zerrieben. Toniger Boden fühlt sich seifig an. Das Bodenmaterial haftet am Finger. Schluffe fühlen sich mehlig an. das Bodenmaterial lässt sich vom Finger entfernen.

Schneideversuch

Man zerschneidet eine erdfeuchte Kugel. Eine glänzende Schnittfläche weist auf Ton hin. Eine stumpfe Oberfläche bedeutet Schluff. Bodenmaterial haftet nicht am Finger. Trockene Probekugeln (0,5cm Durchmesser) werden zwischen den Fingern zerdrückt.

Trockenfestigkeit Schluff kann durch geringen Druck zerstört werden Ton kann mit Fingerdruck nicht zerstört werden. Verhalten unter Wasser

Man legt Probekugel(0,5cm Durchmesser) ins Wasser. Schluffboden zerfällt sehr schnell. Tonboden zerfällt kaum. Mergel enthält Kalk und schäumt beim Beträufeln mit Salzsäure auf.

Aufschäumversuch

Tab. 3.6:

Zustandsformen bindiger Böden

Zustandsform

Erkennungsmerkmal

Fest

Der Boden kann nicht geknetet werden. Der Boden kann gebrochen werden

Halbfest

Der Boden kann nicht zu Walzen gerollt werden, aber zu Klumpen geformt werden

Steif

Der Boden kann zu zirka 3 mm dicken Walzen gerollt werden

Weich

Der Boden kann geknetet werden

Breiig

Beim Pressen quillt der Boden zwischen den Fingern hindurch

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3.2 Baugrunduntersuchungen

Bodenkenngrößen Sofern die Böden nicht klar eingeordnet und somit die Eigenschaften des Bodens und das Verhalten unter Last nicht eingeschätzt werden können, muss man durch Bodenuntersuchungen vor Ort und im Labor Klarheit über den vorliegenden Boden gewinnen, sofern exakte Kenntnisse über den Boden notwendig sind. Dazu werden Bodenuntersuchungen zur Bestimmung bodenmechanischer Kenngrößen vorgenommen. Aufgrund dieser Kenngrößen lassen sich dann qualifizierte Aussagen als Grundlage für die Berechnung der Gründungskonstruktion ableiten. Korngröße, Kornverteilung und chemische Eigenschaften dienen zur Identifizierung und Klassifizierung des Bodens Porenvolumen, Porenanteil, Wassergehalt, Lagerungsdichte, Zustandsform kennzeichnen den Zustand des Bodens Festigkeit, Scherparameter, Spannungszustand sind für Erddruckberechnungen, Grundbruchbetrachtungen und Standfestigkeitsfragen notwendig. Zusammendrückbarkeit, Schrumpfung benötigt man für Setzungsberechnungen. Durchlässigkeit, Kapillarität, Wasserbewegung gibt Aufschluss über die Entwässerungseigenschaften und Strömungsdrücke im Erdreich. Die Eigenschaften der Böden lassen sich im Baugrundlabor aufgrund von bodenmechanischen Kenngrößen bestimmen. Da der Boden als das eigentliche Fundament der Bauwerke dient, darf er sich nicht setzen

oder verformen und muss vor einer Bebauung gründlich untersucht werden wobei das Tragsowie das Setzungsverhalten geprüft werden. Je nach Erfordernis gibt es aufwendige und einfache Untersuchungsmethoden. Aufgrund der Tatsache, dass aufwendige Untersuchungen nur in speziellen Ingenieurbüros und Labors für Bodenmechanik und Grundbau angewendet werden, beschränken wir uns hier nur auf die einfachen Verfahren. Kapillarität ist der Sammelbegriff für alle physik. Erscheinungen, die infolge der Grenzflächenspannung von Flüssigkeiten an engen Hohlräumen von Festkörpern, d.h. in Kapillaren, Spalten u. bei Porosität auftreten. Hierzu gehören u.a. Kapillardepression bzw. -aszension od. -attraktion (Absinken bzw. Aufsteigen einer Flüssigkeit in einer Kapillare) u. die Kapillarkondensation. Durch Potentialdifferenz kann die Grenzflächenspannung geändert werden; Näheres s. Elektrokapillarität. Adhäsion [lateinisch] die, das Aneinanderhaften von verschiedenen Stoffen infolge molekularer Anziehungskräfte. Beispiele sind Adsorption, Haftreibung, Kleben oder die Benetzung fester Körper mit Flüssigkeiten. Der Zusammenhalt von Molekülen des gleichen Stoffes beruht auf der Kohäsion. Kohäsion [lateinisch] die, Zusammenhalt der Atome und Moleküle eines Stoffes durch zwischenmolekulare Anziehungskräfte (Kohäsionskräfte); das Aneinanderhaften verschiedener Stoffe beruht dagegen auf Adhäsion. Die Kohäsion bewirkt die Zerreißfestigkeit der Festkörper und die Oberflächenspannung bei Flüssigkeiten.

3.2 Baugrunduntersuchungen Indirekte Verfahren werden verwendet, wenn weder gegraben noch gebohrt werden muss und man auf örtliche Erfahrungen zurückgreifen kann. Z.B. durch eine vorhandene Nachbarbebauung, durch Begehungen, Befragungen, wenn auf schon vorhandene Pläne zurückgegriffen werden kann oder auch durch spezielle Pflanzen, die nur auf bestimmten Böden wachsen.

Direkte Verfahren sind eine sinnvolle Ergänzung der indirekten Bodenuntersuchungsverfahren. Die einfachste Art, Aufschluss über die Bodenverhältnisse zu erhalten, ist die Anlage von Schürfgruben oder Schürfschlitzen, die mit einfachen Geräten und Maschinen ist zu 6 m Tiefe wirtschaftlich hergestellt werden können. Begehbare Schürfe müssen mindestens 0,75 m breit und 1,50 m lang sein. Ab 1,25 m Tiefe

3

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3

sind die Grubenwände zu verbauen. Die Schürfgrube lässt den Bodenaufbau im Anschnitt am Besten erkennen. Schürfe sollen nur oberhalb des Grundwasserspiegels angelegt werden. Des weiteren sind Laboruntersuchungen des entnommenen Bodens möglich. – Gestörte Bodenproben werden gewonnen, indem sie mehr oder weniger vermischt, durchknetet oder aufgeweicht sind. Sie geben aber dennoch die Verhältnisse des Bodens wieder und gestatten eine geologische Beurteilung. – Ungestörte Bodenproben können nur mit besonderen Geräten entnommen werden (siehe Probebohrungen). Sie müssen aus ungestörtem Boden, in ursprünglicher Lagerung und mit natürlichem Wassergehalt entnommen werden und geben Auskunft über die bautechnischen Eigenschaften des Bodens. Die Bodensondierung oder auch das „Künzeln“ ist ein sehr verbreitetes Verfahren, um Böden zu untersuchen. Sonden sind Stahlstäbe mit verdickten Stangenspitzen, die in den Boden gerammt oder mit gleichmäßigem Druck in den Boden getrieben werden. Der dabei auftretende Bodenwiderstand erlaubt Rückschlüsse auf Lagerungsdichte, Schichtdicke und Hohlräume im Baugrund. Es sind Sondierprotokolle und Sondierdiagramme zu erstellen, welche Aufschluss über die Schichtenfolge geben.

Eine weitere Möglichkeit der Baugrunduntersuchung sind Bodenbelastungen des Baugrunds, welche Aufschluss geben über die Bodenspannung und die Setzung eines Untergrundes. Diese Art von Untersuchung, zum Beispiel der Plattendruckversuch, wird vorwiegend im Erd- und Straßenbau durchgeführt. Der Plattendruckversuch ist ein Prüfverfahren, bei dem der Boden durch eine Lastplatte mit Hilfe einer Druckvorrichtung wiederholt stufenweise be- und entlastet wird. Die mittleren Normalspannungen σ unter der Platte und die zugehörigen Setzungen s der einzelnen Laststufen werden in einem Diagramm als Drucksetzungslinie dargestellt. (Abb. 3.8) Der statische Plattendruckversuch besteht aus einer Lastplatte (Abb. 3.8), die den von einem Hydraulikzylinder ausgeübten Druck in den Boden einleitet. Gegenlast für die Druckvorrichtung können schwere Baufahrzeuge sein. An einer Messbrücke mit beweglichen Tastern wird an Messuhren die jeweilige Setzung erfasst. Durch eine schrittweise Belastung mit mindestens 6 bis 8 Druckwerten erhält man entsprechend viele Setzungswerte, die zu einer Setzungslinie aufgetragen werden. Nach einer Erstbelastung (Ev1) entsteht nach Wegnahme des Druckes eine Entlastungskurve. Der Verformungsmodul Ev ist eine Kenngröße für die Verformbarkeit oder Elastizität eines Bodens. Er errechnet sich grundsätzlich aus der Formel: Ev =

Bild 3.7: Ergebnis einer Rammsondierung a) Sondierprotokoll: Anzahl der Rammschläge pro 10 cm Rammtiefe b) Sondierdiagramm: graphische Darstellung des Protokolls c) Schichtenfolge

1,5 * r * p s

Da die Setzung t zurückgeht, ist das elastische Verhalten des Bodens gut erkennbar. Danach erfolgt eine nochmalige Belastung (Ev2). Für die Berechung des Verformungsmoduls Ev1 und Ev2 werden Δσ und Δσ aus den begrenzungspunkten 70 % und 30 % der Höchstwerte für Bodenpressung (σ) und Setzung (s) zugrunde gelegt.

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3

Bild 3.8: Plattendruckversuch nach DIN 18134

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Beispiel: ∆σ = 0,7 * 0,4 MN/m2 – 0,3 * 0,4 MN/m2 = 0,16 MN/m2 ∆s = 0,79 mm – 0,28 mm = 0,51 mm Der Verformungsmodul Ev1 berechnet sich dann wie folgt: 3

Ev1 = 0,75 * D *

Δσ Δs

Ev1 = 0,75 * 300 mm * Ev1 = 70,59 N/mm2 Ev2 = 0,75 * 300 mm *

0,16 N / mm 2 0,51mm 0,16 N / mm 2 0, 23mm

Ev2 = 156,52 N/mm2 Ev 2 156,52N/mm 2 = = 2,2173 Ev1 70,59N/mm

Entscheidend für die Beurteilung der Verdichtung ist sowohl das Verhältnis der beiden Werte Ev2 zu EV1 als auch der Wert Ev2. Für die Verdichtung in den unterschiedlichen Bausituationen und mit den verschiedenen Materialien werden entweder Werte für Ev2/Ev1 oder für Eve vorgegeben. Beispiel: Nach ZTV-StB 94 / 97 wird für eine Frostschutzschicht ein Verdichtungsgrad von Dpr = 100 % verlangt. Wird die Verdichtung mit dem Plattendruckversuch festgestellt, so darf der Verhältniswert Ev2 / Ev1 nicht größer als 2,2 sein. Für das Planum wird Ev2 = 45 MN/M2 und für die Frostschutzschicht Ev2 = 120 MN/m2 verlangt.

Der dynamische Plattendruckversuch Bild 3.10 nach DIN 18134 ist in den letzten Jahren mit Hilfe des leichten Fallgewichts als schnelle Prüfung eingebauter Bodenschichten immer häufiger angewendet worden. Das Verfahren ist nach ZTVE – StB ersatzweise für den statischen Plattendruckversuch als Prüfverfahren zugelassen. Das leichte Fallgewichtsgerät besteht

Bild 3.9: Lastplattendruckgerät

aus einer Lastplatte (Durchmesser 300 mm), die auf dem zu prüfenden, ebenen Planum aufgesetzt wird und durch ein an einer Stange geführtes Fallgewicht (10 kg) aus festgelegter Fallhöhe stoßartig belastet wird. Nach drei Stößen zur Vorbelastung werden drei Meßstöße durchgeführt, die von einer eingeschalteten Setzungsmesseinrichtung gemessen werden. Per Computer werden die drei Messstöße ausgewertet, ein Evd – Wert wird ermittelt und ein Protokoll wird erstellt. Durch Probebohrungen Bild 3.11 werden exakte Aufschlüsse über die Bodenzusammensetzung erhalten. Man unterscheidet Erkundungsbohrungen für großflächige Bodenerkundungen (z.B. im Verkehrswegebau) und Bohrungen für einzelne Bauwerke. Die Bohrungen sind im vorgesehenen Gründungsbereich und dicht herum durchzuführen. Die erforderliche Bohrtiefe hängt von der Art der Gründung ab. Es sind jedoch Bohrungen von mindestens 6 m unterhalb der Gründungssohle durchzuführen. Die Ergebnisse werden auf der Baustelle in Schichtenverzeichnissen festgehalten, und es werden zur besseren Übersicht zeichnerische Darstellungen entwickelt. Sollte die Prüfung des vorhandenen Baugrunds unzureichende Trageigenschaften ergeben könnte ein Bodenaustausch oder eine Bodenverbesserung angebracht sein.

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3

Bild 3.10: Prinzipskizze des leichten Fallgewichts

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3

Bild 3.11: Schichtenverzeichnis nach DIN 4022 Blatt 1.

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Bodenaustausch wird dann vorgenommen, wenn eine nicht tragfähige Schicht zwischen Gründungssohle und tragfähigem Boden verläuft. Der schlechte Boden wird entfernt und durch tragfähigen nichtbindigen Boden ersetzt. Von Bodenverbesserung oder Bodenverfestigung spricht man dann, wenn durch Einbringen von hydraulischen Bindemitteln (Zement, hydraulischer Kalk, oder Bitumen) der Boden chemisch verfestigt wird Dazu wird das Bindemittel bei geringer Schichtdicke unter den Boden gemischt und die so aufgelockerte Schicht wieder verdichtet. Das Bindemittel reagiert mit dem Wasser im Boden und bildet ein Gel aus. Für die Verfestigung in großen Tiefen wendet man Injektionsverfahren an. Bei diesem Verfahren werden Injektionslanzen in den Boden eingebracht, durch die die Verteilung der Bindemittel zur Verfestigung vorgenommen wird. Injektionsmittel sind z.B. Zementleim, Bitumen oder chemische Lösungen. Bodeninjektionen dienen zur Böschungssicherung und zur nachträglichen Bodenverfestigung. Ebenso werden Injektionen bei Sanierungen und Unterfangungsarbeiten angewandt. Die Baugrundeigenschaften können durch Bodenaustausch sowie mechanische und chemische Bodenverfestigung verbessert werden. Ein wichtiges Feld im Bereich der Bodenarbeiten ist das Aufmass und die Abrechnung der Böden entsprechend DIN 18300. Der Auftragnehmer ist verpflichtet, seine Leistungen prüfbar abzurechnen. Die Leistungen sind nach Zeichnung zu ermitteln oder aufzumessen. Die zum Nachweis von Art und Umfang der Leistungen erforderlichen Massenberechnungen, Zeichnungen und Belege sind beizufügen. Abrechnungshinweise sind in der Verdingungsordnung für Bauleistungen (VOB) Teil C, enthalten. Boden wird grundsätzlich getrennt nach Bodenklassen (siehe 3.1) und gestaffelt nach Förderwegen abgerechnet. Der Abtrag von Oberboden (Mutterboden) wird meist nach dem Flächenmaß (m2), seltener nach Raummaß (3) abgerechnet. Beim Aushub von Baugruben wird von der Oberfläche der auszuhebenden Baugrube (also

gegebenenfalls ohne Oberboden) bis zur Sohle gerechnet. Die Breite ergibt sich aus den Außenmaßen des Baukörpers. Die abzurechnenden Böschungswinkel sind von der Bodenklasse abhängig (siehe 3.3). Die Berechnung von Volumen und Massen ist im Baugewerbe von großer Wichtigkeit, um die Massen sämtlicher Bauleistungen zu ermitteln. Erste Voraussetzung ist hierfür die Flächenberechnung Länge × Breite zu der als dritte Dimension die Höhe hinzukommt. Volumen = Grundfläche × Körperhöhe V=A×h Es ist zwischen vier Körpergruppen zu unterscheiden: prismatischen, spitzen, stumpfen und runden Körpern Bild 3.12.

Bild 3.12: Körpergruppen

Masse (m) ist die in einem Baustoff enthaltene Stoffmenge, die man mit einer Waage bestimmen kann (daher im allgemeinen Sprachgebrauch auch Gewicht genannt). Einheiten sind Tonnen (t), Kilogramm (kg) und Gramm (g).

3

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3

Dichte braucht man, um Stoffe vergleichen zu können. Sie gibt an, wie viel kg ein dm3 (l) oder wie viel t ein m3 wiegt. Ein leichter Stoff hat eine geringere Dichte, ein schwerer Stoff eine große Dichte. Die Dichte ρ (rho) ist das Verhältnis aus Masse und Volumen eines Körpers. Dichte = ρ=

Masse Volumen

Zur Berechnung des Aushubs oder Auftrags von geböschten Gräben oder Baugruben ist es notwendig mit Winkelfunktionen die Böschungsbreite zu ermitteln. Im rechtwinkligen Dreieck bezeichnet man die den rechten Winkel bildenden Seiten a und b als Katheten und die dem Winkel gegenüberliegende Seite c als Hypotenuse. Die dem Winkel α gegenüberliegende Seite a nennt man Gegenkathete und die dem Winkel α anliegende Kathete heißt Ankathete (Bild 3.13).

m (in t/m3, kg/dm3 oder g/cm3 V

Im Straßenbau wird noch besonders zwischen Rohdichte und Schüttdichte unterschieden. Rohdichte = Masse je Volumen einschließlich Poren und Hohlräumen (z.B. Boden, Beton und Asphalt in verdichtetem Zustand). Schüttdichte = Masse je Volumen einschließlich Poren, Hohl- und Zwischenräumen (z.B. Boden, Beton und Asphalt im aufgelockerten, unverdichteten Zustand).

a

Bild 3.13: Bezeichnungen am rechtwinkligen Dreieck

Da die Seitenverhältnisse von der Größe des Winkels α abhängig sind, spricht man von einer Funktion bzw. in diesem Falle von einer Winkelfunktion.

Tab. 3.7: Winkelfunktionen

Im Straßenbau ist besonders darauf zu achten, dass Winkelgrößen auch in Gon angegeben sein könnten! Besonders beim Nivellieren (siehe Lernfeld 2) wird mit Gon bzw. Neugrad abgesteckt und gearbeitet. Deshalb ist es unerlässlich, von Grad nach Gon und umgekehrt umzurechnen.

Der Vollwinkel mit 360º = 400 gon Beim Umrechnen von „Altgrad“ (Grad – º in „Neugrad“ (Gon – Gon) mit 1,1111 multiplizieren, beim Umrechnen von Gon in Grad mit 0,9 multiplizieren.

3.3 Unfallgefahren Der Tiefbau gilt als besonders unfallträchtig. Ein beträchtlicher Teil vor allem der schweren

Unfälle, ist dabei auf das Einstürzen von Gräben zurückzuführen. Dies liegt vor allem daran, dass

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3.3 Unfallgefahren

Tab. 3.8: Rohrgräben nach DIN 4124

3

die Standfestigkeit des Bodens häufig überschätzt wird. Durch folgende Einflüsse können Böden ihre Standfestigkeit verlieren: – gestörte Lagerungsverhältnisse des Bodens – Grundwasserbewegungen – Witterungseinflüsse, wie zum Beispiel starke Regenfälle – Erschütterungen des Bodens z.B. durch Verkehr – Zusätzliche Belastungen durch Lagerung z.B. von Baustoffen in der Nähe der Grabenwände. Kommt es infolge Fehleinschätzung zum Einsturz eines Grabens, so sind die Unfallfolgen meist besonders schwer. Dies wird verständlich,

wenn man sich überlegt, dass ein einziger Kubikmeter Boden nahezu zwei Tonnen wiegt! Weiterhin kommen Unfälle durch Abstürzen vor. Sie sind häufig durch ungeeignete Leitern oder Leichtsinn der Beschäftigten bedingt. Vor allem bei tieferen Gräben kann auch eine erhebliche Gefährdung durch herabfallende Gegenstände bestehen. Zur persönlichen Schutzausrüstung auf der Baustelle gehören: Bausicherheitsschuhe mit durchtrittsicherer Sohle und Stahlkappen – Arbeitskleidung (evtl. mit Warnweste) – Schutzhelm – Schutzbrille

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– Schutzhandschuhe – Gehörschutz – Evtl. Atemschutz

3

3.3.1 Herstellen geböschter und verbauter Rohrgräben Dem Auftragnehmer bleibt meist freigestellt, ob er einen Leitungsgraben in offener Bauweise mit Böschungen oder mit Grabenverbau bei senkrechten Wänden ausführt. Ohne Sicherung dürfen Baugruben nur bis zu einer Tiefe von 1,25 m ausgehoben werden. Bei Tiefen bis 1,75 m genügt es, wenn die oberen 0,50 m durch Böschungen oder einen Teilverbau gesichert werden. Ab einer Tiefe von 1,75 m wird ein „voller Verbau“ oder Böschungen nach DIN 4124 gefordert (Bild 3.14)

Bild 3.14: Baugrube mit Böschung

Bei unverbauten Leitungsgräben und Baugruben ist der Böschungswinkel so zu wählen, dass der Boden nicht abrutschen kann. Jeder Boden hat einen natürlichen Böschungswinkel, der sich einstellt, wenn loser Boden frei fallen kann. Der

natürliche Böschungswinkel hängt stark vom jeweiligen Wassergehalt des Bodens ab. Arbeitsraumbreiten in Baugruben müssen mindestens 0,50m sein. Als Breite des Arbeitsraumes gilt: – bei abgeböschten Baugruben der waagerecht gemessene Abstand zwischen dem Böschungsfuß und der Außenseite des Bauwerks. – Bei verbauten Baugruben der lichte Abstand zwischen der Luftseite des Verbaus und der Außenseite des Bauwerks. Besonderheiten: – Bei rechteckigen Baugruben für runde Schächte bis 1,50 m Außendurchmesser sowie bei runden Baugruben für rechteckige Schächte braucht an den engsten Stellen zwischen Luftseite des Verbaus und der Außenseite des Schachtes lediglich ein Abstand von 0,35 m zu sein. – Für runde Schächte über 1,50 m Außendurchmesser muss ein Abstand von 0,50 m eingehalten werden. In Gräben für Leitungen und Kanäle ist immer von einer lichten Mindestbreite auszugehen. Diese setzt sich aus der Breite der Leitung bzw. des Kanals und den beidseitig erforderlichen Arbeitsräumen zusammen. Bei Gräben mit senkrechten Wänden ist die lichte Mindestbreite darüber hinaus auch von der Grabentiefe abhängig. Der jeweils größere Wert ist maßgebend. Lichte Grabenbreite: Ist der Abstand zwischen dem Rohr und den Wänden, bzw. Verbauplatten, oder Holzbohlen.

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3.3 Unfallgefahren

Unfallverhütung bei Rohrgrabenarbeiten Bei Erd-, Fels- und Aushubarbeiten sind Erdund Felswände so abzuböschen oder zu verbauen, dass Beschäftigte nicht durch Abrutschen von Massen gefährdet werden können. Dabei sind alle Einflüsse zu berücksichtigen, die die Standsicherheit des Bodens beeinträchtigen können. Erd- und Felswände dürfen beim Aushub nicht unterhöhlt werden. Trotzdem entstandene Überhänge sowie beim Aushub freigelegte Findlinge. Bauwerksreste, Bordsteine, Pflastersteine und dergleichen, die abstürzen oder abrutschen können, sind unverzüglich zu beseitigen. An den Rändern von Baugruben und Gräben, die betreten werden müssen, sind mindestens

0,60 m breite, möglichst waagerechte Schutzstreifen anzuordnen und von Aushubmaterial, Hindernissen und nicht gebrauchten Gegenständen freizuhalten. Bei Gräben bis zu einer Tiefe von 0,80 m kann auf einer Seite auf den Schutzstreifen verzichtet werden. Baugruben und Gräben von mehr als 1,25 m Tiefe dürfen nur über geeignete Einrichtungen (z.B. Leitern oder Treppen) betreten und verlassen werden. Gräben von mehr als 0,80 m Breite sind in ausreichendem Maß mit Übergängen (z.B. Laufbrücken oder Laufstegen) zu versehen. Die Abstände schwerer Baufahrzeuge wie Bagger müssen – um schwere Unfälle zu vermeiden – die abgebildeten Abstände zur Grabenkante einhalten.

Bild 3.15: Unfallverhütungsvorschriften für Arbeiten an und in Rohrgräben

3

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Lichte Mindestgrabenbreite: Bei der Festlegung der lichten Mindestgrabenbreite ist zu unterscheiden zwischen Gräben für Abwasserleitungen und Gräben für alle übrigen Leitungen. 3

Bei Gräben für Abwasserleitungen sind die Mindestgrabenbreiten der EN 1610 anzuwenden. Bei Gräben für alle übrigen Leitungen sind die Mindestgrabenbreiten der DIN 4124 anzuwenden.

Tabelle 3.9: Lichte Grabenbreite nach DIN EN 1610

Wird ein Graben betreten, darf die Mindestbreite in Abhängigkeit von der Grabentiefe nach Tabelle 2 nicht unterschritten werden.

3.3.2 Wasserhaltung Baugruben und Leitungszonen müssen während der Bauzeit trocken gehalten werden. Für die Wasser(ab)haltung ist die Lage des Grundwasserspiegels von grundsätzlicher Bedeutung. Befindet sich die Bauwerkssohle über dem Grundwasserspiegel, sind nur Oberflächen, Schicht- und Hangwasser zu erwarten. Je nach Wassermenge und Bodenart kann die Gründungssohle geschützt werden durch: – Abdecken mit Plastikfolien, – Anspritzen mit Bitumenemulsion, – Abdecken mit einer Betonschutzschicht. Das zufließende Wasser muss durch Drainage abgeleitet werden.

Liegt die Bauwerkssohle unter dem Grundwasserspiegel, ist eine wirksame Wasserhaltung nur durch Grundwasserabsenkung zu erzielen. Dadurch lässt sich vermeiden, dass – Grundwasser von den Seiten und von unten unter Druck in die Baugrube eindringt, – die vom Wasser durchströmten Böschungen ihre Standfestigkeit verlieren und einrutschen, – durch Auftrieb die entstehende Bausohle aufschwimmt. Für die Sicherheit der in der Baugrube Beschäftigten und die Erhaltung des entstehenden Grundbaus ist ein störungsfreier Betrieb der Wasserhaltung unerlässlich. Grundwasserabsenkungsanlagen bedürfen deshalb der ständigen Überwachung durch optische und akustische Signalanlagen. Fortschritt und Technik erfordern es, – Grundwasser von Baustellen abzuhalten,

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3.3 Unfallgefahren

– Trinkwasser dem Boden zu entnehmen oder an der Erdoberfläche zu fassen und dem Verbraucher zuzuführen, – Abwasser bei fehlendem natürlichen Gefälle zu heben und gereinigt dem Vorfluter (Bach, Fluss, usw.) zu übergeben. Pumpen übernehmen diese Aufgaben, saugen das Wasser an und drücken es hoch. Wichtige Baupumpen sind: – Membranpumpe. Diese alte Pumpe wird noch im Baubetrieb verwendet. – Kreiselpumpe. Sie ist die am häufigsten verwendete Pumpe, da sie voll automatisierbar und wartungsarm ist. Saughöhe ≤ 8 m. Jede Förderdruckhöhe ist erzielbar. – Vakuum-Baupumpe. Sie ist zum Betrieb von Brunnenanlagen zur Wasserhaltung ≤ 8 m Tiefe geeignet. Im rauen Baubetrieb behaupten sich die altbewährten Membranpumpen. Für die Förderung von Flüssigkeiten vom Reinwasser bis zum Schlamm setzen sich immer mehr die Kreiselpumpen durch. Die Saughöhe aller Pumpen beschränkt sich auf ca. 8 m; die Druckhöhe und Fördermenge sind von der Art der Pumpe abhängig. Die offene Wasserhaltung ist das einfachste und billigste Verfahren der Wasserhaltung. Das aus der Baugrube nicht fernzuhaltende Oberflächenwasser wird mit eventuell austretendem Sickerwasser und Stauwasser erfasst, gesammelt und aus der Baugrube gepumpt. (Abb. 3.16) Die Sammelstellen sind die Tiefpunkte, sie heißen Pumpensümpfe. Die Baugrube ist so auszuheben, dass stets Gefälle zum Pumpensumpf besteht. Vor Erreichen der planmäßigen Sohle wird der Aushub unterbrochen und im Allgemeinen die Baugrube mit einer kiesummantelten Dränschicht umschlossen. Sie hat die Aufgabe: – das Planum während der Bauzeit zu entwässern, – Schicht- und Hangwasser abzuleiten, – Grundwasser abzusenken und – kapillar aufsteigendes Wasser abzuleiten. Strömt Wasser aus der Baugrubensohle aus, ist es vorteilhaft, die Sohle tiefer auszuschachten und ein Kiesfilter oder Filtervlies einzubauen.

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Bild 3.16: Offene Wasserhaltung

Die Dränung muss das aus dem Kiesfilter und der Sickerpackung anfallende Wasser aufnehmen und in den Pumpensumpf ableiten können. Die zur besseren Ableitung des Wassers eingebauten Rohre lassen sich einteilen in: – Vollsickerrohre aus haufwerkporigem Beton (poröse Betonsickerrohre) mit unterschiedlichen Porositäten z.B. für Grobsande/Kiese mit lichten Weiten von 80 bis 500 mm; Längen von 0,50, 0,75 und 1,00 m; aus Kunststoff mit Schlitzen (gewellte Kunststoffrohre) mit lichten Weiten von 80, 100 und 150 mm; Längen von 5 m oder endlos auf Rollen. – Dränrohre aus Hart-PVC (gewellt) als Ringbund mit lichtem Durchmesser von 40 bis 200 mm. – Teilsickerrohre aus haufwerkporigem Beton mit dichter Sohle, aus gewellten Kunststoffrohren mit Schlitzen und aus längs gerieften Kunststoffrohren. Die Abmessungen entsprechen denen der Vollsickerrohre. Vollsickerrohre sind gegenüber Teilsickerrohren leistungsfähiger, da sich die Wassereintrittsöffnungen gleichmäßiger über den Rohrumfang verteilen. Solange dem Vollsickerrohr Wasser zuströmt, vermag das bereits eingedrungene Wasser auch nicht nach unten abzufließen. Teilsickerrohre werden dann vorgezogen, wenn die Gefahr besteht, dass sich bereits gesammeltes Wasser ohne Zustrom von äußerem Wasser wieder verläuft und in den Untergrund versickert; Aufweichungsgefahr! Nach Möglichkeit ist eine Ringdränung anzustreben. Die lichten Durchmesser des Dränrohres sollen mindestens 100 mm betragen, das Sohlgefälle bei Rohren wenigstens 0,5 % und das Sohlgefälle bei Sickerpackungen 1 % sein.

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Dränrohre werden im vorbereitetem Graben im Allgemeinen entgegen der Fließrichtung, d.h. von unten nach oben, verlegt. Dabei sollten sie mit ihrem Rohrscheitel mindestens 20 cm unter der zu entwässernden Schicht liegen. Bei Vollsickerrohren ist eine Filterschicht von ungefähr 10 bis 20 cm erforderlich, die die Aufnahme des Sickerwassers erleichtert und das Sickerrohr gegen Eindringen von Feinteilen aus dem bindigen Boden schützt. Teilsickerrohre müssen direkt auf der ins vorgeschriebene Gefälle gebrachten Grabensohle verlegt werden. Bei allen Verlegarbeiten sind die Geradheit und das vorgeschriebene Gefälle der Rohrleitungen (keine Mulden) besonders zu überprüfen. Bei der Überdeckung der Leitungen dürfen keine Bodenteile in die Dräne gelangen. Die Rohre müssen ihre Lage behalten und dürfen nicht beschädigt werden. Das durch Dränwirkung bedingte Eindringen bindigen Bodens in die Sickerröhre führt zu Verstopfung. Dies lässt sich vermeiden, wenn zwischen Sickerpackung und Boden ein bodenstabiler Filter angeordnet wird. Dieser lässt zwar Wasser durch, hält aber Bodenteilchen zurück und besteht meist aus kornabgestuften Kies-Sanden. Heute werden vielfach Dränmatten und Dränplatten aus Kunststoff verwendet, die den gleichen Zweck erfüllen.

Bild 3.17: Wasserhaltung im Vakuumverfahren

Pumpensümpfe lassen sich oft aus senkrecht eingelassenen Betonrohren oder Brunnenringen herstellen. Anzahl und Größe der Pumpensümpfe richten sich nach Art und Größe der Baugrube und Wassermenge. Werden die Baudräne nicht mehr benötigt, sind sie zuverlässig gegen den Pumpensumpf mit Beton zu verstopfen und damit unwirksam zu machen. Die offene Wasserhaltung ist das einfachste und billigste Verfahren, eine Baugrube im Grundwasserbereich trocken zu halten. Eine Grundwasserabsenkung wird dann vorgenommen, wenn sich durch viel eindringendes Grundwasser an der Bauwerkssohle und an den Wänden die Baugrube nicht mehr durch offene Wasserhaltung sichern lässt. Dabei muss es möglich sein, das anfallende Grundwasser in einen Vorfluter abzuleiten. Außerdem dürfen durch die veränderten Grundwasserverhältnisse keine Schäden auftreten. Das Grundwasser wird, noch bevor es in die Baugrube eintritt, durch ringförmig um die Baugrube gelegte Rohrbrunnen abgefangen. Durch entsprechend tiefes Abpumpen des gefassten Grundwassers bis unterhalb der Gründungssohle senkt sich auch der ursprüngliche Grundwasserspiegel ab, so dass die vorgesehene Baugrube trocken gehalten werden kann (Bild 3.17).

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3.3 Unfallgefahren

Die Rohrbrunnen (Flach- oder Tiefbrunnen) sind als Filterbrunnen ausgebildet. Der Durchmesser der Rohre richtet sich nach der Durchlässigkeit des Bodens, der Fördermenge und der Absenktiefe; er liegt zwischen 100 und 600 mm. Bei Böden aus Feinsanden (Treibsande) ist vorwiegend für die Wasserhaltung das Vakuumverfahren anzuwenden. Bei diesem Verfahren wird den Böden aus Sanden mit Fließeigenschaften (Vakuumböden genannt) das an den einzelnen Bodenkörnern anhaftende Wasser mit Unterdruck entzogen. Der weiter haftende Teil des Wassers zieht durch den Unterdruck die Bodenteilchen fest an den Brunnen heran. Dadurch lassen sich diese Vakuumböden verfestigen und werden zum stechbaren Spatenboden. In einer solchen Baugrube kann völlig trocken gearbeitet werden. Bei Vakuumböden ist stets beiderseits der Baugrube je eine Brunnenreihe aus Filterbrunnen einzuspülen. Zum Einspülen der Filter mit Spülpumpe wird ein Wasserdruck von ... 25 bar benötigt. Bei tieferen Baugruben sind wegen der erreichbaren Saughöhe (≤ 6 m) ggf. die Brunnen auf 0,80 m breiten Bermen in der Baugrube einzuspülen. Zum Einspülen werden Spüllanzen verwendet. Die Spüllanzen können nach Beendigung des Spülvorgangs herausgeschraubt und für das Einspülen der nächsten Brunnen wieder verwendet werden. Zur Erzeugung des Unterdrucks (0,7 bis 0,9 bar) und zur Förderung des Wassers werden Hochleistungsvakuumpumpen eingesetzt. Während der Dauer der Wasserhaltung darf das Pumpen nicht unterbrochen werden. Nach Abschluss der Arbeiten können die Filter gezogen werden, wenn sich der normale Grundwasserstand eingependelt hat.

3.3.3 Verbau Die Unfallverhütungsvorschriften enthalten eine Reihe von Grundsätzen, die unabhängig von der Verbauart zu beachten sind: – Jeder Verbau muss mit größter Sorgfalt und ausschließlich mit geeigneten Stoffen und Geräten hergestellt werden.

– Gräben dürfen nur betreten werden, wenn sie gesichert sind – Im Graben stets Schutzhelm und Sicherheitsschuhe tragen – Jeder Verbau muss am Boden dicht abschließen und an der Geländeoberfläche mindestens 5 cm überstehen. Dieser Überstand soll verhindern, dass Steine oder andere Gegenstände in den Graben rollen – Zwischen Boden und Verbau entstandene Hohlräume müssen mit Boden verfüllt und verdichtet werden – Jeder Verbau muss lückenlos sein. D.h. zischen den einzelnen Verbauteilen darf kein Material in die Baugrube eindringen – Alle Verbauteile müssen gegen Abgleiten, Verdrehen oder Verschieben gesichert sein und an den Berührungsstellen satt aufliegen – Für die Verbauteile und die Stützweiten von Verbaubohlen, Brusthölzern und Steifen sind Mindestabmessungen vorgeschrieben. – Werden Steifen (Spreizen) mit Spindeln verwendet, so sollen die Spindeln abwechselnd nach rechts bzw. nach links zeigen, damit nicht die knickgefährdeten Punkte aller Spindeln in der gleichen Ebene liegen. – Der fertige Verbau muss regelmäßig überprüft werden – Der Verbau darf erst dann und in dem Maße ausgebaut werden, wie er durch die Verfüllung des Grabens entbehrlich wird. Der waagerechte Verbau ist neben Verbaugeräten die am häufigsten verwendete Verbauart. Der Name rührt daher, dass die Wände mit waagerecht eingebauten Bohlen verkleidet werden. Der Vorteil dieser Verbauart ist, dass bei fortschreitendem Aushub Bohle um Bohle eingebaut werden kann und der Verbau so mit dem Aushub standhalten kann. Der waagerechte Verbau ist aber dementsprechend nur bei Böden anwendbar, die mindestens in der Höhe einer Bohlenbreite sicher standfest sind. Nicht anwendbar ist der waagerechte Verbau, wenn beim weiter Ausschachten unter der untersten Bohle seitliches Material in den Graben gedrückt wird oder in den Graben rieselt.

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Tab. 3.10: Grabenverbauarten nach DIN 4124

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3.3 Unfallgefahren

Mit dem Einbringen der Bohlen muss spätestens begonnen werden, wenn der Aushub eine Tiefe von 1,25 m erreicht hat. Ist der Graben insgesamt weniger als 1,75 m tief, so genügt es, den oberen Bereich zwischen 1,25 m und Geländeoberkante zu verbauen. Festigung und Aussteifung des waagerechten Verbaus erfolgt durch senkrechte Brusthölzer und waagerecht angeordnete Steifen, die die Brusthölzer von Wand zu Wand aussteifen. Die Steifen können Rundhölzer oder stählerne Spindelsteifen sein. Wird viel Bodenfreiheit zum Verlegen der Rohre benötigt, so sind in diesem Bereich besondere Maßnahmen, wie z.B. Verstärkung der Brusthölzer oder Einbau von besonderen Trägern, erforderlich. Für beim waagerechten Verbau verwendete Holzbauteile sind Mindestabmessungen vorgeschrieben. So müssen Rundholzsteifen mindestens 10 cm Durchmesser haben, Holzbohlen müssen mindestens 5 cm dick sein, Brusthölzer müssen mindestens einen Querschnitt von 8/16 cm und eine Länge von 60 cm haben. Je nach Wandhöhe und Belastung müssen diese Mindestmaße aber auch überschritten werden. Der senkrechte Verbau wird angewendet, wenn die Beschaffenheit des Bodens die Anwendung des waagerechten Verbaus nicht gestattet, also bei weichen, rieselnden Böden. Allerdings ist beim senkrechten Verbau Voraussetzung, dass die Bodenbeschaffenheit das Eintreiben von Bohlen bzw. Kanaldielen gestattet. Der Name senkrechter Verbau rührt daher, dass bei dieser Verbauart die Wand mit senkrecht in den Boden gerammten Bohlen oder Kanaldielen verkleidet wird. Die Bohlen müssen so eingerammt werden, dass sie bei jedem Bauzustand mindestens 0,30 m in den Baugrund eindringen. Verfestigung und Aussteifung erfolgen durch waagerechte Gurthölzer bzw. Gurtstahlträger und Holz- oder Stahlsteifen. Alle diese Teile müssen durch Hängeeisen oder Ketten gegen Herabfallen gesichert werden. Der senkrechte Verbau kann mit Holzbohlen oder Kanaldielen erfolgen. Bei festerem Untergrund werden wegen der beim Rammen zu

erwartenden Schwierigkeiten meist Kanaldielen verwendet. Diese müssen nach dem Rammen dicht aneinander anschließen und dürfen deshalb weder verbeult noch verbogen sein. Die Bohlen müssen auch hier mindestens 5 cm dick sein, die Gurthölzer müssen einen Querschnitt von mindestens 12/16 cm haben; Gurtträger aus Stahl müssen mindestens die Abmessungen eines IPB 100 haben. Für die Hängeeisen wird ein Durchmesser von 16 mm oder ein Querschnitt von 10/30 mm gefordert. Eine Sonderform des senkrechten Verbaus ist der sogenannte gepfändete Verbau. Bei diesem werden die Bohlen oder Kanaldielen mit einer leichten Neigung (Pfändung) in mehreren Verbaustufen eingebaut. Leitungsgräben von mehr als 1,25 m Tiefe, deren Wände nicht durch Abböschen gesichert sind, dürfen erst betreten werden, nachdem die Wände durch besondere Maßnahmen gesichert sind. Hierzu sind besondere Verbaugeräte erforderlich. Da heute aus wirtschaftlichen Gründen Gräben mit Erdbaugeräten meist auf volle Tiefe ausgehoben werden, gewinnt der Verbau mit Verbaugeräten zunehmend Bedeutung. Voraussetzung für die Anwendung von Verbaugeräten ist, dass die Grabenwände senkrecht ausgehoben und glatt sind und mindestens bis zum Einbringen des Verbaus genügend standfest bleiben. Bei der Sicherung der Grabenwände mit Verbaugeräten darf der Aushub nur um höchstens 3,50 m den fortlaufenden Verbauarbeiten vorauseilen. Bei nicht genügend standfesten Böden müssen die Verbauplatten fortschreitend mit dem Aushub durch den Bagger in den Boden gedrückt werden (Absenkverfahren). Heute kommen ausschließlich Grabenverbaugeräte zur Anwendung, die von oben in den Graben eingebracht werden und dort während der Ausführung der Arbeiten verbleiben. Im Wesentlichen sind zwei Bauarten gebräuchlich. Bei der einen Bauart werden Verbauboxen aus zwei großformatigen Stahlverbauplatten durch zwischen diesen angebrachten Spindeln gegen die Grabenwände gedrückt und ausgesteift. Die Aussteifungen können mittig oder am Rand angebracht sein.

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Die Platten sind unten abgeschrägt, was erstens das Eindringen in den Boden erleichtert und zweitens mehr Arbeitsraum ergibt. Bei tiefen Gräben werden mehrere Verbauboxen übereinander verwendet und auch nacheinander entfernt. Dabei besteht erhöhte Einsturzgefahr und es ist deshalb besondere Vorsicht erforderlich. Bei Gleitschienen-Verbaueinheiten werden erst strebengestützte Gleitschienenpaare in den Graben eingesetzt und ausgespindelt. Anschließend werden Platten in die Gleitschienen eingesetzt. Dies hat den Vorteil, das die Verbautiefe während der Bauarbeiten verändert werden kann und auch der Rückbau weniger gefährlich ist. Außerdem lassen sich einzelnem Platten beim Rückbau leichter ziehen. Spundwände werden als Verbau vor allem in Gewässern, im Grundwasser, bei Fließsand oder ähnlich schwierigem Baugrund eingesetzt. Hierzu werden besondere Stahlspundwandprofile ähnlich wie beim senkrechten Verbau in den Boden eingerammt, und zwar bis in tragfähige Schichten des Untergrundes. Spundwände müssen natürlich wie jede andere Verbauart ausgesteift oder rückwärtig durch Erdanker verankert werden. Dazu werden waagerechte Gurte angebracht, die aus Stahl-

trägern hergestellt werden. Die Spundwände werden vor Beginn des Aushubs gerammt und die Aussteifung dann mit fortschreitendem Aushub eingebaut. Bei Wandsicherung durch Spundwände ist in jedem Fall ein statischer Standsicherheitsnachweis erforderlich. Eine weitere, vor allem bei tiefen Baugruben gebräuchliche Verbauart sind Trägerbohlenwände. Bei der Trägerbohlenwand (z.B. Berliner Verbau) werden I-Träger vor dem Aushub in den Boden gerammt bzw. in Bohrlöcher versetzt. Die Flansche weisen dabei in Richtung des künftigen Verbaus. Mit fortschreitendem Aushub werden dann die Fächer zwischen den Trägern ausgefacht, indem man Bohlen zwischen die Flansche einschiebt und verkeilt. Statt Holzbohlen werden zur Ausfachung auch Stahlbetonfertigteile oder Kanaldielen verwendet. Der Abstand zwischen zwei Trägern beträgt im Allgemeinen 1,50 m bis 3,00 m. Die Einzelteile der Ausfachung müssen auf jeder Seite mindestens zu einem Fünftel der Tragflanschbreite aufliegen. Auch Trägerbohlenwände werden durch Aussteifung und rückwärtige Verankerung gehalten. Ein statischer Standsicherheitsnachweis ist in jedem Fall erforderlich.

3.4 Entwässerung Baugebiete, Siedlungen, Dörfer und Städte müssen entwässert werden, um die Sauberhaltung des Grundwassers, sowie der Flüsse und Seen zu gewährleisten. Das heißt, dass verschmutzte Wasser (Abwässer) über unterschiedliche Rohrleitungssysteme den Kläranlagen zugeführt werden. Da eine zu starke Ableitung des Oberflächenwassers jedoch in der Vergangenheit häufig zu einer starken Senkung des Grundwassers geführt hat, bemüht man sich heute um eine ausreichende Versickerung von Regenwasser und eine gesonderte Ableitung von Abwasser aus den Haushalten. Verkehrsflächen, die jahrzehntelang undurchlässig befestigt wurden, erhalten jetzt, wo immer es möglich ist, eine sickerfähige Befestigung aus Kies, Schotter, Pflaster oder Rasenpflaster.

Mischsystem: Gemeinsame Ableitung von Regen- und Schmutzwasser. Da SW nur ca. 1 % des RW ausmacht, ist der Trockenwetterabfluss bei großen Rohrquerschnitten durch geringe Füllung und Tiefe schwierig. Starke Regenfälle dagegen überlasten die Klärwerke. Leitungssysteme für Mischwasser sind deshalb selten geworden. Entlastungseinrichtungen erforderlich: (Regenüberläufe, Regenrückhaltebecken, Regenüberlaufbecken). Nur ein Kanal im Straßenkörper, nur ein Hausanschlusskanal. Trennsystem: Schmutz- und Regenwasser in zwei getrennten Kanälen, meist im gleichen Rohrgraben verlegt. Zwei Hausanschlusskanäle (Gefahr von Falschanschlüssen). In den Schmutzwasserkanälen keine Entlastungseinrichtungen erforderlich.

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3.4 Entwässerung

Bauwerke in den RW - Kanälen: Rückhaltebecken, Sandfänge, Klärbecken mit Regenüberläufen. Das Mischsystem hat Vorteile bei Hausanschlüssen und beim Kanalnetz (weniger Baukosten, keine Verwechslungsgefahr), Nachteile bei der Kläranlage (Mischwasserrückhaltebecken, Gefahr der hydraulischen Überlastung); insgesamt keine eindeutigen Präferenzen. Misch- und Trennsystem sind in der BRD sehr unterschiedlich verteilt; im Flachland überwiegt Trennsystem, im Bergland Mischsystem. Rohre für Entwässerungsleitungen (siehe auch LF 13(T) bestehen aus – Steinzeug (aus Ton unter Zugabe von Schamotte geformt, gebrannt und glasiert, dienen fast ausschließlich für Schmutzwasser) – Beton (für relativ sauberes Oberflächenwasser)

– Kunststoff rohre (für Schmutz-, Regenwasser- und Druckrohrleitungen geeignet. PVC, PP, PE oder GFK) – Faserzement (aus Zement, Hochmodulfasern, Zusatzstoffen und Wasser, eigenen sich für Regen, Schmutz- und Mischwasserleitungen. Wasserart und Wassermenge bestimmen Durchmesser, Querschnittsform und Material der Rohre. Immer häufiger finden Kunststoffrohrleitungen Anwendung, da sie leicht und dadurch rationell zu verlegen sind. Neigung und Gefälle der Rohrleitungen richten sich nach Material, Nennweite (DN) Wassermengen und Querschnittsformen, welches ausführlich im LF 13 (T) beschrieben wird. Im äußersten Fall beträgt das Gefälle 1 : 2000. Bei Endleitungen muss es mindestens 3 ‰ betragen.

Tab. 3.11: Mindestgefälle von Leitungen nach DIN 1986 Innerhalb von Gebäuden

Außerhalb von Gebäuden Regen- und Schmutzwasser- Regenwasserlei- Mischwasserlei- SchmutzwasserMischwasserleileitungen tungen tungen leitungen tungen 100 1 : 50 (2 %) 1 : 100 (1 %) 1 : 50 (2 %) 125 1 : 66,7 (1,5 %) 1 : 100 (1 %) 1 : 66,7 (1,5 %) 1 : DN 1 : DN 150 1 : 66,7 (1,5 %) 1 : 100 (1 %) 1 : 66,7 (1,5 %) Ab 200 1 : DN/2 1 : DN/2 1 : DN/2 Füllungsgrad 0,5 0,5 0,7 0,7 0,7 h/d 0,7 ab DN 150 DN

Bild 3.18: Kontrollschacht

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Das Gefälle gibt man in Prozent (von Hundert) = %, in Promille (von Tausend) = ‰, als Verhältniszahl = 1 : n (z.B. 1 : 500) oder einfach in mm Gefälle je m Grundstrecke = mm/m. Die Ortsentwässerung besteht allerdings nicht nur aus Rohrleitungen, sondern auch aus Kontrollschächten, die die Rohrleitungen in Abständen von heute bis zu 100 m unterbrechen und der Kontrolle, Überprüfung, Reinigung und Be- und Entlüftung der Rohrleitungen dienen. In den Schächten und mit den Schächten lassen sich mehrere Leitungen zusamenführen, können Höhensprünge vorgenommen werden und lassen sich Gefälle, Rohrdurchmesser (DN) und Richtung verändern. Schächte bestehen aus – gemauerten Kanalklinkern – Betonfertigteilen (DIN 4034) – oder Kunststoff. Die Schachtabdeckung (DIN 1229) wird in verschiedene Belastungsklassen eingeteilt und besteht meist aus Gusseisen. Fragen: Gruppenarbeiten zum Thema Baugrunduntersuchungen: Für jedes Bauwerk ist es wichtig zu wissen, wie der Baugrund bzw. Boden aussieht, auf dem das Bauwerk errichtet werden soll. Dazu

gibt es die unterschiedlichsten Untersuchungen. Bitte beschäftigen Sie sich nun in Ihrer Gruppe mit folgender Fragestellung. 1) Was ist eine Siebanalyse? a) Was kann man daran erkennen? b) Wie wird sie durchgeführt? 2) Was ist eine Sondierung oder Rammsondierung? a) Was kann man daran erkennen? b) Wie wird sie durchgeführt? 3) Was ist eine Kernbohrung? a) Was kann man daran erkennen? b) Wie wird sie durchgeführt? 4) Was ist ein statischer Plattendruckversuch? a) Was kann man daran erkennen? b) Wie wird er durchgeführt? 5) Was ist ein dynamischer Plattendruckversuch? a) Was kann man daran erkennen? b) Wie wird er durchgeführt? 6) Was ist ein Proctor-Versuch? a) Was kann man daran erkennen? b) Wie wird er durchgeführt? Bearbeiten Sie die Aufgaben mit Hilfe des Fachbuches, des Internets oder mit den zur Verfügung gestellten Unterlagen, fertigen Sie einen Bericht von ca. 2 DIN-A 4 Seiten an und tragen Sie Ihre Ergebnisse der Klasse vor.

Berechnen Sie die Durchgänge und den Anteil der einzelnen Korngruppen für das folgende Siebergebnis eines kiesigen Sandes: 63 31,5 16 8 4 2 1 0,25 0,125

mm mm mm mm mm mm mm mm mm

Erstellen Sie die Sieblinie.

0g 0g 842 g 1095 g 1222 g 788 g 706 g 210 g 195 g

Rückstand Rückstand Rückstand Rückstand Rückstand Rückstand Rückstand Rückstand Rückstand

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3.4 Entwässerung

100

0

80

20

60

40

40

60

20

80

0 0.125 0.25

100 1

2

4

8

16

31.5

Siebrückstand in %

Siebdurchgang in %

Siebline

63

Maschenweite

1. Berechnen Sie den Aushub für eine abgeböschte Baugrube (Bodenklasse 5), wenn die UG-Außenmasse 9,50 m × 10,50 m betragen und die durchschnittliche Aushubtiefe 2,60 m beträgt. 2. a. Der Aushub für einen 27,45 m langen verbauten Graben mit einer durchschnittlichen Tiefe von 1,96 m ist zu ermitteln. Der äußere Rohrdurchmesser beträgt 360 mm. Berechnung der Grabenbreite nach EN 1610 Tabelle 1 und Mindestbreite. b. Die Rohrleitung soll auf ein 15 cm dickes Sandbett gelegt werden und danach soll der Graben mit einem KiesSandgemisch verfüllt werden. Berechnen Sie die benötigten Massen bei einem Verdichtungsmaß von 8 %. 3. Erläuteren und skizzieren Sie die Begriffe Einschnitt, Damm und Anschnitt. 4. Wie werden Böden nach ihrer Korngröße unterschieden? 5. Nennen Sie feinkörnige Böden. 6. Woraus besteht Lehm? 7. In welche sieben Boden- und Felsklassen sind die Böden eingeteilt? 8. Erklären Sie, weshalb die Tragfähigkeit bindiger Böden vom Wassergehalt abhängig ist. 9. Erläutern Sie die Frostempfindlichkeitsklassen von Böden.

10. Worauf führen Sie es zurück, dass Arbeiten in Gräben besonders unfallträchtig sind? 11. Was kann der einzelne Mitarbeiter tun, um Gefahren beim Arbeiten in Gräben zu vermeiden? 12. Nennen Sie mindestens 10 Unfallverhütungsmaßnahmen, die unabhängig von der Verbauart stets beachtet werden müssen. 13. Weshalb müssen Gräben mit einer Tiefe von mehr als 1,25 m Tiefe zumindest im oberen Bereich gesichert werden? 14. Für welche Bodenarten kommen infrage: a. waagerechter Verbau b. senkrechter Verbau c. Verbaugeräte d. Spundwände e. Trägerbohlenwände 15. Welche Vorteile bietet der Grabenverbau mit Verbaugeräten? 16. Beschreiben Sie den Einbau einer Gleitschienen-Verbaueinheit. 17. In welchen Fällen kommen Trägerbohlenwände zum Einsatz? 18. Skizzieren Sie eine offene Wasserhaltung mit Ringdränung. 19. Bis zu welcher Höhe kann eine Saugpumpe Wasser fördern? 20. Beschreiben Sie die Herstellung einer Filteranlage für einen Kanal bei Wasserhaltung mittels Vakuumverfahren.

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Projektaufgabe: Im Zuge eines Neubaus einer Brücke soll ein Erddamm als Rampe zur Brücke mit folgenden Werten hergestellt werden:

3

1. Berechnen Sie die maximale Rampenhöhe (am Brückenanschluss) und die waagerechte Länge der Rampe. 2. Berechnen Sie die Länge der Rampe in der Neigung. 3. Zeichnen Sie die Brückenansicht in 3 Ansichten (Lageplan, Längsschnitt und Querschnitt) im Maßstab 1 : 500 4. Wie groß ist die Grundfläche der Rampe, von der der Oberboden abgetragen werden muss? 5. Wie viel m3 Boden muss abgetragen werden bei einer Dicke von 25 cm? 6. Wie muss der Oberboden über den Zeitraum der Bauausführung fachgerecht gelagert werden? 7. Wie viel m3 Oberboden (aufgelockert) werden für das spätere Andecken der Böschungen bei 20 cm Dicke benötigt? 8. Wie viel m3 restlicher Oberboden stehen dem Auftragnehmer zur Verfügung? 9. Wie groß ist das Volumen der Rampe bei einer Kronenbreite von 7,50 m.

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3.5 Projektionen

3.5 Projektionen Objekte des dreidimensionalen Raumes können auf dem Zeichenblatt oder Computerbildschirm nur zweidimensional abgebildet werden. Projektionen werden verwendet, um von einem dreidimensionalen Objekt ein zweidimensionales Abbild zu erstellen. Dies ge-

schieht durch Projektionsstrahlen, auch Projektoren genannt, die das Objekt auf der Projektionsebene (Bildebene) abbilden. Je nach Lage der Bildebene und Richtung der Projektoren erhält man unterschiedliche Darstellungen (3.19):

Bild 3.19: Parallel- und Zentralprojektion

Bei der Parallelprojektion benutzt man parallele Projektoren, bei der Zentralprojektion gehen alle Projektoren vom gleichen Punkt (Auge, Zentrumspunkt, Fluchtpunkt) aus.

Die Parallelprojektion ist die Standarddarstellung technischer Zeichnungen. Stellt man sich einen Quader, z.B. einen Mauerziegel vor, ergeben sich je nach Verwendungszweck und Art der Zeichnung vielfältige Darstellungsmöglichkeiten (Projektionen, Tab. 3.12):

Tab. 3.12: Projektionsarten

Eintafelprojektion

Zweitafelprojektion

Dreitafelprojektion

Mehrtafelprojektion

Abwicklung

3.8.1 Dreitafelprojektion Die am häufigsten angewandte Projektion der Technik ist die Dreitafelprojektion. Stellt man sich einen Quader in einer Raumecke vor (3.20), ergeben sich – Draufsicht/Grundriss = xy-Darstellung, – Vorderansicht = xz-Darstellung – Seitenansicht von links = yz-Darstellung Bild 3.20: Dreitafelprojektion

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Ein guter Zeichner betrachtet bei einer jeden Konstruktion den Körper räumlich. Beispiele: – Eine Wand besteht nicht aus zwei parallelen Linien, sondern sie besitzt eine Höhe mit einer Gründung/einem Sockel und einem oberen Anschluss. – Was nützt die beste Treppendarstellung in der Draufsicht, wenn keine ausreichende Kopfhöhe besteht. – Die Straßenplanung besteht aus Lageplan (xy-Darstellung), Höhenplan (xz-Darstellung) und Straßenprofil/Ausbauquerschnitt (yz-Darstellung). – Die Bewehrungszeichnung eines Balkens besteht mindestens aus Vorder- und Seitenansicht/Querschnitt.

– Die wahren Höhen ergeben sich in der Vorderansicht. Abwicklung Deckfläche – Die Schnittebene A-D liegt in der Achse der Deckfläche und wird einschließlich der Abstande A-B/E und A-C/F abgetragen. In der Seitenansicht ist die Strecke AD verkürzt! – Die wahren Breiten ergeben sich in der Seitenansicht. B-E und C-F werden abgetragen. – Abgewickelte Flächen werden nicht schraffiert, da es sich nicht um Schnittflächen handelt.

Jeder Zeichner/Konstrukteur sollte ein gutes räumliches Vorstellungsvermögen besitzen. Bei einer jeden Zeichnung/Konstruktion sollte man das Bauteil räumlich präsent haben. Zum Einüben und Verbessern des räumlichen Denkens bietet sich die Dreitafelprojektion an. Zu unterscheiden sind gerade, runde und spitze Körper. a) gerade, eckige Körper (3.21) Ein Sechskantprisma ist geschnitten (Schnittebene AD). Draufsicht und Vorderansicht sind gegeben, die Seitenansicht von links ist zu konstruieren. – Die Körperkanten 1-6 werden von der Draufsicht ist die Seitenansicht übertragen. – Die Schnittpunkte der Körperkanten 1-6 mit der Schnittfläche A-D werden von der Vorderansicht in die Seitenansicht übertragen. – Die Schnittpunkte gleicher Körperkanten ergeben die Eckpunkte der Schnittfläche. – Geschnittene Flächen werden schraffiert, in diesem Beispiel Stahlbeton. Abwicklung Mantelfläche Ausgangskonstruktion ist zunächst die ungeschnittene Mantelfläche (z.B. Stützenschalung). Der Körper ist im Punkt 1 aufzuschneiden. – Die wahre Breite ergibt sich aus der Draufsicht. Die Strecke z.B. 1-2 ist sechs Mal abzutragen.

Bild 3.21: geschnittenes Sechskantprisma mit Abwicklung

b) gerade runde Körper (3.22 Zylinder) Ein Zylinder ist geschnitten (Schnittebene AB). Draufsicht und Vorderansicht sind

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3.5 Projektionen

gegeben, die Seitenansicht von links ist zu konstruieren. Runde Körper werden wie eckige Körper bearbeitet. Es fehlen allerdings die Mantellinien, die sich aus den Eckpunkten der geraden eckigen Körper ergeben. > Mit der Standard-Hilfskonstruktion des Zwölfecks (s. Lernfeld 02: geometrische Grundkonstruktionen) wird die Draufsicht unterteilt. > An den Eckpunkten werden Mantellinien (Hilfslinien) eingezeichnet. Damit ergeben sich Schnittpunkte mit der Schnittfläche, die entsprechend den eckigen geraden Körper bearbeitet werden. > Liegen die Schnittpunkte in der Seitenansicht zu weit auseinander, werden beliebige weitere Eckpunkte bzw. Mantellinien eingezeichnet.

Abwicklung Im Gegensatz zu den eckigen Körpern darf die Breite nicht aus der Draufsicht abgetragen werden (Verkürzung). > Der Kreisdurchmesser wird ermittelt und der Umfang = Breite der Abwicklung errechnet (U = π × d). > Der abgetragene Umfang wird mit der Streckenteilung (s. Lernfeld 02: geometrische Grundkonstruktionen) in 12 Abschnitte unterteilt. > Die weiteren Konstruktionsschritte entsprechen den geraden eckigen Körpern.

Bild 3.22: geschnittener Zylinder mit Abwicklung

Bild 3.23: geschnittene Pyramide mit Abwicklung

c) eckige spitze Körper (3.23 Pyramide) Eine Pyramide ist geschnitten (Schnittebene AB). Draufsicht und Vorderansicht sind

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gegeben, die Seitenansicht von links ist zu konstruieren. – Alle Mantellinien laufen zur Spitze (S) und sind in Drauf- und Vorderansicht zu ergänzen. – Projiziert man die Schnittpunkte der Mantellinien mit der Schnittebene A-B in die Draufsicht, ergibt sich die Schnittfläche in der xy-Darstellung. – Wie bei den geraden Körpern werden die Eck- bzw. Schnittpunkte in die Seitenansicht projiziert.

sechs Mal auf dem Zirkelschlag abgetragen. Die Verbindung der Eckpunkte mit S ergibt die ungeschnittene Mantelfläche. – Die Körperkanten 1 und 4 liegen orthogonal vor unserem Augen. Sie werden in die Abwicklung übertragen. – Für die Körperkanten 2/6 und 1/5 ist eine Hilfskonstruktion notwendig.

Abwicklung Nur die Strecken/Mantellinien 1-S und 4-S liegen orthogonal vor unserem Auge und werden deshalb in ihrer wahren Länge in der Vorderansicht abgebildet, alle anderen sind verkürzt. – Vom Punkt S wird mit 1-S bzw. 4-S ein Zirkelschlag durchgeführt. – Die wahre Breite der Mantelfläche ergibt sich wieder aus der Draufsicht und wird

Die wahre Breite 3-C bzw. 5-C ergibt sich aus der Draufsicht. Sie wird orthogonal vor unser Auge geführt (Zirkelschlag) und in die Vorderansicht projiziert. Die wahre Höhe wird in der Vorderansicht abgebildet. Die Verbindungslinie entspricht der wahren Länge 3-C bzw. 5-C und wird in die Abwicklung übertragen. Mit der Strecke 2D bzw. 6D wird entsprechend verfahren.

Sind die Breite und die Höhe eines Dreiecks wahr, muss die Verbindung auch wahr sein.

3.6 CAD: Eigenschaften - Attribute - Formate Jedes grafische Element besitzt vielfältige Zuweisungen, die Darstellungen und Weiterverarbeitungen (z.B. Mengenermittlung, Visualisierung) steuern. Die Begrifflichkeit innerhalb des CAD ist unterschiedlich. Wir nutzen den Begriff Eigenschaft. Ein Zeichner/Konstrukteur weiß aufgrund seiner Ausbildung, ob eine Linie als Voll- oder Strichlinie, in der Strichstärke 0.25 oder 0.5 zu zeichnen ist und welche Zeichnungselemente eine bestimmte Konstruktion beinhalten muss. Ein CAD-System kann diese Entscheidung nicht selbständig treffen. Der Anwender muss sie erst dem CAD-System mitteilen, damit sie mit dem jeweiligen grafischen Element bzw. der Zeichnung/Ansicht verknüpft werden. Gerade die Vielfältigkeit der Eigenschaften, ihre Zuweisung, Filterung und Korrektur entscheidet maßgeblich über die Leistungsfähigkeit eines CAD-Systems. Eigenschaften sind Beifügungen/Attribute, die mit grafischen Elementen oder Zeichnungen/Ansichten verknüpft werden.

Ein CAD-System unterscheidet die vielfältigsten Eigenschaften; die wichtigsten sind: Ebene (layer), Farbe (colour), Strichart (line stroke), Strichstärke (weight) Diese Eigenschaften werden grafischen Element immer zugewiesen. Weitere: – nach Ebene (by Layer) weist jeder Ebene Farbe, Strichart und Strichstärke zu. – Ausfüllung (solid) füllt Flächenelemente mit einer definierten Farbe. – nichtgrafische Eigenschaften sind Voraussetzung für die Zuweisung von Materialund Massenkennungen sowie Preisen. – Schraffuren, Muster und Materialoberflächen können Eigenschaften sein, die in der Regel mit dem jeweiligen grafischen Element direkt in der Datenbank gekoppelt sind. Ändert sich dann das Element, passt sich die Eigenschaft automatisch an (Assoziativität). – elementspezifische Eigenschaften werden gesonderten Gruppen von grafischen Elementen zugewiesen; dem Text z.B. Schrift-

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3.6 CAD: Eigenschaften - Attribute - Formate

höhe und -art, der Bemaßung z.B. die Maßlinienbegrenzung, Schriftart usw.. Der Begriff Eigenschaft ist folglich sehr vielschichtig, eine durchdachte Verwendung, eine büroeinheitliche Struktur ermöglicht daher nicht nur ein ökonomisches Arbeiten, sondern Konstruktion und brauchbare Plots sind von ihnen abhängig. Farben können die vielfältigsten Aufgaben übernehmen. Beispiele: – Steuerung der Strichstärken des Ausgabegerätes. Die Bildschirmfarben sollten möglichst DIN-gerecht sein, d.h. rot = 0,18, weiß = 0,25, gelb = 0,35 usw. – Strukturierung der Zeichnung. Die Lesbarkeit sowohl bei der Arbeit am Bildschirm als auch am Plot wird verbessert. – Ebenen können über Farben dargestellt werden (Elementsymbolik). – markierte Elemente werden hervorgehoben. – Der Bildschirmhintergrund wird an eigene Bedürfnisse angepasst. Bei Screenshots (Taste ) ist er unbedingt auf weiß einzustellen!

Innerhalb eines Büros/Betriebs ist eine einheitliche Farbtabelle zu verwenden. Werden Strichstärken über Farben definiert, ist eine DIN-gerechte Farbtabelle zu empfehlen, d. h. gelb =0.35. braun = 0,5 usw. 3

Linienarten (3.25) beschränken sich nicht nur auf die vier Standardlinien der DIN 1356 (Volllinie, Strichlinie, Strichpunktlinie, Punktlinie). Unterschiedliche Abstände der Punktund Strichlinien, Kombinationen dieser Elemente z.B. für Baulinien und Baugrenzen sind Standard.

Bild 3.25: Linienarten

Da auch diese Linienarten nicht ausreichen, stehen Linienbibliotheken zur Verfügung. Jeder Benutzer kann sich zudem in einem Editor eigene Stricharten aus den grafischen Grundelementen erstellen.

Beispiele: a) Sperrungen bestehen aus Linien- bzw. Rechtecken. Jede zweite Fläche ist mit der Eigenschaft der Ausfüllung belegt. Durch unterschiedliche Skalierungen (gleichmäßige Vergrößerungen) werden unterschiedliche Breiten erzeugt, selbst Linienanfang und Ende lassen unterschiedliche Skalierungen zu. Bild 3.24: Farbtabelle

Zugewiesen werden die Farben über Farbtabellen (3.24). Hier gibt es leider selbst innerhalb eines Systems keine Einheitlichkeit. Spätestens beim Datenaustausch sind Farben neu anzupassen.

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3

b) Wärmedämmung besteht aus 2 Bögen, die geradlinig verbunden sind. Durch unterschiedliche Skalierungen erzielt man verschiedene Dämmschichtdicken. Ist die Dämmung im Editor z.B. mit h=10 cm erzeugt worden, bedeutet Dämmschichtdicke 14 cm Skalierungsfaktor 1.4 Dämmschichtdicke 8 cm Skalierungsfaktor 0.8

Linienarten sind in Bibliotheken gespeichert. Nicht vorhandene Linienarten werden in einem Editor erzeugt und stehen zukünftig allen Anwendern zur Verfügung. Strichstärke ist die in der Praxis am wenigsten genutzte Eigenschaft. Zwar können am Bildschirm die Strichstärken generell dargestellt werden, doch werden zwangsläufig mehr Pixel erhellt. Die Konstruktionsfläche wird eingeengt, Schnittpunkte sind nicht immer eindeutig zu identifizieren. Bildschirmdarstellungen sind grundsätzlich zu minimieren. Jedes Zuviel überanstrengt die Augen, die Konzentration lässt nach, Fehleingaben häufen sich. Die meisten Büros/Betriebe steuern die Strichstärken daher über die Eigenschaft Farbe (s.o.). Die Ebene (Folie, Layer, Level) ist die wichtigste Eigenschaft des CAD. Durch sie ist es überhaupt erst möglich, eine Datenbank zu entflechten und somit nur die Elemente auf dem Bildschirm darzustellen, die bearbeitet bzw. geplottet werden sollen. In der Datenbank eines CAD-Systems sind alle zu einem Objekt gehörenden Elemente wie Linien, Kreise, Flächen, Volumen usw. miteinander verknüpft und gespeichert. Durch das Zeichnen auf unterschiedlichen Ebenen werden unterschiedliche Zeichnungen aus einer Zeichnungsdatei durch Zuordnung der ge-

wünschten Ebenen „zusammengestellt“. Beliebige Konstruktionselemente werden aktiviert. Auch das maßstabsunabhängige Konstruieren in der CAD-Technik wird durch die Ebenentechnik unterstützt. Beispiele: – Die Inneneinrichtung der Bauantragszeichnung im M. 1:100 wird bei der Darstellung der Ausführungszeichnung im Maßstab 1:50 ausgeblendet. – Fensteranschläge werden nur bei Ausführungsplanungen eingeblendet. – Durch die logische Zusammenfassung mehrerer Ebenen können Zeichnungen getrennt nach Geschossen, Bauabschnitten oder Zeichnungsmaßstäben dargestellt und geplottet werden. Eine Ebene kann man sich als Folie eines Tageslichtprojektors vorstellen, deren Inhalt entweder alleine oder mit weiteren Folien, die darüber gelegt werden, projiziert wird (3.26). Enthält die erste Folie z.B. die Wände eines Gebäudes, die zweite die Öffnungen, die dritte die Inneneinrichtung, die vierte die Bemaßung usw., kann je nach Folienzusammenstellung eine Zeichnung mit dem gewünschten Inhalt kombiniert werden.

Bild 3.26: Ebenen- bzw. Layerstruktur

Aus diesen Betrachtungen kann man entnehmen, dass die Ebenentechnik für ein effektives

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3.6 CAD: Eigenschaften - Attribute - Formate

Arbeiten mit CAD-Systemen von grundlegender Bedeutung ist. Halten sich alle Mitarbeiter an einheitliche Standards und Vorgaben, findet sich jeder schnell in allen Zeichnungsdateien zurecht. Zeitraubendes Suchen entfällt, Missverständnisse und dadurch entstehende Fehler können erst gar nicht auftreten. Halten sich zudem alle an einem Projekt Beteiligten (Fachingenieure, Subunternehmer) an diese Vorgaben, wird jeder Datenaustausch um ein Vielfaches vereinfacht. Für die Anwender eines CAD-Systems ist es daher zwingend erforderlich, sich eine Logistik aus dem zur Verfügung stehenden Ebenensystem – einen Ebenenplan – aufzubauen, der für jedes Projekt gilt und von allen Benutzern einer CAD-Anlage im Büro gleichermaßen verwendet wird. Eingehende Zeichnungen in Großbetrieben durchlaufen deshalb zunächst eine Qualitätskontrolle. Erst wenn sicherge-

stellt ist, dass sie den betrieblichen Standards entsprechen, dürfen sie genutzt werden. Die Ebenentechnik ist Voraussetzung für ökonomisches und effektives Arbeiten. Alle an einem Projekt Beteiligten arbeiten nach den gleichen Standards, nutzen den gleichen Ebenenplan. Je länger man mit einem CAD-System arbeitet, desto mehr wird es an die spezifischen Anforderungen des Büros angepasst. Häufig beschränkt man sich dann nicht nur auf einen Ebenenplan. Die Ebenennamen innerhalb der einzelnen Technikbereiche unterscheiden sich zwangsläufig. Selbst innerhalb einer Branche sind unterschiedliche Ebenenpläne notwendig; so verlangt eine Gebäudezeichnung andere Namen als ein Bebauungsplan oder eine Zeichnung im Straßenbau. Ein Beispiel für einen möglichen Ebenenplan zeigt Tab. 3.13.

Tab. 3.13: Ebenenplan Name Achsen Bemaßung Beschriftung Blattrahmen Hilfskonstruktionen Konstruktionslinien Legenden Raster Schnittlinien Schriftfeld Zellen/Blöcke 2D usw.

Beschreibung

Blattrahmen ohne Schriftfeld Hilfen für die Konstruktion

Farbe weiß

Strichart Strichpunkt 0

rot

Volllinie

rot braun

Strichpunkt Strichpunkt

Strichstärke

Zeichnungserläuterungen

Firmenstempel

3.6.1 Identifikation und Korrektur der Eigenschaften Eigenschaften müssen häufig korrigiert werden. Entwurfszeichnungen verlangen z.B. andere Strichstärken als Ausführungszeichnungen, andere Büros benutzen eventuell eine andere Elementsymbolik (z.B. Farbe, Ebene), ungeübte Anwender haben sich nicht nach der bürospezifischen Symbolik gerichtet usw.. Voraussetzung jeder Korrektur ist ein Identifi-

zieren (auch: choose, auswählen, selektieren, markieren) der zu ändernden Elemente. Jede Korrektur verlangt ein Identifizieren der grafischen Elemente. Grundlegende Identifizierungsbefehle, die jeder schon beim Betriebssystem bzw. Explorer verwendet, sollten durchgängig in allen Programmen vorzufinden sein (s. Tab. 1.36).

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Identifizierte Element werden durch Markierungen bzw. eine voreingestellte Farbe kenntlich gemacht (3.27).

3

Bild 3.27: identifizierte Elemente

Die Standardbefehle reichen in der CADTechnik bei weitem nicht aus. Weitere Funktionen und Methoden müssen den Anwender unterstützen.

Beispiele (3.28): Identifiziert werden – alle Elemente, die von einer temporären Linie geschnitten/gekreuzt werden – alle Elemente, die vollständig innerhalb eines Bereiches liegen – alle Elemente, die vollständig innerhalb eines Bereiches liegen und ihn überlappen/kreuzen – alle Elemente, die vollständig außerhalb eines Bereiches liegen – nur die Elementabschnitte, die innerhalb des Bereiches liegen (clippen/abschneiden)

Bild 3.28: Identifizierungsmethoden

Die Bereichsdefinition beschränkt sich dabei nicht nur auf ein Ziehen mit gedrückter linker Maustaste. Jede Form – vom Rechteck über Kreis bis zu einer beliebigen Polygonfläche – ist als Bereich definierbar. Zusätzliche Invertierungsfunktionen (Umkehrfunktionen) vervollständigen die Möglichkeiten. Nach jeder Korrektur muss überprüft werden, ob die identifizierten Elemente wieder deaktiv sind. Beim Löschen erlebt man ansonsten unliebsame Überraschungen! Filterfunktionen sind die flexibelsten Identifizierungsfunktionen. Elemente können durch gezielte Anwahl ihrer spezifischen Eigenschaften/Attribute selektiert werden. Zur Auswahl stehen z.B.

Ebenenfilter

z.B. alle Elemente auf der Ebene Wand Farbfilter z.B. alle Elemente mit den Farben rot und gelb Strichartfilter z.B. alle Elemente mit der Strichart Wärmedämmung Strichstärkenfilter z.B. alle Elemente mit der Strichstärke 0.35 Grafikgruppenfilter z.B. alle Kreiselemente Textfilter z.B. alle einzeiligen Texte der Schriftart xyz mit Texthöhe 0,25 Massenfilter z.B. alle Elemente aus KSL 12 usw. Wie z.B im Explorer die Erweiterungen (.exe, .com, .dwg, .dgn) als Filter dienen, benutzt man in der CAD-Technik identische Eigenschaften und Attribute. Nur durch ausreichen-

3.7 CAD: Text

de und umfangreiche Identifizierungsfunktionen ist ein schnelles und vor allem sicheres Korrigieren erst möglich. Wie schnell hat man bei umfangreichen Grundrissen vergessen, einer Wand eine neue Masse zuzuordnen. Schon stimmt die Mengenermittlung und damit die Kalkulation nicht. Wie lange dauert es, in einer A0-Zeichnung alle Texte zu suchen und anzuklicken. Spätestens beim Plot merkt

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man, dass einige übersehen wurden. Nutzt man aber die Filterfunktionen, ist die Korrektur nicht nur schnell durchgeführt, sondern Fehler sind ausgeschlossen. Filterfunktionen ermöglichen ein schnelles und fehlerfreies Identifizieren.

3.7 CAD: Text Texte bzw. Beschriftungen in der CAD-Technik unterscheiden sich von der Struktur her von der normalen Textverarbeitung. Zwar ähneln sich Eingaberoutinen, Formatierungen, Korrekturen und Manipulationen, doch aktiviert die Textverarbeitung nur die Bildschirmpixel. Schriftzeichen in der CAD-Technik bestehen dagegen aus den grafischen Grundelementen Linie, Polygon, Kreis und Bogen; sie sind also eine Vektorgrafik. Schriftarten. Je nach Verwendungszweck werden in der Praxis die unterschiedlichsten Schriften angewandt. Meist wird zwar die gerade Normschrift benutzt, doch da die Beschriftung das Erscheinungsbild einer Zeichnung maßgeblich prägt, kommen die unterschiedlichsten Schriftarten und Textstile zum Einsatz.

Schriften haben sich teilweise über Jahrhunderte entwickelt (Gotik, Roman), teilweise sind sie erst für bestimmte Anwendungsgebiete entwickelt und unterliegen damit dem Zeitgeist und psychologischen Erkenntnissen. Jeder Buchstabe eines Schriftsatzes muss dabei den gleichen Gesetzmäßigkeiten entsprechen, z.B. gerade oder kursiv, mager oder fett, rechtwinklig, ausgerundet usw. Alle Schriftzeichen, die nach den gleichen Gesetzmäßigkeiten erzeugt wurden, sind in einer eigenen Datei gespeichert und werden als Schriftart, Charaktersatz oder Font bezeichnet. Da viele Schriften im Ausland erzeugt wurden, findet man in ihnen keine spezifischen deutschen Zeichen (z.B. Umlaute, β). Vor jeder Anwendung einer unbekannten Schriftart sind deshalb Überprüfungen vorzunehmen:

Bild 3.29: Textfonts

– Ist die Schriftart an deutsche Bedürfnisse angepasst (z.B. Umlaute)? – Stehen Groß- und Kleinbuchstaben zur Verfügung? – Sind Brucheingaben möglich? – Verfügt die Schrift über Hochzahlen (meist )? – Verfügen alle an dem Projekt Beteiligten über den gleichen Schriftfont? Ansonsten greift das CAD-System auf den StandardSchriftfont zurück, Formatierungen und

Ausrichtungen gehen verloren. Unnötige Anpassungen sind notwendig. Viele Büros verwenden deshalb TrueTyp-Schriften, z.B. Arial, da diese auf allen Rechnern vorhanden sein sollten. Im Büro/Betrieb sind Schriftfonts zu nutzen.

einheitliche

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Textspezifische Eigenschaften. Die allgemeinen Attribute Ebene, Farbe, Strichart, Strichstärke reichen für die Textdefinition nicht aus, Text verlangt eine Vielzahl weiterer Einstellungen: Beispiele: - Die Texthöhe ist abhängig vom Plotmaßstab (Skalierung) und der Hauptarbeitseinheit (meist m oder cm). - Die Textbreite der einzelnen Zeichen ist standardmäßig identisch mit der Texthöhe. Steht aber nur wenig Platz für die Beschriftung zur Verfügung, kann die Breite verändert werden. Die einzelnen Zeichen werden gestaucht bzw. gedehnt. – Der Neigungswinkel steuert die Buchstabenneigung. – Die Ausrichtung legt die Lage des Einfügepunktes fest (vergleichbar links bzw. rechtsbündig, zentriert). Wie bei einer Grafik in Word ist die Ausrichtung meist an die Achtelpunkte gebunden (z.B. links/unten, rechts/mitte). – Unterstrichen, Überstrichen, Kursiv und Fett (Bold) entsprechen den von Word gewohnten Funktionen.

– Der Zeilenabstand betrifft nur mehrzeilige Texte. Ein befriedigendes Schriftbild erhält man mit der Faustregel h/2 (halbe Texthöhe). – Zeichenabstand legt die Abstände zwischen den Zeichen fest. Insbesondere bei der Eingabe gekrümmter Texte ist dieser Wert zu erhöhen. – Der Hintergrund (Maskierung) dient sowohl zur besseren Hervorhebung von Texten als auch zur Freistellung von Vektorund Rasterdaten (3.30).

Bild 3.30: Maskierter Text

Textstile. Einerseits will jeder Anwender möglichst flexibel sein und eine jede Schriftart in jedem beliebigen Format erzeugen, andererseits wird ein Zuviel unübersichtlich. Müsste man zudem alle Eigenschaften jedes Mal einstellen, wäre der Zeitaufwand zu groß. Abhilfe schaffen die Textstile (3.31).

Bild 3.31: Textstile

Textstile werden nur einmal erzeugt, gespeichert und stehen dann allen Zeichnungsdateien zur Verfügung. Texteingaben erfolgen heutzutage in einem Editor, der vielfältige Funktionen der Textverarbeitung beinhaltet, vom Kopieren/Verschieben bis hin zu den Tabulatoren. Schreibt man

nun einen beliebigen Text im Editor und bewegt man anschließend die Maus, so ist er mit dem Mauszeiger am gewählten Ausrichtungspunkt verknüpft und kann beliebig positioniert werden. Eingabemethoden erlauben eine schnelle und präzise Positionierung.

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3.8 Standardsoftware: Tabellenkalkulation.

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Bild 3.32: Eingabemethoden

Eingabemethoden erlauben eine schnelle und präzise Positionierung. Beispiele (3.32): – über Element – unter Element – auf Element – entlang Element – Textskalierung durch Definition des Anfangs- und Endpunktes

Texte als Objekt. Viele Zeichnungen erfordern umfangreiche Legenden und Erläuterungen (z.B. F- und B-Plan). Meist ist es wesentlicher einfacher, sie in Word oder Excel zu erstellen und anschließend mit der Zeichnungsdatei zu verknüpfen (DDE). Ändert man dann z.B. die Word-Datei, passt sich der Text innerhalb der Zeichnungsdatei an.

Die Auswahl der richtigen Eingabemethode beschleunigt die Arbeit und verbessert das Schriftbild.

CAD erreicht seine volle Funktionalität erst durch die Verknüpfung mit anderen Programmen, z.B. Word, Excel, Access.

3.8 Standardsoftware: Tabellenkalkulation. In vielen Büros werden schematisch immer wieder die gleichen Berechnungen durchgeführt. An dieser Stelle setzt die Tabellenkalkulation an (3.33). Lädt man ein entsprechendes Programm – in der Regel Excel – erscheint ein Arbeitsblatt aus einer Vielzahl von Zellen (z.B. A4) die in Form von Zeilen (z.B. 4) und Spalten (z.B. A) angeordnet sind. Jede Zelle ist folglich adressierbar, es wird ein Bezug zu ihr hergestellt. Alle Eingaben der Zellinhalte erfolgen in der Bearbeitungsleiste (3.34). Hierbei kann es sich um Text, Zahlen oder Formeln handeln.

Alle Eingaben können mathematisch (z.B. durch Addition, Multiplikation) oder logisch (z.B. durch UND, ODER, NICHT, wenn … dann…) mit Formeln verknüpft werden. Im Bauwesen kann auf Excel kaum verzichtet werden. Von Mengenermittlungen, z.B. Stahlund Holzlisten über die Bauzeitenplanung bis hin zum Formularwesen wird in jedem Büro/Betrieb Excel genutzt. Während die Anwendung fertiger Tabellen/ Mustervorlagen in kürzester Zeit erlernbar ist, verlangt die Tabellenerstellung vielfältige Kenntnisse des Programms und der entsprechenden mathematischen Zusammenhänge.

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3

Bild 3. 33: Tabellenblatt

Bild 3.34: Bearbeitungsleiste

Die Planung einer Mustervorlage muss einer jeden Erstellung vorangestellt sein.: – Ziel: Was soll erreicht werden? – Formeln: Welche mathematischen Zusammenhänge existieren zwischen den Inhalten? – relative und absolute Bezüge: Welche Werte sind veränderlich und welche sollen konstant bleiben? – Erweiterung: Welche Änderungen (in den Werten) könnten später notwendig werden? – Aussehen, Anwendungsfreundlichkeit: Wie soll die Tabelle aufgeteilt bzw. angelegt sein? – Visualisierung: Welche Grafiken und Diagramme sollen erstellt werden? Grundlegende Excel-Kenntnisse sind – Umgang mit der Excel- Oberfläche

– Anwendung der Formeln der Grundrechenarten – Unterscheidung der Arten von Bezügen – Richtige Auswahl der Zahlenformate – Berechnung von Zeitwerten – Umgang mit grundlegende Funktionen, z.B. Winkelfunktionen (sin, cos, tan), Logikfunktionen (wenn… dann…) Statistikfunktionen (min, max, Mittelwert), Verweise (sverweis, wverweis) Auf der Begleit-CD\Lernfeld 03 befindet sich ein Grundkurs Excel mit vielen an das Bauwesen angepassten Übungen. Jeder im Bauwesen Beschäftigte sollte über grundlegende Excel-Kenntnisse verfügen.

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3.8 Standardsoftware: Tabellenkalkulation.

Aufgaben 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Unterscheiden Sie die Eigenschaften der CAD-Technik? Wozu wird die Eigenschaft benutzt? Warum sind Ebenen die Voraussetzung für ein ökonomisches und effektives Arbeiten? Welche Aufgabe hat ein Ebenenplan? Welche Funktionen der Identifizierung bieten CAD-Systeme? Warum sind Filterfunktionen die flexibelsten und umfassendsten Funktionen der Identifizierung? Auf der CD\Lernfeld 03\CAD befinden sich 4 Grundkarten (3.35) kat_4020a-d, die 1 km² eines Stadtgebietes darstellen. Sie sind wie das dazugehörende Rasterblatt georeferenziert. Ihre unterschiedlichen und undisziplinierten Eigenschaften lassen ein strukturiertes Arbeiten mit ihnen aber nicht zu. Bilden Sie 4 Gruppen. Jede Gruppe bearbeitet eine Grundkarte.

Bild 3.35: Aufgabe 7, Grundkarten a) Erstellen und dokumentieren Sie eine einheitliche Struktur der Eigenschaften für die zukünftige Arbeit: Ebenenplan, Farbtabelle, Stricharten, Strichstärken. b) Analysieren Sie die Grundkarten. Stellen Sie fest, was geändert werden muss. c) Passen Sie die Grundkarten an Ihre Struktur an. Jede Gruppe muss nach den gleichen Strukturen arbeiten! d) Kopieren Sie die Ergebnisse der anderen Gruppen. Vielleicht lässt ihr System auch eine Referenzierung/Verknüpfung zu, so dass alle Grundkarten unter das Rasterblatt „untergelegt“ werden können. Nach welchen Gesetzmäßigkeiten sind Schriftfonts erzeugt? 9. Warum ist jede Schriftart vor einer ersten Benutzung zu überprüfen? 10. Was versteht man unter textspezifischen Eigenschaften? 11. Welche Vorteile bieten Verknüpfungen zwischen CAD und der Standardsoftware, z. B. Word.

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Bild 3.36: Aufgabe 12b, Wanddetail 12. a) b) 13

Üben Sie die Texteingabe. Die Vorlage finden Sie auf CD\Lernfeld 03\CAD. Beschriften Sie den oberen Bereich entsprechend Abb, 3.36. Beschriften Sie das Wanddetail entsprechend der nebenstehenden Zeichnung 3.20! Kopieren Sie von der CD\Lernfeld 03 den Ordner Grundkurs_Excel auf Ihren PC. Arbeiten Sie die Datei durch. Hier finden Sie vielfältige Aufgaben zu Funktionen, die ein Bauzeichner beherrschen sollte. Mustervorlagen befinden sich im Unterordner \Vorlagen_Aufgaben. Legen Sie den Schwerpunkt auf die Aufgaben zu den Bezügen, Winkel- und Logikfunktionen. 14 Die häufigste Projektion in der Bautechnik ist die Dreitafelprojektion. Auf der CD\Lernfeld 03\CAD befinden sich 3 Arbeitsblätter „Dreitafel 01…. bis Dreitafel 03 …“. Konstruieren Sie nach den Vorgaben die Seitenansicht und die Abwicklung. Vergleichen Sie mit den Abbildungen 3.04 – 3.06. 15 Schulen Sie Ihr Vorstellungsvermögen. Auf der CD\Lernfeld 03\CAD befinden sich 3 Arbeitsblätter „Ergänzungszeichnen 1 – 3“. Drucken Sie diese Arbeitsblätter aus und ergänzen Sie die Darstellungen. Verzichten Sie dabei auf Lineale. Nutzen Sie lediglich einen weichen Bleistift!

4 Planen einer Gründung 4.1 Allgemeines In diesem Kapitel werden die Gründungskonstruktionen oder auch die Fundamentierung des üblichen Hochbaus behandelt, wie sie im Einfamilienhausbau, im Geschosswohnungsbau, bei Büro- und Verwaltungsgebäuden oder ähnlichen Bauwerken häufig vorkommen. Spezielle Gründungsverfahren z.B. für Brücken, werden in Kapitel 10 behandelt. Als Baustoff für Fundamente kommt Beton und Stahlbeton zur Anwendung, da er über die für Fundamente erforderlichen Materialeigenschaften verfügt und bei sachgerechter Ausführung dauerhaft ist. Das Material für Fundamente ist Beton und Stahlbeton. Über die Gründung werden die am und im Bauwerk auftretenden Kräfte in den Baugrund abgeleitet. Dies sind überwiegend vertikale Lasten aus dem Eigengewicht des Bauwerks und den Nutzlasten. (4.1) Zusätzlich müssen die auftretenden horizontalen Belastungen aus Wind (Winddruck und Windsog) und Bodenanschüttung (Erddruck) sicher in den Baugrund geleitet werden. Wenn damit zu rechnen ist, das der Grundwasserspiegel höher als die Fundamentsohle steigt, muss die Gründung zusätzlich zum horizontalen Wasserdruck auch für den Auftrieb erzeugenden Wasserdruck bemessen werden (4.2). Die zulässige Beanspruchung des Baugrundes ist im Regelfall unter Beachtung des Grundwasserspiegels festzulegen. Durch eine fachgerechte Gründung wird die Standsicherheit und eine uneingeschränkt gewünschte Nutzung (Gebrauchstauglichkeit) gewährleistet. Schlechte oder falsche Gründungen führen zu Bauschäden oder gefährden die Standsicherheit des Bauwerkes (4.3). Die Fundamente leiten vertikale und horizontale Kräfte in den Baugrund.

Bild 4.1: Belastung eines Gebäudes

Bild 4.2: Wasserdruck auf Gründung

Bild 4.3: Der schiefe Turn von Pisa

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4 Planen einer Gründung

4

Für die Herstellung der Gründung müssen Fundamentgräben und bei unterkellerten Gebäuden auch Baugruben ausgehoben werden. Dafür und für die Bemessung d.h. die Festlegung der Abmessungen der Gründung ist die Kenntnis des anstehenden Bodens, dessen Schichtung und die Höhe des Grundwasserstandes erforderlich. Im Zusammenhang mit der Gründung sind die Versorgungs- und Entsorgungsleitungen die im Erdreich verlegt werden sollen zu beachten und in die Ausführungszeichnungen einzubeziehen. Über die Gründung wird der Potentialausgleich (Erdung) der Elektroinstallation und eine eventuelle Blitzschutzerdung vorgenommen, indem verzinkter Bandstahl (30 × 3 mm) bzw. 25 × 4 mm) oder verzinkter Rundstahl (Durchmesser ≥ 10 mm) im Fundamentbeton mit mindestens 5 cm Betondeckung verlegt wird (4.4). An den Fundamenterder wird durch Anschlussfahnen die Elektroinstallation über die Potenzialausgleichsschiene angeschlossen.

Die notwendige Betondeckung (min 5 cm) für den Erdungsstahl wird durch Verwendung von Abstandshaltern sichergestellt.

Bild 4.4: Fundamenterder

Mit dem Wissen über Boden, Bauwerk und Belastung kann das Tragverhalten, das Setzungsverhalten und der Arbeitsaufwand für die Herstellung der Gründung abgeschätzt werden.

4.2 Böden unter Belastung Die Bauwerkslasten erzeugen unter der Fundamentsohle Druckspannungen im Boden, die nach Möglichkeit gleichmäßig verteilt sein sollten. Daher sind die Fundamente möglichst in ihrem Schwerpunkt zu belasten. Die Ausbreitung (4.5), Größe und Verteilung der Spannungen im Boden aufgrund von senkrecht wirkenden Lasten kann man sich modellhaft als Druckzwiebel vorstellen. Bei diesem Modell verbindet man die Punkte gleicher Bodenbeanspruchung unter dem Fundament durch eine Linie. Mit zunehmender Ausbreitung in die Tiefe nimmt dabei die Bodenspannung ab. In einer Tiefe die der zweifachen Fundamentbreite entspricht sind die Spannungen auf zirka 20 % abgebaut. Dabei haben breitere Fundamente

eine größere Tiefenwirkung als schmalere Fundamente (4.6). Im Inneren der Druckzwiebel wird der Hohlraum durch die Lasteinwirkung zusammengepresst. Umso größer das zusammenpressbare Volumen des Hohlraumes im Boden ist, umso größer ist die Setzung des Fundamentes. d.h. das Maß um das das Fundament im Boden einsinkt. Gleichmäßige Setzungen führen im Allgemeinen zu keinen Bauschäden sondern nur ungleichmäßige Setzungen gefährden die Bausubstanz. Ungleichmäßige Setzungen können bei unterschiedlich dicken Bodenschichten, Spannungsüberlagerungen und stark unterschiedlichen Bodenpressungen auftreten. Sie führen zur Rissbildung im Gebäude.

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4.2 Böden unter Belastung

Als Grundbruch bezeichnet man das seitliche Ausbrechen des Bodens unter einem Bauwerk.

Bild 4.5: Lastausbreitung im Boden

Weiche Böden mit hoher Auflast und geringer Einbindetiefe (Abstand Fundamentsohle bis OK Gelände) der Fundamentsohle sind Grundbruch gefährdet. Auch Böschungen, Abstützungen und Dämme sind so zu konstruieren das kein Geländebruch oder Gleiten des Boden auftreten kann (4.8). Wenn neben Fundamenten Ausschachtungsarbeiten vorgenommen werden, wird die Einbindetiefe in diesen Bereichen verringert.

Bild 4.6: Tiefenwirkung der Druckzwiebel bei gleicher Sohldruckspannung

Kann der Boden die Druckspannungen nicht mehr aufnehmen, weicht der gedrückte Boden unter der Fundamentsohle zur Seite aus, verdrängt dort den Boden der dann nach oben ausbricht. Dabei sinkt das Bauwerk im Regelfall ungleichmäßig ein und stellt sich schief. Es kommt zum so genannten Grundbruch (4.7). Es entsteht eine Gleitfläche auf der das Erdreich sich nach oben verschiebt.

Bild 4.7: Grundbruch

Bild 4.8: Grundbruch durch Gleiten des Bodens

Bei Freilegung von Fundamenten besteht Grundbruchgefahr. Wird das Fundament nicht mittig beansprucht sind die Bodenspannungen schief verteilt (4.9). Dies ist immer dann der Fall, wenn neben den Vertikalkräften auch Horizontalkräfte auftreten, oder die Vertikalkraft nicht im Schwerpunkt steht. Sofern die Horizontalkräfte nur 20 % der Vertikalkräfte betragen ist die Gleitsicherheit der Gründung gegeben, d.h. die Konstruktion kann aufgrund der Bodenreibung durch die Auflast nicht seitlich verschoben werden. Bei größeren Horizontalkräften besteht sonst die Gefahr einer seitlichen Verschiebung.

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ßendes Wasser und strömendes Wasser kann durch Aus- und Unterspülungen zu Setzungen führen.

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Bild 4.10: Ausmittig belastetes Fundament mit „Zentrierbalken“

Bild 4.9: Kantenbeanspruchung bei ausmittiger Belastung

Nicht mittig beanspruchte Fundamente können sich verdrehen bzw. kippen, wenn die vertikale Last zu weit aus der Mitte steht. Sie werden auf Torsion beansprucht. Das Verdrehen der Fundamente kann durch sogenannte Zentrierkonstruktionen (4.10) verhindert werden. Die Zentrierung kann durch Stahlbetonwände in Verbindung mit einer Stahlbetondecke, durch Stahlbetonwände mit Wandvorlagen, durch Zentrierbalken oder durch Zentrierung durch die Bodenplatte in Verbindung mit der Bodenreibung vorgenommen werden. Wasser im Boden beeinträchtigt je nach Bodenart die Tragfähigkeit und Standfestigkeit der Böden und damit der Gründung. Flie-

Bild 4.11: Streifenfundament unter Wanddecke

Bauwerke reagieren mitunter empfindlich auf Änderung des Wasserstandes im Boden. Insbesondere bei Gebäuden auf bindigen Böden können aufgrund der entstehenden Setzungen Risse auftreten. Auch Pflanzen und Bäumen können dem Boden Wasser entziehen und dadurch Setzungen verursachen.

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4.3 Gründungen

4.3 Gründungen Bei den Gründungen unterscheidet man Flächengründungen und Tiefgründungen. Zu den Flachgründungen zählen die Streifenfundamente, die Fundamentplatten und die Einzelfundamente. Tiefgründungen werden kommen zur Anwendung wenn der Baugrund unter dem Fundament nicht tragfähig ist und tragfähige Schichten in größeren Tiefen vorhanden sind. Man unterscheidet Flachgründungen und Tiefgründungen.

4.3.1 Flachgründungen Fundamente als Flachgründungen werden direkt unter dem Gebäude angeordnet. Streifenfundamente. Streifenfundamente werden bei nicht unterkellerten Gebäuden im Wohnungsbau überwiegend zur Gründung verwendet. Bei günstigen Bodenverhältnissen für die Fundamentgräben reduzieren sich die Einschalarbeiten, da direkt gegen das Erdreich betoniert werden kann, der gewachsene Boden zur Aussteifung der Fundamentschalung herangezogen werden kann.

werden. Die Frostfreiheit der Fundamentsohle ist während der gesamten Bauzeit sicherzustellen. Für Fundamente ist eine Einbindetiefe von mindestens 50cm erforderlich um Sicherheit gegen Grundbruch zu gewährleisten. Die Bodenverhältnisse müssen bis zu einer Tiefe die der zweifachen Fundamentbreite entspricht, geklärt sein, da die wesentliche Belastung des Bodens in diesem Tiefenbereich auftritt (4.12). Unbewehrte Streifenfundamente. Ausgehend von der Aufstandsfläche der Last breitet sich die Last zur Seite unter einem Lastausbreitungswinkel im Fundament aus| Der Lastausbreitungswinkel α ergibt sich aus der Betonzugfestigkeit und der vorhandenen Sohldruckspannung. Der Lastausbreitungswinkel variiert zwischen 45º und 60º. Der zugehörige Tangens der Winkel ergibt sich damit zwischen 1 und 1,73.

Bild 4.13: Breite eines unbewehrten Fundamentes

Bild 4.12: Druckzwiebel

Streifenfundamente unterscheidet man in unbewehrte und bewehrte Streifenfundamente. Sie müssen stets frostfrei (80cm tief) gegründet

Aus Vereinfachungsgründen kann mit dem ungünstigsten Winkel von α = 60º konstruiert werden. Bei diesem Winkel ergibt sich die größte Fundamenthöhe. Das Fundament muss so tief ausgeführt werden, bis unter dem Winkel α die Fundamentbreite erreicht ist, bei der die zul. Sohldruckspannung des Bodens nicht überschritten wird.

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4

Der Nachweis der Sohldruckspannung wird nach DIN 1054 mit charakteristischen Einwirkungen (Lasten) unter Berücksichtigung des Fundamenteigengewichts geführt. Für die Bemessung des Fundamentes nach DIN 1045, also der Ermittlung der kleinstmöglichen Fundamenthöhe, sind die Sohlnormalspannungen aus den Bemessungswerten der Einwirkungen (Designlasten) zu ermitteln. Das Eigengewicht des Fundaments braucht bei Ermittlung dieser Spannungen nicht in Ansatz gebracht werden. Die Fundamentsohle von Streifenfundamenten muss stets waagerecht ausgeführt werden. Bei Gründungen am Hang oder bei der Überwindung von Höhenunterschieden muss die Fundamentsohle abgetreppt werden (4.14).

Bild 4.14: Fundamentabtreppung am Hang

nehmen. Bei unterbrochener Auflast ist unter der Öffnung konstruktiv Bewehrung anzuordnen (4.15).

Bild 4.16: Abgetrepptes Fundament

Bei großen Überständen des Fundamentes führt ein unbewehrtes Fundament zu großen Fundamenttiefen und damit zu unwirtschaftlichen Betonfundamentgrößen. Die Möglichkeit ein abgetrepptes Fundament auszuführen ist aber aufgrund des höheren Arbeitsaufwandes ebenfalls meistens nicht wirtschaftlich (4.16). Bewehrte Streifenfundamente Werden breite Fundamentsohlen erforderlich, die aufgrund großer Überstände zu hohen Fundamenten führen sollten besser bewehrte Fundamente ausgeführt werden. (4.17) Dabei sollte die Mindesthöhe von 40cm nicht unterschritten werden, um eine Balkenwirkung in Längsrichtung zu erreichen. Unter bewehrten Fundamenten ist stets eine 5cm dicke Sauberkeitsschicht aus Beton C12/15 auszuführen. Der Überstand der Sauberkeitsschicht sollte 10 cm betragen.

Bild 4.15: Streifenfundament mit unterbrochener Auflast

Streifenfundamente sind bei unterschiedlichen Lasten für gleiche Setzungen zu berechnen. Bei nichtbindigen Bodenarten kann man gleiche aufnehmbare Sohldrücke für die Berechnung ansetzen. Grundsätzlich sollten auch bei unbewehrten Fundamenten konstruktiv Betonstabstähle in Längsrichtung des Fundamentes eingebaut werden um Zugkräfte aus ungewollter Ausmitte und geringen Setzungsunterschieden aufzu-

Bild 4.17: Fundamentabmessungen

123

4.3 Gründungen

Einzelfundamente Unter Stützen und Pfeilern werden bei tragfähigem Baugrund bewehrte oder unbewehrte Einzelfundamente ausgeführt (4.18). Sie werden örtlich hergestellt oder auch als Fertigteil mitunter gleich im Verbund mit der Stütze angeliefert. Bei Fertigteilfundamenten muss der

Bild 4.18: Stütze mit Einzelfundament

Verbund zur Sauberkeitsschicht durch nachträglichen Verguss hergestellt werden. Bei den Einzelfundamenten gibt es unterschiedliche Fundamentformen. Fundamentformen sind u.a. Blockfundament, abgetrepptes Einzelfundament, abgeschrägtes Einzelfundament, Becherfundament, Köcher oder Hülsenfundament (4.19). Für unbewehrte Einzelfundamente gelten die gleichen Regeln wie für unbewehrte Streifenfundamente. Wird das Einzelfundament von einer Sohlplatte überdeckt (z.B. im Hallenbau darf die darf die Sohlplatte nicht direkt auf des Fundament aufgelegt werden, da hier aufgrund der Setzung den Sohlplatte Rissgefahr besteht) (4.20).

Bild 4.19: Einzelfundamentformen a) Blockfundament (Kastenfundament), b) abgetrepptes Einzelfundament, c) abgeschrägtes Einzelfundament, d) abgetrepptes und abgeschrägtes Einzelfundament, e) abgeschrägtes Blockfundament, f) Becherfundament, g) Köcherfundament

Bewehrte Einzelfundamente Bei bewehrten Einzelfundamenten wird die notwendige Bewehrung unten kreuzweise verlegt. Die Bewehrung wird dabei über die Fundamentbreite gestaffelt verlegt (4.21). Dies kann bei gleichem Bewehrungsdurchmesser durch geschickte Wahl der Stababstände erreicht werden. Möglich ist auch die Abdeckung der Zugkräfte durch Grundbewehrung mit einer Betonstahlmatte und Zulagebewehrung im Mittelbereich des Fundamentes.

Bild 4.20: Sohlplattenlage bei Einzelfundament

4

124


wird der Hohlraum zwischen Köcher und Stütze vergossen. Um einen guten Verbund zwischen Köcherwand und Stütze herzustellen werden die Kocherinnenwände rauh ausgeführt (4.23).

4

Bild 4.21: Verteilung der Bewehrung bei Einzelfundamenten Verteilung der Bewehrung bei Einzelfundamenten Verhältnis Stützenbreite/Fundamentbreite c/b Streifen

≤ 0,3

> 0,3

1 und 2

16,7 %

25 %

3 und 4

33,3 %

25 %

gesamt

50,0 %

50 %

Bei hoch beanspruchten Fundamenten ist zusätzliche Bewehrung in Form von „Schubaufbiegungen“ zur Aufnahme der „Querkräfte“ erforderlich. Bild 4.23: Bewehrung Hülsenfundament

Bei Einzelfundamenten wird die Bewehrung im Regelfall über die Fundamentbreite abgestuft verlegt. Bild 4.22: Köcherfundament

Wenn ein Einzelfundamen die Gründung einer Stahlbetonstütze aus Ortbeton ist, sind Anschlussbewehrungsstähle zur Verbindung Stütze Fundament einzubauen. Becher-, Köcher- oder Hülsenfundamente (4.19) dienen zur Aufnahme von Fertigbetonstützen. Nach dem Ausrichten der Stütze

4.3.2 Gebäudesetzung und Beeinflussung von Fundamenten Bei unterschiedlichen Sohlhöhen der Fundamente muss ausreichend seitlicher Abstand zwischen den Fundamenten eingehalten werden, um Spannungsüberlagerungen zu vermeiden.

125

4.3 Gründungen

4

Bild 4.24: Abstand der Fundamente bei gleicher Höhe der Gründungssohle

Bild 4.26: Mulden- und Sattellage

Daher soll der Winkel der Verbindungslinie zwischen den Fundamentsohlen 30° nicht überschreiten (4.21).

Bild 4.27: Anbau an vorhandene Bebauung Bild 4.25: Abstand von Fundamenten bei unterschiedlichen Höhen der Gründungssohle

Liegen Fundamente nicht weit genug voneinander entfernt, kommt es zur Überlagerung der Druckspannungszwiebeln und somit zu verstärkten einseitigen Setzungen und daraus resultierenden Rissen in der Gebäudesubstanz. Sollen sich die Druckzwiebeln von Fundamenten nicht überlagern müssen die Fundamente bei Annahme einer Lastausbreitung unter 45º die vierfache Fundamentbreite voneinander entfernt sein (4.20). Sattel- und Muldenlagen können zu unterschiedlichen Schadensverursachenden (4.26) Setzungen führen.

Nachbarbebauung bzw. Grenzbebauung (4.27) erfordert besondere bauliche Maßnahmen bei der Fundamentierung da sich hier Spannungsüberlagerungen nicht vermeiden lassen. Durch die vorhandene Bebauung ist der Boden im Anbaubereich schon vorverdichtet und lässt damit nicht mehr solche Setzungen zu, wie im bisher unberührten Boden. Ebenso werden die Fundamente außermittig beansprucht und müssen daher durch zentrieren gegen Verdrehung gesichert werden. Die Setzungen in bindigen Böden unter Belastung verlaufen langsam, da das Porenwasser zwischen den Bodenteilchen unter Druck nur langsam entweicht (noch nach Jahren) und sind in der Regel nicht zu vernachlässigen.

126


Die gegenseitige Beeinflussung von Fundamenten ist möglicht zu vermeiden.

4

Fundamentplatten Fundamentplatten stellen bei unterkellerten Gebäuden im Wohnungsbau die Standardgründung dar. Durch die größere Fundamentfläche gegenüber der Grundfläche von Streifenfundamenten kann auch auf weniger tragfähigen Boden gegründet werden. Fundamentplatten sind jedoch bei vergleichbaren Belastungen verformungsempfindlicher.

net die Verteilungslänge der Last unter der Wand. Je höher das Fundament ist und umso weicher der Baugrund desto größer ist die elastische Länge (4.29). (Nährungsweise 12 × bF + dw).

Bild 4.29: Elastische Länge Modellvorstellung

Fundamentplatten können wirtschaftlich aus Stahlfaserbeton hergestellt werden. Hierbei entfällt der Einbau der Bewehrungsmatten aus Baustahlgewebe.

Bild 4.28: Beanspruchung Fundamentplatte

Nach dem Aushub der Baugrube auf entsprechende Tiefe müssen keine zusätzlichen Fundamentgräben in der Baugrube ausgeschachtet werden. Fundamentplatten werden auf einer Sauberkeitsschicht hergestellt. Sie werden nach dem Prinzip von umgekehrten Deckenplatten bewehrt. In den Feldern liegt die Bewehrung oben und unter den Wänden unten. Statisch gesehen handelt es sich um einen elastisch gebetteten Balken bzw. Platte (4.28). Art und Stärke der Bewehrung ist abhängig von Bodensteifigkeit, Fundamentsteifigkeit und Bauwerkssteifigkeit. Das Verhältnis von Fundamentsteifigkeit und Boden wird durch die elastische Länge gekennzeichnet. Die elastische Länge kennzeich-

Bild 4.30: Fundamentplatte mit Anschlussbewehrung und Fugenband

Fundamentplatten sind aufgrund der einfachen Herstellung wirtschaftliche Gründungen.

4.3.3 Tiefgründungen Die Bundesrepublik Deutschland verfügt im Verhältnis zur Bevölkerungszahl nur über eine

127

4.3 Gründungen

sehr kleine Fläche. Dies bedeutet, dass guter Baugrund nicht unbegrenzt zur Verfügung steht. Zunehmend werden Industrie-, Verkehrs-, aber auch Wohnungsbauten dort geplant, wo tragfähiger Boden erst in großer Tiefe bzw. wirtschaftlich unerreichbar ansteht, so dass die Möglichkeiten der Flachgründungen entfallen. Wenn außerdem Bodenverbesserungs- oder Bodenaustauschmaßnahmen keine Lösung bieten, bleiben oft nur noch Tiefgründungen übrig. Unter Tiefgründungen versteht man alle Pfahlgründungen sowie tief liegende Flächengründungen, bei denen die Verbindung zwischen Gebäude und Fundament durch Pfeiler, Brunnen oder Senkkästen hergestellt wird. Pfahlgründungen sind die älteste Art der Tiefgründung. Sie wurden schon im Altertum gewählt, wenn Menschen ihre Hütten aus Sicherheitsgründen im unwegsamen Gelände oder im Wasser errichteten (4.31). Während früher ausschließlich Holzpfähle verwendet wurden, überwiegen heute Beton-, Stahlbeton-, Spannbetonund Stahlpfähle (im Straßenbau auch Kiespfähle). Holz kommt nur noch in Betracht, wenn die Pfähle ständig im Wasser stehen und somit gegen Fäulnis geschützt sind, oder wenn es sich um vorübergehende Bauten handelt, bei denen die Lebensdauer eine untergeordnete Rolle spielt. Die Pfahllasten können auf zwei unterschiedliche Arten, dem Spitzendruck und/oder der Mantelreibung, abgetragen werden.

Während der Spitzendruck nur am in dem tiefer gelegenen tragenden Boden befindlichen Pfahlfuß wirkt, kann die Mantelreibung zwischen dem Boden und dem Pfahlschaft auf der vollen Länge des Pfahls auftreten. Um den Anteil der Spitzendruckkraft an der Lastabtragung des Pfahls zu erhöhen, werden oftmals Fußverbreiterungen vorgenommen. Der Anteil der Mantelreibungskraft an der abzutragenen Pfahllast hängt von der Oberflächenbeschaffenheit des Pfahls, der Größe der Pfahloberfläche und natürlich der Art des vorhandenen Bodens ab. Der jeweilige Anteil der Spitzendruckkraft und der Mantelreibungskraft an der gesamten Lastabtragung des Pfahls kann sehr unterschiedlich sein. Er hängt von den Verhältnissen vor Ort ab. Nach der Art des Einbringens unterscheidet man Ramm, Bohrund Einpresspfähle. In Abhängigkeit von der Tiefenlage des tragfähigen Bodens gibt es stehende und schwebende Pfahlgründungen. Stehende Pfahlgründungen liegen vor, wenn die Pfähle die tragfähigen Bodenschichten noch erreichen. Man kann die Pfähle auf den tragfähigen Boden setzen oder sie in den tragfähigen Boden einbinden lassen (4.32). In beiden Fällen werden die Pfahllasten durch Spitzendruckkräfte und Mantelreibungskräfte aufgenommen. Schwebende Pfahlgründung wendet man an, wenn tragfähige Bodenschichten in wirtschaftlich erreichbarer Tiefe nicht anzutreffen sind.

Bild 4.31: Pfahlbauten in Unteruhldingen am Bodensee

4

128


Dadurch können Spitzendruckkräfte nicht wirksam werden, die Kraftaufnahme muss allein durch die Mantelreibung aufgenommen werden (4.33). Da die Größe der Reibungskraft von der Oberflächenbeschaffenheit des Pfahls abhängt, sind für schwebende Pfahlgründungen möglichst raue Pfähle zu wählen, am besten Bohrpfähle aus Beton oder Stahlbeton.

Rammpfähle eignen sich zwar vorzüglich für schwebende Pfahlgründungen, da bei der Rammung der Pfähle das Erdreich verdrängt und die Mantelreibung dadurch vergrößert wird. Jedoch ist eine Rammung innerhalb von Ortschaften aufgrund der zu erwartenden Erschütterungen und der Lärmbelästigung kaum möglich.

4

Bild 4.32: Stehende Pfahlgründung a) Bohrpfahl aufgesetzt, b) Rammpfahl eingebunden

Zur Vervollständigung der Pfahlgründung werden wahlweise Einzel-, Platten- oder Streifenfundamente auf die Pfahlköpfe gesetzt. Pfähle und Fundament bilden zusammen einen Pfahlrost (4.34). Wenn auch Horizontallasten von der Gründung aufzunehmen sind, empfiehlt sich die

Bild 4.34: Pfahlrost

Bild 4.33: Schwebende Pfahlgründung

Anordnung von Schrägpfählen (4.35a) ebenso wie bei Bauwerken, die allein zum Abfangen von Horizontallasten erstellt werden (z.B. Stützmauern. Eine weitere Möglichkeit der Horizontalkraftaufnahme besteht in der Bemessung der Pfähle auf Biegung.

Bild 4.35: Aufnahme von Horizontalkräften durch Schrägpfähle a) Einzelfundament, b) Winkelstützmauer

Bild 3.36: Anordnung der Pfähle (Beispiele) a) bei Streifenfundamenten, b) bei Einzelfundamenten

129

4.3 Gründungen

Die Pfähle können gradlinig bei schmalen oder versetzt bei breiteren Streifenfundamenten angeordnet werden. Pfähle unter Einzelfundamenten oder Fundamentplatten sind so anzuordnen, dass sie möglichst gleichmäßig belastet werden, d.h. symmetrisch zum Angriffspunkt der Belastung (4.36). Der Pfahlrost lässt sich hierbei mit dem System der Pilzdecke vergleichen (s. Abschn. 7.5).

Bei den Pfahlgründungen unterscheidet man stehende und schwebende Pfähle. Pfähle ergeben im Zusammenhang mit Platten-, Balken- oder Einzelfundamenten einen Pfahlrost. Die Pfahlkräfte werden durch Spitzendruck und/oder Mantelreibung vom Boden aufgenommen. 4

Bild 4.37: Pfeilergründung in offener Baugrube

Pfeilergründungen erlauben bei nicht zu großer Mächtigkeit der nichttragenden Bodenschicht die verschiedenen Flächengründungen. Die Pfeilergründung ist allerdings nur anwendbar, wenn überwiegend vertikale Belastungen aus dem Gebäude abzutragen sind. Die Pfeiler bestehen meist aus Beton oder Stahlbeton, manchmal aus Stahl, vereinzelt auch aus

Mauerwerk. Am Pfeilerfuß sind nach Möglichkeit Verbreiterungen vorzusehen, um eine größere Lastverteilung auf den Baugrund zu erzielen. Die Herstellung der Pfeiler ist von der Baugrubensicherung abhängig. Am einfachsten, aber auch mit am teuersten ist die Errichtung innerhalb einer abgeböschten Baugrube. Das bedeutet viel Bodenaushub und

Bild 4.38: Brunnenabsenkung

Bild 4.39: Brunnengründung

130


4

Bild 4.40: Druckluftgründung (Prinzip)

Wasserhaltung während der Bauzeit mit anschließendem Verfüllen der Baugrube (4.37). Häufig werden die Pfeilerreihen daher in kanalbauartiger Weise errichtet. Die Wände der Schächte können bei standfestem Boden ungesichert bleiben, wenn Menschen den Graben nicht betreten müssen. Sie können aber auch durch verschiedene Verbauarten oder standfest gemachte Seitenwände (z.B. Injektion von Zementschlämme oder Aufbringen von Spritzbeton) ausreichend gesichert werden. Brunnengründungen kommen häufig bei offenen Schächten, Kläranlagen und Brückenpfeilern vor. Dabei werden offene Brunnenringe (Fertigteile) durch Bodenentnahme im Innern des Ringes gleichmäßig abgesenkt. Um die entgegenwirkende Reibung zu verringern, presst man während des Abteufens thixotrope Flüssigkeit zwischen die Außenwand des Brunnenrings und das umgebende Erdreich (4.38). Die Form der Brunnen ist häufig rund, doch gibt es auch rechteckige Querschnitte. Wichtig ist, dass die Querschnitte nicht unsymmetrisch sind, denn diese Teile sind nicht gleichmäßig genug abzusenken. Nach Erreichen der vorgesehenen Gründungstiefe wird eine Gründungsplatte geschüttet, die die Lasten ausreichend verteilt (4.39). Die Bodenspannungen sind in einfachen Fällen wie bei normalen Flachgründungen zu ermitteln. In schwierigen Fällen sind Setzungs- und Grundbruchsicherheit nachzuweisen. Brunnen können bei Bedarf zur Erhöhung der Eigenlast und somit zur Vergrößerung des Standmo-

ments mit Sand, Kies oder Beton verfüllt werden. Druckluftgründungen sind bei Arbeiten unter Wasser erforderlich. Dies kann im Grundwasserbereich wie auch im offenen Wasser der Fall sein. Die Senkkästen (Caissons) müssen zu diesem Zweck einen Arbeitsraum erhalten, der das Eindringen des umgebenden Wassers infolge des auftretenden Wasserdrucks durch einen mindestens gleich großen Luftdruck als Gegendruck verhindert (4.50). Dieses Verfahren bedeutet für die Arbeitskräfte ein erhöhtes Risiko mit allen damit verbundenen Schutzvorkehrungen, die von der Baufirma zu treffen sind. Die Arbeit unter Druckluft kann mit der Arbeit von Tauchern gleich gesetzt werden: größere Tiefen als 30 m unter OK Wasserspiegel sind nicht erreichbar; geeignet für diese Arbeiten sind nur gesunde Menschen, die ein ärztliches Attest für ihre Tauglichkeit vorweisen können. Das Ein- und Ausschleusen geschieht nach genau festgelegtem Zeitplan. Mit steigendem Druck steigt auch die Ein- und Ausschleusungszeit. Abgesenkt werden die Caissons wie offene Senkkästen (Brunnen) durch Materialentnahme am Fuß des Bauteils entweder nass durch Spülung oder trocken durch Ausbaggerung von Hand oder Maschine. Bei großen Senkkästen werden wegen der unterschiedlichen Ein- und Ausschleusungszeiten für Menschen und Material auch getrennte Schleusen verwendet. Der Arbeitsvorgang muss langsam und gleichmäßig unter messtechnischer Über-

131

4.4 Herstellen von Fundamenten

wachung vor sich gehen. Durch thixotrope Flüssigkeit wird auch hier die Mantelreibung verringert. Nach Beendigung der Absenkung wird der Arbeitsraum so ausbetoniert, dass er Verbindung mit dem Senkkasten bekommt und so ein großes Gegengewicht zum Auftrieb bildet. Druckluftgründungen sind wegen der schwierigen Arbeiten und hohen Sicherheitsanforderungen sehr kostspielig. Sie werden deshalb nur verwendet, wenn die Senkkästen gleichzeitig als Bauwerk oder Bauteil dienen (z.B. im U-Bahn-, Tunnel- oder Brückenbau). Pfeiler-, Brunnen- und Druckluftgründungen bieten die Möglichkeit, flächengründungen ohne Wasserhaltung bis in große Tiefen hinabzubringen. Wegen der hohen Kosten ist ihr Anwendungsgebiet überwiegend auf große Ingenieur- und Wasserbauwerke beschränkt.

besten auf einer Sauberkeitsschicht aus Beton aufstellen. Neben der „klassischen Zimmermannsmäßigen Schalung aus Schalungsbrettern und Kanthölzern können Systemschalungen, wie auch bei Wänden, eingesetzt werden. Ebenso sind verschiedene Schalungssysteme aus Kunststoff und Stahlblechen auf dem Markt die als verlorene Schalung eingesetzt werden und mit denen sich rationell arbeiten lässt. Einige Systemschalungen fangen den Betonschalungsdruck durch Erdanschüttungen auf, andere verwenden wieder verwendbare Aussteifungselemente. Verlorene Schalungen werden auch aus Dämmstoffen hergestellt. Die Schalung ist dann zugleich Dämmschicht.

4.4 Herstellen von Fundamenten 4.4.1 Streifen- und Einzelfundamente Die Fundamente müssen eingeschalt werden, wenn die Seitenwandungen der Fundamentgräben nicht standfest sind, oder die Geländeoberfläche niedriger liegt als die Fundamentoberkante. Die Schalungen lassen sich am

Bild 4.41 Fundamentschalungssysteme (MSL Mathieu-Schalungssysteme und Lufttechnische Komponenten)

4

132


4.4.2 Fundamentplatten Fundamentplatten benötigen eine Sauberkeitsschicht aus Beton C15/20 um die Bewehrung der Fundamentplatte sicher in der vorgesehenen Lage zu halten. Ansonsten ist nur noch

eine niedrige Randschalung erforderlich. Die Randschalung kann konventionell mit Schalungsbrettern oder mit Randschalungselementen z.B. aus Kunststoff, Holzwolleplatten oder Stahlblech als verlorene Schalung hergestellt werden (4.42).

4.4.3 Beton für Gründungskonstruktionen

4

Bild 4.42 Fundamentrandschalung (MSL Mathieu-Schalungssysteme und Lufttechnische Komponenten)

Der Beton für die Gründungskonstruktionen ist aufgrund der Umgebungsbedingungen auszuwählen. Für unbewehrte Fundamente ist steifer Beton angebracht. Bewehrte Streifen und Einzelfundamente und Fundamentplatten sind mit plastisch/weichen Beton zu betonieren. Folgende Expositionsklassen und Betonklassen ergeben sich für Standardfälle.

Tabelle 4.43 Übliche Expositionsklassen für Fundamente Bauteil

Fundamente unbewehrt ohne Frostgefahr Fundament bewehrt ohne Frostgefahr Sohlplatten Sohlplatten hoher Wassereindringwiderstand

Expositionsklasse X0

Druckfestig- Mindestkeitsklasse zementgehalt C8/10 ---

maximaler cmin w/z-Wert

Δc

cnom

------

XC2

C16/20

240 kg

0,75

2,0 cm

1,5 cm

3,5 cm

XC4

C20/25

260 kg

0,65

2,5 cm

1,5 cm

4 cm

Bei dem Betonieren von Fundamentplatten ist auf eine sorgfältige Nachbehandlung des Betons zu achten, um die vorgegebenen Eigenschaften zu erreichen. Die Schalungen für Fundamente und Fundamentplatten werden wirtschaftlich mit Elementschalungen hergestellt.

4.5 Konstruktion von Streifenfundamenten unter mittiger Last In diesem Kapitel wird gezeigt wie man die Abmessungen von Fundamenten in einfachen

Fällen zeichnerisch und rechnerisch bestimmen kann. Voraussetzung für die Konstruktion von Fundamenten ist die Ermittlung der Lasten aus der Konstruktion, die das Fundament aufzunehmen hat und die Kenntnis des Bodens. Dabei sind zunächst Abschätzungen über die Abmessungen zu treffen, die nach der Rechnung auf ihre Richtigkeit überprüft werden müssen. Alternativ und in vielen Fällen einfacher ist es, die durch das Eigengewicht des Fundaments und eventuelle Auflasten verursachte Sohldruckspannung von der zul. Sohldruckspannung abzuziehen und mit diesem Wert die erforderliche Fundamentbreite zu bestimmen. Bei diesem Verfahren muss nur die Fundamenthöhe geschätzt werden, was in den meisten Fällen einfach ist.

133

4.5 Konstruktion von Streifenfundamenten unter mittiger Last

Zeichnerische Ermittlung der Fundamenthöhe

4

Bild 4.45 zeichnerische Ermittlung der Fundamentbreite

Bild 4.44: Belastung eines Streifenfundaments

Zeichnerische Ermittlung der Fundamentabmessungen 1. Bemessungswerte feststellen: Einbindetiefe z.B. 50cm Betongüte zul Bodenpressung vorh. Last N bzw. F (als Einzellast in kN auf 1 Meter bezogen) oder als Streckenlast gk, qk in kN/m 2. Durch Umstellung der Formel σ = N/A nach A die notwendige Fundamentbreite b errechnen. Dabei wird bei A = b × l mit l = 1 m gerechnet. Das Eigengewicht ist aufgrund geschätzter Abmessungen einzurechnen. Alternativ kann der aufnehmbare Sohldruck um den Anteil der durch das Eigengewicht bewirkt wird, vermindert werden. 3. Oberkante Fundament zeichnen. Wanddicke antragen. Von der Wandmitte jeweils b/2 nach rechts und links antragen und Vertikale zeichnen. Vom Schnittpunkt Wandaußenkante-Fundamentoberkante Schenkel des Lastausbreitungswinkels antragen (60º bzw. 30º) und nach unten zeichnen. Der Schnittpunkt des Schenkels mit der Vertikalen liefert die Unterkante Fundament und daraus ergibt sich die Fundamenthöhe (4.41).

Berechnung von Fundamenten Konstruktion von Streifenfundamenten unter mittiger Last rechnerisch 1. Vorgehen analog der zeichnerischen Ermittlung 2. Vorgehen analog der zeichnerischen Ermittlung 3. Der Fundamentüberstand ergibt sich zu ü = (b – dw/)2 Die Fundamenthöhe ist vereinfacht h = 2 × Überstand 2 entspricht dem gerundeten Tangens von 60° (1,73) ≈2 Es kann auch genauer mit den Werten der Tabelle 4.50 gerechnet werden. Das Fundament sollte jedoch mindestens 40 cm hoch ausgeführt werden.

Bild 4.46 Streifenfundament

Fundamentbreite = N/zul σ mindestens Wandbreite + 10 cm Fundamenthöhe = doppelter Überstand mindestens 40 cm

134


Nachdem die Fundamentabmessungen ermittelt worden sind, ist der vorhandene Sohldruck zu berechnen und dem aufnehmbaren Sohldruck gegenüberzustellen. Dies geschieht, indem man den vorh. Sohldruck durch den zul. Sohldruck dividiert. Es muss sich ein Wert kleiner gleich 1 ergeben. 4

vorh σ/zul σ ≤ 1

Berechnung von Streifenfundamenten in einfachen Fällen (Rechengang) allgemein

Zahlenbeispiel

Gegebene Werte

gegeben: N, zul σ, dw

Berechnung der erforderlichen Fundamentbreite Ermittlung des Fundamentüberstandes Ermittlung der erforderlichen Fundamenthöhe Wahl der Abmessungen

erf. b = N/zul σ

N = 170 kN/m, zul σ = 200 kN/m2, dw = = 24 cm erf.b = 170/200 erf.b = 0,85m

ü = (erf.b-dw)/2 ü = (0,85-0,24)/2 ü = 0,305m h = 2*ü

h = 2*0,305m h = 0,61m gewählt b/h = 85/65 cm

Berechnungsbeispiel

Es ist ein Streifenfundament in nichtbindigen Boden zu gründen. Die Belastung aus der Wand beträgt F = 105 kN/m. Das Fundament soll 50cm hoch ausgeführt werden. Der zulässiger Sohldruck beträgt 200 kN/m2. 1. Sohldruck aus Eigengewicht des Fundamentes vorh s = 0,5 × 25 = 12,5 kN/m2 Damit aufnehmbarer Sohldruck = 200 – 12,5 = 187,5 kN/m2 bei Berücksichtigung der Eigenlast. 2. Die erforderliche Fundamentbreite wird zu 0,75m geschätzt. 3. Abminderung des zulässigen Sohldrucks durch Grundwassereinfluss. Abstand Fundamentsohle Grundwasserspiegel 38 cm Abminderung x% = 37 × 40/75 0 19,7 % zirka 20 % damit zul. Sohldruck 200 – (0,2 × 200) = 160 kN/m2 Damit aufnehmbarer Sohldruck = 200 – 40 – 12,5 = 147,5 kN/m2 bei Berücksichtigung der Eigenlast und des Grundwasserstandes. 4. Berechnung des Fundamentüberstandes ü = (0,75 – 0,365)/2 = 0,1925 m 5. Berechnung der Fundamenthöhe erf. h = 2 × 0,1925 = 0,385 m gewählt h = 0,50 m 6. Nachweis vorh s = (105/0,75) + 12,5 = 140 + 12,5 = 152,5 kN/m2 152,5/160 = 0,95 ≤ 1

135

4.5 Konstruktion von Streifenfundamenten unter mittiger Last

Berechnung eines Einzelfundaments Eine Hallenstütze 40/40cm (F = 360 kN) soll im bindigen Boden (steifer Ton) gegründet werden. Das quadratische Fundament soll 60cm hoch ausgeführt werden. Auf der Sohlplatte der Halle ist mit einer Nutzlast qk = 5 kN/m2 zu rechnen. 1. Ermittlung des Sohldrucks aus Auflasten. Verkehrslast 5,00 kN/m2 Sohlplatte 0,20 × 25 5,00 ’’ Sandschüttung 0,10 × 18 1,80 ’’ Eigenlast Fundament 0,6 × 25 15,00 ’’ ------------------------------------------------------------------------------------------26,90 kN/m2 ~ 27 kN/m2 2. Sohldruck für Bemessung Aufnehmbarer Sohldruck 90 kN/m2 (siehe Tabelle 4.49) für steifen Ton mit Einbindetiefe 50 cm. Für die Berechnung der Fundamentabmessungen wird mit einem aufnehmbaren Sohldruck von 90 – 27 = 63 kN/m2 gerechnet. 3. Berechnung der Fundamentabmessungen Aerf = F/s Aerf = 360/63 = 5,71 m2 Kantenlänge

b = 5,71 = 2,39 m

gewählt

b = 2,50 m

σzul = 90*(1,2 – 0,1 × 2,5) = 90 × 0,95 = 85,5 kN/m2 da b ≥ 2,00 m

ü = (250 – 40)/2 = 105 cm Notwendige Fundamenthöhe 210 cm (unbewehrt) Bei einer Fundamenthöhe von 60 cm ist das Fundament zu bewehren. σvorh = (360/2,52) + 26,9 = 57,6 + 26,9 = 84,5 kN/m2 ≤ 85,5 kN/m2 84,5/85,5 = 0,99 ≤ 1 Anmerkung: Bei Annahme einseitiger Verkehrlast sind die Sohldruckspannungen nicht mehr gleichmäßig verteilt, da die Resultierende Last nicht mehr um Schwerpunkt angreift. Der Nachweis wird hier nicht geführt.

4

136


Tabellen

4

Tabelle 4.47

Tabelle 4.49

Aufnehmbarer Sohldruck für Streifenfundamente auf nichtbindigen Boden (setzungsunempfindlich) Aufnehmbarer Sohldruck σzul [kN/m2] Fundamentbreite [m] Einbindetiefe [m] 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 0,50 200 300 400 500 500 500 1,00 270 370 470 570 570 570 1,50 340 440 540 640 640 640 2,00 400 500 600 700 700 700 150 Bei Bauwerken mit Einbindetiefen 0,30m ≤ d ≤ 0,50 m und mit Fundamentbreiten b bzw. b’ ≥ 0,30m Für diese Werte muss der Abstand zwischen Grundwasserspiegel und Gründungssohle mindestens gleich der Fundamentbreite sein. Liegt der Grundwasserspiegel in Höhe der Gründungssohle dann sind die Werte um 40 % zu vermindern. Liegt der Grundwasserspiegel zwischen diesen Werten darf linear interpoliert werden.

Aufnehmbarer Sohldruck bei bindigen Bodenarten Aufnehmbarer Sohldruck σzul [kN/m2] Für Fundamentbreiten 0,5 m < = b’ < = 2,00 m Bei Fundamentbreiten b’ > 2,00 m muss der Sohldruck verringert werden. zul σ = zul σ × (1,2-0,1b’) Bei Rechteckfundamenten mit a’/b’ < 2 und Kreisfundamenten dürfen die Werte um 20 % erhöht werden.

Tabelle 4.48 Aufnehmbarer Sohldruck für Streifenfundamente auf nichtbindigen Boden (setzungsempfindlich) Aufnehmbarer Sohldruck σzul [kN/m2] Fundamentbreite [m] Einbindetiefe 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 [m] 0,50 200 300 330 280 250 220 1,00 270 370 360 310 270 240 1,50 340 440 390 340 290 260 2,00 400 500 420 360 310 280 Bei Bauwerken 150 mit Einbindetiefen 0,30m ≤ d ≤ 0,50 m und mit Fundamentbreiten b bzw. b' ≥ 0,30 m

Einbindetiefe [m] 0,50 1,00 1,50 2,00 0,50 1,00 1,50 2,00 0,50 1,00 1,50 0,50 1,00 1,50 2,00

Gemischtkörniger Boden steif halbfest 150 220 180 280 220 330 250 370 Ton 90 140 110 180 130 210 150 230 Toniger Schluff 120 170 140 210 160 250 Schluff 130 180 220 250

Fest 330 380 440 500 200 240 270 300 280 320 360

Tabelle 4.50 tan α Werte in Abhängigkeit von pEd und σct Betonfestigkeits- Sohlnormalspannungen [kN/m2] klasse 200 250 300 400 500 600 C12/15 1,0 1,11 1,21 1,4 1,57 1,72 C16/20 1,0 1,0 1,1 1,27 1,42 1,56 C20/25 1,0 1,0 1,02 1,18 1,32 1,45 C25/30 1,0 1,0 1,0 1,1 1,23 1,34 C30/37 1,0 1,0 1,0 1,03 1,15 1,26 C35/45 1,0 1,0 1,0 1,0 1,1 1,2 Die Sohlnormalspannungen müssen für die Anwendung dieser Tabelle mit Designlasten ermittelt werden.

137

4.6 Zeichnerische Darstellung von Fundamenten

4.6 Zeichnerische Darstellung von Fundamenten Im Fundamentplan (4.51) wird die Gründung im Grundriss und in Schnitten dargestellt. Für einfache Gründunggsgeometrien ohne Höhensprünge reicht oftmals die Draufsicht mit textlichen Angaben zu den Fundamentabmessungen aus. Neben den Materialangaben Betongüte, Betondeckung, sind alle notwendigen Maße für die Herstellung auf dem Fundamentplan anzugeben. – Fundamentbreite – Fundamenthöhe – Höhen/Tiefenlage des Fundamentes – Fundamentaussparungen

Bild 4.51: Fundamentplan

– Fundamentdurchbrüche – Fundamentschlitze – aufgehende Konstruktion (Wände, Stützen/Pfeiler, Bodenplatte) – Einbauteile – Fundamente der mit Anschlussfahne Es sind verschiedene Arten der Darstellung von Fundamentplänen möglich. – Grundriss, Querschnitt und Längsschnitt getrennt gezeichnet. – Grundriss, Querschnitt der Fundamente in den Grundriss eingezeichnet. – Grundriss und Fundamentquerschnitte in Einzelschnitten dargestellt.

4

138


4

Aufgaben Technologie 1. In welchen Fällen ist die Längsbewehrung von Fundamenten notwendig? 2. Welche Bedeutung hat die Einteilung des Boden in Bodenklassen? 3. Bezeichne einen Boden mit 6 % Schluff, 40 % Sand 30 % Kies! 4. Wann werden bewehrte Streifenfundamente sinnvoll angewendet? 5. Wovon sind Tragfähigkeit und Setzungsverhalten nichtbindiger Böden abhängig? 6. Wovon sind Tragfähigkeit und Setzungsverhalten bindiger Böden abhängig? 7 Welche Konstruktionsgrundsätze sind bei einem unbewehrten Streifenfundament zu beachten? 8. Warum wird die Bewehrung bei Einzelfundamenten gestaffelt? 9. Wovon hängt der Lastausbreitungswinkel bei Einzelfundamenten ab? 10. Erklären Sie die Bildung von Wasserlinsen bei Bodenfrost! Mathematikaufgaben 1. Berechnen Sie den notwendigen Bodenaushub für die Baugrube. (4.52).

2. Berechnen Sie den notwendigen Bodenaushub für die Baugrube. Außenabmessungen des Gebäudekellers sind gegeben. (4.53).

Bild 4.53:

3. 4.

5.

6.

Bild 4.52:

Böschungwinkel 60º, Arbeitsraumbreite 50 cm Geländeoberkante H = – 0,30 m; Baugrubensohle H = – 2,40 m Berechnen Sie den Betonbedarf für die Streifenfundamente! (4.54) Bestimmen Sie den aufnehmbaren Sohldruck für ein setzunempfindliches Bauwerks, wenn die Fundamentbreite 60 cm und die Einbindetiefe 80 cm beträgt. Der vorhandene Sohldruck unter einem Fundament beträgt 142 kN/m2. Der aufnehmbare Sohldruck kann mit 250 kN/m2 angesetzt werden. Welche Zusatzbelastung ist pro m Fundament noch möglich wenn der maximal aufnehmbare Sohldruck ausgenutzt werden soll. Berechnen die Masse einer Erdscheibe (Lehmboden) mit den Abmessungen 1,00 × 1,00 × 0,20 m und vergleiche Sie mit der Masse eines Mittelklasse PKW’s!

139


4

Bild 4.54: Fundamentplan (M 1 : 200)

7. Berechnen Sie die notwendigen Fundamentabmessungen! zul σBoden = 0,250 MN/m2; gk = 96,0 kN/m 8. Erstellen Sie eine Stahlliste für das Köcherfundament in Abbildung 4.23 9. Ein Probezylinder bricht bei einer Last von 1,8 MN. Wie groß ist die Bruchfestigkeit? 10. Berechnen Sie die Druckfestigkeit der einzelnen Probewürfel, sowie den Mittelwert der 5 Betonprobewürfe! Welche Betonfestigkeitsklasse liegt vor? a) F1 = 480 kN F2 = 465 kN F3 = 505 kN F4 = 480 kN F5 = 486 kN

11. Wie breit muss das Einzelfundament ausgeführt werden. – F = 340 kN – bB – Einbindetiefe 70 cm – Beton C20/25 12. Welche Bodenpressung ist zulässig? – bB – Einbindetiefe 70 cm – Fundamentbreite = 80 cm – Beton C20/25 13. Erstellen Sie die Stahlliste für das Köcherfundament. Es werden 24 Fundament ausgeführt (4.55).

140


4

Bild 4.55: Bewehrung Köcherfundament

Bild 4.56: Stützenfundament

14. Berechnen Sie die vorhandene Bodenpressung unter dem Streifenfundament 4.57. 15. Bestimmen Sie die zulässige Bodenpressung eines setzungsunempfindlichen Bauwerks auf nichtbindigem Boden in N/mm2, wenn die Fundamentbreite 50 cm und die Einbindetiefe 1,00 m betragen.

16. Ermitteln Sie die erforderliche Fundamentbreite für das Streifenfundament 4.58 auf fettem Ton (halbfeste Konsistenz), wenn die Einbindetiefe 1,20 m beträgt. Wählen Sie b und führen Sie den Spannungsnachweis.

Bild 4.58: Streifenfundament


17. Weisen Sie die Zulässigkeit der geplanten Streifenfundamentausführung eines Einfamilienhauses nach. Als Baugrund steht kiesiger Sand an (4.59).

141


20. Berechnen Sie für das Einzelfundament 4.62 die vorhandene Bodenpressung.

4


18. Wie groß darf maximal die Auflast auf dem Streifenfundament 4.60 werden? Aufgrund eines Bodengutachtens kann die zul. Spannung mit 0,25 N/mm2 angenommen werden.

Bild 4.62: Einzelfundament

21. Wählen Sie für das quadratische Einzelfundament 4.63 eine geeignete Seitenabmessung. Führen Sie den Spannungsnachweis. Die zulässige Bodenpressung kann mit 150 kN/m2 angenommen werden, die Rohdichte des Fundaments ist 2,5 t/m3.


19. Die vorhandene Bodenpressung unter dem Fundament 4.61 beträgt 0,134 N/mm2. Die zulässige Bodenpressung kann jedoch mit 200 kN/m2 angesetzt werden. Berechnen Sie die mögliche Zusatzbelastung. Bild 4.63: Einzelfundament

Bild 4.61: Fundament

22. Berechnen Sie die zul. Auflast für das Einzelfundament 4.64 unter Berücksichtigung der maximal zulässigen Bodenpressung von 0,25 N/mm2. 23. Ermitteln Sie die zulässige Auflast für das abgetreppte Einzelfundament 4.65 unter Einhaltung der Bodenspannung von 100 kN/m2. Die Rohdichte beträgt 2,5 t/m3.

142


4

Bild 4.65: Fundament

Bild 4.64: Einzelfundament

Projektaufgabe 1 1. Für den Gebäudegrundriss eines Werkstattgebäudes ist der Fundamentplan zu zeichnen. Angaben zur Ausführung: Streifenfundament unbewehrt Beton C20/25 Bodenplatte Stahlbeton C25/35 Betondeckung cnom = 40 mm Sauberkeitsschicht auf PE-Folie 0,3 mm Abmessungen der Fundamente: POS F1 b = 50 cm POS F2 b = 50 cm POS F3 b = 50 cm Bereich Pfeiler b = 60 cm POS F4 b = 50 cm POS F5 b = 70 cm Bereich Stütze 80/80 POS F6 b = 70 cm Bereich Stütze 80/80 POS F7 b = 75 cm POS F8 b = 50 cm frostfrei Höhenangaben Büro OKFF 0,00 m Werkstatt OKFF – 0,50 m Gelände – 0,60 m Dränrohr D ≥ 100 mm mit Gefälle ≥ 0,5 % in Filterkies Ortbeton der Streifenfundamente, obere Betonfläche waagerecht, aus Stahlbeton, Normalbeton C25/C30 DIN EN 206-1 Expositionsklasse X C4, F4 mit hohem Wassereindringwiderstand.

143


4

Bild 4.66: Grundriß Werkstatt

Projektaufgabe 2: 1. Für die Garage mit Carport ist der Fundamentplan zu zeichnen. M 1 : 50 – m, cm Angaben zur Ausführung: Abmessungen der Streifenfundamente POS F1 b/h = 30/90 cm POS F2 b/h = 30/90 cm POS F3 b/h = 50/90 cm POS F4 b/h = 30/90 cm POS F5 b/h = 30/90 cm POS F6 b/h = 30/90 cm POS F7 b × l ×/h = 50 × 50 × 90 cm Streifenfundamente Bewehrung konstruktiv 2 ∅ 12 oben und unten. Im Garagentor oben 3 ∅ 12 Sohlplatte h = 18 cm konstruktiv bewehrt mit Q188 unten und oben Beton C20/25 BSt 500 S und BSt 500 M cnom = 35 cm Verbundestrich d = 6 cm Oberkante FF Garage 0,00 m Oberkante Sohlplatte H = – 0,06 m Gelände – 0,20 m Mutterboden d = 20 cm

144


2. Erstellen Sie die Leistungsbeschreibung für die Gründungs- und Stahlbetonarbeiten und ermitteln Sie die notwendigen Massen. 3. Zeichnen Sie den Fundamentplan in Isometrie M1 : 100 ohne Vermassung.

4

Bild 4.76: Grundriß Garage Beispieltexte Leistungsverzeichnis Titel 2 Erdarbeiten nach DIN 18300 2.01 _______ m2 Baugelände von Aufwuchs einschließlich Wurzelwerk freimachen. Das Material wird Eigentum des AN und ist zu beseitigen. L./M.: … Euro/… Euro 2.02 _______ m2 Oberboden abtragen und seitlich lagern. d = 25 cm L./M.: … Euro/… Euro 2.03 _______ m2 Oberboden abtragen, laden, zu einer 3 km entfernten Lagerstelle des AG transportieren und dort in Mieten aufsetzen. d = 30 cm L./M.: … Euro/… Euro 2.04 _______ m3 Boden der Baugrube profilgerecht lösen und ausheben. Der Boden wird Eigentum des AN und ist zu beseitigen. Bodenklassen 3 bis 4 Aushubtiefe 1,90 m L./M.: … Euro/… Euro

145


Titel 2 Erdarbeiten nach DIN 18300 2.05

2.06

_______

m3 Boden der Baugrube profilgerecht lösen, ausheben und seitlich lagern. Den Boden nach Angabe der Bauleitung wieder lagenweise einbringen und verdichten. Bodenklassen 3 bis 4 Aushubtiefe 1,90 m L./M.: … Euro/… Euro

_______

m3 Boden der Baugrube profilgerecht lösen, ausheben und seitlich lagern. Den Boden nach Angabe der Bauleitung wieder lagenweise einbringen und verdichten, sonst wie Pos. 2. . L./M.: … Euro/… Euro

2.07

_______

m3 Boden der Baugrube profilgerecht lösen, ausheben und in 80 m Entfernung lagern. Den Boden nach Angabe der Bauleitung wieder lagenweise einbringen und verdichten, sonst wie Pos. 2. . L./M.: … Euro/… Euro

-----

------

--------------------------------------------------------------------Summe Titel 2 Erdarbeiten

Pos.

Menge

2.08

________

m3 Boden der Streifenfundamente profilgerecht von Hand lösen und ausheben. Der Boden wird Eigentum des AN und ist zu beseitigen. Bodenklassen 3 bis 4 Aushubtiefe ab Baugrubensohle 0,40 m L./M.: … Euro/… Euro

2.09

________

2.10

________

m3 Boden der Streifenfundamente profilgerecht von Hand lösen und ausheben als Zulage zur Pos. 2. , sonst wie Pos. 2. . Aushubtiefe ab Baugrubensohle 0,40 m L./M.: … Euro/… Euro m2 kapillarbrechende Schicht herstellen. Kiessand d = 4 bis 16 mm d = 15 cm L./M.: … Euro/… Euro

Übertrag: Beschreibung Erdarbeiten:

4

146


4

2.11

________

m3 Boden der Rohrgräben und der Schachtbaugruben lösen und ausheben. Der Boden wird Eigentum des AN und ist zu beseitigen. Aushubtiefe von 2,70 m bis 3,30 m Bodenklassen 3 bis 4 L./M.: … Euro/… Euro

2.12

________

m3 Boden der Rohrgräben und der Schachtbaugruben lösen, ausheben und seitlich lagern. Die Grabensohlen sind nach DIN 4033 auszubilden. Nach dem Verlegen der Rohre und dem Herstellen der Schächte den Boden wieder lagenweise einbringen und verdichten. Sonst wie Pos. 2. . L./M.: … Euro/… Euro

Pos.

Menge

Beschreibung Titel 3 Beton- und Stahlbetonarbeiten

3.01

______

3.02

______

m2 Sauberkeitsschicht einschließlich Herstellen des Planums und Verlegen einer Trennlage herstellen. d = 5 cm Betonfestigkeitsklasse C8/C10 Trennlage aus Polyethylen-Folie, d = 0,2 mm L./M.: … EURO/… EURO

3.03

______

m2 Betonstreifenfundamente herstellen. Abmessungen b/h 30 bis 70/90 cm Betonfestigkeitsklasse C20/C25 L./M.: … EURO/… EURO

Gründung m2 Sauberkeitsschicht einschließlich Herstellen des Planums herstellen. Betonfestigkeitsklasse d = 5 cm L./M.: … EURO/… EURO

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Gründung 3.04

______

m2 Betonsohlplatte einschließlich Herstellen des Planums und Verlegen einer Trennlage aus Polyethylen-Folie, d = 0,2 mm herstellen. d = 12 cm Betonfestigkeitsklasse C20/C25 4

L./M.: … EURO/… EURO 3.05

______

m3 Stahlbeton-Sohlplatte herstellen. d = 20 cm Betonfestigkeitsklasse C20/C25 L./M.: … EURO/… EURO

3.06

______

m2 Betonsohlplatte einschließlich Herstellen des Planums, Verlegen einer Trennlage sowie Schneiden und Verlegen einer konstruktiven Bewehrung herstellen. d = 12 cm Betonfestigkeitsklasse C20/25 Betonstahlsorte BSt500M, 1 Lage Q 131 Trennlage aus Polyethylen-Folie, d = 0,2 mm L./M.: … EURO/… EURO

3.07

______

m2 Randschalung für die Sohlplatte der Pos. 3. herstellen, vorhalten und beseitigen. h = 12 cm L./M.: … EURO/… EURO

3.08

–––––

––––––

kg Betonstabstahl als Bewehrung für die Streifenfundamenter Pos. 3. schneiden, biegen und verlegen. d = 6 bis 20 mm Betonstahlsorte BSt500S L./M.: … EURO/… EURO ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Summe Titel 3 Beton- und Stahlbetonarbeiten

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4.7 Schrägbilder (Parallelschaubilder) Schrägbilder helfen nicht nur dem Konstrukteur, sondern insbesondere bei Gesprächen mit Bauherren sind sie ein hervorragendes Mittel der Visualisierung. 4

In der Technik nutzt man die Kavalierperspektive und die axonometrischen Darstellungen Isometrie und Dimetrie (Tabelle. 4.73).

Tabelle 4.77: Schrägbilder Einfache Kavalierperspektive x:y:z=1:1:1 Achsenwinkel 45°

Sie findet im privaten Bereich Anwendung. Da die Tiefenmaße nicht verkürzt sind, entspricht sie nicht unseren Sehgewohnheiten.

Kavalierperspektive 45° (auch: Kabinettprojektion) x : y : z = 0,5 : 1 : 1 Achsenwinkel 45°

Die Tiefenmaße sind um die Hälfte verkürzt, sie entsprechen damit unserem perspektivischen Sehen.

Kavalierperspektive 30° x : y : z = 2/3 : 1 : 1 Achsenwinkel 30°

Die Tiefenmaße sind nur um ein Drittel verkürzt, da die rückwärtigen Flächen dichter an unsrem Auge liegen..

Isometrie (isos = gleich) x:y:z=1:1:1 Achsenwinkel 30°

Die Isometrie wird verwandt, wenn in allen Ansichten Wesentliches dargestellt wird.

Dimetrie x : y : z = 1 : 0,5 : 1 Achsenwinkel 1 : 7° Achsenwinkel 2 : 42°

Die Dimetrie wird verwandt, wenn in einer Ansicht Wesentliches dargestellt wird.

Militärperspektive x:y:z=1:1:1 Achsenwinkel 45°

Sie kann als Sonderform der Isometrie betrachtet werden.

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4.7 Schrägbilder (Parallelschaubilder)

Vorgehen beim Zeichnen von Perspektiven am Beispiel Einzelfundament mit Stütze

Bei zusammengesetzen Körpern und nicht aus Teilquadern bestehenden Körpern sind Hüllkörper zu konstruieren. Für schräg verlaufende Körperkanten im Raum sind die Endpunkte über Ortslinien (Diagonalen, Hilfsparallelen) zu konstruieren. (4.80) Für das Zeichnen von Perspektiven gilt der Grundsatz: Parallele Körperkanten im Orginal sind auch in der Perspektive parallel. Damit insbesonders Senkrechte im Orginal sind auch in der Perspektive senkrecht.

Bild 4.80: Hüllkonstruktion bei Perspektiven

Bild 4.79:

Bild 4.81: Schrägbild 01

4

150


Zeichnen Sie die dargestellte Baugrube (4.82) in Dimetrie. (Isometrie). Böschungen 60º.

2. Zeichnen Sie das quadratische Hülsenfundament in Kavalierperspektive. 3. a) b) c)

Zeichnen Sie die Perspektiven! (4.76) Kavalierpersektive Isometrie Dimetrie

4

Bild 4.82: Baugrube in Perspektive

Bild 4.84:

Bild 4.83:

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4.8 CAD: Manipulation und Korrektur

4.8 CAD: Manipulation und Korrektur Jeder Zeichner kennt das Problem der Korrekturen. Der Auftraggeber hat es sich anders überlegt, die Vorgaben ändern sich. Mühsames Kratzen mit der Rasierklinge und umständliche Korrekturen waren bisher die Folge. Ein praxisorientiertes CAD-System ermöglicht dagegen die schnelle Korrektur einer jeden Eingabe.

– komplexe Elemente, die aus Gruppenbildungen unterschiedlicher Elemente (z.B. Text, Bemaßung, Linie, Kreis) bestehen. Zur Korrektur eines einzelnen Elements muss die Gruppierung aufgelöst werden, d.h. es wird in die Ursprungselemente zerlegt (4.85). Zu korrigierende und zu manipulierende Elemente sind zu identifizieren (s. Lernfeld 03). Komplexe/gruppierte Elemente sind bei Bedarf aufzulösen.

4.8.1 Manipulation

Bild 4.85: Gruppierte Elemente

Zu unterscheiden sind – einfache Grundelemente, z.B. Linie, Kreis, Bogen – Polygonflächen, z. B. Recht- und Vielecke

Beim Manipulieren wird auf bestehende Elemente zurückgegriffen, die vervielfältigt oder deren Lage und Position verändert werden. So wird Eingabearbeit und Zeit gespart, Fehleingaben werden minimiert. Im Gegensatz zur Korrektur werden nicht die Positionen der Koordinaten eines Elements untereinander, sondern das gesamte Element bearbeitet

Tabelle 4.86: Grundlegende Manipulationsfunktionen. Kopieren

– –

Element am Bezugspunkt identifizieren Neue Bezugspunkte zuweisen

Verschieben

– –

Element(e) am Bezugspunkt identifizieren Neue Bezugspunkte zuweisen

Skalieren (Luftballoneffekt)

– Element am Bezugspunkt identifizieren – Faktor definieren – Neuen Bezugspunkt zuweisen Tipp: Erstellen Sie zu skalierende Elemente möglichst in den Abmessungen 1.00 × 1.00. Fenster können dann u.a.. mit unterschiedlichen Faktoren für die x- und y-Richtung skaliert werden, z.B. x = 1.51 und y = 1.385.

4

152


Tabelle 4.86: Fortsetzung Drehen

Spiegeln

4

Parallele

Ausrichten

Matrix

Dehnen/ Stauchen

Beim Manipulationen wird in der Regel das gesamte Element bearbeitet, z.B. Kopieren, Verschieben, Drehen, Skalieren, Spiegeln.

4.8.2 Korrekturen Ein wesentlicher Vorteil der CAD-Technik liegt in der schnellen und problemlosen Änderung der Zeichnungen. Neben den Korrekturen der grafischen und nichtgrafischen Eigenschaf

– –

– – –

Element(e) am Drehpunkt identifizieren Drehwinkel definieren (über 2 Datenpunkte oder nummerisch eingegebenen Winkel in Grad oder gon.) Neue Bezugspunkte zuweisen Element(e) identifizieren Spiegelachse definieren (über 2 Datenpunkte, nummerisch eingegebenen Winkel oder die Richtung/die Achse = horizontal/vertikal). Entscheidend ist die Lage der Spiegelachse.

– Element identifizieren – Abstand definieren Methoden: – mit Kopie – ohne Kopie (Versetzen) – mit Element- oder aktiven Eigenschaften – Ausgangselement identifizieren – Ausrichtung oben/unten/links/rechts definieren – auszurichtende Elemente identifizieren

Mehrfachkopie in x- und y-Richtung – Anzahl in x- und y-Richtung definieren (Reihenund Spaltenanzahl) – Abstände in x- und y-Richtung definieren Methoden: – rechtwinklig (Reihen/Spalten) und polar (kreisförmig) Identifizierte Koordinatenpunkte werden in nur einer Richtung verschoben. – Koordinatenpunkte identifizieren – alten Bezugspunkt/Ursprung definieren – neuen Bezugspunkt definieren

ten gilt dies insbesondere für die „Abmessungen“ der grafischen Elemente. Im Gegensatz zu Pixelgrafiken (Paintbrush, Paint, usw.) werden in der CAD-Technik ausschließlich Koordinaten geändert. Es wird z.B. keine Linie korrigiert, sondern den x, yKoordinaten des Anfangs- bzw. Endpunktes wird eine neue Lage zugewiesen. Geändert werden keine Elemente, sondern Koordinaten!

Tabelle 4.87: Grundlegende Korrekturfunktionen: Koordinate ändern

– Koordinatenpunkt de Elements definieren – Neuen Bezugspunkt zuweisen Je nach Elementtyp/Grafikgruppe verändert sich das Element.

Teil löschen/ aufbrechen

–

Schnittpunkt bilden

– 1. Element definieren – 2. Element definieren. Der identifizierte Teil des Elements bleibt in der Regel erhalten

zum Schnittpunkt verlängern/ verkürzen

– –

trimmen

– Bezugsachse(n) definieren – zu trimmendes Element definieren. Der identifizierte Teil des Elements wird bis zur nächsten definierten Bezugsachse gelöscht

Koordinate einfügen

–

Am identifizierten Pixel des Elements, z.B. Polygon, Vieleck wird ein weiterer Koordinatenpunkt/Eckpunkt eingefügt.

Koordinate löschen

–

Der identifizierten Koordinatenpunkt/Eckpunkt des Elements, z.B. Polygon, Vieleck wird gelöscht. Tipp: Testen Sie, wie sich Bemaßungen verhalten!

Ausrundung

– Ausrundungsradius definieren – Schenkel definieren. Methoden: – mit Verkürzung (z.B. Einmündungen) – ohne Verkürzung (z.B. Höhenplan)

Anfangs- und Endpunkt auf dem Element wird definiert. Bei geschlossenen Elementen kann evtl. eine Zuweisung der Richtung notwendig sein.

Bezugsachse definieren zu erweiterndes/zu verkürzendes Element definieren. Der identifizierte Teil des Elements bleibt in der Regel erhalten

154


Tabelle 4.87: Forsetzung Fase

– –

Bogenkorrekturen

– Bogen identifizieren Methoden: – Radius ändern – Öffnungswinkel/Bogenlänge ändern – Achse ändern

4

Fasenabstände definieren Schenkel definieren

4.9 Bibliotheken Immer wiederkehrende Zeichnungen und Konstruktionen sind als Block/Zelle/Makro/Symbol in Bibliotheken abgelegt und können jederzeit wieder abgerufen werden. Sie dienen – der Beschleunigung der Zeichenarbeit – der Vereinheitlichung der Zeichnungen – der Beschleunigung des Bildschirmaufbaus und sind damit ein wesentliches Instrument, um die Strukturen eines Büros/Betriebes zu verbessern. Alle Abteilungen und Mitarbeiter sollten identische Bibliotheken benutzen, neu erstellte Zellen sollten allen zur Verfügung stehen. Verwaltung und/Organisation der Bibliotheken verlangt einheitliche Strukturen: – Sie werden in einem separaten Verzeichnis/Ordner abgelegt. – Dieser Ordner sollte nie innerhalb des CAD-Programmes angelegt werden. Wird ein neues Update/Upgrade aufgespielt, besteht die Gefahr, dass die eigenen Bibliotheken gelöscht werden!

Bild 4.88: Auswahl: Bibliothek „Bäume“

– Gleichartige Elemente werden in einer eigenen Bibliothek gespeichert, z.B. Bäume in der Datei < Baum >, Elektrosymbole in < Elektro > usw. Umständliche Suchvorgänge werden vermieden, andere Anwender können schneller auf diese Dateien zugreifen. – Je länger man mit einem System arbeitet, desto umfangreicher werden die Bibliotheken. CAD-Systeme stellen Funktionen bereit, mit denen man Blöcken/Zellen unterschiedlicher Bibliotheken selektieren kann, um auf häufig genutzte Elemente schnell zuzugreifen. Aufruf und Platzierung erfolgt nach den gleichen Gesetzmäßigkeiten: – Die Bibliothek/Datei wird geladen, z.B. Baum – Der Block/die Zelle wird ausgewählt, z.B. Tanne

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4.10 Standardsoftware: Datenverwaltungsprogramme

Bibliotheken anderer Anwender können Probleme bereiten, da – andere Einheiten benutzt wurden, – Farben, Strichstärken und Ebenen (layer/ level) nicht mit den Bürostrukturen übereinstimmen. Anpassungen sind notwendig. Die Platzierungsfunktion bietet viele Methoden und Einstellungsmöglichkeiten. Beispiele: – Winkeldefinitionen lassen ein Drehen bereits bei der Eingabe zu. – Skalierungen bewirken ein Vergrößern und Verkleinern. Sie können über einen Faktor, interaktiv über Mausbewegungen oder auch automatisch vorgenommen werden. – Ebenenzuweisung können evtl. bereits während der Platzierung geändert werden, so dass entweder die aktive oder die gespeicherte Ebene zugewiesen wird. – Assoziative Zuordnungen zu anderen Elemente werden vorgenommen. Platziert man ein Möbelstück an einer Wand, wird es beim Verschieben der Wand ebenfalls verschoben. Bibliotheken erstellen. Obwohl schon bei Installationen meist einige Bibliotheken mitgeliefert werden, man von anderen Anwendern und Produktanbietern nach und nach immer mehr Bibliotheken erhält, selbst im Internet etliche Dateien zur Verfügung gestellt werden, wird sich jeder Anwender viele bürospezifischen Bibliotheken selbst erzeugen. – Die leere Bibliothek wird meist über < Datei > < Neu > angelegt

Um Blöcke/Zellen in dieser Datei zu speichern verlangt ein CAD-System folgende Informationen: – Bibliothek zuweisen – graphische Elemente identifizieren/markieren – Einfügepunkt/Ursprung definieren, d.h. der Koordinatenpunkt, der beim Platzieren am Fadenkreuz/Focus hängt. Man sollte möglichst immer den gleichen Punkt wählen, z.B. links unten. Schon bei der Anwahl kennt dann jeder im Büro die Ausrichtung. – Name des Blocks/der Zelle

Bild 4.89: Speichern eines Elementes

Bibliotheken beschleunigen und vereinheitlichen die Zeichnungserstellung.

4.10 Standardsoftware: Datenverwaltungsprogramme Die Datendichte unserer globalisierten Welt nimmt von Jahr zu Jahr zu. Jeder kommt fast täglich mit Datenbanken in Berührung, sei es an der Kasse des Supermarktes, bei Banken, Behörden oder bei der Arbeit am PC. Datenverwaltungsprogramme ermöglichen eine professionelle Datenorganisation, verhindern

Mehrfacheingaben, stellen sicher, dass jeder Mitarbeiter auf diese Informationen zugreifen kann (Knowledge Management). Es sind miteinander in Beziehung stehende Tabellen (4.90), in denen Daten beliebig eingegeben, gesucht, gefiltert, geändert und ausgewertet werden.

4

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4

Bild 4.90: Tabellen und ihre Beziehungen

Vorteile: – große Daten- und Informationsmengen werden zuverlässig gespeichert, – schneller Zugriff auf gespeicherte Daten, – Informationen werden zentral zur Verfügung gestellt, – jede Eingabe bzw. Änderung erfolgt nur einmal; sie steht allen zur Verfügung und wirkt sich auf alle verknüpften Tabellen aus, – beliebige automatische Auswertungen sind zu jedem Zeitpunkt möglich. Beispiele: – Die Koordinaten eines CAD-Systems werden in Datenbanken gespeichert und bearbeitet. – Jedes AVA-System ist eine Datenbankanwendung. Leider kann man meist nur auf die Oberfläche, die Formulare zugreifen.

– Professionelle Mengenermittlungen und insbesondere ihre Auswertungen verlangen ein Datenbanksystem. – Objektmanagement (FM = Facility Management) verwaltet Gebäude einschließlich Mobiliar, Personal, Sicherheitseinrichtungen usw.. Ein fundiertes Auseinandersetzen und Verstehen von CAD, AVA und GIS (Globales Informationssystem), bei dem auf mehrere Datenbanken zugegriffen wird, verlangt folglich Kenntnis dieser Arbeitsweisen und Zusammenhänge. Insbesondere die grundlegenden Objekte Tabelle, Formular, Abfrage und Bericht sollte jeder kennen und anwenden. Mit Datenbankprogrammen lassen sich Daten beliebig eingeben, suchen, filtern, ändern und auswerten. Entscheidend ist die Datenpflege Auf der CD\Lernfeld 04 befindet sich eine Einführung mit grundlegenden Übungen zum Standard-Datenbanksystem Access.

Aufgaben 1. Warum nimmt die Bedeutung der Datenbankprogramme in unserer Informationsgesellschaft immer mehr zu? 2. Welche Vorteile bietet der Einsatz von Datenbankprogrammen? Wo gelangen sie in der Bautechnik zum Einsatz?

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4.10 Standardsoftware: Datenverwaltungsprogramme

3. Auf der CD\LF 04 befindet sich ein Grundkurs zum Standard-Datenbankprogramm Access mit vielen Übungen. Versuchen Sie, alle Übungen durchzuführen. 4. Wie verhalten sich gruppierte Elemente bei Manipulationen und Korrekturen? 5. Was ist die Voraussetzung zum Manipulieren und Korrigieren? 6. Wann benötigt man Skalierungsfunktionen? 7. Welche Methoden sollte die Funktion < Parallele erzeugen > anbieten? 8. Ein Flughafenrestaurant ist zu möblieren. Auf CD\Lernfeld 04\CAD befindet sich die Datei Manipulation. Ein kleiner Tisch mit einem Stuhl ist vorgegeben. a) Dehnen Sie den Tisch um 200 cm in + x-Richtung! b) Kopieren Sie den Stuhl noch drei Mal nach rechts mit einem Abstand von 70 cm. c) Spiegeln Sie die Stühle. Die Spiegelachse muss in der Mitte des 90 cm breiten Tisches liegen! e) Drehen Sie den Tisch und alle Stühle um 30° f) Erstellen Sie von dem Tisch und den 8 Stühlen eine Matrix mit 6 Reihen und 4 Spalten. Die Abstände betragen jeweils 400 cm, Beschriften Sie anschließend die Tische < Tisch 1 >, Tisch 2 > usw.. Richten Sie anschließend die Texte aus. 9. Ein Anfänger hat versucht, ein Fenster zu zeichnen, das zu korrigieren ist. Auf CD\Lernfeld 04\CAD befindet sich die Datei Korrektur. Benutzen Sie bei dieser Übung auch die Manipulationsfunktionen, insbesondere die Parallele.

Bild 4.91: Aufgabe: Möblierung 10. Warum erleichtern Bibliotheken die Eingabearbeit und insbesondere die Zusammenarbeit im Büro/Betrieb? 11. Auf der CD\LF 04\CAD befinden sich die Dateien < Personen2D >, < Auto2D > und < Legende >, in denen sich etliche Symbole aus diesen Bereichen befinden. Erstellen Sie zu jedem Bereich eine Bibliothek! In der Datei < Flugzeuge 3D > befinden sich 3D-Zeichnungen. Versuchen Sie auch hiervon eine Bibliothek zu erstellen. 12. Arbeiten Sie evtl. zunächst im LF 05 die Aufgaben zur Internetrecherche durch. Suchen Sie im Netz nach Bibliotheken Ihres CAD-Systems. Tipp: Zwei hilfreiche Seiten sind www.CAD.de und www.industrie24.com. Schauen Sie auch unter dem Stichwort CAD bei ebay nach. 13. Auf der CD\LF 04\CAD befindet sich die Datei Schrägbild 01. Konstruieren Sie alle Schrägbilder entsprechend der Tabelle 4.1. Die Abmessungen des Bauwerks entnehmen Sie. 4.81

4

158


4

Bild 4.92: Aufgabe 9: Fenster 14. Auf der CD\LF 04\CAD befinden sich die Dateien Schrägbild 02 und Schrägbild 03. Drucken Sie sich diese Dateien jeweils drei Mal aus und erstellen Sie von dem Gebäude eine Kavalierperspektive, eine Dimetrie und eine Isometrie. Ergänzen Sie im Schrägbild 03 die Draufsicht! Alle Gebäude erhalten einen Dachüberstand von 50 cm. Beachten Sie den Maßstab. Beide Gebäude erhalten einen Schornstein 1.00 × 50, 40 cm über First, der beliebig angeordnet werden kann.

Bild 4.93: Aufgabe 14: Schrägbild 02

Bild 4.94: Aufgabe 14: Schrägbild 03

159

4.11 Baustoffe des Stahlbetonbaus

4.11 Baustoffe des Stahlbetonbaus Beton ist ein künstliches Gestein. Es wird aus Gesteinskörnungen und Zement unter Zugabe von Wasser hergestellt. Beton ist sofern fachgerecht geplant, hergestellt, verarbeitet und nachbehandelt ein beständiger nahezu beliebig formbarer Werkstoff für vielfältige Anwendungen im Bauwesen. Beton verfügt über eine hohe Druckfestigkeit, jedoch in Relation dazu über eine geringe Zugfestigkeit. In Verbindung mit Stahleinlagen entsteht ein Verbundwerkstoff der dann bei entsprechender Konstruktion hohe Druckund Zugkräfte aufnehmen kann. Nachdem 1844 durch Erfindungen von C. F. Johnson in England die industrielle Produktion von Zement möglich geworden war baute J. Monier 1845 aus Eisen und Beton Gartenkübel und Bänke. Monier gilt als Erfinder des Eisenbetons. Beton ist ein künstliches druckfestes Gestein aus Zement, Gesteinskörnungen und Wasser.

4.11.1 Bezeichnungen für Beton Im Zusammenhang mit Beton sind die unterschiedlichsten Bezeichnungen und Benennungen gebräuchlich. Dabei wird Beton nach verschiedenen Gesichtspunkten gegliedert bezeichnet. Benennung nach der Rohdichte Leichtbeton 0,8 t/m3≤Trockenrohdichte ≤2,0 t/m3 Beton (Normalbeton) 2,0 t/m3 < Trockenrohdichte ≤ 2,6 t/m3 Schwerbeton Trockenrohdichte > 2,6 t/m3 Benennung nach dem Erhärtungszustand Frischbeton ist fertig gemischter Beton der noch verarbeitbar ist. Junger Beton ist nicht mehr verarbeitbar. Der Beton ist bereits erstarrt. Festbeton ist bereits erhärtet.

Benennung nach dem Ort der Herstellung Baustellenbeton wird auf der Baustelle hergestellt und verarbeitet. Transportbeton wird im Werk hergestellt und zur Baustelle zum Einbau transportiert. Ortbeton wird der Beton genannt der in endgültiger Einbaulage des Bauteils als Frischbeton in die Schalung eingebaut wird. Betonfertigteil ist ein bereits erhärtetes Betonbauteil, das einbaufertig ist. Beton nach Konsistenz Steifer Beton, plastischer Beton weicher Beton Die Konsistenz kann mit drei Verfahren festgestellt werden. Beton nach Erhärtungszustand Frischbeton kann noch verarbeitet werden Junger Beton ist der noch nicht erhärtete Beton Festbeton ist der erhärtete Beton Beton nach der Art des Förderns und Einbringen Pumpbeton Schüttbeton Spritzbeton Beton nach Art der Oberfläche Sichtbeton Waschbeton Spritzbeton scharrierter Beton gesandstrahlter Beton Beton nach Art der Verdichtung Stampfbeton Rüttelbeton Schleuderbeton Beton nach Anforderungen Beton nach Eigenschaften wird in seiner Zusammensetzung/Mischung durch den Hersteller entworfen. Beton nach Zusammensetzung wird dem Hersteller vorgegeben.

4

160


4

Standardbeton ist Normalbeton bestimmter Festigkeitsklassen mit vorgegebenen Zementgehalt. Beton nach Betonklassen Expositionsklassen beschreiben die Umgebungsbedingungen und die daraus resultierenden Anforderungen. Überwachungsklassen regeln in Abhängigkeit vom Beton die Überwachung auf der Baustelle. Benennung nach Bewehrung Unbewehrter Beton ist Beton ohne tragende Stahleinlagen. Stahlbeton ist ein Verbund aus Beton und Betonstahl. Spannbeton ist Beton mit Spannstahleinlagen. Spritzbeton wird im Spritzverfahren aufgebracht. Selbstverdichtender Beton bedarf keiner zusätzlichen Verdichtungsarbeit. Faserbeton ist Beton mit Zugabe von z.B. Stahldrahtfaser für spezielle Anwendungen Fließbeton ist weicher sehr fließfähiger Beton Für Betone sind Bezeichnungen nach verschiedenen Kriterien möglich. Auswahl und Festlegung des Betons Im Regelfall hat der Statiker in Abstimmung mit dem Architekten die Betonsorte in Hinsicht auf die Beanspruchung der Betonbauteile festzulegen. Ein für die Baumaßnahmen wichtiger Punkt ist die Zeit ab der der Beton so erhärtet ist, das durch die Bauarbeiten der Beton nicht mehr geschädigt werden kann und die Tragfähigkeit für weitere Bauzustände gegeben ist. Dabei sind folgende Gesichtspunkte zu beachten die Einfluss auf die Betonzusammensetzung haben. – Transport des Betons nach Lieferung – Verarbeitbarkeit und Verarbeitungszeit – Einbringen des Betons – Ansteifverhalten und Grünstandfestigkeit – Verdichtung des Betons – Nachbehandlung des Betons – Festigkeit – Dichtigkeitsanforderungen

– Dauerhafigkeit bei Umwelteinflüssen – Feuerwiderstand Die Norm unterscheidet drei Personenkreise mit unterschiedlichen Verantwortungsbereichen im Zusammenhang mit der Auswahl, Herstellung und Verarbeitung von Beton. Verfasser: Im Regelfall der Architekt, Statiker oder der Planer der die Festlegungen für den Beton trifft. Hersteller: Derjenige (im Regel das Transportbetonwerk) der den Beton herstellt. Zur Sicherstellung der Qualität gehört die Eigenüberwachung der Konformitäts- und die Produktionskontrolle. Zusätzlich ist eine Fremdüberwachung und eine Zertifizierung erforderlich. (Unter Konformitätskontrolle versteht man alle Maßnahmen und Handlungen zur Überprüfung des Betons auf die zuvor festgelegten Eigenschaften.) Die Konformitätskontrolle ist Bestandteil der Produktionskontrolle. Verwender: Derjenige, im Regelfall die Baufirma, die den Frischbeton verarbeitet. Der Verwender ist für die fachgerechte Verarbeitung des Betons auf der Baustelle verantwortlich Die Verantwortung für Beton tragen Verfasser, Hersteller und Verwender.

4.11.2 Zusammensetzung von Beton Beton als Baustoff wird aus Zement, Wasser und Gesteinskörnungen (Kies und Sand) hergestellt. 4.11.2.1 Zemente Das Bindemittel Zement ist ein hydraulisches Bindemittel. Durch Wasserzugabe entsteht Zementleim. Der Zementleim erhärtet an der Luft als auch unter Wasser zu Zementstein unter Abgabe von Wärme. Für unterschiedliche Anwendungszwecke sind verschiedene Zemente mit unterschiedlichen Eigenschaften und Festigkeitsklassen erhältlich.

Tafel 4.95:

Normalzemente nach DIN EN 197-1

4.11 Baustoffe des Stahlbetonbaus 161

4

162


Tafel 4.96: Festigkeitsklassen der Zemente Norm

Festigkeitsklasse 1)

Druckfestigkeit in N/mm2 Anfangsfestigkeit 2 Tage

4

1)

DIN EN 197-4

32,5 L

DIN EN 197-1

32,5 N

DIN EN 197-1

32,5 R

–

• 16 – • 16

42,5 L

–

DIN EN 197-1

42,5 N

• 10

DIN EN 197-1

42,5 R

• 20

DIN EN 197-4

52,5 L

• 10

DIN EN 197-1

52,5 N

• 20

DIN EN 197-1

52,5 R

• 30

28 Tage

• 12

• 10

DIN EN 197-4

Normfestigkeit

7 Tage • 32,5

• 52,5

• 42,5

• 62,5

• 52,5

–

–

Zement der Festigkeitsklasse 22,5 nach DIN EN 14216 ist in dieser Tafel nicht enthalten. Dieser Zement kann für Dämme und ähnliche massive Bauwerke eingesetzt werden, also für Bauwerke mit niedrigem Oberflächen-Volumen-Verhältnis. Er ist für die Verwendung in üblichen Stahlbeton-Bauwerken ungeeignet.

Beim Umgang mit Zementen ist zu beachten, dass Zemente aufgrund der Inhaltsstoffe „reizend“ sind. Zemente sind dementsprechend mit dem Gefahrstoffsymbol “Xi“ zu kennzeichnen. Zement können Allergien auslösen. Möglichst Chromatarmen Zement verwenden

Für den Umgang mit Zement sind Sicherheitsregeln zu beachten. – Augen vor Zementstaub schützen – Zementstaub nicht einatmen – Berührung mit der Haut vermeiden Wasserzementwert w/z

Bild 4.97: Zusammenhang zwischen Betondruckfestigkeit, Normfestigkeit des Zements und Wasserzementwert w/z des Betons [in Anlehnung an Zement-Taschenbuch 2002]

163


4.11.2.3 Zugabewasser Die notwendige Wassermenge ergibt sich unter Berücksichtigung des vorhandenen Wassergehalts der Gesteinskörnungen (Eigenfeuchte). Neben normalen Trinkwasser kann auch bei Betonen bis zur Festigkeitsklasse C50/60 Restwasser verwendet werden. Restwasser ist Wasser das aus rezyklierten Frischbeton gewonnen wird. 4.11.2.4 Der Wasser/Zement Wert Der Zementleim (Wasser und Zement) ist für den Zusammenhalt des Frischbetons verantwortlich. Der Zementleim füllt die Hohlräume zwischen den Gesteinskörnungen aus und verklebt die Körner untereinander. Ungünstigen Kornzusammensetzungen erfordern erhöhten Zementleimbedarf und damit hohen Zementbedarf für die Mischung. Das Verhältnis von Wasser und Zement der w/z Wert ist entscheidend für die Betoneigenschaften. In Abhängigkeit von der Festigkeitsklasse der Zemente entstehen bei einem bestimmen Wasserzementwert w/z die charakteristischen Würfeldruckfestigkeiten fc, dry, cube des Beton. Dabei geht man von einer um 10N/mm2 höhe-

ren Festigkeit als der Normfestigkeit des Zementes aus. Ablesebeispiel: Es ist ein C40/50 mit Zement 42,5N herzustellen. es wird eine Druckfestigkeit von 50N/mm2 angestrebt. Aus dem w/z Diagramm wird abgelesen w/z wert = 0,51

Physikalisch und chemisch kann der Zement eine Wassermenge von ungefähr 40 % seiner Masse binden. Dabei verdoppelt das Zementkorn durch die Hydratation (Reaktion des Zements mit Wasser) sein Volumen. Das restliche Wasser, das sogenannte Überschusswasser verdunstet und hinterlässt dabei feinste, verästelte (1/100 – 1/1000 mm) Kapillaren im Zementleim. Dadurch wird die Festigkeit und Beständigkeit des Festbetons verringert. Durch Erhärten des Zementleims entsteht Zementstein. Die Erhärtung geschieht an der Luft und auch unter Wasser, sofern eine Anfangserhärtung vorhanden ist. Für eine vollständige Hydratation ist eine gute Nachbehandlung des Betons von entscheidender Bedeutung. Der w/z-Wert bestimmt entscheidend die Qualität des Betons. Ein w/z-Wert von 0,4 ist anzustreben.

Bild 4.98: Einfluß des w/z-Werts auf Beschaffenheit und Dichte des Zementsteins a) w/z = 0,2: zu wenig Abbindewasser, keine Hydratation im Kernteil der Zementkörner b) w/z = 0,4: idealer w/z-Wert; Wasser fast vollständig für Hydratation verbraucht, dichtes Zementsteingefüge c) w/z = 0,6: Überschußwasser hinterläßt Kapillarporen d) w/z = 1,0: sehr hoher Gehalt an Überschußwasser ergibt sehr porigen, saugfähigen Zementstein

4

164


4.11.4.3 Gesteinskörnungen

4

Gesteinskörnung für Beton müssen der EN 12620 Gesteinskörnungen für Beton DIN 4226-100 Gesteinskörnungen für Mörtel und Beton rezyklierte Gesteinskörnungen“ entsprechen. Eine Gesteinskörnung ist ein körniges Material für die Verwendung im Bauwesen. Gesteinskörnungen können natürlich, industriell hergestellt oder rezykliert sein. In den Normen werden u. a. die Regelanforderungen an die Kornzusammensetzung, die Kornform, der Gehalt an Feinanteilen, Organische Verunreinigungen, Frost- und Tausalzwiderstand geregelt. Gesteinskörnungen für die Verwendung im Beton müssen die Regelanforderungen erfüllen. In der Betontechnik existieren Prüfverfahren um die Regelanforderungen prüfen zu können. Für besondere Anforderungen an bestimmte Betone z.B. Sichtbeton, Beton mit höherem Widerstand gegen Verschleiß und bei alkaliempfindlichem Zuschlag werden zusätzliche Anforderungen an die Gesteinskörnung gestellt. Aus wirtschaftlichen und betontechnologischen Gründen will man einen guten Beton mit möglichst hohem Gesteinskörnungsanteil und einen geringen Zementanteil erreichen. Dies verringert die Materialkosten in der Herstellung und reduziert das Schwindmaß des Betons und damit die Schwindrissbildung. Da der Zementleim die Hohlräume zwischen den Gesteinskörner ausfüllen und die Gesteinkörner vollflächig umhüllen muss, beeinflusst die Korngrößenzusammensetzung den Zementleimbedarf. Die große Gesamtoberfläche von Feinkorn erfordert ebenso mehr Zementleim wie die großen Hohlräume beim Grobkorn. Ideale Gesteinskörnungen bestehen daher aus gemischtkörnigem Material, das mengenmäßig so aufeinander abgestimmt ist, das das feinere Korn beim Verdichten in die Hohlräume des gröberen Korns ausfüllt. Die Kornzusammensetzung der einzelnen Korngruppen, die Korngrößenverteilung wird in einer Sieblinie dargestellt. In einer Sieblinie werden die Korngruppen nach ihrem Sieb-

durchgang durch eine festgelegte Anzahl von Sieben, dem Siebsatz in % Anteilen der Prüfmasse dargestellt. Durch die Regelsieblinien entstehen fünf Sieblinienbereiche die die Kornzusammensetzung kennzeichnen. 1 grobkörnig 2 Ausfallkörnung 3 grob- bis mittelkörnig 4 mittel- bis feinkörnig 5 feinkörnig Wenn in einem Korngemisch eine oder mehrere Korngruppen nicht vorhanden sind spricht man bei diesem Gemisch von einer Ausfallkörnung. Beispiel: Zur Prüfung einer Gesteinskörnung werden 3 Proben von je 5 kg gesiebt. Die Rückstände auf den Sieben werden in die Tabelle eingetragen. Nach Berechnung der Mittelwerte der Rückstände werden die Rückstände prozentual berechnet. Der Siebdurchgang in Prozent ergibt sich als Ergänzung der prozentualen Rückstandswerte zu 100 %.

Die Summe der Rückstände auf den Sieben geteilt durch 100 ergibt die Körnungsziffer. Siebweite Versuch 1 Versuch 2 Versuch 3

0,00 0,25 0,50 1,00 2 4 8 16 5000 470040003500270018001200500 5000 490040203400260020001100700 5000 460038003600285021001300600

32 0 0 0

Mittel 5000 473339403500271719671200600 0 Rückstand % 100 95 79 70 54 39 24 12 0 Durchgang % 0 5 21 30 46 61 76 88 100 Körnungsziffer 3,73

Die Tabelle zeigt den Siebversuch mit 3 Proben mit je 5kg Gesteinskörnung. Siebrückstand in %=((Rückstand in g (je Sieb)/Gesamtrückstand))*100 Siebdurchgang in %= 100- Rückstand in Masse-% Trägt man die Werte für den Durchgang in die Sieblinie ein, und verbindet die Werte miteinander erhält man die Sieblinie. Der Vergleich mit den vorgegeben Sieblinien A, B und C

165


günstige Gesteinskörnung liegt vor, wenn die Linie zwischen der Linie A und der Linie B verläuft. Die geprüfte Sieblinie verläuft im günstigen Bereich.

erlauben eine Einschätzung der geprüften Gesteinskörnung. Unterhalb der Linie A und oberhalb der Linie C ist ein ungünstiger Bereich. Zwischen der Linie C und B ist der brauchbare Bereich. Eine

Sieblinie 100

100 89 88

90 77

Siebdurchgang [%]

80

80

76 65

70 60 50

42

15

0

0

21 18

0

5 2

5

0,25

0,50

30

30 28

30

30

30

23 14

8

10

38

37

29 30 20

47

46

40

62

62

61

53

8 1

2

4

8

16

32

Siebweite [mm] Probe

A32

B32

A32

U32

Bild 4.99: Sieblinie

Sieblinien im oberen Bereich erfordern aufgrund des hohen Anteils von Feinkorn einen hohen Zementbedarf. Anhand der Körnungsziffer kann der Wasseranspruch für 1 m3 Frischbeton mit bestimmter Konsistenz abgeschätzt werden. Dazu benötigt man ein Diagramm in den der Wasseranspruch in Abhängigkeit von der gewünschten Konsistenz ablesbar ist. Körnungsziffer k = (Summe der Rückstände in %)/100 Die Kornzusammensetzung wird in Sieblinien dargestellt und anhand der Regelsieblinien beurteilt.

Mehlkorngehalt Alle Stoffe im Beton bis zum Durchmesser von 0,125 mm werden als Mehlkorn bezeichnet. Das Mehlkorn setzt sich aus dem Zement, dem entsprechenden Kornanteil in der Gesteinskörnung und einem eventuell vorhandenen Zusatzstoff zusammen. Einerseits darf der Mehlkorngehalt nicht zu hoch sein, andererseits ist für eine gute Verarbeitung und einen dichten Beton ein bestimmter Mindestgehalt erforderlich. Ein zu geringer Mehlkorngehalt kann zum „Bluten“ des Betons führen. Darunter versteht man die Wasserabsonderung auf der Betonoberfläche. Ein hoher Mehlkorngehalt kann die Verarbeitung des Frischbetons verschlechtern und die Qualität des Festbetons beeinträchtigen.

4

166


Der Anteil des Mehlkorns wird nach DIN 1045-2 in Abhängigkeit vom Zementgehalt geregelt.

4

Bild 4.100:

Wasseranspruch von Zement

4.11.3 Betonzusatzmittel und Zusatzstoffe Zur Erreichung bestimmter Eigenschaften können dem Beton Betonzusatzmittel in flüssiger oder pulverförmiger Form beigegeben werden. Wenn Zusatzmittel verwendet werden sollten mindestens 2g/kg Zement und höchstens 50g/kg Zement verwendet werden. Zusatzmitteln in kleineren Mengen sind nur zulässig, wenn sie in einem Teil des Zugabewassers gelöst werden. Die flüssigen Zusatzmittel sind bei der Berechnung des Wasserzementwertes zu berücksichtigen sofern die Mengen 3l/m3 Beton überschreiten. Wenn mehr als ein Zusatzmittel verwendet werden soll, ist die Verträglichkeit der Zusatzmittel zu prüfen.

Tabelle 4.101: Betonzusatzmittel Typbezeichnung

Kurzzeichen

Betonverflüssiger

BV

Farbkennzeichnung Gelb

Fließmittel

FM

Grau

Luftporenbildner

LP

Blau

Dichtungsmittel

DM

Braun

Verzögerer

VZ

Rot

Beschleuniger Einpresshilfen

BE EH

Grün Weiß

Stabilisierer Chromatreduzierer

ST CR

Violett Rosa

Recyclinghilfe für Waschwasser

RH

Schwarz

Schaumbildner

SB

Orange

Die Verarbeitbarkeit des Betons wird verbessert Der Wasseranspruch wird vermindert Höhere Konsistenz bei gleichem Wasserzementwert Es bilden sich kleine Luftporen. Frostbeständigkeit wird verbessert. Die kapillare Wasseraufnahme wird reduziert. Beton wird wasserabweisend. Das Erstarren des Zements wird verzögert. Zugleich entwickelt sich weniger Wärme. Das Erhärten des Betons wird beschleunig. Einpreßmört bewirken gleichmäßiges Quellen de Einpreßmörtels Der Beton wird gleichmäßiger Der Chromatanteil wird reduziert. Bei Verarbeitung mit Hautkontakt wichtig. Das Abbinden des Zements im Waschwasser beim Reinigen von Mischer usw. wird verzögert. Wird bei der Herstellung von Porenleichtbeton zur Erzeugnung von Schaum und Luftporen verwendet.

167


Auch durch die Beigabe von Betonzusatzstoffen lassen sich die Eigenschaften des Frischund des Festbetons beeinflussen. Zusatzstoffe werden im Gegensatz zu Zusatzmitteln auf das Volumen angerechnet. Damit wird der Was-

serzementwert unter Berücksichtigung der Zusatzstoffe berechnet. Dies ist der äquivalente Wasserzementwert (w/z)eq.. Hierbei wird zum Zementgehalt der k-fache Anteil der Zusatzstoffe addiert.

Tabelle 4.102: Äquivalente Wasserzementwert bei Verwendung von Zusatzstoffen ( w / z ) eq =

w (z + k f × f )

( w / z ) eq =

w ( z + ks × s)

(w / z)eq =

w ( z + k f x f + ks ×s )

Die Betonzusatzstoffe werden in zwei Gruppen eingeteilt. Betonzusatzstoffe Typ I Typ II

Gesteinsmehl, Pigment Flugasche, Silicastaub

Flugasche entsteht in Kohlekraftwerken als Verbrennungsrückstand. Silicastaub entsteht bei der Herstellung spezieller Stähle. Flugasche und Silicastaub haben puzzolanische (chemische) Eigenschaften. Die Eigenschaften von Beton können durch Zusatzmittel und Zusatzstoffe gezielt verändert werden.

4.11.4 Klasseneinteilung von Beton DIN EN 206-1/DIN 1045-2 unterteilt den Beton in unterschiedliche Klassen: Expositionsklassen Konsistenzklassen Druckfestigkeitsklassen Rohdichteklassen bei Leichtbeton Klassen nach dem Größtkorn der Gesteinskörnung Die Norm DIN 1045-2 unterteilt Beton in verschiedene Klassen. Nach der Druckfestigkeit in Druckfestigkeitsklassen, nach den Umgebungsbedingungen für den Beton wird Be-

z = Zementgehalt w = Gesamtwasser (Wasser und Eigenfeuchte) f = Flugasche s = Silikatstaub k = Faktor für Zusatzstoff Typ II kf = Faktor für Flugascheanteil kS = Faktor für Silikatstaub

ton in Expositionsklassen eingeteilt und nach dem Größtkorn in Klassen nach dem Größtkorn der Gesteinskörnung. Frischbeton ist der Beton der noch verarbeitbar ist. Die Verarbeitbarkeit ist auf den jeweiligen Anwendungsfall abzustimmen. Bei der Verarbeitung d.h. beim Transport, Fördern und einbauen darf sich der Beton nicht entmischen und muss sich möglichst vollständig verdichten lassen. Die Verarbeitungszeiten können durch Verwendung von Bescheuniger BE und Verzögerer VZ verändert werden. Ein wesentliches Merkmal für die Verarbeitung von Beton ist die Konsistenz des Frischbetons. Die Konsistenzklassen werden nach den Verfahren zur Feststellung der Konsistenz unterschieden. Die Vergleichbarkeit unter diesen Klassen ist nicht gegeben. Bei weichen und plastischen Betone sollte das Ausbreitmaß und für steifere Betone das Verdichtungsmaß geprüft werden. Die Konsistenz muss dem Bauteil und seiner Bewehrung angepasst sein. Eng liegende Bewehrung und kleine Bauteilquerschnitte erfordern einen weichen oder fließfähigen Beton. Bei Transportbeton muss die geforderte Konsistenz zum Zeitpunkt der Übergabe an der Baustelle gegeben sein. Die Konsistenz kann durch genormte Versuche festgestellt werden. In Versuchen wird dazu das Ausbreitmaß, die Setzzeit und das Setzmaß bestimmt.

4

168


4

Tabelle 4.103: Konsistenzklassen nach Ausbreitmaß

4.11.5 Beton nach Rohdichte

Klasse

Konsistenzbereich

F1 F2 F3 F4 F5 F6

steif plastisch weich sehr weich fließfähig sehr fließfähig

Bei Beton unterscheidet man nach der Rohdichte Leichtbeton Trockenrohdichte ≤ 2000 kg/m3 Leichtbeton wird nochmals in 6 Klassen unterteilt.

1)

Ausbreitmaß d in mm ≤340 350-410 420-480 e 490-550 560-620 ≥630

empfohlener Anwendungsbereich nach DIN EN 206-1/DIN 1045-2: > 340 mm und • 620 mm Bei Ausbreitmaßen über 700 mm ist die DAfStbRichtlinie "Selbstverdichtender Beton" zu beachten (zur Zeit in Vorbereitung). Bis zu ihrer Einführung wird eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung oder eine Zustimmung im Einzelfall benötigt.

2)

Tabelle 4.104: Konsistenzklassen nach Verdichtungsprüfung Klasse

Konsistenzbereich

Verdichtungsmaß c

C0 C1 C2 C3

Sehr steif Steif Plastisch Weich

≥ 1,46 1,45 – 1,26 1,25 – 1,11 1,10 – 1,04

Tabelle 4.105: Setzzeit-Klassen (VébéPrüfung) Klasse 1)

V0 V1 V2 V3 V4 1) 1)

empfohlener Anwendungsbereich nach DIN EN 206-1/DIN 1045-2: • 30 s und > 5 s

Tabelle 4.106: Klasse S1 S2 S3 S4 S5 1) 1)

Setzzeit [s] • 31 30 bis 21 20 bis 11 10 bis 6 5 bis 3

Setzmaß-Klassen Setzmaß [mm] 10 bis 40 50 bis 90 100 bis 150 160 bis 210 • 220

empfohlener Anwendungsbereich nach DIN EN 206-1/DIN 1045-2: • 10 mm und • 210 mm

Die Konsistenz von Beton wird nach dem Ausbreitmaß, der Setzzeit oder dem Setzmaß eingeordnet.

Tabelle 4.107: Klasseneinteilung von Leichtbeton Rohdichteklas- Rohdichtebereich Bemessungswert se der Rohdichte unbewehrt bewehrt [kg/dm3] D1,0 D1,2 D1,4 D1,6 D1,8 D2,0

0,80…1,00 1,01…1,20 1,21…1,2 1,41…1,60 1,61…1,80 1,81…2,00

1,05 1,25 1,45 1,65 1,85 2,05

1,15 1,35 1,55 1,75 1,95 2,15

Zuschlagstoffe für Leichtbeton sind Naturbims, Blähton, Blähschiefer und Hüttenbims. Porenbeton wird durch Zusatz von Treibmittel bei der Produktion erzeugt. Bauteile aus Leichtbeton werden für Wand- und Dachbauteile aufgrund ihrer besseren Wärmedämmwirkung verwendet. Weiterhin für Verfüllungen, Deckenrenovierung und Ummantelungen. Normalbeton Trockenrohdichte > 2000 kg/m3 und ≤ 2600 kg/m3 Zuschläge sind gebrochene oder ungebrochene Gesteine (Flusskies). Aber auch künstlich hergestellte Zuschläge die bei der Eisenerzverhüttung anfallen können verwendet werden. (Hochhofenstückschlacke, Hochofensand.) Schwerbeton Trockenrohdichte > 2600 kg/m3 Gesteine mit hoher Rohdichte wie Schwerspat, Baryt, werden verwendet. Ebenso Eisenerz, Stahlsand oder Stahlschrott. Bei Bauteilen die ein hohes Standmoment benötigen (Staumauern, Schwergewichtswände) und bei Strahlenschutzbauwerken wird Schwerbeton verwendet. Nach der Rohdichte wird Beton in Leichtbeton, Normalbeton und Schwerbeton unterschieden.

169


4.11.6 Festbeton

Tabelle 4.109: Leichtbeton Festigkeitsklassen [N/mm2]

Betonfestigkeitsklassen Für die Bemessung werden die Betone in Betonfestigkeitsklassen eingeteilt. Die Einordnung erfolgt aufgrund der Druckfestigkeit fck von zylinderischen Probekörpern h = 30cm d = 15 cm. Für Vergleichszwecke wird auch die Würfeldruckfestigkeit fck,Cube Kantenlänge = 15 cm angegeben. (Umrechnungsfaktor 0,8) Die Druckfestigkeitsprüfung erfolgt nach 28 Tagen. Nach der Herstellung bleibt der Probewürfel 1 Tag in der Form, 6 Tage im Wasser und 21 Tagen an der Luft bevor er der Druckfestigkeitsprüfung unterzogen wird. Bezeichnung C12/15 C:= Concrete Erster Zahlenwert: = Zylinderdruckfestigkeit Zweiter Zahlenwert: = Würfeldruckfestigkeit

fck fck,Cube Trockenrohdichte [N/mm2] [N/mm2] [kg/dm3] LC8/9 8 9 1,0 LC12/13 2 13 1,1 LC16/18 16 18 1,2 LC20/22 20 22 1,3 LC25/28 15 28 1,4 LC30/33 30 33 1,5 LC35/38 35 38 1,6 LC40/44 40 44 1,7 LC45/50 45 50 1,8 LC50/55 50 55 1,8 LC55/60 (1) 55 60 1,9 LC60/66(1) 60 66 1,9 LC70/77(1) (2) 70 77 2,0 LC80/88(1) (2) 80 88 2,0 (1) Hochfester Leichtbeton (2) Zulassung erforderlich

Tabelle 4.108: Betonfestigkeitsklassen nach DIN 1045 [N/mm2] Festigkeitsfck fck,Cube fcm = fck klasse +8 C12/15 12 15 20 Normalund C16/20 16 20 24 SchwerC20/25C 20 25 28 beton C25/30 25 30 33 C30/37 30 37 38 C35/45 35 45 43 C40/50 40 50 48 C45/55 45 55 53 C50/60 50 60 58 C55/67 55 67 63 Hochfester Beton C60/75 60 75 68 C70/85 70 85 78 C80/95 80 95 88 C90/105 90 105 98 C100/115 100 115 108 Diese Festigkeiten sind charakteristische Festigkeiten, d.h. diese Werte werden erwartungsgemäß von nur 5% der Gesamtproben unterschritten

Die Druckfestigkeit ist abhängig von der verwendeten Zementfestigkeitsklasse und dem Wasserzementwert.

Festigkeitsklasse

4.11.7 Expositionsklassen Beton muss widerstandsfähig gegenüber den Umweltbedingungen sein. Der Beton und die Bewehrung darf durch chemische und physikalische Einwirkungen nicht zerstört werden. Die Einwirkungen aufgrund der Umgebungsbedingungen werden nach DIN 1045-2 in Expositionsklassen eingeteilt. Es gibt 7 Expositionsklassen die mitunter in 4 Stufen gegliedert sind. Die Expositionsklasse ist für die jeweilige Betonoberfläche vom Verfasser festzulegen. Treffen mehrere Expositionsklassen zu, ist die mit den höchsten Anforderungen maßgebend. Jedoch sind alle Expositionsklassen anzugeben. Die Expositionsklassen haben Auswirkung auf die Betonzusammensetzung, die Betondeckung der Bewehrung und die Nachbehandlungsdauer. Nach der Expositionsklasse ist – der Mindestzementgehalt – der maximale Wasserzementwert – und die Mindestdruckfestigkeit des Betons festzulegen.

4

170


Tabelle: 4.110: Übersicht Expositionsklassen Kein Angriffrisiko X0

4

Unbewehrter Beton ohne Korrisions- und Angriffsrisiko Einwirkungen auf die Bewehrung XC Bewehrungskorrosion durch Carbonation Karbonatisierung XD Bewehrungskorrosion durch Deicing Chloride XS Bewehrungskorrision durch Seawater Chorideinwirkung Einwirkungen auf den Beton XF Frostangriff ohne und mit TauFreezing mittel XA durch chemischen Angriff Chemical Attack Betonkorrosion durch VerXM Mechanical Abra- schleißbeanspruchung sion

– Beton bei verschiedenen Herstellungstemperaturen – Beton für massige Bauteile – Beton mit niedriger Wärmeentwicklung – Beton mit hoher Zugfestigkeit – Beton beim Umgang mit wassergefährdenen Stoffen – Beton für hohe Gebrauchstemperaturen – Beton bei Brandbeanspruchung – Unterwasserbeton

4.11.8 Klassen nach Größtkorn der Gesteinskörnung Hier wird der Nennwert des Größtkorns der Gesteinskörnung im Beton (Dmax) angegeben. Bei dicht liegender Bewehrung sollte 16mm Größtkorn vereinbart werden, da der Mindestabstand von Bewährungsstählen nicht kleiner als 20mm werden darf.

4.11.9 Beton nach Eigenschaften Der Verfasser legt die Eigenschaften für die Planung und Bauausführung fest. Der Betonhersteller führt die Erstprüfung durch entwirft die Zusammensetzung der Mischung. Er ist für die Erfüllung der geforderten Eigenschaften und Anforderungen verantwortlich. Der Verwender prüft ob der gelieferte Beton der Bestellung entspricht.

4.11.10 Beton nach Zusammensetzung

Bild 4.111: Expositionsklassen

Betone die aufgrund der Umgebungsbedingungen nicht den Expositionsklassen der Tafel zugeordnet werden können könnten sein:

Der Verfasser legt die Zusammensetzung fest. Die Erstprüfung wird durch den Verfasser festgelegt. Der Betonhersteller muss die Einhaltung der gewünschten Zusammensetzung gewährleisten. Vom Verwender ist eine Annahmeprüfung vorzusehen und er hat den Konformitätsnachweis (Bestätigung durch Überprüfung oder Vorlegen gesicherter Erkenntnisse, dass die festgelegten Anforderungen erfüllt worden sind) zu führen.

171


4.11.11 Standardbeton Standardbeton ist ein Beton mit niedrigen Festigkeiten für einige eingeschränkte Anwendungsfälle. Der Hersteller ist für die Einhaltung des Zementgehalts verantwortlich. Eine Erstprüfung ist nicht erforderlich. Standardbeton wird verwendet für – unbewehrte und bewehrte Bauteile aus Normalbeton – Druckfestigkeit ≤ C16/20 – Expositionsklassen XO, XC1, XC2

folgende Beschränkungen gelten für die Anwendung: – natürliche Gesteinskörnung verwenden – keine Betonzusatzmittel verwenden – keine Betonzusatzstoffe verwenden – Zemente CEM I bis CEM V nach DIN 1164-1 – Mindestzementgehalt nach Tafel 2.187 Konsistenzbereiche nach Tafel 2.6. Die Zusammensetzung von Standardbeton ist so gewählt, dass die Mindestfestigkeiten erreichte werden und die Bewehrung nicht korrosionsgefährdet ist.

Tabelle 4.112: Standardbeton Festigkeitsklasse

Konsistenz

Sieblinienbereich

Zement

Gesteinskörnung

Wasser

Mindestzemetgehalt

Sieblinie A/B 230 2045 140 210 Sieblinie B/C 250 1975 160 Sieblinie A/B 290 1990 140 C12/15 270 Sieblinie B/C 320 1915 160 Sieblinie A/B 310 1975 140 290 C16/20 Sieblinie B/C 340 1895 160 Sieblinie A/B 250 1975 160 C8/10 230 Sieblinie B/C 270 1900 180 Sieblinie A/B 320 1915 160 C12/15 300 Sieblinie B/C 350 1835 180 Sieblinie A/B 340 1895 160 C16/20 320 Sieblinie B/C 370 1815 180 Sieblinie A/B 280 1895 180 C8/10 260 Sieblinie B/C 300 1825 200 Sieblinie A/B 350 1835 180 C12/15 330 Sieblinie B/C 380 1755 200 Sieblinie A/B 380 1810 180 360 C16/20 Sieblinie B/C 410 1730 200 Mindestzementgehalt für Zement festigkeitsklasse 32,5 mit Größtkorn 32 mm Zementgehalt kann um 10 % verringert werden bei Zement CEM4 2,5 Bei Größkorn 63 mm um 10 % Zementgehalt muß erhöht werden um 10% bei Größtkorn 16 mm Zementgehalt muß erhöht werden um 20 % bei Größtkorn 8 mm weich

plastisch

Steif

C8/10

4.11.12 Betone mit besonderen Eigenschaften Einige Betone lassen sich hinsichtlich der Umgebungsbedingungen nicht bestimmten Expositionsklassen zuordnen. Dies sind Betone mit besonderen Eigenschaften. Sie sind besonders dicht und bieten der Bewehrung durch ausreichend dicke und dichte Betonüberdeckung Korrosionsschutz. Die Dauerhaftigkeit der Bauteile wird dadurch gewährleistet. Deshalb sind für die Herstellung von be-

wehrten Beton mit besonderen Eigenschaften der Mindestzementgehalt und der maximal zulässige Wasserzementwert von ausschlaggebender Bedeutung. Man unterscheidet: – Beton bei verschiedenen Herstelltemperaturen – wasserundurchlässiger Beton – Beton mit hohem Frostwiderstand – Beton mit hohem Frost- und Tausalzwiderstand – Beton mit hohem Verschleißwiderstand – Beton mit hohem Widerstand gegen chemische Angriffe

4

172


– Beton für hohe Gebrauchstemperaturen bis 250 °C – Beton für Unterwasserschüttung

4

Beton bei verschiedenen Herstelltemperaturen Die Frischbetontemperatur darf zum Zeitpunkt der Lieferung nicht unter + 5°C liegen. Sie soll + 30°C nicht überschreiten. Bei Zementgehalten von NW-Zement mit weniger als 240 kg/m3 darf die Betontemperatur nicht unter + 10°C liegen. Bei Lufttemperaturen unter – 3°C muss die Betontemperatur mindestens + 10°C betragen. Wasserundurchlässiger Beton. Auf den Baustellen wird heute noch oft von „wasserdichtem Beton“ gesprochen. Den gibt es nicht. Jedoch dürfen Bauteile, die einoder mehrseitig dem Wasser ausgesetzt sind (z.B. im Wasser- oder Behälterbau), nicht wasserdurchlässig sein. Für solche Betonbauteile kommt wasserundurchlässiger Beton zur Anwendung. Als wasserundurchlässig bezeichnet man Betone, bei denen die Wassereindringtiefe im Normversuch 5 cm nicht überschreitet. Die Wassereindringtiefe hängt wesentlich vom gewählten Wasserzementwert ab, der kleiner gleich 0,6 sein muss, wenn das Bauteil 10 bis 40 cm dick ist und kleiner gleich 0,7 bei dickeren Bauteilen. Höhere Wasserzementwerte vergrößern das Wassersaugen des Zementsteins. Die Wassereindringtiefe ist außerdem von der Dauer des Erhärtens abhängig. Ein Beton, der z.B. nach 3 Tagen noch eine Wassereindringtiefe von 6 cm aufweist, hat nach einer Erhärtungsdauer von 28 Tagen nur noch eine Eindringtiefe von 2,5 cm. Beton mit hohem Frostwiderstand und Beton mit hohem Frost- und Tausalzwiderstand. Außenbauteile sind der Witterung und damit auch der Frosteinwirkung ausgesetzt. Häufig kommt noch die Einwirkung von Tausalzen hinzu. Dies betrifft besonders befahrene Bauteile aus Beton oder Stahlbeton (z.B. Straßen, Brücken, Start- und Landebahnen), die Schnee- und eisfrei bleiben müssen. Zu bedenken sind auch Einwirkungen durch tausalzhaltiges Spritzwasser, z.B. an Brückenpfeilern

und Tunnelwänden. Die Salze (Chloride) dürfen mit dem Tauwasser nur wenig in den Beton eindringen; sie zerstören ihn und die Bewehrung. Dies gilt im übrigen auch für viele Fertigteile aus Beton und Stahlbeton. Betonpflaster und Gehwegplatten kommen ebenso mit Tausalz in Berührung wie z.B. die in Bild 4.113 dargestellten Außentreppenteile.

Bild 4.113: Schadhafter Beton infolge von unzureichendem Frost- und Tausalzwiderstand

Ausreichender Frostwiderstand ist normalerweise gegeben, wenn man mit einem geringeren Wasserzementwert als 0,6 (wasserundurchlässiger Beton) arbeitet und Zuschläge mit erhöhtem Widerstand gegen Frost- und Taumittel verwendet. Wenn zusätzlich Tausalzwiderstand gefordert wird, beschränkt man den Mehlkorngehalt und gibt Luftporenbildner (LP-Mittel) zu, die durch Kugelporen die Kapillarwirkung der Haarrisse aufheben und bei Frost Ausdehnungsmöglichkeiten bieten. Der Wasserzementwert ist dann auf 0,5 zu reduzieren. Beim Straßenbau darf der Anteil der feinen Luftporen bis 0,3 mm Durchmesser 3,5 % nicht unterschreiten. Bei unzureichendem Frost- und Tausalzwiderstand platzt der Beton ab, wird die Bewehrung angegriffen und das Bauwerk zerstört. Beton mit hohem Verschleißwiderstand ist erforderlich bei besonders hohen Verschleiß Beanspruchungen, z.B. Straßen mit hohem Anteil an Schwerlastverkehr, aber auch bei Industriebauten und Wasserbauteilen. In der Praxis haben sich Prüfverfahren zur Bestimmung des Abnutzwiderstands noch nicht durchgesetzt. Eine Ausnahme bildet die Betonwarenindustrie: Hier sind Verschleißprüfungen für Bordsteine, Pflastersteine und Gehwegplatten vorgeschrieben.

173


Der Anteil an Zement und Feinmörtel soll möglichst gering sein, da beide wesentlich geringeren Widerstand gegen Verschleiß bieten als die Zuschläge. Die Zuschläge sollen im günstigeren Bereich liegen, also so grobkörnig wie möglich sein. Die Konsistenz des Frischbetons ist so zu wählen, dass absandende Oberflächen vermieden werden. Die Nachbehandlungszeit des Betons mit hohem Verschleißwiderstand muss verdoppelt werden. Beton mit hohem Widerstand gegen chemische Angriffe. Im Bauwesen hat man es oft mit aggressivem Wasser z.B. Industrieabwässer zu tun. Auch Beton wird durch Wasser, das Säuren oder Salze bzw. organische Bestandteile enthält, stark angegriffen. Betonangreifende Wässer erkennen man oft an äußeren Merkmalen, z. B. an der Farbe, am Geruch oder am Aufsteigen von Gasblasen. Angreifende Wässer können bei vielen Gründungsbauwerken, im Tunnelbau, Rohr- und Behälterbau, Industrie- und Wasserbau vorkommen. Hier ist der Einsatz eines Betons mit hohem Widerstand gegen chemische Angriffe erforderlich. DIN 4030 „Beton in betonschädlichen Wässern und Böden“ unterscheidet den Angriffsgrad der aggressiven Wässer in schwach, stark und sehr stark angreifend. Meerwasser gehört z. B. zum stark angreifenden Wasser. Wesentlich für den Widerstand gegen chemischen Angriff ist die Dichte des Betons, die durch vorgeschriebenen Mindestzementgehalt, niedrigen Wasserzementwert, gute Abstufung der Körnung und sorgfältige Verdichtung erzielt wird. Beton für hohe Gebrauchstemperaturen bis 250 ° wird im Industriebau verlangt, wo es zu Gebrauchstemperaturen zwischen 100 ° und 250 ° kommt. Die Verwendung erwiesenermaßen geeigneten Zuschlags ist Voraussetzung für die Herstellung. Die Nachbehandlungsdauer ist gegenüber den normalen Beton mindestens zu verdoppeln. Die Rechenwerte der Betondruckspannung müsse bei lang anhaltenden hohen Temperaturen abgemindert werden. Häufige Temperaturwechsel erfordern unter Umständen noch zusätzlich wärmedämmende

Maßnahmen, um die Spannungsunterschiede zu verringern. Beton für Unterwasserschüttung. Im Grund- und Wasserbau kann man nicht immer trockene Baugruben herstellen, technische Schwierigkeiten oder hohe Kosten machen die Baugrubenherstellung unter Umständen unmöglich. Dann ist der Einbau von Unterwasserbeton erforderlich. Er wird so hergestellt, dass er im erhärteten Zustand die nötige Festigkeit erreicht und Stahleinlagen vor Korrosion schützt, das Bauteil wasserundurchlässig macht und hohen Widerstand gegen chemische Angriffe leistet. Außerdem soll er sich durch geeignete Schalung beliebig formen lassen. Um diese Eigenschaften zu erzielen, muss der Unterwasserbeton ohne Entmischung im Wasser eingebaut werden. Dazu ist Frischbeton mit Regelkonsistenz bzw. Fließbeton (z.B. F3 oder F4) erforderlich. Der Wasserzementwert darf 0,6 nicht überschreiten. Es sind mindestens 350 kg Zement je m3 zu verwenden. Der Grenzwert des Mehlkorngehalts ist einzuhalten. Die vielen Einbauverfahren lassen sich in zwei Gruppen ordnen. Bei der einen Gruppe wird fertig gemischter Beton mit Kübeln, Rohren oder Pumpleitungen unter Wasser eingebracht. Bei der anderen Gruppe wird ein unter Wasser hergestelltes Schottergerüst nachträglich mit Mörtel aufgefüllt. Aus den bisherigen Ausführungen kann geschlossen werden, dass ein kleiner Wasserzementwert in jedem Fall die Entstehung eines dichten Betongefüges begünstigt. Leider ist der Einbau und das Verdichten von Frischbeton mit kleinem Wasserzementwert recht schwierig, so dass unter Umständen die oberen Grenzwerte ausgenutzt werden müssen. Welch dominante Rolle der Wasserzementwert auf die Porigkeit und damit auf die Druckfestigkeit ausübt, soll noch einmal an einem Beispiel dargelegt werden. Bei einem Wasserzementwert von 0,4 erhält man ein dichtes Gefüge und daher eine hohe Druckfestigkeit, die man zu 100 % setzen kann. Ein Wasserzementwert von 0,6 verursacht ein poriges Gefüge, wobei die Druckfestigkeit auf ca. 70 % abfällt.

4

174


Beton kann durch entsprechende Herstellung für Spezialanwendungen brauchbar gemacht werden.

4

Bild 4.114: Entwicklung der Betondruckfestigkeit

4.11.13 Andere Betone Spritzbeton Spritzbeton wird mit hohem Druck über Schläuche oder Rohrleitungen zur Einbaustelle gefördert. Beim Trockenspritzverfahren wird das Wasser eventuell mit Zusatzmittel erst an der Spritzdüse beigemischt. Beim Nassspritzverfahren wird das fertige Betongemisch mit den Spritzdüsen aufgebracht. Spritzbeton wird im Tunnel- und Stollenbau eingesetzt. Hangsicherungen und Feuerschutzummantelungen und Betonsanierungen sind weitere Anwendungsgebiete für Spritzbeton. Schleuderbeton Mit Schleuderbeton werden Masten und Rohre aus Beton hergestellt. Bei der Herstellung wird der Beton durch Zentrifugalkräfte an die Wandungen der Schalkörper gedrückt. Durch den Druck entstehen dichte Betone.

Bild 4.114: Herstellung von Vakuumbeton

Vakuumbeton Bei Vakuumbeton wird dem Beton ein Teil des Wassers entzogen, das nicht zur Hydratation benötigt wird. Dazu wird der Frischbeton mit einem Vakuumteppich belegt der zwischen der Betonoberfläche und dem Vakuumteppich einen Unterdruck erzeugt. Durch den normalen Luftdruck erzeugt dadurch einen Druck auf die Betonoberfläche, die somit gut verdichtet wird. Durch die Vakuumbehandlung entstehen dichte, hoch beanspruchbare Betonoberflächen. Vakuumbeton wird u.a. bei Betonfahrbahnen, Landebahnen, Industrieböden und Parkhäusern eingesetzt. Stahlfaserbeton Stahlfaserbeton ist Beton dem Stahlfaser 10 – 50 kg/m3 (an beiden Enden gekröpfte Stähle) zugegeben werden. Da Stahlfaserbeton kein genormter Baustoff ist, ist eine bauaufsichtliche Zulassung erforderlich. Mit der Zugabe von Stahlfasern entsteht ein leicht verarbeitbarer Beton der besonders für Fundamente, Fundamentplatten, Wände und auf Aufbeton geeignet ist. Dabei ist das Verhältnis von Stahlfaserlänge zu Durchmesser für die Festigkeitseigenschaften entscheidend. Je größer dieser Wert ist desto höher die erreichbare Festigkeit (z.B. l/d = 45; l/d = 80). Stahlfaser gibt es in unterschiedlichen Ausführungen und aus unterschiedlichem Stahl. Stahldrahtfasern mit glatter Oberfläche und Endhaken – Stahldrahtfasern mit profilierter Oberfläche und Endhaken – Stahldrahtfasern in gewellter Form – gefräste Spanfasern – profilierte Blechfasern

Bild 4.115: Stahlfasern

175

4.13 Einbringen des Betons

4.12 Herstellen des Betons Beton wird in Transportbetonwerken hergestellt und mit Mischerfahrzeugen zur Baustelle transportiert. Bei Großbaustellen ist zu prüfen ob die Einrichtung eines Betonwerks vor Ort

nicht wirtschaftlicher ist. da der Zement und die Gesteinskörnungen auch bei Betonwerken nicht immer vor Ort vorhanden sind.

4

4.13 Einbringen des Betons Bevor der Beton eingebaut wird, ist zu prüfen ob die Schalungskonstruktion die notwendige Stabilität besitzt. Die Schalung ist eventuell vorzunässen bzw. Trennmittel zum späteren leichteren Ausschalen ist Aufzutragen. Die richtige und sichere Lage der Bewehrung ist zu überprüfen. Entscheidend ist die richtige Sicherung der Fußpunkte bei Wand und Stützenschalungen gegen den entstehenden Schalungsdruck. Beton soll so schnell wie möglich nach seiner Herstellung auf der Baustelle oder der Anlieferung bei Transportbeton verarbeitet werden. Der Zement erstarrt und erhärtet in Abhängigkeit von der Temperatur. Die Hydratation wird bei hohen Temperaturen beschleunigt, bei Temperaturen unter 5° Celsius stark verlang-

samt. Durch Verwendung von Zementsorten mit schneller Wärme- und Festigkeitsentwicklung oder Verwendung von Betonzusatzmitteln z.B. Beschleuniger oder Verzögerer kann man dennoch bei niedrigen Temperaturen betonieren. Die Erhöhung der Erhärtungstemperatur bewirkt zwar die Beschleunigung der Festigkeitsentwicklung, der Beton erreicht jedoch nicht die Endfestigkeiten bei normaler Erhärtungstemperatur. Junger Beton (noch nicht erhärtet) ist frostgefährdet. Beton ist gegen Durchfrieren beständig sobald er eine Druckfestigkeit von 5N/mm2 erreicht hat. Im Allgemeinen ist das der Fall wenn der Beton vor dem Frost drei Tagen die Temperatur von + 10° C nicht unterschritten hat.

Tafel 4.116: Festigkeitsentwicklung von Beton (Richtwerte) [nach Schriftenreihe der Bauberatung Zement] Zementfestigkeitsklasse

ständige Lagerung bei

3 Tagen

32,5 N

+ 20° C + 5° C + 20° C + 5° C + 20° C + 5° C

30 … 40 10 … 20 50 … 60 20 … 40 70 … 80 40 … 60

32,5 R; 42,5 N 42,5 R; 52,5 N; 52,5 R 1) 2)

Entwicklung der Druckfestigkeit in % nach 7 Tagen 28 Tagen 90 Tagen 180 Tagen 50 … 65 20 … 40 65 … 80 40 … 60 80 … 90 60 … 80

100 60 … 75 100 75 … 90 100 90 … 105

110... 125

115 … 130.

2)

2)

105 … 115

110 … 120

2)

2)

100... 105

105... 110

2)

2)

Die 28-Tage-Druckfestigkeit bei ständiger 20° C-Lagerung entspricht 100 %. Für eine ständige Lagerung bei + 5° C liegen keine Untersuchungsergebnisse vor.

Beim Fördern und Einbringen des Betons in die Schalung ist darauf zu achten das sich der Beton nicht entmischt. Entmischen bedeutet die gleichmäßige Verteilung der Gesteinskörner geht verloren, es bilden sich Kiesnester. Um der Entmischung vorzubeugen darf die Fallhöhe des Betons nicht mehr als 1m betragen. Durch Verwendung von Schüttrohren,

Anwendung von Prallblechen bei Förderbändern und entsprechende Zusammensetzung des Betons bei der Verwendung von Betonpumpen wird die Entmischung beim Einbringen verhindert. Der Beton muss beim Betonieren eine gleichmäßige Konsistenz aufweisen und darf kein Wasser absondern.

176


4

Verdichten Frischbeton muss verdichtet werden sofern es sich nicht um selbstverdichtenden Beton handelt. Dieser Beton umfließt ohne zusätzliche Maßnahmen aufgrund der Schwerkraft die Betonstähle und verteilt sich in der Betonschalung. Der Betoniervorgang beim selbstverdichtenden Beton ist so durchzuführen das keine Luft eingeschlossen wird. Der Verdichtungsaufwand nimmt mit zunehmender Steife des Betons zu. Steifer Beton lässt sich durch manuelles oder maschinelles Stampfen mit einem Betonstampfer verdichten. Bei großen Flächen können auch Oberflächenrüttler eingesetzt werden. Elementare Verdichtungsmaßnahmen sind Stochern des Betons und Klopfen an der Schalung. Gebräuchliche Verdichtung geschieht durch Verwendung von Innenrüttlern. Der Beton ist solange zu rütteln bis keine Luftblasen mehr aufsteigen. Die Rüttelflache wird im Beton versenkt, und langsam wieder aus dem Beton gezogen. Die Eintauchstelle muss anschließend geschlossen sein. Der Abstand der Eintauchstellen für den Rüttler muss so gewählt werden das durch die kreisförmigen Wir-

kungsbereiche das gesamte Betonbauteil erfasst wird. Im Bereich der Schalhaut darf nicht zu stark gerüttelt werden, da sich sonst die Feinstanteile des Betons an der Schalungshaut absetzen und später der Beton an diesen Stellen absandet. Ebenso muss beim Rütteln der Kontakt des Innenrüttlers mit der eingebauten Bewehrung vermieden werden, da sonst der Verbund zwischen Beton und Stahl nicht gegeben ist. Insbesonders wenn bei größeren Bauteilen der Erstarrungsprozess schon eingesetzt hat, und die Bewehrung durch Berührung mit dem Rüttler aus ihrem Verbund gelöst wird. Schalungsrüttler sind Außenrüttler. Sie werden bei dünnen Wänden und Stützen eingesetzt. Durch den Rüttler wird die Schalungshaut in Schwingungen versetzt. Da alle Rüttelgeräte elektrisch betrieben werden ist bei fehlerhaften Geräten die Gefahr eines Stromschlags gegeben. Beton muss während des Einbauens mit Rüttlern verdichtet werden.

4.14 Nachbehandlung von Beton Nach dem Einbauen des Betons ist der Beton vor schädigenden Einflüssen zu schützen. Insbesondere muss der Beton gegen zu schnelles Austrocknen geschützt werden, da dann das zur Erhärtung notwendige Wasser fehlt und Schwindrisse auftreten. Die vorgesehene Festigkeit kann dann nicht erreicht werden. Beton ist weiterhin zu schützen vor – Erschütterungen, Stöße – Gefrieren – Schwinden – extremen Temperaturen (starke Sonneneinstrahlung, Frost) Die Nachbehandlungsmaßnahmen müssen ein übermäßiges Verdunsten des Anmachwassers über die Betonoberfläche verhindern. Nachbehandlungmaßnahmen zum Erreichen dieser Ziele sind:

– Belassen des Betons in der Schalung – Bedecken der Betonoberfläche mit geeigneten Folien u.a. (Zug vermeiden) – Feuchthalten der Betonoberfläche durch Besprühen, bzw. Abdecken mit wasserspeichernder Abdeckung – Verwendung von geprüften Nachbehandlungsmitteln (Curing). – Schutz durch Abdecken vor Auswaschen Sollte bei feuchtem, regnerischem Wetter die relative Luftfeuchtigkeit ständig über 85% liegen ist eine ausreichende Nachbehandlung gegeben. Nachbehandlungsdauer Die Dauer der notwendigen Nachbehandlung richtet sich nach der Expositionsklasse, der Festigkeitsentwicklung und der Oberflächentemperatur.

177

4.15 Qualitätskontrolle

Tafel 4.117: Mindestdauer der Nachbehandlung von Beton in Tagen 1) für alle Umweltklassen außer X0, XC1 und XM (DIN 1045-3; Tab. 2) Festigkeitsentwicklung des Betons 3) r = fcm2/fcm28 4)

morgendliche Oberflächentemperatur des Betons 5) r ≥ 0,50

r ≥ 0,30

≥ 25° C

1

2

2

< 25 bis 15° C

1

2

4

5 Tage

< 15 bis 10° C

2

4

7

10 Tage

< 10 bis 5° C 2)

3

6

10

15 Tage

1) 2) 3) 4) 5)

r ≥ 0,15

r < 0,15 3 Tage

Nachbehandlungszeit verlängern bei Verarbeitbarkeitszeit über 5 Stunden. Nachbehandlungszeit verlängern bei Temperaturen unter + 5° C um die Zeit der niedrigen Temperaturen unter + 5° C. Aus Mittelwerten der Druckfestigkeit, ermittelt nach DIN 1048-5, entweder bei der Eignungsprüfung oder aus dem Verhältnis von Betonen vergleichbarer Zusammensetzung. Lineare Interpolation zwischen den r-Werten aus den Verhältnis der 2-Tage-Festigkeit zur 28-TageFestigkeit fcm2/fcm28 ist zulässig. Anstelle der Oberflächentemperatur des Betons darf die morgendliche Lufttemperatur angesetzt werden.

Beton ist bis zur ausreichenden Erhärtung gegen extreme Temperatureinflüsse, gegen Auswaschen und starke mechanische Beanspruchung zu schützen.

4.15 Qualitätskontrolle Der Beton muss ständig überprüft werden um die Qualität sicherzustellen. Der Beton wird im Herstellerwerk und auch im Bauunternehmen kontrolliert. Dazu zählt die Eigenüberwachung durch eigene Prüfstellen und die Fremdüberwachung durch anerkannte Prüfstellen. Die Prüfung umfasst die Kontrolle der Produktion und die Konformitätskontrolle. Bei einer Erstprüfung durch eine anerkannte Überwachungsstelle wird die Eignung des Personals, die Lagerungsbedingungen der verwendeten Materialien und die Produktionsanlage geprüft. Ist die Prüfung erfolgreich wird das Betonwerk zertifiziert. Weiteren Regelüberwachungen stellen die Einhaltung der geprüften Standards sicher. Durch eine Konformitätskontrolle während der Produktionskontrolle wird geprüft in wieweit der hergestellte Beton mit den geforderten Festlegungen übereinstimmt. Bei der Konformitätskontrolle werden beim Beton nach Eigenschaften (Druckfestigkeit, Spaltzugfestigkeit, Rohdichte, Wasserzementwert, Zement-

gehalt, Luftgehalt, Choridgehalt) und beim Beton nach Zusammensetzung und Standardbeton (Zementgehalt, Nennwert des Größtkorns, Kornverteilung bzw. Sieblinie, Wasserzementwert, Gehalt der Zusatzstoffe/Zusatzmittel, Konsistenz) unterschiedliche Werte geprüft. Tabelle 4.118: Betonprüfungen Standardbeton

Beton nach Beton nach Zusammen- Eigenschaften setzung

Ausschreibender -

Erstprüfung –

Hersteller

Konformitätskontrolle der Zusammensetzung

Konformitätskontrolle der Zusammensetzung

Erstprüfung Konformitätskontrolle der Eigenschaften

Bauunternehmer Überwachungsprüfung der Konsistenz und Gleichmäßigkeit

Überwachungsprüfung der Eigenschaften

Identitätsprüfung der Eigenschaften bei Transportbeton

4

178


4

Überwachung des Betons Für die Überwachung der Frischbeton und Festbetoneigenschaften wird der Beton in drei Überwachungsklassen eingeteilt. In Abhängigkeit von der Überwachungsklasse wird der Umfang und die Art der Überwachung festgeschrieben. Die jeweils höchste Überwachungsklasse ist maßgebend. Die Überwachungsklasse 1 ist eine Eigenüberwachung durch das Bauunternehmen. Das

Unternehmen hat die Frisch- und Festbetoneigenschaften bei der Annahme zu prüfen. Die Überwachungsklasse 2 und 3 beinhalten Eigen- und Fremdüberwachung durch eine anerkannte Überwachungsstelle. Die Baustellen der Überwachungsklasse 2 und 3 sind unter Nennung der Überwachungsstelle zu kennzeichnen.

Tabelle 4.119: Überwachungsklassen Gegenstand

Überwachungsklasse 1 2 1) Festigkeitsklasse für Normal- und Schwerbeton nach DIN 1045-2 • C 30/37 • C 25/30 2) und • C50/60 Festigkeitsklasse für Leichtbeton nach DIN 1045-2 der Rohdichteklassen D 1,0 - D 1,4 Nicht an• LC 25/28 wendbar D 1,6 - D 2,0 • LC 25/28 LC30/33 und LC 35/38 Expositionsklasse nach DIN 1045-2 X0, XC, XF1 XS, XD, XA, XM2, XF2,XF3,XF4 besondere Betoneigenschaften 3) – Beton für wasserundurchlässige Baukörper (z.B. weiße Wannen) 4), Unterwasserbeton, Beton für hohe Gebrauchstemperaturen • 250 °C, Strahlenschutzbeton (ausgenommen KKW) 1) 2) 3) 4)

3 1)

• C 55/67

• LC 30/33 • LC 40/44 –

Das Bauunternehmen muss über eine ständige Betonprüfstelle verfügen. Zusätzlich muss die Fremdüberwachung muss durch eine anerkannte Überwachungsstelle (DIN 1045-3) vorgenommen werden. Spannbeton C 25/30 ist stets in Überwachungsklasse 2 zuzuordnen. Für besondere Anwendungen (z.B. verzögerter Beton, FD/FDE-Beton) sind die Richtlinien des DAfStb zu beachten. Beton mit hohem Wassereindringwiderstand darf in die Überwachungsklasse 1 eingeordnet werden, wenn der Baukörper nur zeitweilig aufstauendem Sickerwasser ausgesetzt ist und in der Projektbeschreibung nichts anderes festgelegt ist.

4.16 Ausschalen des Betons Die Zeit vom Betonieren bis zu Ausschalen des Betons ist von denselben Faktoren abhängig die auch für die Nachbehandlungsdauer des Betons maßgebend sind. Es darf erst ausgeschalt werden wenn eine Betondruckfestigkeit von 12 N/mm2 erreicht ist. Wird keine Erhärtungsprüfung vorgenommen, ist die Druckfestigkeit aufgrund der vom Lieferanten

angegebenen 2-, 7- und 28 Tage Festigkeit zu ermitteln. Dabei sind die im jeweiligen Fall herrschenden Witterungsbedingungen zu berücksichtigen. Bei Ausschalen werden die Bauteile die in der Belastungskette letztlich die größte Tragfunktion haben zu erst ausgeschalt.

179

4.18 Betonprüfungen

Reihenfolge: Stützen, Wände, Balken und Unterzüge, Decken Sollten Betonierfehler die die Tragfähigkeit beeinflussen zutage treten, ist das Ausschalen zu unterbrechen bis entsprechende Reparaturmaßnahmen durchgeführt worden sind.

Erschütterungen beim Ausschalen, z.B. durch herabfallende Schalungselemente sind zu vermeiden.

Tafel 4.120: Anhaltswerte für Ausschalfristen in Tagen (nach DIN 1045-1988) Festigkeitsklasse des Zements

CEM 32,5 N CEM 32,5 R; CEM 42,5 N CEM 42,5 R; CEM 52,5 N; CEM 52,5 R

seitliche Schalung der Balken, Wand- und Stützschalungen 3 Tage 2 Tage 1 Tag

Schalungen der Decken

8 Tage 5 Tage 3 Tage

Rüstung (Stützung) der Balken, Rahmen und weitgespannten Decken 20 Tage 10 Tage 6 Tage

4.17 Karbonatisierung Bei der Erhärtung des Betons entsteht Calciumhydroxid Ca(OH)2 im Beton. Daraus resultiert die hohe Alkalität des Zementsteins mit ph-Werten > 12-14 Der hohe ph-Wert verhindert die Korrosion der Betonstähle auch in feuchter Umgebung. Mit der in der Luft enthaltenen Kohlensäure CO3 und Feuchtigkeit H2O reagiert das Calziumhydroxid zu Calziumcarbonart CaCO3 . Ca(OH)2 + H2O + CO2 → CaCO3 + 2H2O Damit sinkt der ph-Wert auf 9 ab. Bei diesem ph-Wert ist der Rostschutz der Bewehrung nicht mehr gewährleistet. Durch die Volumenvergrößerung beim Rosten kommt es zu Betonabsprengungen. Die Karbonatisierungtiefe hängt von der Porosität des Beton und den klimatischen Bedingungen ab. Ein hoher Kohlendioxydgehalt CO2 in der Luft, hohe Luftfeuchtigkeit(5070%) und hohe Temperaturen begünstigen die

Tiefe der Karbonatisierung an der Betonoberfläche. Der Betonwiderstand gegen die Carbonatisierung kann durch einen kleineren w/zWert, besseren Zement, höheren Zementgehalt, gute Verdichtung und Nachbehandlung zur Erzielung eines hohen Hydratationgrades erhöht werden. Durch Aufbringen von Beschichtungen die das Eindringen von Kohlendioxyd erschweren oder verhindern kann die Karbonartisierungstiefe reduziert werden. Mit einer 0,1 % alkoholischen Phenolphtaleinlösung lässt sich die Karbonatisierung an der Betonfläche prüfen. Wird die zu prüfende Fläche mit der Phenolphtaleinlösung besprüht verfärbt sich die Betonfläche violettrot sofern der Beton nicht karbonatisiert ist. Hat die Karbonatisierung stattgefunden bleibt die Betonprüffläche grau.

4.18 Betonprüfungen Für die Prüfung von Frischbeton, Festbeton und erhärteten Beton existieren genormte Prüfverfahren.

Frischbetonprüfungen: – Konsistenzprüfung mit Setzmaß, VebéPrüfung, Verdichtungsmaß und Ausbreitmaß

4

180


– Frischbetonrohdichte – Luftgehalt

α1

h

Anschlag

Beispiel: Bei einem Versuch werden die zwei Ausbreitmaße 48cm und 39cm gemessen. Der Mittelwert der Durchmesser d1 und d2 ergibt das Ausbreitmaß.

d =

48 + 39 = 43,5cm 2

Es handelt sich um einen weichen Beton der Konsistenzklasse F3

d1

d2

Bild 4.121: Ausbreitversuch

α2

Bild 4.122: Ausbreittisch und Trichter für Ausbreitversuch

Beton verdichtet

h = 40–s

40 cm

S

Beton lose eingefüllt

Bild 4.123: Bestimmung des Verdichtungsmaße

Beim Verdichtungsversuch wird ein prismatischer Stahlbechbehälter (20x20x40cm) lose mit Frischbeton befüllt indem der Beton von allen vier Oberkanten des Behälters seitwärts mittels einer Kelle eingebracht wird und auf einem Rütteltisch verdichtet wird bis keine Volumenabnahme mehr zu erkennen ist. Man ermittelt nun die Füllhöhe, indem man an den vier Ecken des Quaders das Absinkmaß s feststellt. Die Füllhöhe ergibt sich zu h = 40cm-s, wobei s der Mittelwert der vier Absinkmaße ist. Das Verdichtungsmaß v ist dann das Verhältnis Behälterhöhe/Füllhöhe.

c=

15x 4 cm

4

Frischbetonprüfung Beim Ausbreitversuch zur Bestimmung der Konsistenz wird ein kegelstumpfförmiger beidseitig offener Behälter mit 2 Lagen Beton gefüllt, der auf einem 70 × 70 cm großen Ausbreittisch steht. Die Lagen sind mit durch 10 Stöße mit einem Stößel zu verdichten. Danach wird der Behälter senkrecht nach oben abgehoben. Die Platte wird 15 mal an einer Seite bis zum Anschlag angehoben und wieder fallengelassen. Durch die Erschütterungen breitet sich der Frischbetonkegelsumpf kuchenartig auf der Prüfplatte aus. Das Ausbreitmaß d ergibt sich als arithmetisches Mittel der zwei senkrecht zueinander ermittelten Höchstdurchmesser in cm.

h h−s

Beispiel: Bei einem 40cm hohen Behälter werden folgende Absinkmaße gemessen: 5,0 cm; 5,1 cm; 5,8 cm; 5,4 cm Zuerst wird der Mittelwert des Absinkmaßes berechnet:

sm =

5,0 + 5,1 + 5,8 + 5, 4 = 5,325 4

181

4.20 Prüfung von Beton in Bauwerken

Damit ergibt sich das Verdichtungsmaß v=

40 = 1,15 40 − 5,325

Es handelt sich um weichen Beton der Konsistenzklasse C3

Die Setzmaßklassen werden mit dem SlumpVersuch ermittelt. Ein kegelstumpfförmiger 30cm hoher Behälter wird mit 3 Lagen befüllt. Die Lagen werden mit 25 Stößen verdichtet. Danach wird die Form nach oben abgezogen. Vom Füllen bis zum Abziehen der Form sollten nicht mehr als 2 ½ min vergehen. Das Maß von Oberkante Prüfbehälter bis Oberkante des zusammengesunkenen Betons ist das Setzmaß. Bei der Vebé-Prüfung wird die Setzzeit als Einordnung für die Konsistenz überwiegend steifer bis plastischer Betone ermittelt. Dazu wird eine kegelförmige Stahlform die in einem Behälter auf einem Rütteltisch steht wie beim Setzversuch befüllt und von der Probe nach oben abgezogen. Eine vertikal bewegliche Glasscheibe wird auf die Frischbetonprobe ausgesetzt. Nachdem der Rütteltisch eigeschaltet ist, wird die Zeit gemessen bis die Glas-

scheibe die Oberfläche der Frischbetonprobe vollständig bedeckt. Frischbetonrohdichte Ein geeigneter Behälter (Topf des LP-Topfes, Probewürfelschalung) mit bekannten Volumen wird vor dem Befüllen gewogen und dann mit Frischbeton befüllt und verdichtet. Anschließend wird erneut gewogen. Die Frischbetonrohdichte D ergibt sich als Quotient der Betonmasse zu Behältervolumen.

m2 − m1 kg …… V dm³ m1 = Masse Behälter; m2 = Masse Beton; V = Volumen des Behälters Luftporengehalt Der Luftporengehalt wird mit dem Luftgehaltstopf (LP-Topf ) geprüft. Der Beton wird in den Topf gefüllt und verdichtet. Danach wird der Topf geschlossen und in der Druckkammer ein Überdruck erzeugt. Durch Ventile wird der Raum zwischen Beton und Deckel mit Wasser aus einer Spritzflasche gefüllt. Die Ventile werden geschlossen und der Überdruck wird durch ein drittes Ventil in die Betonprobe abgelassen. Am Manometer lässt sich nun der Luftporengehalt ablesen. D=

4.19 Festbetonprüfung Bei der Festbetonprüfung können folgende Prüfungen durchgeführt werden: – Druckfestigkeitsprüfung – Biegezugfestigkeit

– – – –

Spaltzugfestigkeit Festbetondichte Wassereindringtiefe unter Druck Frost- und Tausalzwiderstand

4.20 Prüfung von Beton in Bauwerken Zur Prüfung von erhärtetem Beton müssen Bohrkerne entnommen werden, die dann im Labor auf ihre Druckfestigkeit untersucht werden. Eine zerstörungsfreie Prüfung kann durch Verwendung eines Rückprallhammers durchgeführt werden. Bei dieser Prüfung wird eine Stahlkugel gegen den Beton geschossen und

der Rückprallweg gemessen. Aus der Messung wird dann auf die Festigkeit geschlossen. Es gibt genormte Prüfverfahren für die Prüfung von Frisch- und Festbeton.

4

182


4.21 Betonstahl

4

Der Betonstahl hat die Aufgabe im Baustoff Beton die Zugkräfte aufzunehmen, da die geringe Zugfestigkeit von Beton bei tragenden Betonbauteilen nicht angesetzt werden darf. Wenn der Betonquerschnitt nicht ausreicht um die Druckkräfte aufzunehmen können im Druckbereich angeordnete Bewehrungsstäbe zur Aufnahme der Druckkräfte dienen. Den Stahl der in die Betonbauteile eingebaut wird, nennt man Bewehrung und man spricht von Stahlbetonbauteilen.

Zum Verständnis der Bezeichnungen ist die Kenntnis des Spannung-Dehnungsdiagramms erforderlich.

Stahlbeton ist Beton mit Stahleinlagen Betonstahlsorten Betonstähle sind schweiß- und biegegeeignete Stahlstähle und -drähte mit nahezu kreisförmigen Querschnitt. Betonstahl wird in Stäben und Ringen mit unterschiedlichen Verfahren hergestellt. – Warmwalzen ohne Nachbehandlung U – Warmwalzen mit Nachbehandlung T – Kaltverformt durch Verwinden Kw – Kaltverformt durch Recken Kr – Kaltwalzen – Kaltziehen Regellänge für Stähle 12 m – 15 m Sonderlängen 6 m – 31 m Betonstahl in Ringen wird für die Herstellung von Betonstahlmatten verwendet. BSt 500WR Warmgewalzter, gerippter Betonstahl in Ringen BSt 500 WRS Warmgewalzter, gerippter Betonstahl in Ringen mit Sonderrippung BSt 500 KR kaltverformter, gerippter Betonstahl in Ringen Betonstähle werden nach Ihrer Streckgrenze bezeichnet. Die Streckgrenze für Betonstahl beträgt fyk = 500N/mm2. Die Streckgrenze ist die aufnehmbare Spannung bis zu der der Betonstahl elastisch verformt.

Bild 4.124: Spannungs-Dehnungs-Linie des Betonstahls für die Schnittgrößenermittlung (DIN 1045-1; Bild 26)

Im Spannungsdehnungsdiagramm wird die Längenänderung eines Stabes im Verhältnis zur Ausgangslänge des Stabes bei einer Zugbelastung dargestellt. Die Zugkraft wird auf die Querschnittsfläche des Stahls bezogen und als Zugspannung = F/A auf der Ordinate aufgetragen. Die Dehnung (ε= Δl/l0) wird auf der Abzisse abgetragen. Dazu wird ein Stabstahl mit der Länge lo = 10 mal Stabdurchmesser in eine Prüfmaschine eingespannt. Der Versuch wird so durchgeführt , das der Stahl schrittweise belastet und wieder entlastet wird. Dabei wird die Kraft nach jeder Entlastung erhöht. So lässt sich feststellen, ob die Verformungen durch die Zugkraft, die Dehnungen des Stahls wieder zurückgehen, oder ob eine bleibende (plastische Verformung) eintritt. Solange der Stahl immer in seine Ausgangslänge zurückgeht, verhält er sich elastisch. Bis zu einem bestimmten Punkt der Proportionalitätsgrenze (P) verläuft die Spannungsdehnungslinie linear oder proportional d.h. z.B. bei doppelter Kraft doppelte Dehnung. Hier gilt das Hooksche Gesetz: Die Spannungen sind den Dehnungen proportional

183

4.21 Betonstahl

Von der Proportionalitätsgrenze bis zur Streckgrenze verformt sich der Betonstahl plastisch, d.h. die Verlängerung des Stahl bleibt bestehen. Nach dem Überschreiten der Streckgrenze dehnt sich der Stahl ohne wesentlichen Kraftanstieg sehr stark aus – der Stahl fließt- oder streckt sich. Wird der Stahl weiter belastet steigt die Spannung bis zur Zugfestigkeit an. Der Stahl beginnt zu brechen, verlängert sich ohne weitere Kraftsteigerung und zerreißt. Die Streckgrenze ist bei Betonstahl mit 0,2 % der Dehnung definiert. Die zulässigen Stahlspannungen ergeben sich indem die Zugfestigkeitswerte durch Teilsicherheitsbeiwerte dividiert werden.

Die Stahlsorten sind in DIN 488 angegeben. Betonstähle nach DIN 488 Tabelle 4.125: Betonstähle nach DIN 488 Streckgrenze Zugfestigkeit Oberflächengestaltung Kurzname Kurzzeichen

Betonstabstahl Betonstahlmatten 500 500 550 550 gerippt gerippt

4 BSt 500 S IV S

BSt 500 M IV M

Die Duktilität ist ein Maß für die Verformbarkeit des Betonstahls. Die Stahldehnung hochduktiler Stähle (Kennzeichnung B) ist doppelt so groß wie die Dehnung normalduktiler Stähle (Kennzeichnung A). 5 % statt 2,5 %

Tafel 4.126: Eigenschaften der Betonstähle (DIN 1045.1) BSt500 S(A)

Benennung a)

BSt500 M(A)

BSt500 S(B)

Betonstahl Betonstahlmat- Betonstahl ten

Erzeugnisform Duktilität

normal

Betonstahlmatten

hoch

Streckgrenze fyk in N/mm2

500

Stahldehnung unter Höchstlast εuk in ‰

25

Kennwert für die Ermüdungsfestigkeit N = 2 · 106 in N/mm2 (mit einer oberen Spannung von nicht mehr als 0,6 fy)

215

50 100

215

Biegerollendurchmesser beim Rückbiegeversuch für Nenndurchmesser ds (in mm)

a)

BSt500 M(B)

6 bis 12

5 ds

14 bis 16

6 ds

20 bis 25

8 ds

28 bis 40

10 ds

S: Betonstahl; M: Betonstahlmatten; A: normale Duktilität; B: hohe Duktilität

100

184


Tafel 4.127: Zulässige Schweißverfahren und Anwendungsfälle (DIN 1045-1) Belastungsart

4

Vorwiegend ruhend

Schweißverfahren mit Kurzbezeichnung und Ordnungsnummer des Schweißprozesses nach DIN EN ISO 4063 Abbrennstumpfschweißen 24 (RA) Lichtbogenhandschweißen (E) und 111 Metall-Lichtbogenschweißen (MF) 114 Metall-Aktivgasschweißen (MAG) b)

135 136

Reibschweißen (FR) Widerstandspunktschweißen (RP) (mit Einpunktschweißmaschine) Abbrennstumpfschweißen (RA) Nicht vorwiegend Lichtbogenhandschweißen (E) ruhend Metall-Aktivgasschweißen (MAG) a) b) c) d)

42 21 24 111 135

Zugstäbe a)

Druckstäbe a)

Stumpfstoß Stumpfstoß mit ds ≥ 20 mm, Laschenstoß, Überlappstoß, Kreuzungsstoß c), Verbindung mit anderen Stahlteilen Laschenstoß, Überlappstoß, Kreuzungsstoß c) Verbindung mit anderen Stahlteilen Stumpfstoß mit – ds ≥ 20 mm Stumpfstoß, Verbindung mit anderen Stahlteilen Überlappstoß d) Kreuzungsstoß b) d) Stumpfstoß Stumpfstoß mit – ds ≥ 16 mm Stumpfstoß mit – ds ≥ 20 mm

Es dürfen gleiche Stabnenndurchmesser sowie benachbarte Stabdurchmesser verbunden werden. Zulässiges Verhältnis der Stabnenndurchmesser sich kreuzender Stäbe • 0,57. Für tragende Verbindungen ds • 16 mm Für tragende Verbindungen ds • 28 mm

Betonstabstahl Die Regellänge für Betonstähle beträgt 12m 15m. Es sind Sonderlängen von 6m-31m möglich. Durchmesser sind von 6mm bis 28mm in Sonderfällen 32mm u. 40mm lieferbar. Betonstahlmatten Betonstahlmatten werden in Werken durch Schweißung von Stahldraht hergestellt. Rechtwinklig zueinander angeordnete Stahldrähte werden durch elektrische Widerstandsschweißung scherfest miteinander verbunden. Als Stahl kommt kaltverformter, gerippter und tiefgerippter Stahl der Festigkeitsgruppen IV zur Anwendung. Kurzbezeichnung BSt 500 M BSt = Betonstahl 500 = Mindesstreckgrenze in N/mm2 A = Normale Duktilität M = Matte Der Stabdurchmesser der Drähte liegt zwischen 6,0 und 10,0 mm. Doppelstäbe sind nur in Längsrichtung möglich. Sie werden vorzugsweise für flächige Bewehrungen benutzt.

Mattentypen Bei den Betonstahlmatten werden die Typen Lagermatten, Listenmatten und Zeichnungsmatten unterschieden. Lagermatten werden nach einem Typenprogramm in Längen von 5,0m und bei größeren Matten 6,0m mit einer Breite von 2,30 (2,35)m hergestellt. Man unterscheidet R-Matten (Recheckige Maschen) für einachsige Lastabtragung und QMatten (Quadratische Maschen) für zweiachsige Lastabtragung. Um bei den Stößen von Lagermatten im Randbereich keine Bewehrungshäufung zu erreichen werden in Tragrichtung gesehen die Querschnitte der Längsstähle reduziert. Bei Doppelstabmatten geschieht die durch Verwendung eines Einzelstabes gleichen Durchmessers. Solche Matten nennt man Randsparmatten. Bei Lagermatten unterscheidet man RMatten und Q-Matten.

185

4.21 Betonstahl

4

Bild 4.128: Lagermatten Beispiele

Die Bezeichnung von Lagermatten geschieht durch die Angabe der Maschenart, des Bewehrungsquerschnittes in mm2/m und der Duktilitätsklasse des Stahls. Beispiel: R 188 A

Kennbuchstabe R oder Q (R:= Rechteckmasche, Q = Quadratmasche) Mattenquerschnitt in mm2 pro Meter Mattenbreite A = Duktilitätsklasse A oder B Listenmatten sind Matten bei denen die Mattenabmessungen, und die Stababstände und Durchmesser von Besteller angegeben werden. Die Mattenbreite kann 1,85m bis zu 3m, die Mattenlänge von 3,0m bis zu 12m betragen. Beispiel Listenmattenbezeichnung: BST 500M -150×7,0d/7,0-4/4-250×7 Abstand Längsstäbe 150 mm Durchmesser Längsstäbe Innenbereich 7,0 mm Durchmesser Einfachstäbe im Randbereich 7,0mm Links und rechts 4 Längsrandstäbe

Abstand der Querstäbe 250 mm Durchmesser Querstäbe 7,0 mm Gebräuchliche Arten von Listenmatten sind Matte für Ein-Ebenen-Stoß Beim Übergreifungsstoß liegen die Matten in einer Ebene. Die Stabüberstände entsprechen den Übergreifungslängen. Einachsmatte Statisch erforderliche Bewehrung nur in einer Richtung. Die Querbewehrung besteht nur aus Montagestählen. Matten mit Staffelung der Bewehrung Die Staffelung erfolgt durch Variation des Stababstandes, des Stabdurchmessers und durch Doppelstäbe. Matten für nicht vorwiegend ruhende Belastung BST 500 M-dyn Dies sind Matten mit Bereichen in denen keine Schweißstellen vorliegen. Bügelmatte zur Querkraftbewehrung Aus diesen Matten lassen sich Bewehrungskörbe biegen, die die Bügelbewehrung mit Stabstählen ersetzen. Der Längsstab der Matte wird gebogen, da er dem Bügelstahl entspricht.

186


Bild 4.129: Bügelkörbe für stabförmige Bauteile a) zweiteilige Bügel für Stützen b) geschlossene Bügel für Balken und Stützen c) offene Bügel für schmale Plattenbalken oder Rippendecken d) und e) offene Bügel für Plattenbalken f) bis h) Querschnitte durch Plattenbalken

4

Listenmatten für Randbereiche von Flächentragwerken Für Randeinfassungen und Anschlussbewehrungen können vorteilhaft Listenmatten verwendet werden, die vor dem Einbau gebogen werden. Bei der Auswahl der Biegeform ist die Transport- und Lagermöglichkeit zu beachten.

Standardisierte Listenmatte (HS-Matten) Diese Matten kommen bei Eckverbindungen und Durchdringungen zum Einsatz. Es werden die Querstäbe gebogen. Damit entstehen Korblängen von 5m.

Bild 4.130: Listenmatten für Randeinfassungen und Anschlussbewehrungen a) Einfassung eines Plattenrandes b) Eckverbindung Wand/Wand c) Anschluss Sohlplatte/Wand, Fundament/Wand, Decke/Wand Tafel 4.131: Standardisierte Listenmatten für Eckverbindungen und Durchdringungen (HSTypen) Kurzbezeichnung

HS 1 HS 2 HS 3

Abstand Länge

Breite

L [m] 5,00 5,00 5,00

B [m] 1,25 1,85 1,85

Längsstäbe aL [mm] 3 × 100 3 × 150 3 × 150

b [mm] 600 900 900

Querstäbe aQ [mm] 150 150 150

Stabdurchmesser längs/quer [mm] 6,0/6,0 6,0/6,0 8,0/8,0

Querschnitte

Gewicht

quer [cm2/m] 1,88 1,88 3,35

[kg] 18,315 22,844 40,646

187

4.21 Betonstahl

Durch Listenmatten können Matten bei der Herstellung der vorhandenen Beanspruchung angepasst werden. Biegen von Matten Matten können gebogen werden. Dazu werden Biegemaschinen verwendet. Vom Anfang der Abbiegung ist ein Abstand von 4ds zur nächstgelegenen Schweißstelle einzuhalten. Zur Lagesicherung der Matten insbesondere der oberen Bewehrung werden Abstandshalter verwendet. Als Abstandshalter für die untere Bewehrung verwendet man Kunststoffabstandshalter. Für die obere Bewehrung sind Unterstützungskörbe Unterstützungsschlangen Unterstützungsböcke gebräuchlich.

Bild 4.132: Unterstützungen für oben liegende Bewehrungen von Deckenplatten a) vorgefertigte Unterstützungskörbe b) vorgefertigte Unterstützungsstreifen c) aus Betonstabstahl gebogene Ständer (Kofferböcke)

Die Abstandshalter werden auf die Schalung, oder auf die untere Bewehrung gesetzt. Um eine ordnungsgemäße Unterstützung zu erreichen ist der Verlegeabstand in Abhängigkeit vom Durchmesser der unterstützten Stähle vorgegeben. Stehen die Unterstützungen der oberen Bewehrung auf der unteren Bewehrung sind die Unterstützungen der unteren Bewehrung und die Unterstützung der oberen Bewehrung übereinander anzuordnen. Betonstahlmatten müssen durch Abstandshalter in ihrer geplanten Lage fixiert werden.

4

188


Tabelle 4.133: Lagermatten

4

Der Buchstabe "d" beim Stabdurchmesser Innenbereich kennzeichnet einen Doppelstab. Doppelstäbe sind nur in Längsrichtung möglich.

Aufgaben 1. Für welche Anwendungen ist Stahlfaserbeton besonders geeignet? 2. Erklären Sie die Bedeutung der Bezeichnung Q 513A 3. In welche Klassen wird Beton eingeteilt? 4. Nennen Sie Verfahren zur Bestimmung der Konsistenz! 5. Erklären Sie die Bedeutung der Bezeichnung: CEM III/A 42,5 N 6. Erklären Sie die Auswirkungen eines zu hohen w/z-Wertes auf die Betonfestigkeit. 7. Was versteht man unter Mehlkorn? 8. Erklären Sie den Unterschied zwischen Betonzusatzmittel und Betonzusatzstoff! 9. Welche Betonzusatzmittel gibt es?

10. Erklären Sie die Bedeutung der Bezeichnung: C50/60 11. Nenne Sie Nachbehandlungsmethoden für Beton! 12. Nennen Sie die Auswirkungen eines nicht vor Sonneneinstrahlung geschützten Betons! 13. In welcher Reihenfolge sind Betonbauteile auszuschalen. 14. Wozu benötigt man bei der Betonprüfung Phenolphtaleinlösung? 15. Nennen Sie 3 Versuche für die Frischbetonprüfung! 16. Bei einem Verdichtungsversuch werden die vier Absinkmaße gemessen: 4,4cm; 4,7 cm; 4,3 cm; 4,1cm. Berechne das Verdichtungsmaß bei einer Behälterhöhe von 40cm!

189

4.21 Betonstahl

17. Welches mittlere Absinkmaß muss sich bei einem Verdichtungsmaß von 1,4 ergeben? 18. Erklären Sie den Begriff Streckgrenze! 19. Welche Arten von Abstandshaltern gibt es für die obere Bewehrung? 20. Was versteht man nur dem Begriff Randsparmatte? 21. Was ist beim Biegen von Matten zu beachten? 22. Wozu verwendet man HS-Matten? 23. Berechnen Sie die Sieblinie nach den Ergebnissen des Siebversuchs!

Siebweite Versuch 1 Versuch 2 Versuch 3

0 5000 5000 5000

Rückstand auf den Sieben 0,25 0,50 1 2 4 8 16 4700 4000 3800 2700 1800 1200 0 4900 3900 3600 2600 2000 1100 0 4600 4200 3650 2850 2100 1300 0

Mittelwert Rückstand % Durchgang % Körnungsziffer

24. Berechnen Sie den Bedarf an Zement, Gesteinskörnung und Wasser für einen steifen Beton C16/20. 25. Welche Stababstände sind für die Längsstähle und die Querstähle zu wählen, wenn eine Bewehrung mit einer R424A mit Stabstahl ∅ 6 mm ersetzt werden soll.

4

5 Planen eines Kellergeschosses Nachdem die vorbereitenden Maßnahmen für die Maurerarbeiten abgeschlossen sind, beginnen wir in diesem Lernfeld mit der Planung eines Kellergeschosses. Hierbei sollen die technischen Vorgaben kennen gelernt und beachtet werden. Baumaterialien sollen richtig eingesetzt und angewendet werden. Für ein

Projekt soll ein Grundriss eines Kellergeschosses als Ausführungszeichnung und ein Schnitt durch die Kelleraußenwand mit Abdichtungsmaßnahmen gezeichnet werden. Zu ermitteln sind die Mengen der verwendeten Baumaterialien und diese sind in einem Leistungsverzeichnis festzuhalten.

5.1 Geschichtliches Das Bauen mit Mauerwerk ist eine Jahrtausende alte Technik. Wände aus Mauerwerk bilden und trennen Räume. Sie schützen vor Wind, Wetter, Tieren, Feinden und ermöglichen eine private Atmosphäre. Wände nehmen Gebäude-, Verkehrslasten, Wind-, Wasser- und Erddruck auf. Bogen- und Gewölbemauerwerk ermöglichen schon früh tragfähige massive Überdeckungen von Wandöffnungen und Räumen.

Mauerwerk aus künstlichen Steinen (getrocknete Lehmquader) verwendete man bereits beim Bau des großen Stufentempels von Ur in Mesopotamien (um 200 v. Chr.) Die Mauerwerkstechnik mit gebrannten Ziegeln wurde in Mitteleuropa durch die Römer verbreitet, nach der Römerherrschaft weitgehend eingestellt und erst um 1200 wieder bevorzugt.

5.2 Künstliche Mauersteine 5.2.1 Arten, Maße und Formate

Tabelle 5.15: Übersicht der genormten künstlichen Bausteine

Künstliche Mauersteine bestehen aus natürlichen Rohstoffen, die – z.T. mit Zusätzen und Bindemitteln – aufbereitet, geformt und gehärtet werden. Sie sind in Form, Farbe, Festigkeit und Gefüge wesentlich gleichmäßiger als die Natursteine.

gebrannte Bausteine Mauerziegel

Arten: Eine Vielzahl von Steinarten ermöglicht im Mauerwerksbau technisch einwandfreie Lösungen hinsichtlich Tragfähigkeit, Frostbeständigkeit, Feuchtigkeits-, Wärme- und Schallschutz. Unterscheidungsmerkmale der künstlichen Mauersteine sind unter anderem Rohdichte, Festigkeit, Ausgangsstoffe, Härteverfahren, Format (Größe) und Gestalt. Die Tabelle 5.15 zeigt genormte Mauersteine.

ungebrannte Bausteine Kalksand- Hütten- Leichtbesteine steine tonsteine Voll- und Voll- und VollVollsteine, Lochziegel Lochstei- steine blocke ne LeichtBlockLochLochsteine Hochlochziegel und Hohl- steine blocksteine Hochfeste PlanHohlHohlblockZiegel u. blockund blocksteine Klinker Planhohl- steine blockKeramikklinker steine Blocksteine LeichtPlanelePlansteine Langlochziegel mente

Betonsteine Hohlblocksteine T-Hohlsteine

Die Eigenschaften hängen weitgehend von den Ausgangsstoffen, dem Härteverfahren und dem Materialgefüge ab. Steine aus dichtem

192

5 Planen eines Kellergeschosses

5

Material sind in der Regel schwer, sehr druckfest, widerstandsfähig und luftschalldämmend. Sie eignen sich besonders für statisch hochbeanspruchte Bauteile. Ein größerer Anteil an Poren und Hohlräume mindert gleichzeitig die Rohdichte und die Festigkeit, erhöht aber den Wärmeschutz. Die Normung der Steingrößen war eine der wichtigsten Voraussetzungen für die Rationalisierung des Mauerwerksbaues. Sie begann 1871 mit der Einführung des „Reichsformates“ (12 cm × 25 cm × 6,5 cm). Die Abmessungen der künstlichen Mauersteine sind als Nennmaße aus den Baunormmaßen entwickelt. Sie ergeben sich aus der Differenz von Baunormzahl abzüglich der Fugendicke. Beispiel 1 Leicht – Hochlochziegel 24 cm × 48 cm × 23,8 cm Länge = Baunormzahl 50 cm – 1 cm Stoßfuge = 49 cm Breite = Baunormzahl 25 cm – 1 cm Stoßfuge = 24 cm Höhe = Baunormzahl 25 cm – 1,2 cm Lagerfuge = 23,8 cm

Im Zuge der Entstehung und Anwendung europäischer Normen (EN) kann es bald auch zu Änderungen bei den geforderten Eigenschaften und Prüfungen kommen. Steinformate bestimmen die Steingrößen und -abmessungen. Das Dünnformat (DF) und das Normalformat (NF) sind die kleinsten Mauersteine. Alle anderen Steinformate leiten sich vom DF – Format ab. Sie haben entsprechende Kurzbezeichnungen, wie z.B. 2 DF, 3 DF, oder 5 DF. Die Zahlen vor der Formatbezeichnung geben nicht das Vielfache des Volumens an, sondern nennen die Anzahl der DF Formate. Tabelle 5.16: Abmessungen der kleinund mittelformatigen Steine (in cm) Formate Dünnfor- Normal2 DF 3 DF mate DF formate NF Länge 24,0 24,0 24,0 24,0 Breite 11,5 11,5 11,5 17,5 Höhe 5,2 7,1 11,3 11,3

5 DF 24,0 30,0 11,3

Die Tabelle zeigt, dass die Länge der einzelnen Formate sich nicht verändert. Die Anzahl der genannten DF – Formate verändert die Breite und die Höhe. Höhe des 2 DF- Steins ergibt sich aus 5,2 cm + 5,2 cm + Lagerfuge 0,9 cm = 11,3 cm. Größere Formate haben den Vorteil, dass sie einen geringeren Arbeitsaufwand und eine leichtere Verarbeitbarkeit haben. Die sogenannten Großformate (Zweihandsteine mit Steinhöhen von 17,5 cm bzw. 23,8 cm) erhalten zum Teil besondere Formatbezeichnungen, da sie häufig auch etwas vergrößerte Steinlängen und -höhen aufweisen. Die Stirnseiten sind mit Mörteltaschen und/oder Nut- und Federprofilierung ausgebildet. Dadurch sind rationelle Arbeitsverfahren , wie z.B. Reihenverlegung, mörtelfreie Stoßfuge oder Stoßfugenverguss in Mörteltaschen möglich. Planelemente mit Längen von 100 cm und Höhen von 50 cm oder 62,5 cm sind Entwicklungen aus Leichtbeton oder Kalksandstein. Dünnbettlagerung, zum Teil auch Stirnseitenprofilierung mit Nut und Feder sowie spezielle Zentrierstifte erleichtern den plangerechten Einbau mit mechanischen Versetzgeräten (Minikran). Passsteine werden mitgeliefert. Leicht – Hochlochziegel als geschosshohe Elemente bilden eine Weiterentwicklung bei den Ziegeln. Künstliche Mauersteine werden unterschieden in gebrannte und ungebrannte Steine. Unterscheidungsmerkmale der künstlichen Mauersteine sind unter anderem Rohdichte, Festigkeit, Ausgangsstoffe, Härteverfahren, Format (Größe) und Gestalt. Die Eigenschaften hängen weitgehend von den Ausgangsstoffen, dem Härteverfahren und dem Materialgefüge ab. Die Steinformate sind genormt und entsprechen der Maßordnung im Hochbau.

193

5.2 Künstliche Mauersteine

5

Bild 5.17: Mauern mit großformatigen Steinen a) mit herkömmlich vermörtelter Stoß- und Lagerfuge, b) mit 2 strinseitigen Nuten und je 2 Mörtelrandstreifen als Stoßfugen, c) mit 1 Strinseitennut als Mörteltasche und stumpf gestoßenen Kopfseiten, d) mit Dünnbett-Lagerfuge sowie Nut- und Federverbindung als mörtelfreie Stoßfuge, e) mit Dünnbett-Lagerfuge sowie Mehrfach-Nut- und Federverbindung (Labyrinthverzahung) für die unvermörtelte Stoßfuge

Bild 5.18: Mauerziegelbauten a) Römisches Mauerwerk in Trier b) Backsteingotik (Altes Rathaus in Hanover)

194


5.2.2 Mauerziegel (gebrannte Steine)

5

Mauerziegel gehören zu den ältesten künstlichen Mauersteinen. Davon zeugen u.a. babylonische Tempel, die Chinesische Mauer, Befestigungen aus der Römerzeit sowie Kirchen und Kommunalgebäude der Backsteingotik. Gebrannte Steine werden nach DIN 105 genormt. Teil 1 = Vollziegel und Hochlochziegel Teil 2 = Leichtlochziegel Teil 3 = Hochfeste Ziegel und Klinker Herstellung: Ziegel und Klinker werden aus den aufbereiteten Rohstoffen Ton und Lehm hergestellt. Ton

Lehm

– ist mit 30 – 80 % Sand – Verwitterungsprodukt abgemagerter Ton, aus feldspatreichen Verunreinigungen müsGesteinen, Aluminiumsen entfernt werden silicat oder Aluminium– gelblich – braune Farbe silicathydrat rührt von Eisenverbin– kann größere Mengen dungen her Wasser aufnehmen – beeinflusst beim Brenund wird dadurch nen die Farbe des Zieformbar, an der Luft gels getrocknet wird Hydratwasser abgegeben, Ton wird hart

Aufbereiten: Die in Gruben oder Brüchen gewonnenen Rohstoffe entsprechen nur selten der gewünschten Zusammensetzung. Sie müssen deshalb mechanisch in feinste Teile zerkleinert und unter Zugabe von Wasser gründlich durchgearbeitet werden. Ihre Zusammensetzung muss überprüft werden. Noch fehlende Stoffe werden ergänzt, schädliche Stoffe mit chemischen Zusätzen neutralisiert. Lehm und Ton werden über einen Beschicker in der gewünschten Mischung in den Kollergang gegeben. Im Kollergang werden die Rohstoffe zerdrückt und geknetet, um dann der Maukhalle zugeführt werden zu können. In der anschließenden Vakuumkammer werden die Rohstoffe erwärmt und durch Zuführung von Wasserdampf geschmeidig gemacht. Formen: Die Rohmasse passiert zunächst den Doppelwellenmischer des Presseaggregats, wird

dann in der Vakuum(strang)presse durch Entlüften verdichtet und durch das Mundstück zum Tonstrang geformt. Um die Lochung für die unterschiedlichen Lochziegel herstellen zu können, werden in die Mundstücke verschiedene Kerneinsätze eingebaut. Der geformte Strang wird automatisch in der gewünschten Länge mit Mehrdraht – Schneidbügel (Harfenabschneider) abgeschnitten. Die entstandenen Stücke nennt man „Rohlinge“. Rohlinge müssen 7 – 10 % größer geformt sein, da sie beim Trocknen und Brennen schwinden. Zulässige Maßabweichungen sind in der DIN 105 festgelegt. Trocknen: Die Rohlinge werden in einem Trockenraum bis ca. 100° C langsam getrocknet. Das Wasser, welches zum geschmeidig machen benötigt wurde, wird wieder entzogen. Die Steine schwinden (schrumpfen) allmählich auf die gewünschte Größe. Zu schnelles Trocknen würde zu Risse führen. Brennen: Bei Temperaturen, die zwischen 900° und 1200° C liegen, werden die getrockneten Rohlinge im Brennofen gebrannt. Beim Austritt des Hydratwassers entsteht eine wasserbeständige Verbindung aus Aluminiumoxid und Siliciumoxid (Al2O3 · 2SiO2). Der Brennvorgang findet fast ausschließlich im so genannten Tunnelofen statt. Hierbei gleiten die Rohlinge, auf feuerfeste Wagen gestapelt, automatisch durch die Zonen der Vorwärmung, Feuerung und Kühlung. Die Farbgebung der Ziegel kommt aus den Tonen heraus. Ziegeltone mit größerem Eisenoxidgehalt ergeben rot Ziegel und bläuliche Klinker. Aus kalkreichen Tonmergel entstehen gelbe Ziegel. Verzogene und „verschmorte“ Ziegel sind zu scharf, helle (bleiche) Ziegel zu schwach gebrannt und deshalb weniger druckfest. Höhere Brenntemperaturen erhöhen die Dichte des Ziegelscherbens und verringern seine Wassersaugfähigkeit und Wasseraufnahmefähigkeit. Klinker: sind Mauerziegel, die aus geeignetem Ton, oft unter Zusatz von mineralischen oder metallischen Flussmittel bis zur Sinterung gebrannt werden. Der Sinterungspunkt ist der Schmelzpunkt der Mineralien. Das heißt: Die Rohlinge erhalten eine Temperatur bis zu 1400° C, wobei die Tonmineralien ange-

195


schmolzen werden und sich neu miteinander verbinden. Eigenschaften: sie sind abhängig von den Ausgangsstoffen, dem Härteverfahren (Brenntemperatur) und dem Materialgefüge. Dichtes Material ergibt schwere Ziegel, die sehr druckfest, widerstandsfähig und luftschalldämmend

sind. Je mehr Poren und Hohlräume im Materialgefüge sind, desto geringer wird die Rohdichte und Festigkeit, aber der Wärmeschutz verbessert sich. Nach Art und Gestalt unterscheiden wir Vollziegel bzw. Vollklinker und gelochte Ziegel. Zur besseren Mörtelhaftung sind an den Stoßflächen Rillen erlaubt.

5

Bild 5.19: Vollziegel (Normalformat, Maße in cm) a) ungelocht, c) Formstein (Beispiel): k in b) kürzere Seitenlänge rechteckiger Lochungen

Bild 5.20: a) Hochlochziegel A (Beispiel), b) Hochlochziegel B (Beispiel)

Bild 5.21: a) Beispiel für die Anordnung von Griffschlitzen bei Ziegeln 4 DF ( Wanddicke) b) Leicht-Hochlochzigel W haben bestimmte Mindest-Lochreihenzahlen in Richtung der Wanddicke (Lochung B) oder begrenzte Scherbenrohdichte

196


5

Bild 5.22: Leicht-Langlochziegel 8 DF a) für teilvermörtelte Stoßfugen (1 oder 2 Lochreihen), b) für unvermörtelte Stoßfugen

Wände, vorzugsweise für Innenwände. Steine für Mauerwerk mit Stoßfugenmörtel zeigt Bild 5.22a, ohne Stoßfugenmörtel Bild 5.22b. Rohdichteklassen s. Tab. 5.24, Festigkeitsklassen s. Tab. 5.32. Längen 24, 36,5, 49 cm: Breiten 11,5, 17,5, 24 und 30 cm; Höhen 7,1, 11,3 und 23,8 cm. Ziegelrohdichte ρz (s. Abschn. 2.1.3). Die Ziegelrohdichte gz errechnet man aus der Masse m des trockenen Ziegels; der Luftraum der Lochungen und Griffhilfen zählt dabei zum Volumen (5.23). Für die Berechnung der Scherbenrohdichte gsch gilt das Volumen der Rohdichte ohne Lochraum, bei normgerechter Prüfung gilt der Mittelwert der Rohdichte aus 10 Steinproben. Die Rohdichtegruppen nach DIN 105 zeigt Tabelle 5.24.

Bild 5.23: Ermitteln der Ziegelrohdichte

Beispiel 3 Wie groß ist die Rohdichte eines Hochlochziegels 3 DF, der getrocknet mit 4,746 dm3 Inhalt 5,620 kg wiegt? Losung Ziegelrohdichte m Masse (trocken) ρz = d = Vz Volumen ρz = 5,620 kg = = 1,18 kg/dm 3 4,746 dm3 Druckfestigkeit und Wärmedämmfähigkeit der Steine werden weitgehend von ihrer Rohdichte beeinflusst. Höhere Rohdichte ergibt im allgemeinen höhere Druckfestigkeiten, geringere Rohdichte dagegen eine verbesserte Wärmedämmung.

Die Druckfestigkeit βPR eines Mauersteins gibt die Höchstkraft in N an, die er auf einer Lagerfläche von 1 mm2 bis zum Bruch aufnehmen kann. Bei gelochten Ziegeln gehören die Löcher mit zur gedrückten Fläche. Die Prüfkörper erhalten mittels Glas- oder Stahlplatten abgeglichene Grund- und Deckflächen aus Mörtel (1 RT Zement + 1 RT Sand 0 bis 1 mm). Formate 2 DF werden am ganzen Stein geprüft (5.25a), gelochte NF- und DFFormate an zwei übereinander gemauerten ganzen Steinen (5.25b), NF- und DF-Vollsteine dagegen an je zwei übereinander gemauerten Steinhälften mit versetzt angeordneten Schnittflächen (5.25c).

197


Tabelle 5.24: Rohdichteklassen für Ziegel und Klinker nach DIN 105 Rohdichte in kg/dm3 (höchstzulässige Mittelwerte)

Ziegelart Leicht-Hochlochziegel Voll- und Lochziegel Hochfeste Ziegel und Klinker Keramikklinker Leicht-Langlochziegel

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0 1,2 1,2

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,4 1,4 1,4

1,6 1,6 1,6

1,8 1,8 1,8

2,0 2,0 2,0

2,2 2,2 2,2

1,0

Die kleinsten zulässigen Mittelwerte sind jeweils 0,09 kg/dm kleiner. Klinker haben eine mittlere Scherbenrohdichte von 1,9 kg/dm3 (Einzelwert 1,8), Keramikklinker von 2,0 kg/dm3 ( 1,9). 3

5

Bild 5.25: Prüfkörper zur Ermittlung der Ziegelfestigkeit a) für Steine > 2 DF, b) für Vollsteine DF und NF, c) für Lochsteine DF und NF

Die Ziegelfestigkeit βST ist die maßgebende Größe zur Bestimmung der Festigkeitsklasse. Sie berechnet sich aus der mit dem Formfaktor f multiplizierten Druckfestigkeit βPR (s. Beispiel). Der von der Steinhöhe abhängige Formfaktor f beträgt für 23,8 cm hohe Steine 1,2, für 17,5 cm hohe Steine 1,1, für alle anderen Steinhöhen 1,0. Beispiel 4 Wie hoch ist die Druckfestigkeit βPR eines Hochlochziegels 2 DF, der bei einer Druckbeanspruchung von 295 kN zu Bruch geht? Lösung β PR = =

F Höchstkraft = max A0 Druckfläche 295 000 N = 10,7 N/mm 2 240 mm⋅ 115 mm

βST = βPR · f = 10,7 N/mm2 · 1,0 = 10,7 N/mm2 Festigkeitsklasse 8 (5.25)

Bei normgerechter Prüfung gilt der geforderte Mittelwert (s. Klammerwerte Tabelle 5.25) aus 10 Druckversuchen. Bei Hochlochziegeln B und C sind vorher die Löcher, bei mittel- und großformatigen Steinen auch die Grifflöcher mit Papier zu verstopfen. Fuge und Ausgleichsschichten sollen 0,5 cm dick sein. Vor der Festigkeitsprüfung sollen die Probekörper 2 Tage feucht und 5 bis 7 Tage an der Luft lagern. Auf der Baustelle kann man die Druckfestigkeit mit Hilfe der Klangprobe grob einschätzen. Dichte und feste Steine klingen beim Anschlagen hell, Steine von geringerer Festigkeit klingen dumpf.

Frostbeständigkeit wird für alle Vormauerziegel, -leicht-Hochlochziegel und Klinker sowie für Keramikklinker verlangt. Ihr Gehalt an ausblühfähigen Salzen ist begrenzt. Keramikklinker erfüllen zusätzliche Anforderungen an Oberflächen-Ritzhärte, Färb- und Lichtbeständigkeit, Säure- und Laugenbeständigkeit, Wasseraufnahme ( 6 %) und Aussehen (eine Läuferund eine Kopfseite müssen rissefrei sein).

198


Tabelle 5.26: Druckfestigkeitsgruppen für Ziegel und Klinker in N/mm2 Ziegel und Klinker

Leicht-Hochlochziegel Leicht-Langlochziegel1) 4 8 12 20 28 2 4 6 12 20 (5) (10) (15) (25) (35) (2,5) (5) (7,5) (15) (25)

Druckfestägkeitsgruppen 1)

28 (35)

Hochfeste Ziegel Keramikund Klinker klinker 39 52 66 66 (45) (60) (75) (75)

Es gelten nur die Werte bis 12.

Tabelle 5.27: Formate (in cm)

5

Format Länge 1) Breite Höhe 1)

DF 24 11,5 5,2

NF 24 11,5 7,1

2 DF 24 11,5 11,3

3DF 24 17,5 11,3

4DF 24 24 11,3

5DF 24 30 11,3

6DF 10 DF 12 DF 15 DF 16 DF 18 DF 20 DF 24 24 24 36,5 49 36,5 49 36,5 30 36,5 30,0 24 36,5 30 11,3 23,8 23,8 23,8 23,8 23,8 23,8

Ziegel mit einoder beidseitig angeordneten Mörteltaschen für Reihenverlegung sollen das Nennmaß um ^ 5 mm, jedoch um nicht mehr als 9 mm überschreiten.

Die Abmessungen der Ziegel entsprechen der Maßordnung im Hochbau. In der DIN 105 werden u.a. Abmessungen und zulässige Maßabweichungen, Art und Gestalt, Rohdichte, Druckfestigkeit, Frostbeständigkeit Kennzeichnung und Benennung festgelegt. Tabelle 5.28: Kurzzeichen für Ziegel und Klinker Mz HLz LLz KMz KHLz KK KHK L... V...

Vollziegel Hochlochziegel Leicht-Langlochziegel Vollklinker Hochlochklinker Keramik-Vollklinker Keramik-Hochlochklinker = Leichtziegel, z.B. LHLz = Leicht-Hochlochziegel = Vormauerziegel z.B. VMz, VHLz, VLHLz

Ziegel und Klinker werden aus aufbereitetem Ton geformt, getrocknet und gebrannt. Die DIN 105 unterscheidet je nach Lochanteil in Vollziegel oder Lochziegel. Ziegel sind i.d.R. maßhaltig, druckfest, wasserbeständig, gut mörtelbindend, wetter-, feuer- und raumbeständig. Sie sind schlechte Wärmeleiter mit einer guten Wärmespeicherfähigkeit (vor allem beim Leicht- Hochlochziegel). Gegen chemische Angriffe sind sie widerstandsfähig aber trotzdem luft- und dampfdurchlässig.

Klinker sind sehr druckfest, hart, säurebeständig, frostbeständig und wenig oder gar nicht saugend. Da Klinker schwer sind, kann man sie als luftschalldämmend einsetzen. Ebenso sind sie gut geeignet für hochbelastetes Mauerwerk und zur Verblendung. Es gibt Ziegel und Klinker in unterschiedlichen Formaten, Rohdichte- und Druckfestigkeitsklassen. Nach der Materialart werden ungebrannten Steine unterschieden in: – Kalksandsteine (DIN 106-1) – Porenbetonsteine (DIN 4165) – Leichtbetonsteine (DIN 18151 und DIN 18152) – Normalbetonsteine (DIN 18153) Nach der Steinart werden unterschieden: Mauersteine mit Höhen 113 mm Vollsteine, Lochanteil einschl. Grifflöcher 15 % Lochsteine, Lochanteil einschl. Grifflöcher > 15 % Mauerblöcke mit Höhen > 113 mm, vorwiegend mit 238 mm Vollblöcke, Lochanteil einschl. Grifflöcher 15 % Vollblöcke mit Schlitzen, Schlitzanteil einschl. Grifflöcher 10 % Hohlblöcke mit Kammern Planblöcke für Dünnbettvermauerung


199

5.2.3 Kalksandsteine (KS-Steine)

Tabelle 5.30: Kalksandstein-Arten nach DIN 106

Kalksandsteine zeichnen sich durch winkelrechte, scharfkantige und planebene Oberflächen sowie besondere Maßtreue aus. Hintermauersteine eignen sich vorzugsweise für tragende Innen- und Außenwände, Vormauersteine und Verblender für frost- und schlagregenbeanspruchtes Sicht- und Verblendmauerwerk. (Herstellung seit 1880.) Herstellen. Ausgangsstoffe sind gemahlener Feinkalk (ungelöscht!) und Quarzsand mit hohem Kieselsäuregehalt im Mischungsverhältnis nach Masseteilen 1:12 bis 1:15 (5.28) Wirk- und Farbstoffe sind zulässig.

KS-Vollsteine (KS)

KS-Lochsteine (KSL)

KS-Blocksteine (KS)

KS- Hohlblocksteine (KSL)

KS- Vormauersteine (KS Vm) KS-Verblender (KS Vb)

sind < 11,3 cm hoch und dürfen einen Lochanteil von 15 % der Lagerfläche haben. Formate 2 DF dürfen, Formate > 3 DF müssen Griffhilfen nach Bild 4.38a erhalten. sind, abgesehen von durchgehenden Grifflöchern, fünfseitig geschlossen und < 11,3 cm hoch. Gesamt-Lochquerschnitt > 15 % der Lagerfläche (4.38b). sind, abgesehen von durchgehenden Grifflöchern, fünfseitig geschlossen und > 11,5 cm hoch. Der Lochanteil darf im Querschnitt < 15 % der Lagerfläche betragen. gleichen den Blocksteinen, haben jedoch einen GesamtLochquerschnitt > 15 % der Lagerfläche (4.38c). sind frostbeständig und gehören zur Festigkeitsklasse s: 12. sind frostbeständig und mindestens der Festigkeitsklasse 20 zugeordnet. Sie erfüllen höhere Ansprüche an Frostbeständigkeit, Färb- und Maßtreue sowie Begrenzung von Ausblühungen.

Formen. Drehtisch- oder Schubpressen verdichten die Rohmasse unter Pressdrücken von 10 bis 25 N/mm2 und formen sie in den gewünschten Formaten. Härten. In röhrenförmigen Kesseln (0 ca. 2 m) härten die Rohlinge unter Dampfdruck (0,8 bis 1,6 N/mm2) bei 160 bis 220° C nach 8 bis 16 Stunden aus. Die frei werdende Kieselsäure des Sandes bildet mit Kalk und Wasser eine dichte, feste Masse (Calcium-Hydrosilikat), die die Zuschlagkörner fest miteinander verbindet. Bild 5.29: Werdegang der Kalksandsteine

Löschen. In Mischmaschinen werden Löschwasser, Sand und Kalk intensiv gemischt. Der Kalk löscht dann in Silos, Reaktoren oder Löschtrommeln unter Hitzeentwicklung (80 bis 90° C) in 2 bis 4 Stunden zu Kalkhydrat ab. Erneute Wasserzugabe im Nachmischer bringt das Mischgut auf Pressfeuchte.

DIN 106 legt die Anforderungen fest und unterscheidet Voll-, Loch-, Block- und Hohlblocksteine (4.37). Griffhilfen (-löcher oder -taschen) sind für Formate ab 2 DF vorgesehen. Mörteltaschen (einoder beidseitig) sind erlaubt. Die bis 8 mm über das Nennmaß vergrößerte Steinlänge ermöglicht Reihenverlegung mit mörtelvergossenen Stoßfugen.

5

200


5

Bild 5.31: a) KS-Vollstein NF und 2 DF, b) KS-Lochstein 3 DF, c) KS-Hohlblockstein 12 DF mit Mörtel- und Grifftaschen

Bild 5.32: KS-Ratio-Blöcke und KS-Planelemente a) mit durchgehender Verzahnung, b) mit Verzahnung und Grifftasche, c) KS-Planelement mit Lochungen für das Versetzgerät

Abmessungen und Formate entsprechen der Maßordnung im Hochbau (5.33). Maßtoleranzen dürfen für den Einzelwert ± 3 mm, für den Mittelwert ± 2 mm nicht überschreiten. Ferner sind Einzelabweichungen von ± 4 mm und mittlere von ± 3 mm erlaubt für Höhen der Formate > 2 DF. Für Vormauersteine und Verölender sind Höhenabweichungen unzulässig.

Ratio-Blöcke (R-Blöcke) sind zugelassene Neuentwicklungen mit stirnseitiger Nut- und Feder-Verzahnung für rationelles Mauern ohne Stoßfugenmörtel.

KS-R-Blöcke sind Vollblöcke für Mauerwerk mit Lagerfugen aus Normalmörtel (5.31a). KS-R(P)-Planblöcke sind Vollblöcke für Mauerwerk mit Lagerfugen aus Dünnbettmörtel (5.31a). KSL-R-Blöcke sind 5seitig geschlossene Hohlblöcke mit Lochungen senkrecht zur Lagerfläche und daher wesentlich leichter als die R-Blöcke. Sie können deshalb auch noch von Hand vermauert werden. Dafür erhalten sie zusätzlich ergonomisch (kraftsparend) ausgeformte Grifftaschen (5.32b, 5.32a).


201

5

Bild 5.33: Verarbeitungserleichterungen neu entwickelter KS-Steine a) Praktische Grifftaschen und -löcher bei den Ratio-Blöcken b) Kleinkräne, auf der Decke verfahrbar, dienen dem Maurer als Verlegehilfe für die großformatigen KS-Elemente c) Mit der Greifzange des Krans lassen sich auch mehrere Planblöcke in einem Verlegevorgang einbauen

KS-Plan-Elemente (KS-PE) gleichen in der Form den oben beschriebenen Ratio-Blöcken (Nut- und Federausbildung an den Stirnseiten, 2 zylindrische Löcher als Transporthilfe, 5.31c, 5.32b). Ihre erheblich größeren Abmessungen (Länge 99,8 cm, Höhe 49,8 cm) nutzen die Tragkraft der Versetzgeräte (Kleinkräne) voll aus und vermindern den Arbeitsaufwand. Pass- und Ergänzungselemente werden von Computern errechnet, in Verlegeplänen dargestellt und passfertig vom Werk auf gesonderten Paletten mitgeliefert. KS-Planelemente gibt es für Wanddicken von 11,5 cm, 15 cm, 17,5 cm, 20 cm, 24 cm und 30 cm. Die Formathöhe von 49,8 cm stellt ausschließlich auf das Verarbeiten mit Dünnbett-Lagerfugen ab. Planelemente sind nur regional lieferbar.

Art

Formate 1)

KS-Loch- KSVollsteine steine (KS) (KSL)

Steinbreiten in cm: 11,5 17,5 24 30 und 36,5. Steinlängen in cm: 49,8 37,3 und 24,8. Steinhöhen in cm: 23,8 und 24,8 (bei Dünnbett-Lagerfugen).

Tabelle 5.34: Formate der Kalksandsteine nach DIN 106

DF NF 2 DF 3 DF 2 DF 3 DF 5 DF 8 DF 10 DF 12 DF 15 DF 16 DF 20 DF

KS-Hohlblocksteine (KSL)

KSL-R(P)-Blöcke gleichen den KSL-R-Blöcken, erhalten jedoch Lagerfugen aus Normalmörtel (4.39 b, 4.40a). Je 2 durchgehende senkrechte zylindrische Lochungen an jedem Ratio-Block dienen der Aufnahme der Blöcke durch Versetzgeräte beim Baustellentransport mit Kleinkränen (Versetzgeräten, 5.32, 5.33c)

1)

Maße in cm l b 24 11,5 24 11,5 24 11,5 24 17,5 24 11,5 24 17,5 24 30 24 24 30 24 36,5 1) 24 36,5 1) 30 49 1) 30 49 30

h 5,2 7,1 11,3 11,3 11,3 11,3 11,3 23,8 17,5 23,8 23,8 23,8 23,8

Blöcke mit einoder zweiseitigen Mörteltaschen sind bis zu 8 mm länger. Bei Steinen mit Nut und Federsystem gilt das Außenmaß als Abstand zwischen der Außenfläche der einen Stirnseite und der Nutgrundfläche der anderen Stirnseite. Für Plansteine gelten z.T. außerhalb der Maßordnung liegende Längen, Breiten und Höhen.

Als Steinrohdichte sind festgelegt 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1,0, 1,2, 1,4, 1,6, 1,8, 2,0 und 2,2 kg/dm3. Mittelwerte dürfen bis zu 0,09 kg/dm3 tiefer liegen. Für KS Vm und KS Vbl gelten die Werte ab 1,0.

202


Die Druckfestigkeitsklassen werden durch Farbmarkierungen an Kopf- oder Läuferflächen mindestens jedes 200. Steins (außer Vormauersteinen) gekennzeichnet (5.34). Häufig werden Druck-festigkeits- und Rohdichteklasse aufgedruckt (z.B. 6/1,2). Tabelle 5.35: Druckfestigkeitsklassen für Kalksandsteine 1)

5

1)

Gruppe

N/mm2

4

4 (5)

blau

6

6 (7,5)

rot

12

12 (15)

ohne

20

20 (25)

gelb

28

28 (35)

braun

36

36 (45)

violett

48

48 (60)

2 × schwarz

60

60 (75)

3 × schwarz

Farbstreifen

Mittelwerte stehen in Klammern.

Bei normgerechter Druckfestigkeitsprüfung gilt der Mittelwert von 6 Prüfkörpern aus trockenen Steinen. Die erzielten Bruchspannungen βPR bei 17,5 cm hohen Prüfkörpern sind mit dem Formfaktor f = 1,1 zu multiplizieren, bei 23,8 cm hohen mit dem Formfaktor 1,2. Bei Prüfkörperhöhen ≤ 11,3 cm entspricht die maßgebende Steinfestigkeit βST der Bruchspannung ßPR. Prüfkörper von Vollsteinen NF und DF bestehen aus zwei übereinandergelegten Steinhälften (Prüfkörperhöhe = 14,2 bzw. 10,4 cm), solche von Lochsteinen NF und DF aus zwei übereinandergelegten ganzen Steinen. Alle anderen Formate sind am ganzen Stein zu prüfen. Die normgerechte Bezeichnung der Kalksandsteine enthält: Steinart, DIN-Nr, Kurzzeichen (vgl. 5.36), Druckfestigkeitsgruppe, Rohdichteklasse und Format. Bei Block- und Hohlblocksteinen wird hinter dem Formatkurzzeichen die geplante Wanddicke in mm angegeben, z.B. 12 DF (240). Für Vormauersteine wird das Kurzzeichen um Vm ergänzt, für Verblender um Vb. Beispiele 6 Kalksandstein DIN 106 KS Vm L12-1,2-2 DF Kalksandstein DIN 106 KSL 12-1,0-12 DF (240)

Tabelle 5.36: Kurzzeichen für Kalksandsteine KS KSL KS Vm KS Vb R P

Voll- und Blocksteine Loch- und Hohlblocksteine Vormauersteine Verblender Ratio Plan

Verarbeitungshinweis. Das helle Verblendmauerwerk aus KS-Steinen ist empfindlich gegen Verschmutzungen. Niemals darf Salzsäure zur Beseitigung von Mörtelverfleckungen (wie z.B. bei Ziegelmauerwerk) verwendet werden. Die glatten Kalksandsteinmauerflächen erfordern besonders gut haftenden Spritzbewurf aus Zementmörtel als Putzgrund. Kalksandsteine werden aus einem Gemisch von Kalk, Sand und Wasser unter Preßdruck geformt und bei vorgespanntem Dampf ausgehärtet. Es gibt Voll- und Lochsteine als Kleinund Mittelformate sowie großformatige Block- und -Hohlblocksteine. Vormauersteine frostbeständig.

und

Verblender

sind

Vorzüge sind Maßtreue, planebene Steinflächen, gute Wärmespeicherung, Schutz gegen Luftschall. Unterschiedliche Rohdichtegruppen sowie Nennfestigkeiten bis zu 60 N/mm2 genügen vielfältigen Anforderungen im Mauerwerksbau.

5.2.4 Leichtbetonsteine Mauersteine aus Leichtbeton werden wegen ihrer günstigen Wärmedämmeigenschaften für Außenwände bevorzugt, vielfach aber auch für Innenmauerwerk benutzt. Die vergleichsweise geringen Mindestfestigkeiten zwischen 2 und 12 N/mm2 reichen für aufgehende Wände. An hochbelasteten Auflagerpunkten sind stattdessen oft festere Steine erforderlich. Leichtbetonarten unterscheidet man nach Material und Gefüge (5.37):


a) Leichtbeton aus gemischtkörnigen, porigen (leichten) Zuschlägen und dichtem Gefüge; b) Haufwerkporiger Leichtbeton mit porigen Zuschlägen. Die Zuschlagkörner sind meist nur punktweise oder teilflächig miteinander verkittet. Dadurch entsteht ein „offenes Gefüge“ mit reichem Hohlraumanteil (Haufwerksporigkeit). c) wie b), jedoch aus dichten Zuschlägen; d) Porenbeton (Gas- oder Schaumbeton) mit feinkörnigem und durch zahlreiche kleine Raumzellen durchsetztem Gefüge. Leichtbetonsteine mit grobporigen Zuschlägen (z.B. Blähton) und „offenem Gefüge“ nach Bild 5.37b sind infolge der vielfach unterbrochenen Kapillarwege fast ganz vor Durchfeuchtung geschützt.

Bild 5.37: Leichtbetonarten a) gefügedichter Leichtbeton mit porigen Zuschlägen, b) haufwerkporiger Leichtbeton mit porigen Zuschlägen, c) haufwerkporiger Leichtbeton mit dichten Zuschlägen, d) Porenbeton (Gas- oder Schaumbeton)

Bild 5.38: Werdegang der Naturbims-Vollsteine

203

Vollsteine und Vollblöcke aus Leichtbeton sind Mauersteine aus porigen, mineralischen Zuschlägen und hydraulischen Bindemitteln (z.B. Zement). Als Zuschläge eignen sich – Naturbims, – Hüttenbims (geschäumte Hochofenschlacke), – Steinkohlenschlacke (Kesselschlacke), – Ziegelsplit, – Sinterbims, – Tuff, – gebrochene porige Lavaschlacke, – Blähton, – Blähschiefer. Vollsteine haben Abmessungen nach Tabelle 5.39. Vollblöcke entsprechen Tabelle 5.40. Schlitze können, je nach Stein- (Wand-) breite in 3 bis 7 Reihen parallel zur Wanddicke angeordnet werden. Sie vermindern das Gewicht (die Masse) und tragen wesentlich zum verbesserten Wärmeschutz der Vollblöcke bei. Kurzzeichen für Steinarten: V Vollstein aus Leichtbeton Vbl Vollblock aus Leichtbeton VblS Vollblock aus Leichtbeton mit Schlitzen (vgl. Bild in Tab. 5.40) VblS-W Vollblock aus Leichtbeton mit Schlitzen und besonderen Wärmedämmeigenschaften Kurzzeichen für verwendete Zuschläge: NB Naturbims BT Blähton BT/NB Blähton und Naturbims Q Quarzsandzusatz

5

204


5

Die Herstellung richtet sich nach den Rohstoffen und den gewünschten Eigenschaften der Steine, die überwiegend in den Gebieten ihrer Zuschlagvorkommen verbreitet sind (z.B. Naturbims im Rheinland, Hüttenbims im Ruhrgebiet). Als Beispiel, das im wesentlichen für alle Steine gilt, zeigt Bild 5.38 den Werdegang von Naturbimssteinen. Höhere Druckfestigkeiten sind in der Regel nur durch Zusatz von Quarzsand möglich. Rüttelvorrichtungen sorgen für ausreichende Verdichtung des Frischbetons und sichern ein gleichmäßig festes Gefüge.

Tabelle 5.40: Vollblöcke (Vbl) aus Leichtbeton nach DIN 18152 Zeile

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Tabelle 5.39: Vollsteine (V) aus Leichtbeton nach DIN 18152 Zeile

1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 1) 2)

Format-Kurzzeichen

Maße bzw. Länge Breite l±3 b ±3

DF (Dünnformat) NF (Normalformat) 240 1,7 DF 2 DF 3 DF 3,1 DF 300 4 DF 240 5 DF 300 6 DF 365 6,8 DF 490 2) 8 DF 10 DF

Höhe h±3 52

115

FormatKurzzeichen 6 8 10 12 16 10 9 12 15 18 24 8 12 16 20 24

DF DF DF DF DF DF DF DF DF DF DF DF DF DF DF DF

Länge Maße l ± 3 Breite b±3 h±4 245 175 240 300 365 490 305 240 370 175 240 300 238 365 490 495 115 175 240 300 365

71 95 1)

175 145

113

Vollblock mit versetzten Schlitzen und Stirnseitennut (Beispiel für eine Draufsicht)

115 240

1)

95 1) 300

115

Regional bedingt Auch 495 mm, wenn der Vollstein mit Stirnseitennuten ausgestattet ist.

Geschlitzter Vollblock mit Stirnseitennut (Beispiel einer Draufsicht)

Die angegebenen Längen gelten im Regelfall für knirsch gestoßene Vermauerung. Bei Vollblöcken mit Nut- und Federausbildung an den Stirnseiten dürfen die Längen 247, 307, 372 bzw. 497 mm betragen. Längen von 240, 300, 365 bzw. 490 mm sind zulässig, bei Vollblöcken mit zwei ebenflächigen Stirnseiten verbindlich.

Tabelle 5.41: Steindruckfestigkeiten und -rohdichte der Vollsteine und Vollblöcke nach DIN 18152 Steinfestigkeitsklas- Zahl der Farbzeichen se V, Vbl Nuten 2 – grün 4 1 blau 6 2 rot 8 – keine 12 3 schwarz

Druckfestigkeit 2 4 6 8 12

Die Abmessungen der zugelassenen Steinformate (5.39 und 4.40) dürfen bis ± 3 mm abweichen, bei der Steinhöhe der Vollblöcke sogar bis ± 4 mm. Griffschlitze für Vollsteine 3 DF, für Vollblöcke 2 bis 6 Schlitzreihen parallel zur Längsseite (Tab. 5.40) sind erlaubt. Die seitlichen Stirnnuten (Mörteltaschen) der Vollblöcke lassen die rationelle Reihenverle-

in N/mm2 i.M. Steinrohdichte (Höchstwerte) in kg/dm3 2,5 5 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 7,5 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 10 15

gung mit nachträglichem Verguss der Stoßfugen zu. Festigkeits- und Rohdichteklassen enthält Tabelle 5.42. Die Rohdichte der Bimsvollsteine ist auf < 1,2, die der Bimsvollblöcke und der geschlitzten Vollblöcke auf 0,8 begrenzt. Sie ermöglichen günstige Wärmedämmwerte und kraftsparende Verarbeitung.


205

Die normgerechte Benennung zeigen unsere Beispiele für den Vollstein. Steinrohdichte 1,2 kg/dm3, Steinfestigkeit 6 N/mm2, Format 2 DF und den Vollblock aus Naturbims der Festigkeit 2 N/mm2, Rohdichte 0,5 kg/dm3 und dem Format 20 DF bei 300 mm Steinbreite mit Schlitzen und besondere Wärmedämmeigenschaften. Beispiele Vollstein DIN 18152 - V 6-1,2-2 DF, Vollblock DIN 18152-Vbl S-W 2-0,5-20 DF-300-NB

Großblockelemente zur Verarbeitung mit mechanischen Trenn- und Versetzgeräten sind 1 m lang und 0,5 m hoch. Sie werden auf der Grundlage von Zulassungen gefertigt. Porenbeton-Blocksteine und PorenbetonPlansteine Eigenschaft. Porenbeton-Blocksteine und Porenbeton-Plansteine sind großformatige Vollsteine aus dampfgehärtetem Porenbeton. Die Blocksteine werden in Normal- oder Leichtmauermörtel versetzt, die Plansteine, in Dünnbettmörtel. Das porige Materialgefüge mindert die Rohdichte (≤ 1,0 kg/dm3) und begrenzt die Festigkeit (≤ 8 N/mm2), steigert jedoch das Wärmedämmvermögen und die Diffusionsfähigkeit. Bekannt sind u.a. Ytong, Hebel und Siporex. Ähnlich wie die LeichtHochlochziegel lassen sie sich leicht sägen,

fräsen und bohren. Ihre Wassersaugkraft und aufnahmefähigkeit ist ähnlich groß wie bei den Ziegeln, jedoch erfordern sie längere Austrocknungszeiten. Dafür sind sie ausgesprochen ebenflächig und besonders maßhaltig und winkelgerecht. Zur Herstellung von Porenbeton-Block- und Plansteinen benutzt man feinkörnig gemahlenen Quarzsand, Zement und/oder Kalk, ferner Wasser, z.T. auch Zusatzmittel. Durch porenbildende Zusätze wird das Gemisch mit unzähligen Poren durchsetzt. Wasserstofftreibgas entwickelt sich aus Zugaben von Aluminiumoxid oder Kaliumcarbonat, Sauerstoff-Treibgas aus Chlorkalk oder Wasserstoffperoxid. Die standfest abgebundene Rohmasse wird maschinell in maßgenaue Blöcke getrennt, die in Härtekesseln unter Dampfdruck fest werden. Der gespannte Dampf verkürzt den Schwindvorgang des Materials. Die Steine sind dann weitgehend raumbeständig. Die Stirnseiten können einoder beidseitigen Mörteltaschen oder mit Nut und Feder ausgebildet werden. Steine mit Mörteltaschen können, Steine mit Nut und Feder müssen die Längenmaße der Tabelle 5.43a um 9 mm überschreiten. Die Steine können dann beim Vermauern trocken (stumpf) gestoßen werden (Material- und Arbeitsersparnis!). Steine mit einseitigen Mörteltaschen sind vorteilhafter beim Mauern von Ecken und Stößen (5.44).

Tabelle 5.42: Festigkeits- und Rohdichteklassen der Porenbeton-Block- und Plansteine nach DIN 4165 Festigkeitsklassen

Farbkennzeichen

2 4 6 8

grün blau rot

Mindestdruckfestigkeit in N/mm2 Einzel wert Mittelwert ≥2 ≥ 2,5 ≥4 ≥ 5,0 ≥6 ≥ 7,5 ≥8 ≥ 10

Rohdichteklassen (Höchstwerte in kg/dm3) zulässige Mittelwerte 0,35; 0,4; 0,45; 0,5 0,55; 0,60; 0,65; 0,70; 0,75; 0,80 0,65; 0,70; 0,8 0,8; 0,9; 1,0

Mittelwerte

dürfen bis 0,04 bzw. 0,09 kg/dm3 kleiner sein

Tabelle 5.43: a) Maße der Porenbeton-Blocksteine in cm Länge 1) ±3 mm Breite ± 3 mm Höhe ±3 mm

24 11,5 11,5

12 15

30 12,5 17,5

32,3 36,5 15 17,5 20 19 24

39 24 30

49 36,5

59 37,5

61,5 74 Breite und Höhe beliebig wählbar

b) Maße der Porenbeton-Plansteine in cm Länge ±3 mm Breite ±3 mm Höhe ±3 mm 1) 2)

24,9 29,9 31,2 33,22) 37,4 39,9 11,5 12 12,5 15 17,5 20 25 30 12,4 14,9 16,4 17,4 18,6 19,9 24,9

49,9 36,5

59,9 62,4 74,9 37,5 Breite und Höhe beliebig wählbar

Für Steine mit Mörteltaschen darf, für Steine mit Nut und Feder muss die Steinlänge um 9 mm größer sein. Bei größeren Steinbreiten und ab Rohdichteklasse 6 zwecks Gewichtseinsparung als maximale Steinlänge bevorzugt.

5

206


5

Normung. Die wichtigsten Anforderungen für Maße, Festigkeit und Rohdichte enthalten die Tabellen 5.42 und 5.43. Längen und Höhen der Plansteine sind mit Rücksicht auf die Dünnbettfuge größer gewählt. Abmessungen außerhalb der Maßordnung wurden fertigungstechnischer Belange wegen aufgenommen. Kennzeichnung. Steinart, Festigkeits- und Rohdichteklasse sind an jedem 10. Stein anzugeben, ferner das Herstellerkennzeichen entweder – durch Stempelung (schwarz) oder Prägung oder durch – Farbstempelung (nur bei den Festigkeitsklassen 2, 4, und 6 möglich). Steine mit besonders guten Wärmedämmeigenschaften (W-Qualität) erhalten das Kürzel W(z.B. PBW oder PPW). Beispiel PB 2-0,5 oder PP 2-0,5

Benennung. Es gibt diese Reihenfolge: – Benennung, – DIN-Haupt-Nr., – Steinart (PB für Blocksteine, PP für Plansteine), – Festigkeitsklasse, – Rohdichteklasse, – Länge (mm), – Breite (mm), – Höhe (mm).

Bild 5.44: a) Porenbeton-Plansteine N + F ohne Stoßfugenvermörtelung b) Porenbeton-Blocksteine mit Mörteltaschen Beispiel Porenbeton-Blockstein DIN 4165-PB 2-0,5-490 × 300 × 240 Porenbeton-Planstein DIN 4165-PP 2-0,5-499 × 300 × 249

Die Rohdichte prüft man an 3 Prüfstücken (10 cm × 10 cm) aus der Steinmitte von 3 Steinen, die Druckfestigkeit an 6 Steinen. Maßgebend ist jeweils der Mittelwert, bei der Festigkeitsklasse auch der kleinste Einzelwert. Porenbeton-Planelemente („Jumbo“-Format, noch nicht genormt) sind 99 cm lang, 62,3 cm hoch und 12,5 bis 37,5 cm dick. Sie werden mit Minikränen in Dünnbettmörtel versetzt. Hohlblöcke aus Leichtbeton - Herstellung und Eigenschaften. Hohlblöcke nach DIN 18151 sind fünfseitig geschlossene, großformatige Mauersteine (Zweihandsteine) aus Leichtbeton. Dieser Leichtbeton besteht aus Normzement und porigen Zuschlägen nach DIN 4226. Zumischungen aus dichten Zuschlägen (z.B. Quarzsand) sind bis zu 15 % des verdichteten Betonvolumens erlaubt. Ebenso Zusatzstoffe aus Steinkohlenflugasche, Gesteinsmehl oder Kalk sowie Zusatzmittel nach DIN 1045. Herstellung und Eigenschaften ähneln den Leichtbeton-Vollblöcken (DIN 18152). Luftkammern, zur Unterseite hin geöffnet und symmetrisch in 1 bis 6 Lochreihen verteilt, dienen der Gewichtseinsparung und Wärmedämmung. Es gibt 1-, 2-, 3-, 4-, 5- und 6-Kammer-Hohlblöcke (5.45). Im Regelfall sind Mörteltaschen an beiden Stirnseiten vorgesehen. Auch Nut- und Federausbildungen für Reihenverlegung ohne Stoßfugenmörtel sind zulässig. Die Steinlängen liegen daher bis 0,7 cm über dem Nennmaß (außer bei Steinen mit glatten Seitenflächen). Ist nur eine Stirnfläche ebenflächig, muss die gegenüberliegende Mörteltasche Stirnseiten (mit der doppelten der üblichen Nuttiefe) aufweisen. Das umständliche Schlagen von Teilsteinen lässt sich durch Mitverwenden von LeichtbetonVollsteinen (2 DF bis 5 DF) nach DIN 18152 vermeiden. Die genormten Festigkeitsklassen 2, 4, 6 und 8 kennzeichnet man durch Farbzeichen oder Nuten an der Längsseite H 1 × 0,5 × 4 cm nach Tabelle 5.47). Die Steinrohdichte (früher Betonrohdichte = Steinvolumen ohne Hohlklammern) berücksichtigt das Steinvolumen einschließlich der Hohlkammern (Tab. 5.48).


207

Bild 5.45: Leichtbeton-Hohlblöcke mit Blick auf die Unterseite (Beispiele) a) Einkammer-Hbl, b) Zweikammer-Hbl, c) Dreikammer-Hbl, d) Vierkammer-Hbl, e) Fünfkammer-Hbl, f) Sechskam-mer-Hbl

Die normgemäße Benennung (Kurzbezeichnung) enthält Angaben über Steinart DIN-Nr., Zahl der Hohlklammern je Steinbreite, Festigkeitsklasse, Rohdichte – Steinformat und -breite (= Wanddicke) innen. Buchstabe Q steht für Quarzzusatz.

Tabelle 5.46: Formen, Formate und Abmessungen der Leichtbeton-Hohlblöcke Form

Formatkurzzei- Maße in mm chen Länge 1) Breite l±3 b±3 12 DF

495

9 DF

370

16 DF

495

12 DF

370

8 DF

245

2 K Hbl 3 K Hbl 4 K Hbl 5 K Hbl

20 DF

495

15 DF

370

10 DF

245

3 K Hbl 4 K Hbl 5 K Hbl 6 K Hbl

24 DF

495

18 DF

370

12 DF

245

16 DF

245

1 K Hbl 2 K Hbl 2 K Hbl 3 K Hbl 4 K Hbl

5 K Hbl 6 K Hbl 1)

2)

Höhe h±4

175

240

Beispiel 8 Hohlblock DIN 18151-2 K Hbl 2-0,7-16 DF-240 Leichtbetonsteine dürfen auch nach einem bestimmten Zuschlag benannt werden (z.B. Bimsbeton-Hohlblockstein), wenn davon 85 Vol.% im verdichteten Beton enthalten sind.

Lieferscheine sind grundsätzlich jeder Steinlieferung beizufügen (Normforderung!). Sie geben an: Hersteller und Werk, Herstellerzeichen, Anzahl und normgemäße Bezeichnung der gelieferten Steine, fremdüberwachende Stelle und Empfänger, Tag der Lieferung. Güteschutzplaketten – eine Selbstverpflichtung der rheinischen Bimsindustrie - sind an jedem 50. Bimbsbeton-Hbl-Stein bzw. jedem Steinpaket angebracht. Sie enthalten auch das Farbzeichen der Festigkeitsgruppe, die Rohdichteklasse und den verwendeten Zuschlag. Tabelle 5.47: Festigkeitsklassen und Farbzeichen der Hohlblöcke

300

238 2)

365

Festigkeitsklasse 2 4 6 8

Druckfestig- Farbzeikeit in N/mm2 chen i.M. ≥ 2,0 2,5 grün 4,0 5 blau 6,0 7,5 rot 8,0 10,0 Stempel

Anzahl der Nutzen – 1 2 –

Tabelle 5.48: Steinrohdichte der Hohlblöcke 490

Die angegebenen Längen gelten im Regelfall für knirsch gestoßene Vermauerung. Bei Hohlblöcken mit Nut- und Federausbildung an den Stirnseiten dürfen die Längen 247 mm, 372 mm bzw. 497 mm betragen. Längen von 240 mm, 365 mm bzw. 490 mm sind zulässig, bei Hohlblöcken mit ebenflächigen Stirnseiten verbindlich. Regional auch 175 mm.

Rohdichteklasse 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,2 1,4

Mittelwert der Steinrohdichte in kg/dm3 0,41 bis 0,50 0,51 bis 0,70 0,51 bis 0,60 0,71 bis 0,80 0,81 bis 0,90 0,91 bis 1,00 1,01 bis 1,20 1,21 bis 1,40

5

208


Lochsteine aus Leichtbeton Ausgangsstoffe, Herstellung, Eigenschaften und Verwendung der Leichtbeton-Lochsteine nach DIN 18149 gleichen den LeichtbetonHohlblocksteinen. Lochungen von 25 % der Lagerfläche und Grifflöcher (5.49 und 5.50) sowie die Begrenzung der Steingröße bis zum Format 6 DF erlauben die Verarbeitung als Einhandstein. 5

Tabelle 5.49: Lochsteine aus Leichtbeton nach DIN 18149 Formate Länge in Breite in Höhe in Mindest- Griffcm ±3 cm ±3 cm ±4 lochzahl löcher mm mm mm 2 DF 24 11,5 11,3 4 – 3 DF 24 17,5 11,3 7 1 5 DF 24 30,0 11,3 8 2 6 DF 24 36,5 11,3 8 2 Rohdichteklassen Höchstwerte in kg/dm3 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 1,6

Zur Prüfung der Steinrohdichte errechnet man den Mittelwert aus 6 Steinproben in kg/dm3. Die Betonrohdichte darf 2 kg/dm3 nicht überschreiten. Die Druckfestigkeitsklasse (5.51) wird durch Nuten oder Farbe an mindestens jedem 50. Stein vermerkt. Im Zweifelsfall gilt das Farbzeichen. Prüfung der Druckfestigkeit nach dem

Mittelwert aus 6 Druckversuchen. Zuvor müssen die Druckflächen jedes Steins mit Zementmörtel (MV 1:1) oder Gips planeben abgeglichen und die Lochungen mit Papier o.a. verstopft werden. Tabelle 5.50: Festigkeitsklassen der Leichtbeton-Lochsteine nach DIN 18149 Festigkeitsklasse LLB 4 LLB 6 LLB 12

Druckfestigkeit in N/mm2 i.M. 4 5 6 7,5 12 15

Zahl der Nuten

Farbzeichen

1 2 3

blau rot schwarz

Normgerechte Benennung zeigt das folgende Beispiel für einen Leichtbeton-Lochstein der Rohdichteklasse 1,4, Festigkeitsklasse 6 und des Formats 3 DF. Beispiel 9 Lochstein DIN 18149 LLB 6-1,4-3 DF Die Benennung nach den verwendeten Leichtzuschlag (z.B. Lochstein aus Ziegelsplitt) ist erlaubt, wenn dieser 85 Gew.- % des verdichteten Betons beträgt. Ein Q (z.B. Lochstein aus Ziegelsplitt Q) deutet auf die Mitverwendung dichter Zuschläge (Sand, Kies) hin. Andere Steine nennen wir Lochsteine aus Leichtbeton mit gemischten Zuschlägen.

Bild 5.51: Lochsteine aus Leichtbeton, Lochbeispiele für die Formate a) 2 DF, b) 3 DF, c) 5 DF


209

Leichtbetonsteine gibt es als Voll-, Loch-, Block- und Hohlblocksteine, Luftkammern und reicher Porenanteil gewährleisten günstige Wärmedämmeigenschaften, begrenzen jedoch Rohdichte und Festigkeit auf geringe bis mittlere Werte. Verwendung überwiegend im Wandbau, besonders für Außenwände, nicht für schlanke, hochbelastende Pfeiler. Arten:

(z.B. Zement). Zumischungen aus porigem Zuschlag sind möglich. Zur Unterseite hin geöffnete Hohlkammern verringern das Steingewicht. Betonhohlblocksteine eignen sich vorwiegend für Mauerwerk ohne besondere Anforderungen an den Wärmeschutz (z.B. nicht beheizbare Keller) und ähneln in Form und Gestalt den LeichtbetonHohlblocksteinen nach DIN 18151.

– Vollsteine und Vollblöcke aus Leichbeton mit porigen Zuschlägen nach DIN 18152. – Porenbeton-Blocksteine und Porenbeton-Plansteine aus dampfgehärtetem Porenbeton nach DIN 4165. – Hohlblocksteine aus Leichtbeton mit porigen Zuschlägen nach DIN 18151 (Ein-, Zwei-, Drei- und Vierkammersteine), – Lochsteine aus Leichtbeton nach DIN 18149 als Einhandsteine. Mit den großen Formaten lassen sich die Arbeitsbedingungen und die Leistungswerte gleichermaßen verbessern durch: – handgerechte Griffhilfen, – mörtelfreie Stoßfugen durch Nut- und Federverbindungen, – Dünnbett-Lagerfugen oder Mörtelschlitten-Einsatz, – Steintransport und -Verlegung mit Hilfe fahrbarer Kleinkräne, – mechanische Stein-, Trenn- bzw. Spaltgeräte.

Arten. Nach Anzahl der in Steinbreite nebeneinander angeordneten Hohlkammern unterscheidet man 1-, 2-, 3- und 4-KammerHohlblocksteine (KHbn). Abmessungen und Größen zeigt Tabelle 5.51, die Anordnung der Hohlkammern Bild 5.53. Für Stege und Stirnseitennuten sind Mindestmaße vorgeschrieben. Jeder 50. Stein erhält außer dem Werkzeichen und der Rohdichteklasse Nuten oder Farbstriche zur Kennzeichnung der Festigkeitsgruppe (5.54). Die normgemäße Bezeichnung verdeutlicht das folgende Beispiel für einen DreikammerHohlblockstein aus Beton mit der Druckfestigkeitsklasse 6, der Steinrohdichte 1,6 m und den Abmessungen 36,5 cm Länge, 30 cm Breite, 23,8 cm Höhe.

5.2.5 Hohlblocksteine aus Beton Eigenschaften. Hohlblocksteine nach DIN 18153 bestehen aus mineralischen dichten Zuschlägen nach DIN 4426 T1 (Sand oder Kiessand) und hydraulischen Bindemitteln

Bild 5.53: Dreikammer-Betonhohlblockstein (3 K Hbn, Beispiel)

Tabelle 5.52: Hohlblocksteine aus Beton nach DIN 10053 Form 1-, 2-K Hbn 2-, 3-, 4 K Hbn

Format-Kurzzeichen (Zahl = Steinbreite in cm) 17,5 17,5 × 17,5 m 17,5 m × – – 24 24 × 24 m 24 m × 24 k 24 k × 30 × 30 m 30 m × 30 k 30 k × 3-, 4 K Hbn – – – 36 m × 36 k 36 k × Steinhöhe in cm 23,8 17,5 23,8 17,5 23,8 17,5 Steinlänge 1) in cm 49 3 6,5 24 1) Steine mit Stirnseitennuten auch je 0,5 cm länger; m mittlere Länge = 36,5 cm, k kurze Länge = 24 cm, × Steinhöhe = 17,5 cm

5

210


Tabelle 5.54: Druckfestigkeit (nach 28 Tagen) und Kennzeichnung Druckfestigkeitsgruppe Hbn 4 Hbn 6 Hbn 12

Druckfestigkeit in N/mm2 EinzeIwert/MitteIwert 4 5 6 7,5 12 15

Kennzeichnung Nuten Farbe 1 blau 2 rot 3 schwarz

Rohdichteklassen Größtwerte in kg/dm3 1,2 1,4 1,6 und 1,8

Als Festigkeit gilt der Mittelwert aus 6 Druckversuchen. Die Masse des Einzelsteins darf 30 kg, die mittlere Steinrohdichte 1,6 kg/dm3 nicht überschreiten (Prüfung an 6 Steinen).

5

Beispiel 10 Hohlblockstein DIN 18153-3 K Hbn 6-1,6-30 m Die neu entwickelten Vormauersteine (Vm) und -blocke (Vmb) mit naturnaher, bruchrauher oder besonders gestalteter (Sichtbeton-) Oberfläche werden zunehmend für Sichtmauerwerk (innen, außen, freistehende Wände in Außenanlagen) sowie für die Außenschale mehrschaliger Außenwände mit Luftschicht und ggf. Wärmedämmung verwendet.

Hohlblocksteine aus Beton nach DIN 18153 aus Sand oder Kiessand und Zement sind großformatige, fünfseitig geschlossene Mauersteine für Mauerwerk mit untergeordneten Ansprüchen an Wärmeschutz und Tragfähigkeit. Es gibt Ein-, Zwei-, Drei- und Vierkammersteine in den Druckfestigkeitsklassen 4, 6 und 12 (N/mm2).

Die neue DIN 18153 wird die NormalbetonMauersteine in 3 Gruppen einteilen (5.55).

Tabelle 5.55: Normalbeton-Mauersteine nach DIN 18153 (geplant) Bezeichnung

Kurzzeichen

Hohlblöcke Vollblöcke Vollsteine Vormauersteine Vormauerblöcke

Hbn Vbn Vn Vm Vmb

Längen

Breiten

in cm

in cm

Höhen

Rohdichteklassen in kg/dm3 1,61,8 2,02,2 2,4

in cm s. Tab. 5.51 s. Tab. 5.51

24 49

9 10 11,5 14

19 24 29 49

5,2 17,5 17,5

Festigkeitsklassen in N/mm2 6 12 20 28 36 48

7 9,5 11,5 23,8 19 23,5

5.3 Bindemittel und Mörtel Aus Bindemittel, Gesteinskörnung und Wasser wird Mörtel hergestellt. Bindemittel sind mineralische Stoffe, die mit anderen Stoffen infolge chemischer und physikalischer Vorgänge erhärten. Rohstoffe und Herstellungsverfahren bestimmen die Eigenschaften der Bindemittel. Der Bindemittelleim (Gemenge aus Bindemittel und Wasser) umhüllt die Gesteinskörner.

Das Bindemittel und die Gesteinskörner bilden nach dem Erhärten des Bindemittels eine feste, zusammenhängende Masse – einen künstlichen Stein. Als Gesteinskörnung enthält der Mörte, Sand, der in unterschiedlich großer Körnung eingesetzt wird. Die Bindemittel für Mauer und Putzmörtel sind im Bild 5.56 dargestellt.

211

5.3 Bindemittel und Mörtel

5

Bild 5.56: Bindemittel für Mauer- und Putzmörtel

Baukalke sind Bindemittel, die der DIN 1060 entsprechen. Nach den Rohstoffen, der Art der Erhärtung und der Beständigkeit unterscheidet man Luftkalke und hydraulisch erhärtende Kalke.

5.3.1 Luftkalke Rohstoff für die Herstellung von Luftkalk sind möglichst reiner Kalkstein (kohlensaurer Kalk, Calciumcarbonat CaCO3) oder Dolomitstein, ein Calcium-Magnesiumcarbonat (CaCO3 · MgCO3). Brennen. Der von Verunreinigungen befreite Kalkstein wird gebrochen und in einem Schachtofen erhitzt (gebrannt). Die Brenntem-

Bild 5.57: Werdegang der Baukalke

peratur liegt mit ca. 900°C unterhalb der Sintergrenze, d.h. das Gestein glüht durch, wird aber nicht angeschmolzen. ■ Laborversuch Ein flaches, trockenes Kalksteinstückchen wird gewogen, über einer Gasflamme etwa eine Viertelstunde glühend gebrannt und nach dem Abkühlen erneut gewogen. Ergebnis Der Kalkstein wird heiß, verliert an Masse und zerbröckelt leicht. ■ Laborversuch In eine Porzellanschale legen wir ein Stückchen Kalkstein, in eine andere gebrannten Kalk und betropfen beide mit Wasser. Ergebnis Der Kalkstein saugt kaum, der gebrannte Kalk dagegen begierig Wasser auf, erhitzt sich und zerfällt, wobei Wasser verdampft.

212


■ Laborversuch Versuchsanordnung wie in Laborversuch 2. Beide Proben werden jedoch nicht mit Wasser, sondern mit verdünnter Salzsäure Übergossen. Ergebnis Der Kalkstein braust auf; es entwickelt sich Gas, das einen brennenden Holzspan zum Erlöschen bringt. Aus dem gebrannten Kalk wird dagegen kein Gas freigesetzt.

5

Die unterschiedlichen Eigenschaften von Kalkstein und gebranntem Kalk zeigen, dass sich der Kalkstein durch Erhitzen chemisch verändert. Beim Durchglühen des Gesteins entweicht Kohlendioxid, als Brennprodukt bleibt Branntkalk zurück: CaCO3 → Calciumcarbonat (Kalkstein)

CaO + Calciumoxid (Branntkalk)

CO2 Kohlendioxid

Die Reaktion läuft nur ab, wenn Wärme zugeführt wird (endothermer Vorgang). Der Branntkalk verliert durch die Abspaltung des Kohlendioxids 44 % an Masse. Löschen. Durch Zugabe von Wasser wird aus Branntkalk das Bindemittel Kalk gewonnen. ■ Laborversuch Auf einige Branntkalkstückchen in einem Reagenzglas gießen wir Wasser und tauchen rotes Lackmuspapier in die milchige Flüssigkeit. Ergebnis Das Lackmuspapier färbt sich blau. ■ Laborversuch 5 Frischer Branntkalk in Faustgröße wird in einer Porzellanschale langsam mit so viel Wasser Übergossen, wie die Poren des Kalks aufsaugen können. Ergebnis Der Branntkalk zeigt unter Hitze- und Dampfentwicklung Formveränderungen. Er platzt und zerfällt zu Pulver. Bei weiterem Wasserzusatz entsteht unter Umrühren Kalkmilch. Allmählich bildet sich am Boden Kalkteig, dessen Volumen größer ist als das des Branntkalks.

Branntkalk verbindet sich mit Wasser zu Kalklauge (Löschkalk): CaO + Calciumoxid (Branntkalk)

H 2O → Wasser

Ca(OH)2 Calciumhydroxid (Löschkalk)

Ergiebigkeit. Bei der chemischen Verbindung von Branntkalk mit Wasser wird Wärme frei (exothermer Vorgang). Beim Löschen nimmt das Volumen des Kalks etwa um das 2,5fache zu; er „gedeiht“. Diese Volumenzunahme nennt man Ergiebigkeit. Sie ist ein Qualitätsmerkmal des Löschkalks. Eine möglichst große Volumenzunahme lässt erwarten, dass alle Branntkalkteilchen mit Wasser chemisch reagiert haben. Das ist wichtig, denn nicht gelöschte Branntkalkteile löschen später im Mörtel nach, vergrößern ihr Volumen und beeinträchtigen dadurch die Festigkeit des Mörtels. Richtiges Löschen ist deshalb Voraussetzung für die Qualität des Löschkalks. ■ Laborversuch 6 In vier weite, hitzebeständige Bechergläser füllen wir je eine flache Schicht Branntkalkstückchen. In drei Gläser wird nun kaltes Wasser gegossen, und zwar in das erste Glas ebensoviel Wasser wie Kalk, in das zweite das Vierfache, in das dritte nur ein Drittel der Kalkmenge. In das vierte Glas gießen wir die vierfache Menge heißen Wassers auf den Branntkalk. Ergebnis Sehr unterschiedliche Löschvorgänge und Löschergebnisse.

„Ersaufen“ und „Verbrennen“. Die Menge des Löschwassers muss auf die Menge des Branntkalks abgestimmt sein. Zu viel oder zu wenig Löschwasser mindert die Qualität des Löschkalks. Im ersten Fall „ersäuft“ der Kalk, weil das Wasser nicht die nötige Löschtemperatur erreicht; der Kalk löscht nur unvollständig, wird körnig und gedeiht unzureichend. Im zweiten Fall „verbrennt“ der Kalk, weil die übermäßige Hitzeentwicklung das Wasser verdampfen lässt; es entsteht eine pulvertrockene Masse mit vielen ungelöschten Teilchen. Die Masse ist kurzfristig nicht mehr löschfähig, nachträglich zugegebenes Wasser kann sich nicht mehr genügend erwärmen. Erhärten. Löschkalk wird mit Sand und Wasser zu Mörtel verarbeitet (s. Abschn. 5.3.10.3). ■ Laborversuch In ein Reagenzglas wird erhärteter Kalkmörtel (alter Kalkputz), in ein anderes Kalkmörtel aus frisch gelöschtem Kalk gegeben und mit verdünnter Salzsäure Übergossen. Ergebnis Der erhärtete Kalkmörtel braust auf; das sich entwickelnde Gas hat dieselben Eigenschaften wie das Gas, das wir aus Kalkstein freigesetzt haben (s. Versuch 3). Der erhärtete Kalkmörtel enthält wieder CO2.

213


Luftkalk erhärtet durch Aufnahme von Kohlendioxid unter gleichzeitiger Abgabe des chemisch gebundenen Löschwassers: Ca(OH)2 + CO2 → CalciumKohlenhydroxid dioxid (Löschkalk)

CaCO3 + H2O Calcium- Wasser carbonat (Kalkstein)

Branntkalk (CaO) – entsteht durch Brennen von Kalkstein bei ca. 900°C. Dabei entweicht Kohlendioxid. – verbindet sich mit Wasser zu Löschkalk (Ca(OH)2), der durch Aufnahme von Kohlendioxid erhärtet (6.3).

5.3.2 Hydraulisch erhärtende Kalke Nach Abschluss des Erhärtungsvorgangs hat sich der Löschkalk wieder zu Kalkstein zurückverwandelt – zum Ausgangsstoff der Kalkgewinnung. Die Erhärtungsreaktion, bei der Kohlendioxid gebunden wird, nennt man Carbonaterhärtung oder Carbonatisierung.

Bild 5.58: Kreislauf des Luftkalks

Das zum Erhärten nötige Kohlendioxid liefert die Luft. Erhärten unter Luftabschluss ist nicht möglich. Weil die Luft nur etwa 0,03 % Kohlendioxid enthält, dauert das Erhärten sehr lange (einige Monate). Nur erhöhte Zufuhr von Kohlendioxid beschleunigt das Erhärten. Deshalb werden Innenräume dauernd gelüftet. Zugluft muss allerdings vermieden werden, weil der Mörtel sonst austrocknet und reißt. Durch Aufstellen von Öfen, die viel Kohlendioxid entwickeln, lässt sich das Erhärten beschleunigen. Wegen der Wärmeentwicklung ist jedoch die Gefahr des Austrocknens besonders groß.

Diese Baukalke erhärten nach dem Anmachen mit Wasser an der Luft (Carbonatisierung) und unter Luftabschluß weiter. Hydraulisch erhärtende Kalke können auf zwei Wegen gewonnen werden. Hydraulische Stoffe (z.B. Trass, Hüttensand) werden dem Luftkalk beigemischt. Sie enthalten reaktionsfähige saure Bestandteile, vor allem Kieselsäure, die mit dem Kalkhydrat (Ca(OH)2), auch unter Luftabschluss, aber bei Anwesenheit von Wasser, wasserunlösliches Kalksilikat CaSiO3 bilden. Diese Zuschläge gehören nicht zu den Bindemitteln; sie haben ein latentes (verborgenes) Erhärtungsvermögen, das durch geeignete Anreger (z.B. Kalkhydrat, Zement) wirksam wird. Schon die Römer hatten dem Luftkalk Vulkanerde beigemischt und ihn auf diese Weise im Wasser erhärtbar gemacht. In Anlehnung an den Namen der Stadt Pozzuoli bei Neapel, wo die Römer Vulkanerde abbauten, heißen die hydraulischen Zuschläge auch Puzzolane. Tonhaltiger Kalkstein wird ohne besondere Aufbereitung unterhalb der Sintergrenze (ca. 1200°C) gebrannt. Dabei verbinden sich die Bestandteile des Tons (SiO2, Fe2O3, Al2O3), Hydrau-lefaktoren genannt, mit einem Teil des entstandenen Branntkalks. Das Brennprodukt enthält noch viel Branntkalk; es wird im Trockenverfahren zu feinem Pulver abgelöscht. Reicht der Anteil an löschfähigem Branntkalk nicht für eine ausreichende Feinheit muss das Produkt gemahlen werden. Mit steigendem Anteil an Hydraulikfaktoren sinken Löschfähigkeit und Ergiebigkeit, die Festigkeit nimmt zu. Weil ein Teil des Bindemittels nur durch Aufnahme von Kohlendioxid erhärtet, ist eine bestimmte Luftlagerungszeit vorgeschrieben, bevor es unter Luftabschluss

5

214


weiter erhärten kann. Mit Zunahme der Hydraulefaktoren verkürzt sich dieser Zeitraum. Die hydraulische Erhärtung verlangt ausreichende Feuchtigkeit. Notfalls müssen Maßnahmen für die Zufuhr oder Erhaltung der Feuchtigkeit getroffen werden.

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Hydraulisch erhärtende Kalke enthalten – Kalkhydrat das durch Aufnahme von Kohlendioxid erhärtet – hydraulische Bestandteile, die mit Wasser auch unter Luftabschluss erhärten.

geschmeidigen Mörtel, der sich gut verarbeiten lässt (besonders die Luftkalke). Baukalke bleiben auch nach dem Erhärten verhältnismäßig elastisch und neigen deshalb weniger zu Rissebildungen. Die Verwendung des Mörtels wird von der unterschiedlichen Erhärtungsreaktion der Baukalke bestimmt. Luftkalkmörtel kann man nur für Bauteile nehmen, die dauernd der Luft ausgesetzt sind (5.59). Handelsformen. Baukalke kommen als ungelöschte und gelöschte Erzeugnisse in den Handel. Dabei sind zu unterscheiden: = Branntkalk in stückiger (ungemahlener) Form Feinkalk = Branntkalk, der zu Pulver gemahlen ist Kalkteig = Löschkalk, im Naßverfahren hergestellt und eingesumpft Kalkhydrat = Löschkalk, im Trockenverfahren hergestellt, pulverförmig Stückkalk

5.3.3 Arten, Eigenschaften, Verwendung Baukalke werden zur Herstellung von Mauerund Putzmörtel verwendet. Sie ergeben sehr Tabelle 5.59: Übersicht über die Baukalke Kalkart Luftkalke Weißkalk

Rohstoffe/Zusammensetzung

möglichst reiner Kalkstein, CaCO3; nach dem Brennen mindestens 80 % freies, reaktionsfähiges Calcium- und Magnesiumoxid, höchstens 10 % Magnesiumoxid und 7 % Kohlendioxid Dolomitkalk dolomitischer (magnesiumhaitiger) Kalk, CaCO3-MgCO3; außer mindestens 10 % Magnesiumoxid wie Weißkalk hydraulisch erhärtende Kalke Wasserkalk mergeliger (toniger) Kalkstein; mindestens 70 % freies, reaktionsfähiges Calciumoxid, höchstens 7 % Kohlendioxid; Brennen unterhalb der Sintergrenze

Hydraulischer Kalk

Hochhydraulischer Kalk

Eigenschaften

Verwendung

löscht kräftig ab, sehr ergiebig (mind. 2,4fach); geschmeidig; mäßige Festigkeit (nicht genormt); weiße Farbe; Schüttdichte 0,5 kg/l

aufgehendes Mauerwerk; nicht für dichte Steine; Innenputz, Anstriche; Zusatz zu Zementmörtel

unterschiedlich kräftiges Löschen; weiße bis leicht graue Farbe; sonst wie Weißkalk

wie Weiß kalk

löscht träger als Luftkalke, zerfällt aber zu Pulver; Ergiebigkeit mindestens 1,8fach; schwach hydraulisch; nach 7 Tagen Lufterhärtung wasserlagerungsfähig; Schüttdichte 0,7 kg/l Kalksteinmergel, kein Mindestzerfällt beim Löschen nicht vollwert für Calcium- und Magnesiständig, deshalb im Kalkwerk umoxid verlangt; höchstens 12 % nach Löschen gemahlen; ErgieKohlendioxid; Brennen unterhalb bigkeit ist nicht mehr festgelegt; der Sintergrenze nach 5 Tagen wasserlagerungsfähig; Schüttdichte 0,8 kg/l; Druckfestigkeit 2 N/mm2 a) Kalksteinmergel, Brennen vorwiegend hydraulische Erhärunterhalb der Sintergrenze tung; nach 3 Tagen wasserlageb) Luft- bzw. Wasserkalk und rungsfähig; Schüttdichte g hydraulische Stoffe mischen 1,0 kg/l; Druckfestigkeit 5 N/mm2 bis 15 N/mm2

Mauerwerk aus Kalksandsteinen und Leichtbetonsteinen, Kellermauern, Innen- und Außenputz

wie Wasserkalk; Grundmauern, Natursteinmauern, Putz in Ställen und Waschküchen, Außenputz

Grundmauern, Pfeiler, Bögen, Schornsteine, Außenputz

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Stückkalk und Kalkteig haben nur noch untergeordnete Bedeutung und sind deshalb in unserer Übersicht (5.59) nicht berücksichtigt. Feinkalk setzt man vorwiegend bei der Herstellung von Kalksandsteinen ein. Ungelöschte Kalke kommen nur noch selten auf die Baustelle. Außer Stückkalk und Kalkteig werden alle Kalkarten in Papiersäcken oder Silofahrzeugen angeliefert. Die Säcke bzw. Lieferscheine enthalten folgende Angaben: Handelsform, Gewicht (Masse), Normüberwachung, Gütezeichen, Verarbeitungsvorschrift, Markenbezeichnung, Herstellwerk, Ort (5.60). Die Mörtelliegezeit ist bei hydraulisch erhärtenden Kalken zu beachten. Diese Kalke müssen verarbeitet sein, bevor die chemische Reaktion der hydraulischen Bestandteile mit Wasser einsetzt. Güteanforderungen. Die Hersteller und eine anerkannte Güteschutzgemeinschaft überwachen ständig die Qualität des Baukalks. Baukalke, die der DIN 1060 entsprechen, tragen auf der Verpackung oder dem Lieferschein den Überwachungsvermerk „Normüberwacht nach DIN 1060“ und das Gütezeichen (5.61). Geprüft werden chemische Zusammensetzung, Kornfeinheit, Schüttdichte, Ergiebigkeit, Verarbeitbarkeit, Raumbeständigkeit und Festigkeit.

wesentlichen aus Verbindungen von Calciumoxid mit Siliciumoxid, Aluminiumoxid und Eisenoxid besteht. Zement erhärtet, mit Wasser angemacht, sowohl an der Luft als auch unter Wasser und bleibt unter Wasser fest; er muss raumbeständig sein und nach 28 Tagen ein festgelegtes Festigkeitsniveau erreichen. 5.3.4.1 Herstellung Rohstoffe für die Herstellung des Portlandzements sind im wesentlichen Kalkstein und Ton. Beim Brennen der Rohstoffe entstehen Verbindungen aus Kalk (CaO) und den Tonbestandteilen SiO2, Al2O3, Fe2O3,den Hydraulefaktoren (5.62).

Bild 5.61: Rohstoffe des Portlandzementklinkers

Bild 5.60: Gütezeichen für Baukalk

Baukalke – ergeben geschmeidige, gut verarbeitbare Mörtel. Erhärteter Kalkmörtel ist verhältnismäßig elastisch. – kommen vorwiegend gelöscht und pulverförmig auf die Baustelle. – mit dem Gütezeichen entsprechen den Anforderungen der DIN 1060.

5.3.4 Zement Zement ist ein feingemahlenes hydraulisches Bindemittel für Mörtel und Beton, das im

Das Mischungsverhältnis von Kalkstein zu Ton muss so abgestimmt sein, dass alle Kalkteilchen an die Hydraulefaktoren gebunden werden. Enthält die Rohmischung zu viel Kalk, vergrößert sich das Zementvolumen bei Wasserzugabe, weil Branntkalkteile löschen. Enthält sie zu wenig Kalk, sinkt das Erhärtungsvermögen. Aufbereitung. Die Rohstoffe werden fein gemahlen und innig miteinander gemischt. Brennen. Im Drehrohrofen (Durchmesser 3 bis 6 m, Länge 50 bis 200 m) wird das zu Granalien (kleine Kugeln) geformte Rohmehl bis zur Sintergrenze, d.h. bis zum Anschmelzen der Kugeloberflächen (ca. 1450° C) gebrannt. In dieser teigigen Zustandsform verbinden sich Kalk und Hydraulefaktoren zu neuen Stoffen. Das Brennprodukt heißt Portlandzementklinker.

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Bild 5.62: Werdegang des Portlandzements 5

Die Bezeichnung Klinker ist in Anlehnung an die klingend hart gebrannten Mauerziegel zu verstehen; das Wort Portlandzement stammt aus der Patentschrift des Erfinders John Aspdin aus dem Jahr 1824. Aspdin drückte damit aus, dass sein „Zement“ im erhärteten Zustand dem bei Portland (England) gefundenen graustichigweißen Naturstein in der Haltbarkeit gleichwertig sei. Aus dem Drehrohrofen fällt der Portlandzementklinker in einen luftdurchströmten Kühler, wo er auf ca. 100° C abgekühlt wird. Mahlen. Portlandzementklinker wird anschließend in Rohrmühlen feingemahlen. Dabei setzt man zur Regelung des Erstarrungsbeginns bis zu 5 % Gips in Form von Gipsstein oder Anhydrit zu. Ohne Gipszusatz ist der Zement ein Schnellerstarrer. Bei zu hohem Gipsanteil vergrößert sich das Volumen des Zements, wenn er mit Wasser angemacht wird. Zement darf deshalb auf der Baustelle nicht mehr mit Gips vermischt werden (5.62). Zur Herstellung weiterer Zementarten werden vorgeschriebene Mengen bestimmter Stoffe zugemahlen (s. Abschn. 5.3.7). Portlandzement entsteht durch Brennen von Kalkstein und Ton bis zur Sintergrenze (ca. 1450°C) und anschließendes Feinmahlen. Die Rohstoffmengen müssen im richtigen Verhältnis zueinander gemischt werden. 5.3.4.2 Erhärten Zement erhärtet durch chemische Verbindung seiner Bestandteile mit Wasser, auch unter Luftabschluss. Der chemische Vorgang der

Wasserbindung heißt Hydratation. Dabei entsteht Wärme, die die Hydratation weitertreibt. ■ Laborversuch Wir legen je einen Kuchen aus Weißkalkteig und Zement sofort nach Beginn des Erstarrens in ein flach mit Wasser gefülltes Gefäß und betasten beide von Zeit zu Zeit. Ergebnis Weißkalk bleibt unter Wasser weich, Zement erhärtet.

Das Gemenge von Zement und Wasser nennt man Zementleim, erhärteter Zementleim heißt Zementstein. Das durch die Hydratation gebundene Wasser bleibt als fester Bestandteil im Zementstein und ist weder durch Verdunsten noch durch Verdampfen zu entfernen. Die Hydratation beginnt an der Zementkornoberfläche und dringt bei genügender Feuchtigkeitszufuhr bis in den Kern vor. Bei gleichzeitigem Abbau des Zementkorns bildet sich eine immer dichtere gelartige Masse, die allmählich zu einem festen Kristallgefüge zusammenwächst. Jeder vorzeitige Feuchtigkeitsentzug unterbricht den Erhärtungsvorgang und muss deshalb verhindert werden. Sehr fein gemahlene Zemente bieten besonders gute Voraussetzungen für schnelle Erhärtung und hohe Festigkeiten. Sie enthalten bei gleicher Masse eine größere Zahl von Zementkörnchen als grob gemahlene Zemente. Neben einer feineren Verteilung im Mörtel bieten sie für die Benetzung mit Wasser eine größere Gesamtoberfläche. Der intensivere Erhärtungsvorgang führt zu höheren Anfangs- und Normfestigkeiten. Die besonders feine Mahlung ermöglicht ferner eine schnelle und vollständige Aufschließung des einzelnen Zementkorns zu Zementgel. In grob gemahlenen Zementen bleibt im Korn meist ein tockener, unhydratisierter Kern.

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Temperatur. Der Erhärtungsablauf wird auch von der Temperatur beeinflusst. Höhere Temperaturen beschleunigen den Prozess; dabei besteht jedoch die Gefahr des Verdunstens von Wasser, das zur Hydratation gebraucht wird (Verdursten). ■ Laborversuch Je ein Zementkuchen wird auf die Heizung, in die Sonnenhitze oder Zugluft und in feuchte Luft gelegt (5.63). Ergebnis Hitze oder Zugluft verursachen Schwindrisse, während die Kuchen in feuchter Luft rissfrei bleiben.

Bild 5.63: Feuchtlagerung eines Zementkuchens

Niedrige Temperaturen verlangsamen den Erhärtungsvorgang. Bei Temperaturen unter + 5°C kommt die hydraulische Erhärtung praktisch zum Stillstand. Zement ist ein hydraulisches Bindemittel. Er erhärtet durch chemische Verbindung mit Wasser sowohl an der Luft als auch unter Wasser zu wasserbeständigem Zementstein. 5.3.4.3 Arten, Festigkeitsklassen, Verwendung Zementarten nach DIN 1164 unterscheidet man nach ihrer Zusammensetzung aus den Hauptbestandteilen. Die Kennbuchstaben A oder B bezeichen einen hohen (A) oder niedrigen (B) Anteil von Portlandzementklinker einer Zementart. Hüttensand erhält man durch Abschrecken der glutflüssigen Schlacke mit Wasser, die bei der Herstellung von Roheisen anfällt. Natürliches Puzzolan entsteht durch Feinmahlen von vulkanischem Gestein, z.B. Trass. Flugasche ist feinkörniger Verbrennungsrückstand von Kohlestaub, der sich in den Gasreinigungsanlagen von Kohlekraftwerken ansammelt. Sie alle sind latent hydraulische Stoffe, die zum Erhär-

ten eines Anregers bedürfen. Anreger hier j ist Kalkhydrat (Ca(OH)2), das sich bei der Hydratation des Portlandzementes als Nebenprodukt bildet. Ölschiefer, ein Naturstein, ist ein selbständig hydraulisch erhärtender Stoff, wenn er bei 800°C gebrannt ist. Kalkhydrat als Bestandteil des erhärteten Portlandzements löst sich in fließendem oder säurehaltigem Wasser auf. Da Kalkhydrat mit den latent hydraulischen Hauptbestandteilen der Zementarten bei der Hydratation wasserunlösliche Verbindungen eingeht, ergeben sich wichtige Hinweise für die Verwendung der Zementarten: Zemente mit hohem Anteil an Portlandzementklinker eignen sich nicht für Bauteile in fließendem Wasser oder in chemisch aggressiver Umgebung. Wegen ihrer höheren Hydratationswärme setzt man sie bei niedrigen Außenlufttemperaturen ein oder wenn höhere Anfangsfestigkeiten gefordert sind. Der höhere Anteil an Kalkhydrat bietet einen guten Korrosionsschutz der Bewehrung im Beton, so lange sich das Kalkhydrat nicht zu Kalkstein (CaCO3) umgesetzt hat. Wegen der größeren Wärmeentwicklung eignen sie sich jedoch nicht für Massenbeton. Hierfür z.B. sieht DIN 1164 Zemente mit besonderen Eigenschaften vor, deren Kennbuchstaben wie folgt erläutert sind: – NWZement mit niedriger Hydratationswärme – HS Zement mit hohem Sulfatwiderstand – NA Zement mit niedrigem wirksamen Alkaligehalt (Verwendung im norddeutschen Raum, wo es Zuschläge gibt, die mit alkalireichen Zementen betonzerstörend wirken) NW-Zemente haben eine langsame Anfangserhärtung. Sie erhärten jedoch über 28 Tage besser nach. Der Anteil an Portlandzementklinker ist in der Regel niedriger. Alle Hochofenzemente CEM ÖJ B sind HS-Zemente. Zementarten unterscheidet man nach ihrer Zusammensetzung aus den Hauptbestandteilen: CEM I (Portlandzement), CEM II (Portlandkompositzemente), CEM III (Hochofenzement). Kennbuchstaben NW, HS, NA sind Vorgaben für den besonderen Einsatz.

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Zementfestigkeitsklassen unterscheidet DIN 1164 nach der Normdruckfestigkeit in N/mm2 nach 28 Tagen (5.64). Jede der drei Festigkeitsklassen ist nach ihrer Anfangsfestigkeit nach 2 bzw. 7 Tagen unterteilt in üblich erhärtende Zemente (ohne Kennbuchstabe) und Zemente mit höherer Anfangsfestigkeit (= Schnellerhärter, Kennbuchstabe R = rapid = schnell). Zemente der Festigkeitsklassen 32,5 und 42,5 dürfen mit einer Spannweite von 20 N/mm2 die vorgeschriebene Höchstfestigkeit nicht überschreiten. Alle Zemente erhärten nach 28 Tagen (Zeitpunkt der Feststellung der Normfestigkeit) weiter. Der Festigkeitszuwachs ist bei den Zementen der unteren Festigkeitsklassen größer, so dass sich die Festigkeiten nach längerer Zeit angeglichen haben. Deshalb ist die Auswahl einer höheren Festigkeitsklasse bestimmt durch die Frühfestigkeit, weniger durch die Normfestigkeit. R-Zemente und Zemente mit hoher Normfestigkeit erhält man durch feineres Mahlen und noch bessere Abstimmung der Rohmehlbestandteile. Kennfarben für Zementsäcke und deren Aufdruck sowie für Lieferscheine und Silo-Anheftblatt bei losem Zement ermöglichen die optische Unterscheidung der Festigkeitsklassen und ihrer zwei Gruppen (5.64). Tabelle 5.64: Festigkeitsklassen und Kennfarben von Zement nach DIN 1164 Festigkeitsklasse

Druckfestigkeit Kenn- Farbe in N/mm2 farbe des AufAnfangsfes- Normfestigkeit drucks tigkeit

2 Tage 7 28 Tage Tage 32,5 – 16 32,5 ≤ 52,5 32,5 R 10 – 42,5 10 – 42,5 ≤ 62,5 42,5 R 20 – 52,5 20 – 52,5 – 52,5 R 30 –

hellbraun grün rot

schwarz rot schwarz rot schwarz weiß

Typische Anwendungsbereiche für Zemente zeigt Tab. 5.65. Normbezeichnungen – Portlandzement (CEM I) der Festigkeitsklasse 42,5 mit hoher Anfangsfestigkeit (R): Portlandzement DIN 1164-CEM I 42,5 R – Portlandhüttenzement mit 6 bis 20 Masse% Hüttensand (CEM II/A-S) der Festigkeitsklasse 32,5 mit üblicher Anfangsfes-

tigkeit: Portlandhüttenzement DIN 1164CEM II/A-S 32,5 – Hochofenzement mit 66 bis 80 Masse- % Hüttensand (CEM III/B) der Festigkeitsklasse 32,5 mit üblicher Anfangsfestigkeit, niedriger Hydratationswärme (NW) und hohem Sulfatwiderstand (HS): Hochofenzement DIN 1164-CEM III/B 32,5-NW/HS Tabelle 5.65: Anwendungsbeispiele der Zemente Zement CEM III 32,5 CEM I

32,5 R

CEM II

42,5

CEM I

42,5 R

CEM I

52,5

CEM I

52,5 R

Anwendung massige Bauteile, Betonieren bei warmer Witterung; als CEM III 32,5-NW für Massenbeton alle üblichen Bauteile bei normalen Anforderungen im Hoch- und Tiefbau Bauteile mit höheren 28-TageFestigkeiten Bauteile mit kurzen Ausschalfristen; Fertigteile; Betonieren bei niedrigen Temperaturen; schlanke Bauteile Bauteile mit sehr kurzen Ausschalfristen; Spannbeton-Fertigteile Bauteile mit extrem kurzen Ausschalfristen bei Fertigteilen

DIN 1164 teilt Normzemente in drei Festigkeitsklassen nach ihrer Normdruckfestigkeit in N/mm2 nach 28 Tagen ein. Jeweils zwei Untergruppen kennzeichnen die unterschiedliche Festigkeitsentwicklung nach 2 bzw. 7 Tagen. 5.3.4.4 Anforderungen und Prüfungen Die Zementwerke stellen durch Prüfung in Eigen- und Fremdüberwachung sicher, dass ihre Zementprodukte die in DIN 1164 geforderten Zusammensetzungen und Eigenschaften gewährleistet sind. Baustellenprüfungen sind deshalb nicht erforderlich. Für mögliche Gewährleistungsansprüche sind jedoch „Rückstellproben“ in luftdicht verschlossenen Behältern mit Beschriftung vorzuhalten. Folgende Eigenschaften der Normzemente werden geprüft: Mahlfeinheit, Erstarrungsbeginn und -ende, Raumbeständigkeit, Druckfestigkeit, Hydratationswärme. Die Mahlfeinheit wird durch Bestimmen der spezifischen Oberfläche mit dem Luftdurchlässigkeitsgerät und durch Sieben ermittelt. Der Rückstand auf dem Drahtsiebboden 0,2 mm

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(DIN 4188) darf höchstens 3 Masse- %, die spezifische Oberfläche muss mindestens 2200 cm2/g betragen. Das Erstarren von Normzementen darf frühestens eine Stunde, bei CEM 52,5 frühestens nach 45 Minuten nach dem Anmachen mit Wasser beginnen, damit für die Verarbeitung von Mörtel oder Beton genügend Zeit bleibt. Danach dürfen Mörtel und Beton nicht mehr verarbeitet werden, weil sonst die bereits entstandenen chemischen Verbindungen zerstört werden. Das Erstarrungsende muss nach 12 Stunden eingetreten sein (5.66). Geprüft wird das Erstarren mit dem Nadelgerät (5.67 und 5.68).

Bild 5.66: Erstarren und Erhärten von Zement

Bild 5.67: Nadelgerät mit Nadel

Bild 5.68: Nadelgerät mit Tauchstab

■ Laborversuch Zementleim (Wasserzusatz ca. 23 bis 30 %) wird in den kegelstumpfförmigen Hartgummiring gefüllt. Zunächst prüfen wir die Steife des Zementleims mit dem Tauchstab. Die Normsteife ist erreicht, wenn der Tauchstab 5 bis 7 mm über dem Boden des Ringes (Glasplatte) stehen bleibt.

5.3.5 Baugips 5.3.5.1 Kreislauf des Baugipses Rohstoff für die Herstellung des Baugipses ist vorwiegend Gipsstein. Dieser dichte, helle Naturstein (Sedimentgestein) ist eine Verbindung aus einem Molekül Calciumsulfat mit zwei Molekülen Kristallwasser (Formel: CaSO4-2H2O). Der Kristallwassergehalt beträgt ca. 20 %. Neben Naturgips setzt man auch synthetischen Gips ein. Er fällt u.a. als Nebenprodukt bei der Düngemittelherstellung an. Das Brennen von Gipsstein und das Anmachen und Erhärten des gebrannten Gipses bilden, ähnlich wie bei Baukalk, einen Kreislauf. Die Zusammenhänge sind hier für Stuckgips und Putzgips dargestellt. Brennen. Gemahlener Gipsstein wird im Drehofen oder auf dem Rostband gebrannt. Ergebnis Das Erstarren beginnt, wenn die mit 300 g belastete Nadel 3 bis 5 mm über der Glasplatte stekken bleibt. Das Erstarrungsende ist eingetreten, wenn die Nadel in den umgedrehten Prüfkörper höchstens 1 mm tief eindringt. Raumbeständigkeit. Durch Prüfen der Raumbeständigkeit wird untersucht, ob sich das Volumen des Zements während des Erhärtens verändert. Ursache für eine Volumenvergrößerung sind zu hohe Anteile an Branntkalk oder Gips (Kalktreiben bzw. Gipstreiben). Die Prüfung geschieht mit dem Le-ChatelierRing, vergleichbar mit dem Prüfring in Bild 5.74. Zementleim in Normsteife wird in den Ring eingefüllt und nach 24 Stunden Feuchtagerung im Wasserbad innerhalb 30 Minuten auf Kochtemperatur erhitzt. Der Zement gilt als raumbeständig, wenn sich sich die Messnadeln nach 3stündiger Kochdauer nicht mehr als 10 mm gespreizt haben. Die Druckfestigkeit des Zements wird an drei Prismen (4 cm × 4 cm × 16cm) aus erhärtetem Zementmörtel (Mischungsverhältnis: 1 Masseteil Zement, 3 Masseteile Normsand, 0,5 Masseteile Wasser) geprüft. Die Prismen prüft man zuerst auf Biegezugfestigkeit. Die Probekörperhälften werden dann zur Bestimmung der Druckfestigkeit in einer Prüfmaschine abgedrückt. Der Mittelwert aus 6 Prüfungen gilt als Normdruckfestigkeit.

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Normzemente entsprechen den Anforderungen der DIN 1164 hinsichtlich Zusammensetzung, Mahlfeinheit, Erstarren, Raumbeständigkeit und Druckfestigkeit.

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fläche erscheinen, die etwa einnehmen (5.69).

3/ 4

der Fläche

■ Laborversuch Zerkleinerte Gipssteinstücke werden gewogen und in einem Reagenzglas über einer Gasflamme erhitzt. Ergebnis An der Wandung des Reagenzglases schlägt sich Wasserdampf nieder. Nach dem Abkühlen werden die Gipsstückchen erneut gewogen. Das Gewicht hat sich verringert.

Durch Erhitzen des Gipssteins entweicht Kristallwasser. Die Menge des ausgetriebenen Kristallwassers (Entwässerung des Gipssteins) hängt von der Brenntemperatur ab. Sie liegt zwischen 120° C und 700° C und bestimmt die Zwischenstufen (Gipsphasen) der Entwässerung vom Dihydrat bis zum wasserfreien Gips CaSO4, Anhydrit genannt. Die Brenntemperatur bzw. die Gipsphase hat entscheidenden Einfluss auf die späteren Eigenschaften des Baugipses. Stuckgips. Bei Temperaturen bis etwa 180° C werden ca. 3/4 des Kristallwassers ausgetrieben. Es entsteht Stuckgips (Halbhydrat-Gips = CaSO4-V2H2O) mit einem Kristallwassergehalt von rund 5 %. Putzgips entsteht bei Temperaturen über 300°C aus mehreren Gipsphasen, nämlich dem Halbhydrat-Gips und dem wasserfreien Gips. Der Kristallwassergehalt liegt unter 2 % bis nahe 0 %. Längere Brenndauer bei Temperaturen über 300°C entwässert den Gips völlig. Es entsteht „totgebrannter“ Gips (Anhydrit), der ohne Anreger (Kalk, Zement) nicht mehr bindefähig ist (s. Anhydritbinder, Abschn. 6.3.2). Anmachen. Der gebrannte, gemahlene Gips wird mit 30 bis 55 % Wasser zu Gipsbrei vermischt. Wichtig ist, dass der Gips in das Anmachwasser eingestreut wird - nicht umgekehrt, weil sich sonst Gipsknollen bilden, die die Verarbeitbarkeit des Gipses beeinträchtigen. Das richtige Verhältnis zwischen Wasser und Gips kann man durch die Einstreumenge genau feststellen (s. Abschn. 5.3.5.3). Beim Einstreuen bringt man das Gipspulver so gleichmäßig verteilt auf die Wasseroberfläche, dass das Gipspulver vollständig durchfeuchtet wird und kleine Inseln an der Wasserober-

Bild 5.69: Anmachen von Stuckgips

Erhärten. Mit Einsetzen des Versteifens beginnt der Gips, das ausgetriebene Kristallwasser wieder aufzunehmen. Aus dem Halbhydrat Stuckgips entsteht unter Wärmeentwicklung das Doppelhydrat Gipsstein. Dabei dehnt sich der Gips um 1 bis 2 % seines Volumens aus.

Bild 5.70: Abgebundener Gips im WasserGips-Verhältnis ca. 0,55 (Vergrößerung ca. 6000fach)

Die physikalischen Vorgänge der Gipsverfestigung lassen sich schon unter einem Mikroskop mit 500facher Vergrößerung erkennen. Deutlich werden dabei die nadeiförmig entstehenden Kristalle sichtbar, die sich ständig vermehren und zu einem filzartigen Gefüge miteinander verfallen (5.70). Gips erhärtet durch Auskristallisieren einer übersättigten Lösung. Das überschüssige Anmachwasser verdunstet und hinterlässt im Kristallgefüge des Festgipses feinste Hohlräume. Die Erhärtungszeit hängt vom Austrocknen des Überschusswassers ab und kann zwischen einer und mehreren Wochen betragen. Bei Gipskalkmör-

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teln ist die Karbonaterhärtung des Kalkanteils zu berücksichtigen.

■ Laborversuch Festgipskuchen und Holzstücke lagern wir längere Zeit (1 bis 6 Wochen) in einem Feuchtluftkasten. Ergebnis Der Festgips bleibt klingend fest. Eine Vergleichswägung zeigt, dass Gips wenig, Holz hingegen viel Feuchtigkeit aufgenommen hat.

Gips kann deshalb auch in einer Umgebung mit vorübergehend höherem Wasserdampfgehalt als in Wohnräumen (z.B. Küchen, Bäder) verwendet werden. Gips ist nicht wasserbeständig, wie der folgende Versuch zeigt.

Bild 5.71: Kreislauf des Stuckgipses

Stuckgips und Putzgips entstehen durch Brennen von Gipsstein, dem dabei ein Teil des Kristallwassers entzogen wird. Nach dem Anmachen mit Wasser, lagert der Gips wieder Kristallwasser an und verfestigt sich (5.71 und 5.72).

■ Laborversuch Wir lagern ein Stück Festgips längere Zeit unter Wasser, das wir täglich erneuern. Ergebnis Der Festgips wird weich, sein Volumen verringert sich, von der Oberfläche lässt sich Gipsschleim abreiben.

Gips löst sich in Wasser auf. Er eignet sich deshalb nicht für Bauteile, die ständiger Wassereinwirkung ausgesetzt sind. Gips schwindet nicht beim Erhärten, braucht also im Gegensatz zu Kalk und Zement nicht mit Sand gemagert zu werden. Darum lassen sich besonders glatte Putze aus Gips herstellen, die bei Auswahl geeigneter Gipsarten sehr fest und hart werden können (bis = 30 N/mm2). ■ Laborversuch In einem Prüfring aus Messingblech (5.73), an dessen offenen Enden sich Zeiger befinden, füllen wir Gipsbrei. Ergebnis Der Abstand der Zeigerenden ist nach Versteifungsende des Gipses größer.

Bild 5.72: Dichte und Wassergehalt von Gipsstein, Stuckgips, Gipsbrei und Festgips

5.3.5.2 Eigenschaften, Arten und Verwendung Gips speichert Wasserdampf. Festgips kann bei steigender Luftfeuchtigkeit eine verhältnismäßig große Wassermenge aufnehmen, die er bei sinkender Umgebungsfeuchte wieder abgibt. Ursache hierfür sind die Mikroporen im filzartigen Kristallgefüge.

Bild 5.73: Prüfring aus Messingblech

Bei der Versteifung und Verfestigung des Gipses ist vielmehr eine geringe Volumenzunahme festzustellen. Sie bewirkt, dass Hohlräume (z.B. Dübellöcher) und Aussparungen durch Gipsmörtel fest ausgepresst werden. Haken, Anker und Dübel erhalten so einen festen Sitz. Gips fördert die Rostbildung. Gips begünstigt wegen seines Schwefelgehalts in Verbin-

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dung mit Wasser das Rosten von Eisen und Stahl. Eisenteile unter oder in Gips (Rabitzgewebe, Nägel, Haken, Anker) müssen durch Lackschichten oder Verzinken geschützt werden.

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■ Laborversuch Saubere Nägel werden in frisch angemachten Zementkuchen und Gipskuchen gesteckt. Die Kuchen bewahren wir mehrere Wochen in sehr feuchter Luft oder in Wasser auf. Ergebnis Beim Zerbrechen der Kuchen stellen wir fest, dass die Nägel im Innern der Zementkuchen blank geblieben sind, die Gipskuchen dagegen Rostflecken zeigen und ihre Nägel angerostet sind.

Gips ist haftfähig. Im Vergleich zu den bisher behandelten Bindemitteln zeichnen sich Gipse durch besonders gute Haftfähigkeit aus. Dies ist bei Putzarbeiten auf glattem, schlecht saugendem Untergrund von Vorteil. Gips ist feuerhemmend und daher ein bevorzugter Baustoff für feuerhemmende Bauteile. Er eignet sich auch als Baustoff in feuerbeständigen Konstruktionen. ■ Laborversuch Ein Stück Festgips wird in die Flamme eines Bunsenbrenners gehalten. Ergebnis Der Gips entflammt nicht.

Ohne besonderen Nachweis gilt 1,5 cm dicker Gipsputz als feuerhemmend. Ausschlaggebend dafür sind sein gutes Wärmedämmvermögen (Kristallstruktur) und das bei Hitzeeinwirkung austretende Kristallwasser, das einen schützenden Wasserdampfschleier bildet. Baugipse – können vorübergehend Wasserdampf speichern, – schwinden nicht, haften gut am Untergrund und sind feuerbeständig, – sind nicht wasserbeständig und bieten keinen Rostschutz. Handelsformen. Baugipse sind von weißlichgrauer, gelblich-weißer oder rötlich-weißer Farbe. Sie werden als Gipspulver in Papiersäcken zu 50 oder 40 kg verpackt oder lose in

Behältern geliefert. Gipse müssen trocken gelagert werden. Verarbeitung. Gips ist grundsätzlich nach den Anweisungen der Herstellfirmen zu verarbeiten. Bei Baugipsen mit werkseitig beigegebenen Zusätzen müssen die Verarbeitungshinweise auf der Rückseite des Sackes aufgedruckt sein. Die Vorderseite des Sackes enthält Baugipssorte, Name und Ort des Herstellers, Bruttogewicht (Masse) und Hinweis „nach DIN 1168“. Bereits erstarrte Gipsmörtelreste beschleunigen das Versteifen von frisch angemachtem Gips. Mörtelgefäße müssen deshalb sauber sein. Baugips darf man auf keinen Fall mit Zement oder hydraulisch erhärtenden Kalken mischen (Treiberscheinungen). Frisch gebrannter Gips (evtl. noch warm) versteift schneller. Beschleunigend wirken auch höhere Außentemperaturen und bestimmte Zusätze. Außer den in Tabelle 5.74 aufgeführten Gipsen werden auf den Baustelle folgende, nicht in der DIN 1168 berücksichtigte Gipsarten verwendet: Estrichgips. Er ist fast wasserfrei, versteift langsam (6 bis 20 Stunden) und erreicht eine hohe Festigkeit. Verwendung vorwiegend für Estrichböden. Marmorgips. Er entsteht durch Brennen von Gipsstein unter Zusatz von Alaunlösung, versteift ebenfalls langsam und wird sehr fest. Seine Farbe ist weiß. Man braucht ihn beim Herstellen von Kunstmarmor. Anhydritbinder, nahe Verwandte der Baugipse, sind nach DIN 4208 genormt. Sie werden aus Naturanhydrit (Steinbrüche) oder synthetisch (chemische Verfahren) gewonnen. Beide Arten enthalten kein Kristallwasser. Die Bindekraft entsteht durch Zugabe eines Anregers (z.B. Baukalk, Portlandzement) im Herstellwerk. Anhydritbinder werden in 3 Güteklassen geliefert: AB 5, AB 12, AB 20 (Kennzeichnung durch 1,2 bzw. 3 Reihen schwarzer Punkte auf den Säcken). Man verwendet Anhydritbinder für Mauermörtel, Putzmörtel und zur Herstellung schwimmender Estriche. Stuckgips und Putzgips sind „Grundstoffe“ der genormten Gipsarten. Stellmittel und Füllstoffe erweitern den Anwendungsbereich der Gipse.

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Baugipse ohne werkseitig beigegebene Zusätze

Tabelle 5.74: Übersicht über die genormten Baugipse nach DIN 1168 Bezeichnung

Herstellung

Stuckgips Putzgips

Brennen im Drehofen bei 120 bis 190 °C; 3/4 des Kristallwassers werden entzogen (Halbhydrat) Brennen auf dem Rostband bis 600 °C; Halbhydrat mit löslichem Anhydrit

Spezialgipse Haftputzgips Maschinenputzgips Ansetzgips Putzgipse

Baugips mit werkseitig beigegebenen Zusätzen

Fertigputzgips

Fugengips

Spachtelgips

Eigenschaften

Versteifungsbeginn nach 8 bis 25 Minuten; Versteifungsende nach « 20 bis 60 Minuten Versteifungsbeginn frühestens nach 3 Minuten; Anhydritanteil erlaubt; an Putzflächen längere Bearbeitungsdauer als Stuckgips Bindefähigen Ausgangsstof- langsame Versteifung fen aus überwiegend Stuck- (frühestens nach 25 Minugips und/oder Putzgips ten) werden Zusätze (Stellmittel, Füllstoffe) beigemischt. Stellmittel beeinflussen Konsistenz, Haftung, Versteifungszeit, Wasserrückhaltevermögen. Füllstoffe sind Perlite und Sand. Außer Wasser dürfen auf der Baustelle keine weiteren Stoffe zugegeben werden. besonders gute Haftfähigkeit besonders gut für stetige Verarbeitung mit Maschinen geeignet langsame Versteifung; erhöhtes Wasserrückhaltevermögen; haftet gut auf Gipskartonplatten langsame Versteifung, höheres Wasserrückhaltevermögen I gutes Wasserrückhaltevermö- | gen; versteift etwas rascher als Fugengips

5.3.5.3 Prüfungen Geprüft werden nach DIN 1168 Kornfeinheit Wassergipswert, Versteifungsbeginn, Biegezugfestigkeit und Druckfestigkeit bzw. Härte. Diese Eigenschaften sind vom Hersteller in Eigenüberwachung zu prüfen; die Aufzeichnungen werden durch eine fremdüberwachende Prüfstelle (z.B. amtlich anerkannte Güteüberwachungsgemeinschaft) alle 6 Monate kontrolliert (5.76). Der Wassergipswert beeinflusst Festigkeit und Verarbeitbarkeit des Gipses. Wenn das angemachte Gips-Wasser-Gemisch zu flüssig

Verwendung Innenputz aus Gips und Gipskalkmörtel; Stuck-, Form- und Rabitzarbeiten Innenputz aus Gips-, Gipssand- und Gipskalkmörtel; Rabitzarbeiten

Innenputze

5

einlagige Innenputze auf schwierigem Putzgrund Innenputzarbeiten mit Putzmaschinen Ansetzmörtel für Gipskartonplatten (Trockenputz) Verbindung von Gipsbauplatten Verspachteln von Wänden aus Gipsbauplatten und ebenen Flächen aus z.B. Gas- oder Schwerbeton

ist (hoher Wassergipswert), sinken Festigkeit bzw. Härte und Dichte; der Versteifungsbeginn wird verzögert. Zu viel Gips führt zum Treiben (Volumenvergrößerung). Geprüft wird der Wassergipswert bei Stuckund Putzgips durch Bestimmen der Einstreumenge, bei Baugipsen mit Zusätzen durch den Ausbreitversuch. Die Einstreumenge ist die Gipsmenge in g, die beim Einstreuen in 100 cm3 Wasser durchfeuchtet wird. ■ Laborversuch In ein Becherglas von 66 mm lichter Weite und 66 mm lichter Höhe mit den

224


5

Höhenmarken 16 mm und 32 mm über der inneren Bodenfläche füllen wir 100 cm3 Wasser. Dann streuen wir Gips gleichmäßig so ein, dass die Gipsbreioberfläche nach V2 Minute die erste, nach 1 Minute die zweite Höhenmarke erreicht und nach 1 1/2 Minuten etwa 2 mm unter dem Wasserspiegel steht. In der folgenden halben Minute streuen wir so viel Gips auf die Wasseroberfläche, bis der ganze Wasserspiegel verschwunden ist. Die dabei entstandenen Gipsinseln sollen nach 3 bis 5 Sekunden durchfeuchtet sein. Ergebnis Wir stellen die Einstreumenge fest. Die mittlere Einstreumenge E wird aus 3 Versuchen errechnet, die sich um höchstens 5 g unterscheiden dürfen.

Der Wassergipswert w wird nach dieser Gleichung berechnet: Wassermenge (100 g) Eintreumenge in g 100 w= E

Wassergipswert =

Beispiel Aus 3 Versuchen wurden folgende Einstreumengen ermittelt: 124,5 g, 127,0 g, 123,5 g. Wie groß ist der Wassergipswert Lösung Mittelwert der Einstreumenge 124,5 g + 127,0 g + 123,5 g = 125 g 3 100 g w= = 0,8 125 g

=

Das Ausbreitmaß ist der Durchmesser eines Kuchens aus einem Wasser-Gips-Gemisch oder Wasser-Gips-Sand-Gemisch, der nach Entfernen der Form und Rütteln des Gemisches gemessen wird. Das Verhältnis von Gips bzw. Gips-Sand zu Wasser ist richtig gewählt, wenn der Durchmesser des Kuchens 165 mm beträgt. Die Berechnungsformel lautet:

Anmachwasser in g) Gipsmenge in g 100 w= E

Wassergipswert =

Der Versteifungsbeginn wird bei Stuck- und Putzgips durch Prüfen des Gipskuchens mit dem Messer, bei Baugipsen mit Zusätzen durch Prüfen mit dem Tauchkonus ermittelt. ■ Laborversuch Unter Beachtung der richtigen Einstreumenge wird Gipsbrei hergestellt, V2 Minute eingesumpft und 1 Minute mit einem Löffel durchgerührt. Den Gipsbrei gießen wir in Kuchenform (10 bis 12 cm, Dicke etwa 0,5 cm) auf Glasplatten. Die Kuchen schneiden wir in Abständen von V2 Minute mit einem Messer ein. Ergebnis Die Versteifung beginnt, wenn die Schnittränder auch am Kuchenrand nicht mehr zusammenfließen. Der Versteifungsbeginn rechnet vom Beginn des Einstreuens an.

Die Prüfung des Versteifungsbeginns mit dem Tauchkonus verläuft ähnlich wie die Prüfung der Normsteife von Zementleim. ■ Laborversuch Gipsbrei mit richtigem Wassergipswert (Ausbreitversuch) wird in einen kegelstumpfförmigen Hartgummiring gefüllt. In das Nadelgerät (s. Abschn. 5.3.8.8, Versuch 10) wird der Tauchkonus eingesetzt und vorsichtig auf die Oberfläche des Gipsbreis aufgesetzt. Ergebnis Der Versteifungsbeginn ist erreicht, wenn der Tauchkonus in der Probe 18 ± 2 mm über der Glasplatte steckenbleibt.

Versteifender Gips darf nicht mehr verarbeitet, bearbeitet oder durch Wasser weich gemacht werden. Sonst zerstört man das sich bildende Kristallgefüge (Totrühren bzw. Totreiben des Gipses) und setzt „Atmungsfähgigkeit“ und Festigkeit des Gipses herab.

5.3.6 Mörtel Angemachter Mörtel (Frischmörtel) ist ein Gemenge aus Bindemittel, Zuschlag und Wasser, gegebenenfalls auch Zusatzmittel und

225


Zusatzstoff. Bei Gipsmörtel kann der Zuschlag entfallen. Je nach Verwendungszweck sind Art des Bindemittels und der Zuschläge und ihr Mischungsverhältnis verschieden. Zusatzmittel sind Zusätze, die Mörteleigenschaften durch chemische oder physikalische Wirkung ändern (z.B. Luftporenbildner, Verflüssiger, Dichtungsmittel, Erstarrungsbeschleuniger, Verzögerer und Haftmittel). Sie werden in nur geringer Menge zugegeben und dürfen nicht zu Schäden am Mörtel oder am Mauerwerk führen. Vor Verwendung eines Zusatzmittels ist stets eine Eignungsprüfung durchzuführen, da ein Zusatzmittel andere Mörteleigenschaften möglicherweise beeinträchtigen kann. Zusatzstoffe wie Baukalke, Gesteinsmehle, Traß, Pigmente (= Farbzusätze) dürfen das Erhärten des Bindemittels, die Festigkeit und die Beständigkeit des Mörtels nicht beeinträchtigen. Im Gegensatz zu den Zusatzmitteln kann man sie in größerer Menge zugeben. Sie dürfen nicht auf den Bindemittelgehalt angerechnet werden, wenn die Mörtelzusammensetzung nach Tab. 5.82 festgelegt wird. Für diese Mörtel beträgt ihr Volumenanteil höchstens 15 % vom Sandanteil. Das tragende Gerüst des Mörtels bilden die Zuschlagkörner. Der in Verbindung mit Wasser entstandene Bindemittelleim umschließt die einzelnen Körner und füllt die noch verbleibenden Hohlräume im Zuschlag. Durch chemische und physikalische Vorgänge verfestigt sich das Bindemittel und verbindet die Zuschlagkörner zu einem festen Gefüge (Festmörtel). 5.3.6.1 Mörtelzuschlag (Sand) Aufgaben. Der Zuschlag bildet das feste und dauerhafte Gerüst des Mörtels. Seine Festigkeit ist Wassergipswert und Versteifungsbeginn sind beim Verarbeiten der Baugipse unbedingt zu beachten. Für Stuck- und Putzgips sind hierbei

andere Prüfverfahren vorgeschrieben als für Baugipse mit Zusätzen. meist größer als die der erhärteten Bindemittel. Kalk und Zement ohne Zuschläge schwinden während des Erhärtens; die Folge sind Risse. Zuschlag dagegen schwindet wegen des höheren Anteils an gröberen Körnern nicht, gewährleistet dadurch die Raumbeständigkeit des Mörtels und ist deshalb als Magerungsmittel bei der Mörtelherstellung unentbehrlich (6.24). Tabelle 5.75: Zuschläge nach DIN 4226

dicht

porig

Zuschlag aus natürlichem Gestein (ungebrochen und gebrochen) Zuschläge aus Gruben, Flüssen, Seen und Steinbrüchen (Natursand)

Künstlich hergestellter Zuschlag (ungebrochen und gebrochen) z.B. kristalline Hochofenstückschlacke, ungemahlener Hüttensand, Schmelzkammergranulat Zuschläge aus Gru- z.B. Blähton, Blähben und Steinbrüschiefer, Hüttenbims, chen wie Naturbims, Ziegelsplit, gesinterte Lavaschlacke, Tuff Steinkohlenflugasche

Natursande sind Verwitterungsprodukte der Gebirge. Sie gelangen durch Abschwemmen in Flussläufe und Täler. Brechsande sind künstlich zerkleinerte schwere Zuschläge aus Natursteinen (z.B. Granit, Basalt, Kalkstein, Sandstein). Wir erkennen sie an ihrer scharfkantigen Konform. Sie sind in der Regel gewaschen und deshalb frei von Feinstkorn. Schlackensande sind ebenfalls scharfkörnig und dienen zur Verbesserung der Kornzusammensetzung in feinkörnigen Natursanden. Porige, leichte Zuschläge erhöhen wesentlich die Wärmedämmfähigkeit des Mörtels. Die Eigenschaften des Sandes sind für die Qualität des Mörtels ebenso wichtig wie die der Bindemittel. Die Eigenfestigkeit des Sandes muss mindestens der Bindemittelfestigkeit entsprechen. DIN 4226 unterscheidet nach der Korngröße Feinst-, Fein- und Grobsand (5.76).

5

226


Tabelle 5.76: Korngrößen des Mörtelsands Größtkorn in mm ungebrochene Zuschläge

0

0,25

1

Feinstsand Feinsand

gebrochene Zuschläge

5

4

Grobsand

Feinstbrechsand Feinbrechsand

Die Kornzusammensetzung soll gemischtkörnig sein, denn gemischtkörnige Mörtelsande weisen den geringsten Hohlraumgehalt auf (25 bis 35 %). Sande, die zu viel feines oder zu viel grobes Korn enthalten, verbrauchen mehr Bindemittel und begünstigen Schwindrisse (5.77).

Grobbrechsand

dünnen Stab, bis der Sand gleichmäßig durchfeuchtet ist. Ergebnis Die zugeführte Wassermenge (in cm3 oder in g) gibt den Hohlraumgehalt an. Er beträgt z.B. bei 160 cm3 ⋅ 100 % = 32 % 500 cm3

gleich große grobe Körner kleine Oberfläche viel Hohlraum

gleich große feine Körner große Oberfläche Summe der Hohlräume wie bei grobem Korn

gemischte Körnung mittlere Oberfläche weniger Hohlraum (optimal, nicht ideal)

Bild 5.78: Bestimmung des Hohlraumgehalts

Ein Feinstsandanteil (< 0,25 mm) von 10 bis 25 Masse- % verbessert die Verarbeitbarkeit (Geschmeidigkeit) des Mörtels. Der Anteil des Größtkorns 2/4 soll mindestens 10 Masse- % betragen. Richtwerte für eine günstige Kornzusammensetzung gibt Tabelle 5.79. Tabelle 5.79: Richtwerte einer günstigen Kornzusammensetzung Korngruppen

0/1

1/2

2/4

Bild 5.77: Kornzusammensetzung des Mörtelsands

Masse- %

50

20

30

■ Laborversuch In ein weites Standglas mit eingesetztem Glasrohr füllen wir 500 cm3 Sand und gießen aus einem Messzylinder Wasser, bis es die Oberfläche des Sandes erreicht (5.78). Notfalls rütteln oder stochern wir mit einem

■ Laborversuch Wir reiben eine Probe Mauersand zwischen den Fingern. Ergebnis Der Sand fühlt sich weich oder scharf an. Ton oder Lehm haftet als gelbliche Verschmutzung an den Fingern.

227


Sand aus scharfkantigem Korn gibt dem Mörtel ein festeres Gefüge als weicher (schlapper, stumpfer) Sand. Verunreinigungen des Zuschlags können später zu Bauschäden führen. Abschlämm bare Bestandteile wie Ton oder Lehm sind besonders schädlich, wenn sie als Kruste an der Oberfläche der Sandkörner haften und eine innige Verbindung mit dem Bindemittel verhindern. Außerdem vermehren sie den Wasserverbrauch und fördern so das Schwinden des Mörtels. Als abschlämmbare Bestandteile bezeichnet man Kornanteile unter 0,063 mm Korngröße. Ist ihr Masseanteil > 8 %, muss die Brauchbarkeit des Zuschlags durch eine Eignungsprüfung nachgewiesen werden. Tonknollen und Kohleteilchen quellen bei Wasseraufhahme und können dadurch kraterförmige Aussprengungen verursachen. Salzhaltige Zuschläge führen zu Ausblühungen. Organische Verunreinigungen (z.B. Mutterboden) beeinträchtigen den Erhärtungsprozeß des Bindemittels, besonders bei hydraulischer Erhärtung.

■ Laborversuch (Absetzversuch) In ein Meßglas von 1000 cm3 Inhalt füllen wir 500 g Sand, dann bis zur Messmarke von ≈ 750 cm3 Wasser und schütteln den Inhalt kräftig durch (5.80). Nach 20 und nach 40 Minuten wird nochmals durchgeschüttelt. Dann stellen wir das Glas für 1 Stunde an einem erschütterungsfreien Ort ab und lesen danach die Schichtdicke der abgeschlämmten Bestandteile ab (Schlamm-Menge I in cm3). Ergebnis Die abschlämmbaren Anteile berechnet man nach der Formel

Bild 5.80: Absetzversuch Beispiel Nach Versuch 22 wurde die Schlammschicht I mit 20 cm3 ermittelt. Berechnen Sie die abschlämmbaren Bestandteile in Maße- %. Losung s=

0,6 g/cm3 ⋅ 20 cm3 ⋅ 100 = 2,4 Masse- % 500 g

■ Laborversuch (Natronlaugeversuch) In eine weithalsige Klarglasflasche (d = 65 bis 70 mm, V » 300 cm3) mit Markierungen für 130 cm3 und 200 cm3 wird bis zur ersten Messmarke Zuschlag gefüllt (bei Betonzuschlag bis 8 mm Größtkorn) und bis zur zweiten Messmarke mit 3 %iger Natronlauge übergössen. Die Flasche verschließen wir mit einem Stopfen (kein Korkstopfen!) und schütteln den Inhalt gründlich durch (5.81). Nach 24 Stunden prüfen wir die Färbung der Flüssigkeit. Ergebnis Bei farbloser bis hellbrauner Flüssigkeit sind mit großer Wahrscheinlichkeit keine wesentlichen Mengen organischer Bestandteile vorhanden.

Bei tiefgelber, bräunlicher oder rötlicher Verfärbung ist eine Eignungsprüfung erforderlich. Auch beim Natronlaugeversuch sind zwei Proben anzusetzen

0,6 ⋅ I ⋅ 100 = 0,12 ⋅ I in Masse-% 500

Die Zahl 0,6 bezeichnet die Dichte der trockenen Schlammenge. Je Absetzversuch sind zwei Messzylinder anzusetzen. Maßgebend ist das Mittel aus beiden Versuchen. Die Einzelwerte sind anzugeben.

Bild 5.81: Natronlaugeversuch

5

228


Entscheidend hierbei ist die Verteilung der organischen Stoffe im Zuschlag. Einige gröbere organische Stoffe bewirken bereits eine dunkle Färbung der Natronlauge, ohne dass die Erhärtungsreaktion des Bindemittels wesentlich beeinflusst wird.

5

Zuschläge bilden das Mörtelgerüst und magern die Bindemittel Kalk und Zement. Für die Beurteilung der Zuschläge sind Kornformen, Kornzusammensetzung und Sauberkeit besonders wichtig. 5.3.6.2 Mörtelgruppen und Mischungsverhältnisse Mauermörtel. Die aus Mörtel hergestellte Mauerfuge verbindet die Mauersteine durch gute Haftung fest miteinander, gleicht Maßabweichungen der Steine aus und verteilt die

Belastungen gleichmäßig auf das Mauerwerk. DIN 1053 T1 unterscheidet Normal-, Leicht-, Dünnbettmörtel. Normalmörtel sind baustellengefertigte Mörtel oder Werkmörtel (s. Abschn. 5.3.6.3) mit Zuschlagarten nach Tab. 5.77. Sie haben eine Trockenrohdichte von 1,5 kg/dm3. Man teilt sie in die Mörtelgruppen I, II, IIa, III und lila ein (5.82). Leichtmörtel sind Werk-Trocken- oder Werk-Frischmörtel mit einer Trockenrohdichte < 1,5 kg/dm3, die durch Zugabe von Leichtzuschlägen erreicht wird. Für Leichtmörtel gibt es die Gruppen LM 21 und LM 36. Sie sind nicht zulässig für Gewölbe und der Witterung ausgesetztes Sichtmauerwerk. Dünnbettmörtel sind Werk-Trockenmörtel aus Zement, Zuschlagarten nach Tab. 5.75 mit einem Größtkorn von 1 mm und Zusätzen (Zusatzmittel, Stoffe). Dünnbettmörtel wird der Mörtelgruppe III zugeordnet. Sie sind nicht zulässig für Gewölbe und Mauersteine mit Maßabweichungen in der Höhe von mehr als 1 mm (Anforderungen an Plansteine).

Tabelle 5.82: Normalmörtel: Zusammensetzung und Mischungsverhaltnisse in Raumteilen nach DIN 1053 T1 1 Mörtelgruppe

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

I

II

II a III lIl a

2 3 4 5 6 7 Luftkalk und Wasser- Hydrau- Hochhydrau- Zement Sand aus kalk lischer lischer Kalk, natürlichem Kalk Putz- und Gestein, Mauerbinder lagerfeucht Kalkteig Kalkhydrat 1 4 1 3 1 3 1 4,5 1,5 1 8 2 1 8 2 1 8 1 3 1 1 6 1 1 8 1 4 1 4

Die in der Tabelle angegebenen Mischungsverhältnisse erfüllen ohne besonderen Nachweis die vorgesehenen Anforderungen. Die Mörtelgruppe lila hat das gleiche Mischungsverhältnis wie die Mörtelgruppe III. Die Festigkeitssteigerung wird durch Auswahl geeigneter Sande mit günstiger Kornverteilung erreicht. Für Mörtel der Gruppen II, IIa und III, die in ihrer Zusammensetzung nicht Tab. 5.82 entsprechen, sowie stets bei Mörtel der Gruppe lila ist die Eignung zu prüfen.

8 9 Mittelwert der Mindestdruckfestigkeit in N/mm2 nach 28 Tagen bei Eignungs- Güteprüfung prüfung keine Festigkeitsanforderungen

3,5

2,5

7

5

14 25

10 20

Die Mörtelgruppe I ist für unbelastete Wände uneingeschränkt verwendbar. Tragende Wände bis zu 2 Vollgeschossen dürfen mit diesen Mörteln erstellt werden, wenn die Wanddicke 24 cm beträgt. Bei zweischaligen Außenwänden ist die Dicke der Innenschale maßgebend. Für Kellermauerwerk, Gewölbe und Außenschalen von zweischaligem Mauerwerk ist Mörtelgruppe I nicht zulässig. Die Mörtelgruppen II und IIa erlauben höhere Beanspruchungen und können (mit Aus-

229


nahme von Gewölben) für alle tragenden Bauteile verwendet werden. Die Mörtelgruppen III und lila eignen sich besonders für sehr hoch belastetes Mauerwerk. Sie sind nicht zulässig für das Vermauern der Außenschale von zweischaligem Mauerwerk. Für alle baustellengefertigten Normalmörtel sind Zusätze zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit und des Wasserrückhaltevermögens erlaubt und zu empfehlen. Dies gilt nicht für Werkmörtel. Zusatzstoffe dürfen nicht auf den Bindemittelgehalt angerechnet werden, wenn die Mörtelzusammensetzung Tab. 5.82 entspricht. Ihr Volumenanteil darf höchstens 15 % vom Sandgehalt betragen. Eine Eignungsprüfung ist in diesem Fall nicht erforderlich. Mörtel unterschiedlicher Art und Gruppe dürfen auf einer Baustelle nur dann gemeinsam verwendet werden, wenn sichergestellt ist, dass es keine Verwechslung gibt. Putzmörtel werden an Wänden und Decken aufgetragen. DIN 18550 unterscheidet für Putzmörtel fünf Mörtelgruppen (5.83). Mörtel der Gruppe PI lassen sich gut verarbeiten und ergeben stärker saugende, ausreichend feste und sehr elastische Putze. Sie eignen sich als Innen- und Außenputz mit geringer Beanspruchung und von denen kein besonderer Feuchtigkeitsschutz verlangt wird. Mörtel der Gruppe PH ergeben schwach saugende Putze, die bei günstigem Kornaufbau des Sandes das Eindringen von Feuchtigkeit hemmen. Sie sind nicht so elastisch und durchlässig für Wasserdampf wie Gruppe I, aber widerstandsfähiger gegen mechanische Beanspruchungen. Verwendet werden sie für Innenputze mit erhöhter Abriebfestigkeit und für Außenputze. Mörtel der Gruppe Pill ergeben kaum saugenden Putz. Wasserdampfdurchlässigkeit und Elastizität sind gering. Zementmörtel eignet sich für Putze auf Außensockeln und Kelleraußenwänden. Mörtel der Gruppe PIV bilden Putze, die wegen der porigen Struktur des Gipses zeitweise Wasserdampf speichern können. Gipsputze haben glatte Oberflächen, sind hart und stoßfest (außer PIVd). Man verwendet sie als Innenputze mit erhöhter Abriebfestigkeit auch

in Räumen mit vorübergehend hohem Feuchtigkeitsanfall (Küche, Bad). Als Putz in Räumen mit dauernder Feuchtigkeitseinwirkung sind sie nicht geeignet. Mörtel der Gruppe PV gleichen in Eigenschaften und Verwendung der Gruppe PIVa, b, a. Mörtel, vor allem Mauermörtel, dürfen nicht ausschließlich unter dem Gesichtspunkt „Festigkeit“ beurteilt werden. Man muss auch andere bauphysikalische Erfordernisse (z.B. Wärmedämmung) berücksichtigen. Als Mischungsverhältnis für Mörtel bezeichnet man das Mengenverhältnis Bindemittel zu Sand in Raumteilen. Die Menge des Anmachwassers wird nicht angegeben. In einem Mischungsverhältnis mit zwei Verhältniszahlen (z.B. 1:3) steht die erste für das Bindemittel, die zweite für den Zuschlag. Im Mischungsverhältnis aus drei Verhältniszahlen (z.B. 2:1:9) bezieht sich die Zahl 1 immer auf den Zementgehalt; sie steht in der Mitte der Zahlenreihe. Die erste Zahl gibt den Kalkanteil, die dritte den Sandanteil an. Fette und magere Mörtel. Die in den Tabellen 5.82 und 5.83 angegebenen Mischungsverhältnisse sind so gewählt, dass alle Zuschlagkörner von Bindemittelleim umhüllt werden. Der Bindemittelleim wird so weit gemagert, dass beim Erhärten des Mörtels keine Schwindrisse auftreten. Zu hohe Bindemittelanteile ergeben „fette“ Mörtel: Die Sandkörnchen stoßen nicht mehr zusammen; Schwindrisse und Festigkeitsabfall sind die Folgen. Bei zu wenig Bindemittelanteilen spricht man von „mageren“ Mörteln: Die Sandkörnchen werden nicht genügend miteinander „verkittet“; der Mörtel sandet, ist wenig druckfest und witterungsunbeständig. ■ Laborversuch Mischen sie Mörtel proben aus Weißkalkteig und Sand in den Mischungsverhältnissen 1:1,1:4 und 1:8. Je 100 cm3 Mörtel werden auf leicht geölten Glasplatten von 15cm × 15 cm Größe durch mehrmaliges Aufstoßen zu einem Kuchen von etwa 10 cm Durchmesser ausgebreitet und eine Woche an der Luft gelagert. Ergebnis Unterschiedliche Beschaffenheit der drei Mörtelproben.

5

3

a

b

11

2)

1)

Anhydritkalkmörtel

Anhydritmörtel

Kalkgipsmörtel

Gipskalkmörtel

Gipssandmörtel

3

4

1,0

1,0

0,5

Kalkhydrat

1,0 oder 1,5

1,0 oder 1,0

1,0 oder 1,0

< 0,5

1,5 oder 2,0

1,0

1,0

1,25

1)

Kalkteig

Luftkalk Wasserkalk

Baukalke DIN 1060

Für Kalkteig gilt Rohdichte statt Schüttdichte Gilt bei 2 bis 5 Masse- % Feuchtigkeit

b

14

15

a

13

PV

c

d

12

P IV

Zementmörtel

b

9

10

Gipsmörtel

Zementmörtel mit Zusatz von Kalkhydrat

a

8

Kalkzementmörtel

Mörtel mit hochhydraulischem Kalk oder Mörtel mit Putz- u. Mauerbinder

Mörtel mit hydraulischem Kalk

Wasserkalkmörtel

Luftkalkmörtel

b

P III

2

Schüttdichte kg/dm

Mörtelart

7

a

6

P II

c

5

b

3 4

PI

a

1 2

Mörtelgruppe

6

1,0

0,8

7

1,0

Putz- und Mauerbinder DIN 4211

1,0 oder 1,0

1,0

Hydrauli- Hochhydraulischer Kalk scher Kalk-

5

9

10

1,0

2,0

1,0

1,2

1,0

0,1 bis 0,2 oder 0,2 bis 0,5

0,5 bis 1,0 oder 1,0 bis 2,0

0,9

Putzgips

1,0 oder 1,0

0,9

Stuckgips

Zement Baugips ohne werkseitig DIN 1164 beigegebene Zusätze DIN 1168

8

5

1

Tabelle 5.83: Putzmörtel: Zusammensetzung und Mischungsverhältnisse in Raumteilen nach DIN 18550 11

3,0

1,0

1,0

1,3

13

in N/mm2

Mittlere Mindestdruckfestigkeit

12,0

< 2,5

3,0 bis 4,0

3,0 bis 4,0

1,0 bis 3,0

–

3,0 bis 4,0

6,0 bis 8,0

9,0 bis 11,0

3,0 bis 4,0

3,0 bis 4,0

2,0

keine Anford.

2,0

10

2,5

1,0

3,5 bis 4,5 keine 3,0 bis 4,0 Anforderungen

3,5 bis 4,5 3,0 bis 4,0

2)

12

AnSand hydritbinder DIN 4208

230 5 Planen eines Kellergeschosses

231


Wenn das Mischungsverhältnis bei Putzmörteln nicht gleichmäßig eingehalten wird, weist der Putz später Farbabstufungen auf. Die einzelnen Putzabschnitte zeichnen sich dann deutlich ab. Mauermörtel werden in 5 Gruppen, Putzmörtel in 5 Gruppen mit Untergliederung eingeteilt. Die Mörtelgruppen legen die Zusammensetzung, die Festigkeit und die Verwendung des Mörtels fest. Das Mischungsverhältnis beeinflusst wesentlich die Raumbeständigkeit und Festigkeit des Mörtels. 5.3.6.3 Mörtelherstellung Mörtel kann auf der Baustelle hergestellt oder als Werkmörtel an die Baustelle geliefert werden. Werkmörtel wird zunehmend verwendet, weil Mörtelwerke die besten Voraussetzungen für die Herstellung einwandfreier Mörtel bieten. Selbsttätig arbeitende Dosierungsvorrichtungen gewährleisten hier die genaue Einhaltung des Mischungsverhältnisses. Zwangsmischer sorgen für die intensive Durcharbeitung der Mischungen. Zweckmäßige Lagervorrichtungen schützen Bindemittel und Zuschlag vor Verunreinigungen. Außerdem werden die Mörtelgrundstoffe laufend von Fachleuten geprüft. Fehler sind damit weitgehend ausgeschlossen. Werkgemischte Mörtel zeichnen sich durch Gleichmäßigkeit in der Zusammensetzung, gute Geschmeidigkeit und höhere Festigkeit aus. Werkmörtel kommen auf die Baustelle in den Lieferformen – Werk-Trockenmörtel, dem nur noch Wasser zugesetzt wird, – Werk-Vormörtel, dem außer der erforderlichen Wassermenge noch die erforderliche Zementmenge zugegeben wird, und – Werk-Frischmörtel, der gebrauchsfertig in kellengerechter Konsistenz angeliefert wird. Werk-Vormörtel und Werk-Trockenmörtel müssen auf der Baustelle in einem Mischer aufbereitet werden. Werkmörteln dürfen auf der Baustelle weder Zusatzstoffe noch Zusatzmittel beigemischt

werden. Die Verarbeitungs- und Verwendungsvorschriften des Herstellers sind unbedingt zu beachten, um Bauschäden zu vermeiden. Das Mischen von Mörtel auf der Baustelle setzt voraus, dass die Bindemittel trocken und witterungsunabhängig, die Zuschläge sauber gelagert werden. Das genaue Einhalten des Mischungsverhältnisses und die Art des Mischens beeinflussen die Qualität des Mörtels. Das Abmessen von Bindemitteln und Zuschlag darf nach DIN 1053 nur mit Waagen oder Zumessbehältern geschehen, nicht mit der Schaufel (unterschiedliche Schaufelfüllungen, Möglichkeit des Verzählens). Für kleinere Mengen misst man Mörtelstoffe mit Baueimern ab. Eigenfeuchtigkeit des Sandes. Die Zugabe der Mörtelstoffe nach Raumteilen kann trotz der vorgeschriebenen Mischungsverhältnisse Mörtel minderer Güte ergeben, wenn man den Feuchtigkeitsgehalt des Sandes nicht berücksichtigt. Er erhöht den Hohlraumanteil des Festmörtels. ■ Laborversuch Wir füllen zwei Schalen mit je 100 cm3 trockenem Sand gleicher Kornzusammensetzung. Eine Probe benetzen wir mit 5 g, die andere mit 10 g Wasser und durchfeuchten beide durch gleichmäßiges Umrühren. Jede Probe wird wieder in ein Messglas gefüllt und der Raum der Sandmengen abgelesen. Ergebnis Die Probe mit 5 g Wasser nimmt einen größeren Raum ein.

Eine Eigenfeuchtigkeit von etwa 3 %, die den Mischungsverhältnissen in Tab. 5.83 zugrunde liegt und baufeuchtem Sand entspricht, bewirkt die größte Hohlraumerweiterung. Trocknet der Sand aus, rutschen die vorher verklumpten, nun wieder losen Feinstsandteile in die Hohlräume – der Sand fällt zusammen. Die gleiche Wirkung tritt ein, wenn sich die verklebten Feinstoffe durch weitere Wasserzugabe auflösen und die Hohlräume füllen. Daraus folgt, dass trockene oder nasse Zuschläge dichter liegen als feuchte. Einheitliche Mischungen erzielt man deshalb nur durch Abmessen der Zuschläge nach Masseteilen. Zweck des Mischens ist es, das Bindemittel gleichmäßig im Zuschlag zu verteilen und Bindemittel- oder Sandnester zu vermeiden.

5

232


5

Von Hand gemischte Mörtel werden nur noch selten verwendet. Sie erfordern einen großen Aufwand an Zeit (damit an Kosten) und sind nur vertretbar für kleinere Reparaturen. Bindemittel und Zuschlag mischt man trocken auf einer sauberen Unterlage (niemals auf Erdreich!) so lange, bis das Mischgut eine einheitliche Färbung aufweist. Bei gleichzeitigem Durchharken wird das Mischgut mindestens zweimal umgesetzt und unter Wasserzugabe noch einmal bis zur kellengerechten Steife durchgearbeitet. Mischmaschinen zwischen 75 und 200 l Trommelinhalt eignen sich für die Mörtelbereitung auf der Baustelle. Sie sind selbst für kleinere Baustellen noch rationell und liefern nach 2 bis 3 Minuten Mischzeit einen gleichmäßig und intensiv durchgemischten, kellengerechten Mörtel. Beschickt wird die Trommel in der Reihenfolge Wasser-Bindemittel-Sand. Manchmal mischt man Bindemittel und Sand zunächst trocken (eine geringe Wassermenge verhindert das Ausstauben des Bindemittels aus der Trommel), bevor man die erforderliche Menge Anmachwasser zugibt. Das Mischen von hydraulischen Bindemitteln mit Gips oder Anhydrit ist unzulässig, weil chemische Reaktionen zwischen ihnen zum Treiben führen. Mörtel aus hydraulischen Bindemitteln müssen vor dem Erstarrungsbeginn verarbeitet sein. Bereits erstarrter Mörtel darf nicht unter Wasserzugabe wieder weich gemacht werden. Mörtelausbeute und Einmischungsfaktor ermöglichen die rechnerische Bestimmung von Bindemittel- und Zuschlagmengen. Beim Mischen von Bindemittel und Zuschlag mit Wasser verringert sich das Volumen der losen Masse (Bindemittel + Zuschlag), weil vom Wasser gleitfähig gewordene Mörtelstoffe zusammenrutschen und Bindemittelleim und feine Kornanteile die Hohlräume ausfüllen. Beispiel 3 Bei einer Mischprobe MV 1:4 von 4 l Bindemittel und 161 erdfeuchtem Sand (1 + 4 = 5 Raumteile lose Masse) wurden 13 l Mörtel gewonnen (5.86). Wie groß sind a) die Ausbeute in %, b) die Ausbeute in RT, c) der Einmischungsfaktor, d) das Volumen von Bindemittel (VB) und Sand (Vs) für 800 l Mörtel?

Lösung a) 20 l lose Masse entsprechen 100 % 13 l Mörtel entsprechen

100 % ⋅ 13 = 65 % 20

b) 20 l lose Masse entsprechen 5 RT 13 l Mörtel entsprechen

5 RT ⋅ 13 = 3,25 RT 20

c) 13 l Mörtel erfordern 20 l lose Masse 20 l = 1,54 mal mehr 13 l lose Masse d) 8001 Mörtel erfordern 8001-1,54 = 1232 l lose Masse

1 l Mörtel erfordert

VB = Vs =

1232 l = 246,4 l 5

1232 l ⋅ 4 = 985,6 l 5

Bild 5.84: Mischprobe

Die Mörtelausbeute gibt an, wieviel Mörtel man aus einer bestimmten Menge loser Masse erhält. Die Maßeinheiten sind Raumteile (RT) oder Prozent. Der Einmischungsfaktor gibt an, wievielmal mehr lose Masse für eine bestimmte Mörtelmenge gebraucht wird. Ausbeute A in % A=

Mörtelmenge in l ⋅ 100 % lose Masse in l

Ausbeute A in RT A=

Mörtelmenge in l ⋅ Summe des MV lose Masse in l

Einmischungsfaktor E=

lose Masse in l Mörtelmenge in l

233

5.4 Maßordnung im Hochbau

Tabelle 5.85: Mörtelstoffe für 1000 l Mörtel Zeile 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1)

2) 3)

Mörtelart

Mischungsverhältnis

Kalkmörtel aus Kalkhydrat

Hydraulische Kalkmörtel

Zementmörtel Kalkzementmörtel aus Zement und aus Kalkhydrat

1:3 1:3,5 1:4 1:3 1:3,5 1:4 1:3 1:3,5 1:4 2:1:9 2:1:9 2:1:10

Zur Berechnung des Kalkanteils in kg wird die Kalkmenge in l mit der Schüttdichte der verwendeten Kalksorte multipliziert. Erlaubter Kalkzusatz zur Verbesserung der Geschmeidigkeit. 3 Masse- % Feuchtigkeit, Schüttdichte 1,3 kg/l.

Mörtel Stoffe können auch mit Hilfe einer Tabelle berechnet werden (5.85).

Kalk Zement in kg in l in kg in l 1) 400 – – 345 – – 305 – – 1) 390 – – 340 – – 300 – – (91) 2) (76) 2) 455 380 (66) (66) 400 330 (74) (62) 370 310 1) 280 168 140 260 156 130 240 144 120

Sand 3) in kg in l 1560 1200 1575 1210 1585 1220 1520 1170 1545 1190 1560 1200 1405 1080 1440 1110 1520 1170 1455 1120 1520 1170 1560 1200

Mörtel werden auf der Baustelle in Mörtelmischern gemischt. Das Mischungsverhältnis muss genau eingehalten werden, die Feuchtigkeit des Sandes ist dabei zu berücksichtigen. Die Verwendung von Werkmörteln gewährleistet gleichbleibend gute Mörtelqualität. Erstarrender Mörtel darf nicht mehr verarbeitet werden.

5.4 Maßordnung im Hochbau Die DIN 4172 (Maßordnung im Hochbau) ist eine wichtige Voraussetzung für kostensparendes Bauen. Sie bildet eine Grundlage für die Abmessungen von Gebäuden, Bauteilen und Mauersteinen. Wenn dies bei der Planung beachtet wird, vereinfacht sich das Zusammenfügen der Mauersteine. Fertige Bauteile (z.B. Fenster und Türen) lassen sich ohne Schwierigkeiten auch nachträglich ohne Probleme einbauen. Allein um einen möglichst kleinen Verhau von Mauersteinen zu haben, ist die Maßordnung wichtig, d.h. sie regelt das rationelle Mauern. Die Baunormzahlen legen die Ausgangsmaße für den Rohbau und für den Ausbau fest. Das Ausgangsmaß ist die Längeneinheit 1 m, die durch den bestimmten Teiler 8 Reihen von Baunormzahlen ergibt. Durch diese Reihen werden Maßsprünge festgelegt. Für die Maß-

ordnung im Hochbau wurden die Abmessungen der Mauersteine zu Grunde gelegt. Die Mauerlängenberechnung bezieht sich auf die kleinste Längenabmessung der Steine (Steinbreite = 11,5 cm). Da Mauersteine mit Fugen vermauert werden, soll das kleinste Rohbaurichtmaß (RR) für Mauerlängen 11,5 cm (Steinbreite) + 1 cm Fuge = 12,5 cm betragen. Dieses Maß wird als Achtelmeter (am) bezeichnet (1 am entspricht 100 cm : 8 = 12,5 cm) und dient als Grundgröße für die Berechnung der Mauerlängen. Gemauerte Bauteile sind nicht für jede Situation in den Rohbaurichtmaßen herzustellen. Die wirklichen Maße sind die Baunennmaße. Sie werden aus den Rohbaurichtmaßen errechnet. Dabei spielt die Begrenzung der Mauer eine Rolle. Die Skizze zeigt die drei unterschiedlichen Fälle von Mauerlängen.

5

234


5

Bild 5.86: Baunennmaße

Soll die Mauerhöhe berechnet werden, muss die kleinste Steinhöhe herangezogen werden. Zur Berechnung muss das Steinformat und die Mauerhöhe bekannt sein. Höhenmaße des Mauerwerks nach der Maßordnung

Steinhöhe (cm) Lagerfuge (cm) Schichtenhöhe (cm) Schichtenzahl je m Mauerhöhe Schichtenzahl je 25 cm Höhe

Großformate 23,8 1,2

2 DF 3 DF 11,3 1,2

NF

DF

7,1 1,23

5,2 1,05

25

12,5

8,33

6,25

4

8

12

16

Anzahl der Schichten = Mauerhöhe (in m) × Schichten pro Meter Beispiel 1: Eine Wand soll aus 2 DF Steinen gemauert werden. Sie soll 25 am lang und 19 Schichten hoch sein.

Lösung: Länge als Außenmaß (Pfeilermaß) = 25 am × 12,5 cm = 3,125 m. Als Außenmaß muss eine Fuge abgezogen werden. Es ergibt das Maß 3,125 m – 1 cm = 3,115 m. Länge als Vorsprungmaß (Anbaumaß) = 25 am × 12,5 cm = 3,125 m. Dieses Maß bleibt so stehen 3,125 ± 0 = 3,125 m. Länge als Öffnungsmaß (Raummaß) = 25 am × 12,5 cm = 3,125 m. Als Öffnungsmaß muss eine Fuge dazugezählt werden. Es ergibt das Maß 3,125 m + 1 cm = 3,135 m. Höhe: 19 Schichten × 12,5 cm Schichtenhöhe = 2,375 m. Dieses Maß gilt als Vorsprung-, oder Anbaumaß und bleibt so. Beispiel 2: In dem dargestellten Grundriss sind auf der rechten Seite Maße als am – Maße ausgewiesen. Auf der linken Seite stehen die Maße bereits richtig ausgerechnet. Ersetzen Sie die am – Maße durch eine richtige Zuordnung in Außenmaß (A), Vorsprungmaß (V) und Öffnungsmaß (Ö) und rechnen Sie entsprechend um.

235

5.4 Maßordnung im Hochbau

5

Bild 5.87: Grundriss Ferienhaus

Mauerdicken werden nach ganzen und halben Steinlängen (Steinlänge 24 cm) – kurz „Steinen“ – benannt. Eine ein Stein dicke Wand ist somit 24 cm, eine 1/2 Stein dicke Wand hat das Maß 11,5 cm und eine 1 1/2 Stein dicke Wand hat das Maß 36,5 cm. Mauerhöhen hängen von den Schichthöhen ab (Steinhöhe + Dicke der Lagerfuge). Das Nennmaß einer Schichthöhe ist stets ein Baurichtmaß. Aus den Tabellen 5.154 und 5.155 sind die Mauerhöhen bei Steinformaten aus Vorzugshöhen erkennbar.

Tabelle 5.143: Mauerdicken und Steinformaten

236


Ausgangsmaß für die Berechnung von Mauerlängen, -dicken und -höhen ist das Achtelmeter (am) = 12,5 cm welches gleichzeitig das Kopfmaß ist. Vielfache des Achtelmeters sind Baurichtmaße. Aus den Baurichtmaßen errechnet man unter Berücksichtigung des Fugenanteils die Nennmaße. Sie unterscheiden sich in: Außenmaß (Pfeilermaß), Vorsprungmaß (Anbaumaß) und Öffnungsmaß (Raummaß).

5

Bild 5.144:

Anzahl der Schichten für 25 cm und 1 m Mauerhöhe

Tabelle 5.145: Schichtenmaße Steinformat

DF

NF

Schichthöhe (Nennmaß = BR)

cm

6,25

8,3

12,5

16,6

18,75

25

Steinhöhe

cm

5,2

7,1

11,3

15,5

17,5

23,8

1,23

1,2

1,16

8

6

Dicke der Lagerfuge

cm

Anzahl der Schichten

je m

1,05 16

12

2 DF, 3 DF

Sonderformate

1,25 nicht ganzzahlig

Großf.

1,2 4

5.5 Verbandarten Mauerwerk aus kleinund mittelformatigen Steinen

5.5.1 Steinformate, Mauerschichten, Mörtelfugen Kleinformatige Mauersteine werden in den Formaten DF und NF hergestellt. Sie sind nur einen Handgriff breit und lassen sich deshalb als Einhandsteine verarbeiten (5.88). Mittelformatige Mauersteine. Hier berücksichtigen wir nur die Formate 2 DF und 3 DF. Steine 2 DF können wie die kleinformatigen Steine als Einhandsteine im Spanngriff gefasst und nach den gleichen Verbandregeln vermauert werden, weil sie die gleiche Grundfläche haben. Steine 3 DF sind ebenfalls Einhandsteine, aber wegen ihrer größeren Breite mit einem Griffschlitz versehen.

Bild 5.88: Steinformate

Läufer und Binder. Mauern errichtet man durch schichtenweises Verlegen von Steinen in Mauermörtel. Je nach Lage eines Steines zur Mauerflucht unterscheiden wir Läufer (5.89) und Binder (5.90). Läufer liegen mit der Längsseite, Binder mit der Breitseite (= Kopf-

237

5.5 Verbandarten

seite) in der Mauerflucht. Mauerschichten bestehen aus Läufer- oder Binderreihen allein oder werden durch Nebeneinanderlegen von Läufer- und Binderreihen gebildet (5.91).

Formate (2 DF, 3 DF). Längsfugen sind parallel zur Mauerflucht im Mauerwerk verlaufende Stoßfugen.

5.5.2 Verbandsarten

Bild 5.89: Legen einer Läuferreihe

Verband bedeutet das Verbundene. Dies bezieht sich nicht auf das Verbinden der Steine mit Mörtel, sondern auf das verzahnende Zusammenfügen der Mauersteine, wodurch schon ohne Mörtel eine beachtliche Stabilität erreicht wird (5.92). Die überbindenden Steine verteilen auftretende Kräfte gleichmäßig im Mauerwerk. Der Mörtel verbindet die Steine miteinander, gleicht Unebenheiten und Maßabweichungen der Steine aus.

Bild 5.90: Legen einer Binderreihe

Bild 5.92: Steinstapel a) ohne Verband, b) mit Verband

Bild 5.91: Läuferschicht, bestehend aus äußerer Läuferreihe und innerer Binderreihe (Wanddicke 36,5 cm)

Lagerfugen (Dicke 1,05 bis 1,25 cm) verbinden die Schichten. Sie verlaufen in der Regel waagerecht, bei Böschungsmauern und Mauerbogen auch geneigt. Stoßfugen (Dicke 1 cm) verbinden die Steine innerhalb einer Schicht. Die Steine einer Schicht stoßen so zusammen, dass die Stoßfugen im Maßsprung eines Läufers durch die ganze Dicke der Wand geradlinig hindurchgehen. Solche Stoßfugen heißen Schnittfugen (5.92). Ausnahmen hiervon gibt es bei Schichten aus Läuferreihen verschiedener

Allgemeine Verbandsregeln Die Steine in aufeinanderfolgenden Schichten überbinden 1/4 Stein. Das Mindestmaß der Überbindung nach DIN 1053 ist ü 0,4 h (h = Steinhöhe), mindestens 4,5 cm. Stoßfugendeckungen (Fuge auf Fuge) sind in Wandabschnitten zwischen Mauerenden nicht zulässig. Es sind möglichst viele ganze Seiten zu verwenden. Läuferverband (5.93). Alle Schichten sind Läuferschichten aus je einer Läuferreihe. Die Stoßfugen übereinanderliegender Schichten sind um die halbe Steinlänge gegeneinander versetzt (mittiger Verband). Bei Verblendmauerwerk kann das Überbindemaß auch V4 Stein lang sein (schleppender Verband). Abtreppung und Verzahnung betragen regelmäßig eine halbe Steinlänge. Alle Steinformate (auch Großformate und Bauplatten) können im Läu-

5

238


ferverband gemauert werden. Die Wanddicke ist dann jeweils gleich der Steinbreite.

Auch großformatige Steine vermauert man im Binderverband.

Bild 5.93: Läuferverband, Steine NF

Bild 5.95: Binderverband, Steine NF

Eine Sonderstellung nehmen die mittelformatigen Steine ein. Zwei und mehr Läuferreihen aus verschiedenen Mittelformaten liegen nebeneinander und bilden eine Läuferschicht. Die auch hier um V2 Stein gegeneinander versetzt aufgemauerten Schichten ergeben einen Läuferverband (5.94).

Blockverband (5.96). Läufer- und Binderschichten wechseln regelmäßig ab. Die Stoßfugen aller Läuferschichten liegen übereinander, ebenso die aller Binderschichten (Läufer über Läufer, Binder über Binder). Übereinanderliegende Läufer und Binder bilden Blöcke; sie überbinden in Längsrichtung der Mauer um V4 Stein. Die Verzahnung ist regelmäßig 1/4 Stein, die Abtreppung abwechselnd 1/4 und 3/4 Stein breit. Steine in DF, NF oder 2 DF werden im Blockverband gemauert. Er ist ausführbar bei Wanddicken von 24 cm an aufwärts im Maßsprung von 1 Achtelmeter = 1 Kopf (5.98).

5

Bild 5.94: Läuferverband aus mittelformatigen Steinen a) Wanddicke 30 cm mit Schnittfuge, b) Wanddicke 30 cm mit versetzten Stoßfugen, c) Wanddicke 36,5 cm, d) Wanddicke 49 cm Bild 5.96: Blockverband, Steine NF

Binderverband (5.95). Alle Schichten bestehen aus Binderreihen. Die Stoßfugen übereinanderliegender Schichten sind um die halbe Steinbreite gegeneinander versetzt. Abtreppung und Verzahnung betragen regelmäßig eine halbe Steinbreite. Der Binderverband ist anwendbar für Wanddicken, die gleich der Steinlänge sind. Klein- und Mittelformate ergeben folglich eine Wanddicke von 24 cm.

Kreuzverband (5.97). Läufer- und Binderschichten wechseln wie beim Blockverband regelmäßig ab. Die Läufer aufeinanderfolgender Läuferschichten sind um 1/2 Stein (= 1 Kopf) gegeneinander versetzt. In der Ansicht sind Blöcke aus je einem Läufer und zwei Bindern voneinander abgesetzt und bilden Kreuze. Das Überbindemaß in Längsrichtung

239

5.5 Verbandarten

der Mauer ist V4 Stein lang, die Verzahnung ebenfalls. Die Abtreppung ist regelmäßig V4 Stein breit. Für die Anwendung gilt dasselbe wie beim Blockverband. Bild 5.99: Kennzeichnung und Maße von Teilsteinen a) Dreiviertelstein, b) halber Stein, c) Viertelstein

Verbandsregeln 1. Mauerwerk aus Steinen DF, NF oder 2 DF Mauerende des mittigen Läuferverbands (5.100). Eine Schicht beginnt mit einem ganzen, die folgende mit einem halben Stein. Bild 5.97: Kreuzverband, Steine NF

Bild 5.100:

Bild 5.98: Binder- und Läuferschichten für Block- oder Kreuzverband a) Wanddicke 36,5 cm, b) Wanddicke 49 cm

Mauerende im Läuferverband

Mauerende des Binderverbands (5.101). Eine Schicht beginnt mit einem ganzen Binder, die folgende mit zwei Läufer-Dreiviertelsteinen.

5.5.3 Gerades Mauerende Als gerades Mauerende bezeichnet man Wandenden, die lotrecht hochzuführen sind (weder Verzahnungen noch Abtreppung). Der Name gilt auch für die Enden einer Schicht. Endverbände müssen meist mit Teilsteinen ausgeführt werden. Abmessungen und Kennzeichnung der Teilsteine in der Draufsicht zeigt Bild 5.99.

Bild 5.101:

Mauerende im Binderverband

5

240


Dreiviertelsteinen

Mauerende mit Viertelsteinen 3 PF Steinen1)

Läuferschicht Wanddicke 24 cm Binderschicht

Läuferschicht Wanddicke 36,5 cm

5

Binderschicht

Läuferschicht Wanddicke 49 cm Binderschicht

Bild 5.102: 1)

Regelbilder zum Verband für das gerade Mauerende im Block- und Kreuzverband (DF, NF, 2 DF)

nur möglich bei Mauern aus Steinen in 2 DF

Mauerende des Block- und Kreuzverbands (5.102). Die Schichten erfordern viele Dreiviertelsteine, um jegliche Fugendeckung zu vermeiden. Die Anzahl der Dreiviertelsteine kann verringert werden, wenn man Fugendeckungen in geringem Umfang am Schichtende in Kauf nimmt. Auf keinen Fall darf die Fugendeckung an der Maueraußenfläche auftreten. Zulässige Fugendeckungen im Innern von Endverbänden zeigt Bild 7.25. Größere Fugendeckungen gefährden die Tragfähigkeit des Mauerwerks. Im Bereich zwischen Schichtenden sind Fugendeckungen unzulässig.

Bild 5.103:

Zulässige Stoßfugendeckung im Innern von Endverbänden

Verband mit Dreiviertelsteinen: Die Binderschichtbeginnt mit 2 Binder-Dreiviertelsteinen. Ausnahme: die 24er Wand beginnt mit einem ganzen Binder. Die Läuferschicht beginnt mit so vielen Läufer-Dreiviertelsteinen, wie die Wand halbe Steine (am) dick ist. Die Regelfuge der Läuferschicht liegt stets 3/4 Stein, die der Binderschicht 1/2 Stein vom Schichtende entfernt. (Die Regelfuge ist die erste Schnittfuge nach dem Mauerende.) Verband mit Viertelsteinen: Die Regelfuge der Binderschicht liegt 3/4 Stein, die der Läuferschicht 1 Stein vom Schichtende entfernt. Der Verband mit 3 DF-Steinen ist nur möglich, wenn die Wand aus 2 DF gemauert ist. Die Regelfugen der Läuferund Binderschichten liegen vom Schichtende ebenso weit entfernt wie bei den Verbänden mit Viertelsteinen. Fugendeckungen entfallen.

241

5.5 Verbandarten

Kreuzverband erhalten wir, wenn wir in jeder zweiten Läuferreihe neben die erste Schnittfuge an beiden Schichtenden abwechselnd einen ganzen oder einen halben Stein legen (5.104). Ausnahme: bei 24 cm dicken Wänden legt man statt des halben Steins einen ganzen Binder. Umgeworfener Verband ist anzuwenden, wenn die Mauerlänge nicht durch ganze, sondern durch halbe Achtelmeter (Köpfe) teilbar ist. Dann hat die Binderschicht an einer Stelle ein Läuferschichtende, die Läuferschicht dagegen ein Binderschichtende (5.105).

5.5.4 Mauerecke, Mauerstoß, Mauerkreuzung

Bild 5.104:

Mauerstück im Kreuzverband

Bild 5.105:

Mauerstück im umgeworfenen Verband und Kreuzverband

Zusammentreffende Mauern müssen ineinandergreifen und gut miteinander verbunden werden. Man bindet deshalb die Schichten abwechselnd durch (5.107). Mauerecken mauern wir zur Mauermitte hin mit Abtreppung (5.135). Bei Mauerstoß und Mauerkreuzung führt man die auftreffende Mauer nicht oder nur zum Teil gleichzeitig mit der Hauptmauer hoch. Auch hier ist die Abtreppung der beste vorläufige Mauerabschluss, weil wir später beim Weitermauern die Anschlussfugen einwandfrei vermörteln können (5.108a). Allerdings ist bei zunehmender Wandhöhe auch eine entsprechend größere Länge für die Grundfläche der Abtreppung nötig. Die Verzahnung (5.108b und c) eignet sich zum vorläufigen Abschluss nur, wenn die später angeschlossenen Steine mit reichlich Mörtel sorgfältig in die Verzahnung eingebunden werden. Sie ist für tragende und aussteifende Wände nicht zugelassen.

5

242


Bild 5.106: 5

Abwechselnd durchbindende Mauerschichten (hier: Mauerecke)

Bild 5.107:

Mauerausschnitt a) mit Abtreppung, b) mit stehender Verzahnung, c) mit Lochverzahnung

Verbandsregeln für Mauerecke, -stoß und -kreuzung aus Steinen DF, NF oder 2 DF 1. Mittiger Läuferverband (5.109) a) Die Schichten gehen abwechselnd durch. b) An der Mauerecke liegen stets ganze Steine. Bei Mauerstoß und Mauerkreuzung liegen in der durchgehenden Schicht zwei Dreiviertelsteine am Maueranschluss.

Mauerrecke

Mauerstoß

Mauerkreuzung

2. Schicht

1. Schicht

Bild 5.108:

Regelbilder für Mauerecke, -stoß und -kreuzung im mittigen Läuferverband

243

5.5 Verbandarten

5.5.5 Herstellen von Mauerwerk, Baustoffbedarf Arbeitsplatz. Für jeden Maurer wird ein Mörtelkasten so aufgestellt, dass er bei der Arbeit nicht hinderlich ist, aber leicht erreicht werden kann. Die Mauersteine werden für Rechtshänder links vom Kasten abgesetzt, damit der Maurer sie „zur Hand“ hat, also mit der linken Hand leicht greifen kann (5.110). Das Werkzeug (Kelle, Hammer, Wasserwaage, Lot, Setzlatte und Schnur) legt man so ab, dass sie griffbereit, jedoch beim Fassen von Steinen und Mörtel sowie beim Gehen und Arbeiten nicht hinderlich sind. (Werkzeuge s. Abschn. 1-5 und 1.6)

Bild 5.110:

Arbeitsplatz eines Maurers

Arbeitsgang beim Mauern. Die Arbeitsweise „einmal Mörtel und ein Stein“ wird allgemein bevorzugt. Vorteil: Jeder Stein kommt in frisch aufgebrachten Mörtel und kann sich festsaugen. Das Haften des Mörtels ist aber auch von anderen Einflüssen abhängig. Einflüsse auf die Mörtelhaftung. Rauhe Steinoberflächen begünstigen das Haften, weil sich die Mörtelteilchen gut verankern können. Das gilt besonders für porige Steine und für die Lagerflächen der Maschinenziegel. Bei saugfähigen Steinen dringen infolge der Kapillarität Teile des Bindemittels etwas in die Feinsporen ein und schaffen so eine innige Verbindung mit den Steinen. Bei trockenem, warmem Wetter müssen saugende Steine angefeuchtet werden, weil sie sonst dem Mörtel das zum Abbinden und Erhärten nötige Wasser entziehen. Der Wasserentzug ist an den Steinrändern besonders groß. Weil der Mörtel hier stärker schwindet, lässt sich ein Wackeln der

Steine bei dünnen Wänden nicht vermeiden (5.111). Bei tiefnassen Steinen jedoch bildet das Wasser eine störende Trennschicht zwischen Stein und Mörtel: Der Stein saugt sich nicht mehr fest, sondern „schwimmt“ auf dem Mörtelbett. Bei Regenwetter müssen die Steine deshalb mit Folien oder Planen abgedeckt werden. Arbeitstakte. Beim Mauern ergeben sich fünf Arbeitstakte, die wir am Beispiel einer 17,5 cm dik-ken Wand zeigen: 1. Stein greifen (5.112). Greifen mit der linken Hand. DF-, NF- und 2 DF-Steine fasst die Hand an den Läuferflächen, bei 3 DF-Steinen greifen die Finger in den Griffschlitz. Auswahl so treffen, dass fehlerhafte Steine nicht an Mauerecken oder -enden verlegt werden. 2. Stoßfugenmörtel am Stein angeben (5.113). Mit der Kellenspitze Mörtel an der Steinseite abstreichen, die angeschoben werden soll (hier Kopffläche). Geschmeidiger, nicht zu grobkörniger Mörtel haftet gut am Stein. 3. Lagermörtel aufbringen (5.114). Der Stein bleibt in der linken Hand. Mit der Kelle so viel Mörtel aus dem Mörtelkasten nehmen, wie zur Bettung eines Steins auf der Lagerfuge nötig ist. Mörtel aufziehen und in passender Dicke verteilen. Das Mörtelbett setzen wir gegen einen schon verlegten Stein ab, damit sich der Mörtel beim Andrücken des Steins ausbreiten kann; ein bereits verlegter Läufer wird sonst aus der Flucht gedrückt (5.115). Das Mörtelbett einer halbstein dicken Wand zeigt Bild 5.116. Auch hier können sich die Mörtelhöcker nach beiden Seiten ausbreiten. Ein in der Mitte überhöhtes Mörtelbett lässt den Stein j wackeln. 4. Stein in das Mörtelbett drücken (5.117), gleichzeitig anschieben und ausrichten. Kellenschläge auf den Stein vermeiden. Starkes und nachträgliches Beklopfen der Steine lockert die Haftung des Mörtels. 5. Hervorquellenden Mörtel abstreifen (5.118). Dabei bildet die Unterseite der Kelle einen spitzen Winkel mit dem Mauerwerk. Auf diese Weise schneidet man den Mörtelwulst glatt ab, der Mörtel rutscht auf dem schräg gehaltenen Kellenblatt vom Mauerwerk weg und verschmiert die Steine nicht.

5

244


Bild 5.111: 5

Bild 5.112:

Bild 5.113:

Bild 5.114:

Schwinden des Lagerfugenmörtels bei stark saugenden Steinen

Bild 5.115:

Mörtelbett eines Läufers (Wanddicke 24 cm)

Bild 5.116:

Mörtelbett einer halbsteindicken Wand

Bild 5.117:

Stein in das Mörtelbett drücken

Bild 5.118:

Hervorquellenden Mörtel abstreifen

Stein greifen

Stoßfugenmörtel angeben

Lagerfugenmörtel aufbringen

Schlagen von Teilsteinen. Teilsteine (halbe Steine, Viertel-, und Dreiviertelsteine) schlägt der Maurer mit dem Maurerhammer (Abmessungen s. 5.99). Zum Schlagen von Teilsteinen eignen sich nur Steine mit gleichmäßigem

245

5.5 Verbandarten

Gefüge, keine rissigen Steine (plärriger Klang beim Anschlagen) und ungleichmäßig gebrannten Steine. Die Länge der Teilsteine bestimmt man nach Augenmaß. Bei besonders sauberer Arbeit (für Sichtmauerwerk) müssen die Längen genau angerissen werden. Hierzu stellen wir uns aus einem Brettstück ein Stichmaß her oder versehen den Stiel des Maurerhammers mit entsprechenden Einkerbungen (5.119). Hochführen der Schichten. Die Mauern werden an den Mauerecken und -enden im Verband lotrecht hochgeführt („Schnurmauern“). Die zur Mauermitte gerichtete Seite wird abgetreppt (5.120). Die lotrechte Richtung der ersten Schichten prüft man mit der Wasserwaage (5.121), größere Höhen am zuverlässigsten mit dem Senklot. „Über Hand“ müssen wir loten, wenn wir vom Innengerüst arbeiten (5.122): Wir nehmen die Schnur auf den Zeigefinger, lassen das angehobene Lot zur Ruhe kommen und fluchten mit einem Auge, indem wir den Blick entlang der Schnur und der Mauerkante wandern lassen. Die waagerechte Richtung prüft der Maurer mit der Wasserwaage. Reicht ihre Länge nicht, wird sie auf eine Setzlatte (Waagscheit, Richtscheit) gelegt. Bei größeren Entfernungen bestimmen wir die waagerechte Richtung durch mehrmaliges Versetzen der Setzlatte auf markierte Punkte. Da die Ungenauigkeit mit der Zahl der Aufsetzpunkte wächst, verwendet man besser die Schlauchwaage oder das Nivellierinstrument. Zum Prüfen der Schichthöhen dienen Schichtmaßlatten. Darauf sind die errechneten Schichthöhen für das Geschoss, die Fensterbrüstungen, Sturz- und Deckenauflager markiert (5.123). Auch Eck- und Öffnungslehren benutzt man zum Einhalten der Schichthöhen und Mauerfluchten (5.124). Von Mauerecke zu Mauerecke (oder Mauerende) spannt man die Fluchtschnur, um das Zwischenmauerwerk flucht- und waagerecht nachzuholen (5.125). Die Schnur wird mit Nägeln an der Oberkante der gleichen Schicht straff gespannt. Die Steine drückt man beim Verlegen im Mörtelbett mit ihrer Oberkannte

„in die Schnur“, ohne diese zu berühren. Die Steinunterkante verläuft bündig mit der Oberkante der zuletzt gemauerten Schicht – dann liegt der Stein waagerecht.

5

Bild 5.119:

Anreißen eines Teilsteins

Bild 5.120:

Rechtwinklige Mauerecke aus verschieden hohen Steinen mit Abtreppung von innen gesehen

Bild 5.121:

Loten mit der Wasserwaage bei geringer Mauerhöhe

246


Baustoffbedarf. Mauerwerk wird nach DIN 18330 (Mauerarbeiten) bis 11,5 cm Dicke nach Flächenmaß (m2), bei mehr als 11,5 cm bis 40 cm Dicke nach Flächenmaß oder nach Raummaß (m3), bei größerer Dicke stets nach Raummaß abgerechnet. Danach kann man auch den Baustoffbedarf berechnen. Die Zahlen in der Tabelle 5.124 sind nur Richtwerte. Tabelle 5.134: 5

Stein- und Mörtelbedarf (Richtzahlen in Stück bzw. Liter)

Steinformat Bedarf für 1 m2 Bedarf für 1 m3 Wand Wand (Wanddi- (Mittelwert) cke = Steinbreite) Steine Mörtel Steine Mörtel DF 66 29 550 290 NF 50 24 410 265 2 DF 33 19 275 215 3DF 33 29 190 160

Bild 5.122:

Bild 5.123:

Loten mit dem Senklot

Schichtmaßlatte an einer Mauerecke

Bild 5.124:

Arbeiten mit Lehren

Bild 5.125:

Mauerecke mit Fluchtschnur

247

5.6 Wandarten

Beispiel Berechnen Sie den Stein- und Mörtelbedarf für a) eine halbstein dicke Wand aus Steinen NF, A = 9,65 m2. b) 24,365 m3 Mauerwerk aus Steinen 2 DF. Lösung a) n = 9,65 m2 · 50 Steine/m2 = 482 Steine V = 9,65 m2 · 24 l/m2 = 232 l Mörtel

b) n = 24,365 m3 · 275 Steine/m3 = 6700 Steine V = 24,365 m3 · 215 l/m3 = 5240 l Mörtel

Voraussetzung für den zügigen Arbeitsablauf beim Mauern ist Ordnung am Arbeitsplatz. Baustoffe und Werkzeug müssen leicht erreichbar sein, dürfen aber beim Arbeiten nicht hindern. Ordnung am Arbeitsplatz mindert auch die Unfallgefahr. 5

5.6 Wandarten 5.6.1 Mauerwerk im Hochbau Hier werden vor allem Wände, Pfeiler und Schornsteine aus Mauerwerk bearbeitet. Wände werden wie folgt unterschieden: – nach der Lage im Grundriss: Außen- und Innenwände, Giebelwände – nach der Funktion: raum- und wohnungstrennende Innenwände, Treppenhauswände, Haustrennwände – nach der Geschosszugehörigkeit: Keller-, Erd- und Dachgeschosswände – nach der statischen Funktion: tragende und nichttragende Wände sowie aussteifende Wände

Bild 5.126:

Gemauerte Wände

– nach der Zahl der ausgesteiften Ränder: 2-, 3- und 4-seitig gehaltene sowie freistehenden Wände – nach der Anzahl der Wandschalen: einund mehrschalige Wände – nach den Brandschutzvorschriften: Brandwände Je nach Lage, Zweck und Beanspruchung der Wände können unterschiedliche Schwerpunkte vorliegen: z.B. Tragfähigkeit (Festigkeit), Wärmeschutz, Schallschutz, Schlagregenschutz, Feuchtigkeitsschutz, Brandschutz, Frostbeständigkeit und Wärmespeicherfähigkeit.

248


5

5.6.2 Tragende Wände

5.6.3 Standsicherheit

Tragende Wände nehmen im Gegensatz zu den nichttragenden Wänden außer ihrer Eigenlast weitere Lasten auf. Lotrechte und waagerechte Lasten, die parallel zur Wandscheibe wirken, beanspruchen die Wand als Scheibe. Lotrechte Kräfte ergeben sich aus der Eigenlast der Wand, vor allem aber aus Decken-, Dach- und Wandlasten der oberen Geschosse. Waagerechte Kräfte greifen vorwiegend als Erd-, Wind- und Wasserdruck an. Waagerechte und quer zur Ebene belastete Wände werden als Platte beansprucht und die aussteifenden Querwände als Scheibe (5.127)

Bei horizontaler Belastung sind belastete Wände kippanfällig und bei vertikaler Belastung sind sie knickanfällig. Deshalb müssen sie rechtwinklig zu ihrer Ebene durch aussteifende Querwände und Decken (-scheiben) gesichert werden. „Raumstabile Zellen“ aus Decken- und Wandscheiben gewährleisten optimal die Gebäudestabilität (nach DIN 1053)

Bild 5.128:

Bild 5.127:

Scheiben- und Plattenbeanspruchung von Außenwänden

„Raumstabile Zellen“ aus Decken- und Wandscheiben gewährleisten die Gebäudestabilität

Der statische Nachweis zur Standsicherheit von Mauerwerk richtet sich nach Teil 1 der DIN 1053. Die Tab. 5.129 zeigt den Geltungsbereich und die Bedingungen für Mauerwerk nach DIN 1053-1 (Nov. 1996) für Mauerwerksberechnungen nach dem vereinfachten Verfahren.

Tabelle 5.129:

Bedingungen für Mauerwerk nach DIN 1053-1 (Nov. 1996) für vereinfachte Mauerwerksbemessung nach dem vereinfachten Verfahren

Bauteil

Wanddicke lichte Ged in cm schosshöhe hs in cm ≥ 11,5 ≤ 2,75 m < 24,0 ≥ 24,0 – ≥ 17,5 1) ≤ 2,75 m < 24,0 ≥ 24,0 ≤ 12d ≥ 11,5 2) 2) < 17,5 ≤ 2,75 m ≥ 17,5 < 24,0 ≥ 24,0 ≤ 12d

Innenwände einschalige Außenwände Tragschale zweischaliger Außenwände und zweischalige Haustrennwände 1) 2) 3)

Verkehrslast P in kN/m2

≤5

zul. Gebäudehöhe H ab OK Terrain ≤ 20 m (bei geneigten Dächern darf man/-/um die 1/2 Dachhöhe reduzieren)

zul. Deckenstützweite ≤ 6,0 m (bei üblicher Auflagerausbildung); bei 2-achsig gespannten Decken gilt/für die kürzere Spannweite

≤ 3 3) ≤5

Bei eingeschossigen Garagen und vergleichbaren Bauwerken, die nicht zu andauerndem Aufenthalt von Menschen vorgesehen sind, auch d > 115 mm zulässig Geschossanzahl maximal zwei Vollgeschosse zzgl. ausgebautes Dachgeschoss; aussteifende Querwände im Abstand ≤ 4,50 m bzw. Randabstand von einer Öffnung ≤ 2,0 m einschließlich Zuschlag für nichttragende innere Trennwände

249

5.6 Wandarten

5.6.4 Aussteifende Wände Aussteifung. Je nach Anzahl der ausgesteiften Wandränder unterscheiden wir freistehende sowie 2-, 3- und 4-seitig gehaltene Wände (5.130).

Die Stumpfstoßtechnik ermöglicht gleichwertige kraftschlüssige Verbindungen tragender und aussteifender Wände. Dies erfolgt durch Ankerbleche aus V4A-Stahl im 1/3-Bereich der Wandhöhe (5.132b) und erspart das aufwendige Einbinden beim Aufmauern der Querwände.

5

Bild 5.130:

Bedingungen für freistehende und mehrseitig gehaltene Wände nach DIN 1053-1 (Febr. 1989) a) freistehende Wand, b) 2-seitig (oben, unten), c) 3-seitig (oben, unten, seitlich), d) 4-seitig (an allen 4 Rändern) gehaltene Wand, sofern die Grenzmaße für Öffnungen eingehalten sind - sonst 3-seitig gehalten Öffnungen: Werden die angeführten Grenzwerte in Bild 6.5d überschritten, gelten die Wandteile zwischen den Öffnungen als 2-teilig, zwischen Öffnung und Querwand als 3-teilig gehalten Wandteile: Werden die Grenzwerte in 6.5c überschritten, gelten die Wände bis zur Länge 15 d als 3-seitig und im darüber hinausreichenden Teil nur als 2seitig gehalten. Eine Wand kann also – ob mit oder ohne Öffnungen – auf bestimmten Teilabschnitten 3-, auf anderen 2-seitig gehalten sein.

Regeln Beidseitig angeordnete aussteifende Querwände dürfen in den Mittelachsen um ≤ 3 d versetzt sein, alle anderen gelten als einseitig angeordnet (5.131, d = Dicke der auszusteifenden Wand). Die Mindestlänge der aussteifenden Wand beträgt > 1/5 hs, im Bereich von Öffnungen ≥ 1/5 h' (hs = Rohbaumaß zwischen den Geschossdecken, h' ≥ Höhe der Maueröffnung). Die Mindestdicke der aussteifenden Wände beträgt ≥ 1/3 d, stets jedoch ≥ 11,5 cm (5.142a). Aussteifende Wände sind gleichzeitig mit den auszusteifenden Wänden verbandsgerecht hochzuführen. Ausnahme: gegenüberliegend angeordnete Querwände mit Druckkontakt, sofern sie den oben genannten BeBild 5.141: Aussteifende Querwände dingungen für aussteifende Wände entsprechen.

250


5

Bild 5.132:

a) Mindestmaße aussteifender Querwände, b) Mauerstoß mit Stumpfstoßtechnik, c) Ersatzmaßnahmen durch aussteifende Stützen

Ersatzmaßnahmen. Sind notwendige aussteifende Wände aus Gründen der Raumgestaltung nicht erwünscht können aussteifende Wandstützen aus Stahl oder Stahlbeton mit beidseitiger Deckenverankerung deren Funktion ersetzen (5.132c). Stoffgleiche U-Schalen eignen sich vorteilhaft für die Aufnahme von Stahlbetonstützen. Die kraftschlüssige Verbindung der auszusteifenden Wand mit den angrenzenden Decken (bzw. Ringbalken) muss durch Anker oder gleichwertige Maßnahmen sichergestellt werden. Anschlüsse zwischen Decken und Umfassungswänden können hergestellt werden – durch Zuganker bei Holzbalkendecken, – durch Haftung und Reibung bei Massivdecken. Sie gelten als ausreichend, wenn die Auflagertiefe der Decken ≥ 10 cm beträgt (5.134). Ringbalken dienen als horizontale Aussteifung für den oberen Wandrand, wenn aussteifende Deckenplatten fehlen, z.B. bei Decken ohne Scheibenwirkung (Balkendecken) oder wenn der Haftverbund zwischen Wand und Deckenauflager durch Gleitschichten ausgeschaltet werden soll (häufig unter massiven Dachdecken). Ringbalen bestehen meist aus

1)

Bei Stumpfstoßtechnik nach 6.7b müssen die aussteifenden Wände gegenüberliegen und jede für sich eine Länge von Vs h aufweisen. Das Maß d der auszusteifenden Wand zählt hier nicht mit.

Stahlbeton oder bewehrtem Mauerwerk, seltener ganz oder teilweise aus Profilstahl bzw. Holz. Sie übertragen Horizontalkräfte (z.B. Wind) auf angrenzende Querwände und werden daher auf Biegung beansprucht. Sie können bei ausreichender Bewehrung zusätzlich auf Zug beansprucht und damit gleichzeitig als Ringanker genutzt werden (5.133 und 5.136).

Bild 5.133:

Ringbalken ersetzen aussteifende Deckenscheiben

251

5.6 Wandarten

– bei einem Fensteranteil von > 60 % der Außenwandlänge, – bei einem Fensteranteil von > 40 % der Außenwandlänge, wenn die Fensterbreiten 2/3 der Geschosshöhe überschreiten, – bei ungünstigen Baugrundverhältnissen.

Bild 5.134:

Anschluss von Außenwand und Massivdecke

Ringanker sind reine Zugglieder und sollen Zugkräfte (≥ 30 kN) aus ungewollten Setzungsunterschieden des Baugrunds sowie ungewollten Formänderungen des Baugefüges (z.B. durch Temperaturunterschiede, Schwinden, Quellen, Durchfeuchtung) aufnehmen. Sie werden überwiegend aus Stahlbeton oder auch aus bewehrtem Mauerwerk hergestellt. Im Wesentlichen dienen sie als Scheibenbewehrung für Wand und Decke zugleich. Am oberen Rand der Außen- und Umfassungswände bilden Ringanker einen geschlossenen Bewehrungsring, der auch über Querwände geführt wird, die als lotrechte Scheiben Windkräfte abtragen (5.135).

Bild 5.135:

5

Bild 5.136:

Beispiel eines Ringankerquerschnitts mit Mindestbewehrung

Die Mindest-Ringankerbewehrung besteht aus 2 BSt IIIS ∅ 10 (5.136). Diese können in den Rändern von Massivdecken angeordnet sein, in Stahlbetonbalken oder der MauerwerksLagerfuge. Ihr Höchstabstand zur Wand- bzw. Deckenmitte beträgt ≥ 50 cm (5.137). Ringbalken können zugleich die Ringankerfunktion übernehmen (aber die Ringanker nicht die Ringbalkenfunktion).

Beispiel einer Ringankeranordnung

Ringanker sind auch zu beiden Seiten von Gebäudetrennfugen anzuordnen. Erforderlich sind sie – über allen Außen- und Querwänden, die als vertikale Scheiben Horizontallasten (z.B. Wind) aufnehmen, – bei über 18 m langen Gebäuden, – bei Gebäuden mit mehr als 2 Vollgeschossen,

Bild 5.137:

Zulässige Anordnungsbereiche der Ringankerbewehrung in Decke oder Wand

Bewehrtes Mauerwerk für Ringbalken und Ringanker ersetzt die herkömmlichen Konstruktionen aus Stahlbeton. Die Lagerfuge aus Zementmörtel stellt den Verbund her, die druckfesten Steine (Lochanteil ≤ 35 %) ersetzen den Beton. Die Lagerfugendicke beträgt 2

252


5

ds (= 2 × Stab-∅), jedoch mind. 2 cm. Als Bewehrung in Fugen eignet sich Betonstabstahl nach DIN 488-1 mit ds ≤ 8 mm, ferner vorgefertigte „Murfor“-Bewehrungselemente aus zwei parallel liegenden Längs- und angeschweißten Diagonaldrähten aus BSt 500/550. Die verzinkten Oberflächen werden auch mit zusätzlicher Epoxidharzbeschichtung geliefert. In Sonderfällen verwendet man Edelstahl (5.138). Für Mauerwerk in Dünnbettmörtel gibt es auch ≤ 1,5 mm dicke „Flach“-Bewehrungselemente (noch nicht genormt).

Tragende Wände sind durch Knicken, Kippen und Rissbildungen gefährdet. Querwände (u.U. auch Stützen) dienen der vertikalen, Decken (-Scheiben) oder Ringbalken der horizontalen Aussteifung tragender Wände. Wand-Decken-Verbindung bei Holzbalkendecken durch Zuganker, bei Massivdecken durch Haftreibung. Stahlbeton-Ringanker mit > 2 BSt IVS ∅ 10 über Außen- und Umfassungswänden oder Innen-Wandscheiben sind unter bestimmten Bedingungen als Scheibenbewehrung von Wand und Decke anzuordnen. Ringanker und Ringbalken lassen sich auch durch Bewehrung in der Mauerwerks-Lagerfuge ausbilden.

5.6.5 Nichttragende Wände

Bild 5.138:

Ringbalken/-anker aus bewehrtem Mauerwerk mit rostgeschützten Bewehrungselementen (Typ Murfor)

Vorteile: – kein Nebeneinander von Mauerwerk und Beton, somit einheitliches Verformungsverhalten und größere Schadenssicherheit; – einfache, Zeit sparende Herstellung, also größere Wirtschaftlichkeit; – gute Trageigenschaften. Konstruktive Mauerwerksbewehrung beugt der Rissbildung vor, z. B aus schwer erfassbaren Spannungen infolge Schwindverformung und Durchbiegung und Verkehrserschütterung. So gefährdete Mauerwerksteile sollten entsprechend ausgeführt werden, weil nachträgliche Sanierungen ein Vielfaches der Kosten verursachen.

Nichttragende Wände sind scheibenartige Bauteile, die überwiegend nur durch ihre Eigenlast beansprucht werden und auch nicht zum Nachweis der Gebäudeaussteifung oder der Knickaussteifung tragender Wände herangezogen werden. • Nichttragende Wände sind geschoßhohe Wände – Außenwände: – werden quer zu ihrer Fläche durch Wind belastet – ihre Last muss auf tragfähige Bauteile, z.B. Wand- oder Deckenscheiben übertragen werden • Innenwände: – Ausführung ist in eigener Norm geregelt (DIN 4103, Teil 1 „Nichttragende innere Trennwände“), – sie werden nur zur Abgrenzung von Räumen benutzt, – sie haben nur geringfügige wärme-, schallund brandschutztechnische Anforderungen zu erfüllen, – sie werden auch als „leichte Trennwände“ bezeichnet

253

5.7 Knicksicherheit

5.7 Knicksicherheit Die Knicksicherheit von Wänden lässt sich nach dem vereinfachten Verfahren der DIN 1053-1 durch Vermindern der zulässigen Mauerwerks-Druckspannungen σ0 nachweisen. Tabelle 5.139:

Steinfestigkeitsklasse 2 4 6 8 12 20 28 36 48 60 1)

Zulässige Druckspannungen σ0 in MN/m2 ≅ N/mm2 für Mauerwerk mit Normalmörtel Mörtelgruppe I II IIa 0,3 0,5 0,5 1) 0,4 0,7 0,8 0,5 0,9 1,0 0,6 1,0 1,2 0,8 1,2 1,6 1,0 1,6 1,9 – 1,8 2,3 – – – – – – – – –

III – 0,9 1,2 1,4 1,8 2,4 3,0 3,5 4,0 4,5

lIla – – – – 1,9 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0

– für 3- und 4-seitig gehaltene Wände hk = β × hs – β darf in Abhängigkeit von b bzw. b' aus Tabelle 5.22 abgelesen werden, wenn hs ≤ 3,50 m Tabelle 5.140:

Steinfestigkeitsklasse 2 4 6 8 12 20 28 1)

σ0 = 0,6 MN/m2 bei Außenwänden mit Dicken ≥ 300 mm, jedoch nicht für Lastverteilung unter Einzellasten.

Die Knicklänge hk (sie ist eigentlich die Knickhöhe) gleicht meist der lichten Geschosshöhe hs. Unter bestimmten Bedingungen darf sie mit einem Abminderungsfaktor β verringert werden. Hierfür gilt: (5.141) – für 2-seitig gehaltene Wände allgemein, hk = hs – für Wände unter flächig aufgelagerten Massivdecken hk = β × hs

Tabelle 5.141:

2) 3)

4)

5)

Zulässige Druckspannungen σ0 in MN/m2 ≅ N/mm2 für Mauerwerk mit Dünnbett- und Leichtmörtel Dünnbettmörtel 1) 0,6 1,1 1,5 2,0 2,2 3,2 3,7

Leichtmörtel LM 21 LM 36 0,5 2) 0,5 2)3) 0,7 4) 0,8 5) 0,7 0,9 0,8 1,0 0,9 1,1 0,9 1,1 0,9 1,1

Nur bei Porenbeton-Plansteinen nach DIN 4165 und bei Kalksand-Plansteinen. Die Werte gelten für Vollsteine. Für Kalksand-Lochsteine und Kalksand-Hohlblocksteine nach DIN 106-1 gelten die entsprechenden Werte der Tabelle 3 bei Mörtelgruppe III bis Steinfestigkeitsklasse 20. Für Mauerwerk mit Mauerziegeln nach DIN 105-1 bis 4 gilt σ0 = 0,5 MN/m2 σ0 = 0,6 MN/m2 bei Außenwänden mit Dicken ≥ 300 mm, jedoch nicht für Lastverteilung unter Einzellasten. Für Kalksandsteine nach DIN 106-1 der Rohdichteklasse 2 = 0,9 und für Mauerziegel nach DIN 105-1 bis 4 gilt σ0 = 0,5 MN/m2 Für Mauerwerk mit den in Fußnote 4) genannten Mauersteinen gilt σ0 = 0,5 MN/m2

Abminderungsfaktor β für 2-seitig gehaltene Wände mit zugehörigen Bedingungen

Wanddicke d in cm

Abminderungsfaktor β

1. Bedingung Horizontallast

≤ 17,5 17,5 bis 25 > 25

0,75 0,90 1,00

Horizontalbelastung d ≥ 24 a ≥ 17,5 ≤ Windbelastung d < 24 a = d

2. Bedingung MindestDeckenauflagertiefe a auf Wanddicke d in cm

5

254


Tabelle 5.142:

Faktor β zum Bestimmen der Knicklänge hk = β · hs von 3- und 4-seitig gehaltenen Wänden in Abhängigkeit vom Abstand b der aussteifenden Wände bzw. vom Endabstand b' und der Dicke d der auszusteifenden Wand (s. 5.130 c, d); Bedingung: lichte Geschosshöhe hs < 3,50 m

5

Der Knicknachweis erfolgt mit Hilfe des Abminderungsfaktors k, mit dessen Hilfe die Grundwerte der zulässigen Druckspannungen σ0 nach Tabelle 5.139 und 5.140 reduziert werden. Allgemein ergibt sich dann die maßgebende zulässige Druckspannung aus zul. σD = k × σ0 Als Abminderungsfaktor k gilt – für Wände als Decken - Zwischenauflager k = k1 × k2 – für Wände als Decken – Endauflager k = k1 × k2 oder k = k1 × k3 der jeweils kleinere Wert ist maßgebend. Der Faktor k1 erhöht die Tragfähigkeit für Wände sowie für kurze Wände wie folgt: – k1 = 1 für Wände – für kurze Wände dann, wenn – sie keine Aussparungen und Schlitze enthalten

– aus Schichten mit nur einem oder mehren ungeteilten Steinen gemauert sind oder – aus Schichten mit geteilten Steinen mit Lochung von weniger als 35 % – k1 = 0,8 für kurze Wände, welche die vorgenannten Bedingungen nicht erfüllen. Geplante Aussparungen und Schlitze sind zu berücksichtigen. Der Faktor k2 berücksichtigt die Knickgefahr. Sie hängt ganz wesentlich vom Verhältnis der Knicklänge hk zur Wanddicke d ab, welches auch als Schlankheit des Bauteils bezeichnet wird. Es gilt: – k2 = 1 für hk/d ≤ 10 25 − hk /d für hk/d > 10 bzw. ≤ 25 – k2 = 15

5.8 Einschaliges Mauerwerk

Die Mauerdicken ergeben sich aus der Steinlänge, z.B. einsteinig oder halbsteinig.

255

Die Mauerhöhen ergeben sich aus der Anzahl der Schichten. Die Schichten sind abhängig von den unterschiedlichen Steinhöhen.

5.8 Einschaliges Mauerwerk Wenn von einschaligem Mauerwerk gesprochen wird, bestimmt man ein Mauerwerk, welches über die ganze Wanddicke tragfähig ist und sich für Außenwände und Innenwände eignet. Die Wände können als Sichtmauerwerk, Hintermauerwerk oder Innenmauerwerk hergestellt werden.

5.8.1 Sichtmauerwerk Bei Innenwänden kann einschaliges Sichtmauerwerk mit verputzter Rückseite in allen Wanddicken und aus allen Steinarten hergestellt werden. Wenn das Sichtmauerwerk unverputzt bleiben soll, ist bei 11,5 cm und 17,5 cm dickem Mauerwerk eine Steinauswahl zu treffen. Da die Mauersteine als Läufer vermauert werden, müssen sie an beiden Längsseiten fehlerfrei sein. Das ist häufig schwierig, da in der Regel nur eine Längsseite und die beiden Kopfseiten als Sichtfläche geeignet sind (bei manchen Steinen ist auch nur eine Kopfseite brauchbar). Die Verbindungen von Einzelteilen (z.B. Mauersteinen) und Konstruktionselementen (z.B. Wände und Decken) untereinander entstehen durch Haftfestigkeit der Materialien sowie durch Reibung. Zugund Biegebeanspruchung jedoch, die z.B. durch Baugrundsetzungen, Erddruck und Windbelastungen oder durch besondere Konstruktionsweisen auftreten können, erfordern geeignete Verbindungsmaßnahmen. Besonderes Augenmerk erfordern die Verbindungen von tragenden Wänden mit aussteifenden Bauteilen (Wänden, Decken). Üblicherweise werden Mauerwerkswände mit unterschiedlichen Funktionen (tragend, aussteifend) im Verband gemauert, d.h. gemeinsam errichtet. Ist dies nicht möglich, so lässt man an der zuerst errichteten Wand eine Verzahnung stehen. Es gibt Lochverzahnungen, stehende Verzahnung und liegende Verzahnung s. Bild 5.107. Die Verbindung von tragenden und aussteifenden

Mauerwerkswänden gilt dann als ausreichend, wenn beide Wände gleichzeitig im Verband hochgeführt werden oder an der zuerst errichteten tragenden Wand eine liegende Verzahnung stehen gelassen wird. Die einschalige und relativ dicke Außenwand war das bestimmende Konstruktionselement der älteren Massivbautechnik. Einschalige schwere Außenwandkonstruktionen haben immer dann eine Berechtigung, wenn Luftschallschutz, Wärmespeicherung und die Abtragung großer, flächenhaft wirkender Vertikallasten zu berücksichtigen sind. Bei Außenwänden sind an den Außenseiten frostbeständige Steine zu verwenden. Sie werden mit außen sichtbar bleibenden Mauerflächen im Verband mit mindestens 2 Steinreihen je Schicht ausgeführt. Die schichtweise versetzte, durchgehend ≥ 2 cm breite Längsfuge dient dem Schlagregenschutz und bedingt Mauerdicken die um 1 cm größer sind z.B. 31 cm statt 30 cm oder 37,5 cm statt 36,5 cm. Die Maßabweichung wird bei den Innenmaßen der angrenzenden Innenräumen ausgeglichen. Nur dicht vergossene Längsfugen sowie vollfugig und haftschlüssig vermörteltes Mauerwerk bieten Schlagregenschutz. Unter Baustellenbedingungen sind Hohlstellen im Fugenraum nicht immer zu vermeiden und damit oft Ursache für Durchfeuchtungsschäden.

5.8.2 Kelleraußenwände Kelleraußenwände müssen außer den Geschosslasten auch den horizontal wirkenden Erddruck aufnehmen. Tiefer ins Erdreich geführte Keller erfordern größere Wanddicken sowie ausreichende Aussteifungen durch Querwände und Decken. Massivdecken mit Scheibenwirkung sichern die horizontale Aussteifung besonders gut, wenn ausreichend hohe Wandbelastungen für genügend Anpressdruck

5

256


5

und Haftreibung an den Auflagern sorgen. Eine Einschränkung der Steinfestigkeitsklasse besteht nicht mehr. Einschaliges Kellermauerwerk wird häufig mit Außenputz hergestellt. Der Außenputz hat dabei die Aufgabe – als Schlagregenbremse zu dienen – die Abdichtung noch offen gebliebener Mauerwerksfugen zu gewährleisten – den Untergrund für Abdichtungsmaßnahmen zu bilden. Für mineralische mehrlagige Außenputze gilt die allgemeine Regel, dass die Putzhärte der Putzschichten von innen nach außen abnehmen sollte, keinesfalls aber zunehmen darf. Die außenliegenden Putzschichten werden naturgemäß stärker beansprucht als innenliegende. Auch sollte der Putz nie eine größere Festigkeit besitzen als der Putzgrund. Dabei sind folgende Anforderungen an den Putzgrund zu stellen: – ausreichende Rauhigkeit – geschlossene Oberfläche – begrenzte Saugfähigkeit

– Anschütthöhe he < hs (5.157) und kein Geländeanstieg – Verkehrslast p im Einflussbereich des Erddrucks ≤ 5 kN/m2 – Kellerdecke mit Scheibenwirkung Die Auflast N0 der Kellerwand unterhalb der Kellerdecke liegt innerhalb folgender Grenzen: max. N0 ≥ N0 ≥ min N0 dabei gilt als zulässig max N0 < 0,45 · d · σ0 und für erforderlich min N0 die Tabelle 5.144. σ0 richtet sich nach Tab 5.139 und 5.140. – bei 4-seitig gehaltenen Wänden mit dem Aussteifungsabstand b nach Tab. 5.130 gilt Tabelle 5.144:

Mindestauflast min N0 für Kelleraußenwände ohne Rechennachweis

Wanddicke d mit N0 in kN/m bei Höhe der Anschüttung h in cm 1,0 m 1,5 m 2,0 m 2,5 m 24 6 20 45 75 30 3 15 30 50 36,5 0 10 25 40 49 0 5 15 30 Zwischenwerte sind gradlinig zu interpolieren

N0 ≥ min N0/2 für b ≥ hs b Abstand N0 ≥ min N0 für b ≥ 2hs der Querwände Zwischenwerte interpolierbar

5.8.3 Feuchtigkeitsschutz

Bild 5.143:

Kelleraußenwände ohne Erddrucknachweis

Konstruktionsregeln für Kelleraußenwände ohne statischen Nachweis: – Kelleraußenwanddicke > 24 cm, – lichte Kellerwandhöhe hs < 2,60 m,

Außenwände bilden zugleich die schützende Hülle der Wohnräume. Dem Menschen sollen sie ein gesundes Wohnklima, Wärmeschutz im Wechsel der Jahreszeiten sowie Schall-, Feuchtigkeits- und Brandschutz bieten. Funktionsfähige Außenwände erfordern geringen Wartungsaufwand und haben eine lange Lebensdauer. Beim Planen berücksichtigen wir vorwiegend das Standortklima, die Gebäudelage und die Art der Gebäudenutzung. Durchfeuchtung ist die häufigste Schadensursache bei Außenwänden. Wärmedämmverluste, Frostschäden und Gesundheitsgefährdung der Bewohner sind die Folgen. Deshalb sind Feuchtigkeits- und der Schlagregenschutz wichtige Bestandteile der EnEV.


Die größte Durchfeuchtungsgefahr droht vom Schlagregen, vor allem im norddeutschen Küstenland. Schlagregen gelangt auf dem Kapillarweg ins Mauerwerk. Unterstützt vom Staudruck des Windes dringt das Regenwasser sehr schnell durch Risse, Spalten und Hohlstellen tief ins Mauerwerk. Besondere Gefahrenpunkte bilden Gebäudetrennfugen sowie Anschlussfugen an Fenster und Türen. Für die Tabelle 5.145: Jahresniederschlagsmenge

Typische Wandkonstruktion

257

Einstufung eines Bauprojekts in die maßgebende Schlagregen Beanspruchungsgruppe gelten Tabelle 5.148 und die Regenkarte aus der DIN 4108. Die in der Tabelle beschriebenen Wandkonstruktionen sind typische Beispiele. Sie zeigen, dass Schlagregenschutz vor allem durch wasserabweisende Putze bzw. hinterlüftete Fassaden erfüllt werden kann.

Schlagregen-Beanspruchungsgruppen für Außenwände

geringe Beanspruchung mittlere Beanspruchung < 600 mm 600 bis 800 mm (bei windgeschützter Lage > 600 bzw. > 800 mm)

starke Beanspruchung > 800 mm (bei extremen Bedingungen < 800 mm)

Wände mit Putz ohne bestimmte Forderung

Wände mit wasserhemmendem Putz

Wände mit wasserabweisendem Putz

Sichtmauerwerk ohne bestimmte Forderung

zweischaliges Verblendmauerwerk ohne Luftschicht

Wände mit hinterlüfteter Außenschale oderbekleidung

Tauwasserschutz Tauwasser kann sich während des Winters im Außenmauerwerk ansammeln, besonders in den äußeren, ausgekühlten Wandschichten, wo der nach außen drückende Wasserdampf schnell auf die Taupunkttemperatur abfällt. Im Sommer verdunstet das Tauwasser und diffundiert durch die inneren und äußeren Wandflächen hinaus. Jede Wand, die im Sommer mehr Feuchtigkeit abgeben kann, als sich dort im Winter durch Wasserdampfkondensation ansammelt, bleibt auf Dauer schadlos und funktionsfähig. Im umgekehrten Fall sind Dauerfeuchte und die beschriebenen Bauschäden, infolge stetig ansteigenden Feuchtigkeitsgehalts, zu erwarten. Ungefährdet sind alle Wandkonstruktionen mit diffusionsfähigen porigen Materialien und möglichst von innen nach außen abfallender Diffusionsdichte der Wandschichten. Sind die äußeren Schichten hingegen diffusionsdichter als die inneren, muss die jährliche Feuchtigkeitsbilanz durch bauphysikalische Berechnungen ermittelt und gegebenenfalls durch konstruktive Veränderungen ausgeglichen werden. Wandkonstruktionen ohne Tauwassergefährdung und ohne rechnerische Nach-

weispflicht enthält die DIN 4108-3. Dazu gehören alle Außenwände nach DIN 1053. Im Extremfall bieten die hinterlüfteten Vormauerschalen oder Vorhangfassaden mehr Tauwasserschutz als zweischaliges Mauerwerk ohne Luftschicht oder Mauerwerk mit gemauerten bzw. angemörtelten Bekleidungen.

5.8.4 Einschalige Wandkonstruktion Wände können aus unterschiedlichen Steinen bzw. Elementen errichtet werden. Ein Vergleich der Vor- und Nachteile in den Tabellen: Großformatige Steine (> 6 DF) rationalisieren das Mauern ganz wesentlich und ermöglichen die Einsparung von Baukosten. Auch beim Mauern mit großformatigen Steinen muss der Verband überlegt werden, damit nicht unnötig viele Steine geschnitten werden müssen. Die Maßordnung ist anzuwenden. Von den meisten Herstellern wird der Achtelmeter (1 am) als Grundmaß benutzt. Allerdings verwenden einige Hersteller auch die Modulordnung 1M = 100 mm. Bei diesen Steinen sind auch die Grundregeln des Mauerwerkbaus anzuwenden.

5

258


5

Mauersteine und Mörtel müssen ein homogenes Wandgefüge bilden. Alle auf einwirkenden Lasten müssen sicher abgeleitet werden. Der Versatz der Mauerschichten gegeneinander sorgt für eine Verzahnung des Mauerwerks. Dadurch ist eine sichere senkrechte Lastabtragung (Druckkräfte) möglich. Dieser Versatz wird durch das Mindest – Überbindemaß (ü) bestimmt: ü ≥ 4,5 cm ü ≥ 0,4 · h (h = Steinhöhe) Der größere Wert ist maßgebend. Es sollte mit großformatigen Steinen ein mittiger Verband gemauert werden. Das Überbindemaß ist dann 11,5 cm, also ≥10 cm. Horizontal wirkende Kräfte werden durch die Lagerfuge aufgenommen. Ein guter Haftverbund zwischen Mörtel und Steinschicht bewirkt wirksame Reibungskräfte. Der Mörtel

für die Lagerfuge ist immer vollflächig aufzutragen. Wichtig für gute und optimale Dämmeigenschaften ist die Auswahl des auf die Steine abgestimmten Mörtels. Leichtziegel werden mit Leichtmötel, Klein- und Mittelformate mit Normalmörtel und Plansteine mit Dünnbettmörtel gemauert. Schlitze und Aussparungen Schlitze und Aussparungen, die für Installationsleitungen erforderlich sind, schwächen den Querschnitt einer tragenden Wand. Gleichzeitig können sie bei einer Außenwand Wärmebrücken bilden oder Probleme beim Schallschutz bereiten. Die Lage von Schlitzen und Aussparungen sollte vorzeitig mit den Fachingenieuren festgelegt werden. Ein Standsicherheitsnachweis der tragenden Wände ist nicht erforderlich, wenn die folgenden Regeln beachtet werden.


Tabelle 5.146:

259

Ohne Nachweis zulässige lotrechte Aussparungen und Schlitze nach DIN 10531 (in cm)

1) 2)

im Verbund gemauert nachträglich nergestellt

Schlitze und Aussparungen

Wanddicke in cm Schlitzbreite ö

1)

Restwanddicke d

'

≥ 11,5

≥ 17,5

≥ 24

≥ 30

≥ 36,5

–

≤ 26

≤ 38,5

≤ 38,5

≤ 38,5

–

≥ 11,5

≥ 11,5

≥ 17,5

≥ 24

Abstände von Öffnungen

≥ 2fache Schlitzbreite bzw. > 36,5

Abstände untereinander

≥ Schlitzbreite

Schlitztiefe Einzelschlitzbreite

1)

≤1

≤3

≤3

≤ 10

≤ 10

≤ 15

2)

≤3

≤3

≤ 20

≤ 20

5

≥ 11,5

Abstand von Wandöffnungen

Für die Gesamtbreite von Schlitzen in Wandlängenabschnitten von ≥ 2,0 m gilt Zeile 2 (Restwanddicke), für Wandabschnitte ≤ 2,0 m ist zu interpolieren. Schlitze bis ≤ 1,0 m über OK Fußboden dürfen ≤ 8 cm tief und ≤ 12 cm breit sein

Tabelle 5.149:

Ohne Nachweis zulässige Tiefe horizontaler und schräger Schlitze (in cm)

Wanddicke in cm

11,5

Schlitzlänge

Bild 5.147:

Bild 5.148:

Regeln für die Abstände gemauerter Aussparungen und Schlitze

Bedingungen für waagerechte und schräge Wandschlitze Waagerechte und schräge Schlitze sind nur im Abstand von 0,4 hs ober- oder unterhalb der Rohdecke und i. Allg. nur auf einer Wandseite zulässig. Mindestabstände > 2fache Schlitzlänge untereinander, > 49 cm von Öffnungen. Schlitze in Wänden aus Langlochziegeln sind unzulässig.

1)

unbeschränkt

–

1,25 m

–

17,5

24

30

36

0(< 1)1) < 1,5 < 2 < 2 (< 2,5) (< 3) (< 3) < 2,5

< 2,5

1,00 m2 Die Öffnung wird abgezogen.

5 Durchbindende Bauteile > je 0,25 m2

Berechnung: 2,25 · 0,24 = 0,54 m2 > 0,25 m2 Die Fläche wird abgezogen. Durchbindende Betonplatte Fläche > 0,25 m2

Berechnung: 1,92 0,18 = 0,35 m2 > 0,25 n Die Fläche wird abgezogen. Nischen werden bei Berechnung des Mauerwerks nach m2 ohne Abzug durchgerechnet. Ausnahme: das Mauerwerk hinter der Nische wird gesondert abgerechnet.

Berechnung: kein Abzug Öffnungen > 0,25 m

3

Fensteröffnung mit Kellerlichtschacht Berechnung: 1,01 · 0,51 · 0,365 = 0,19 m3 < 0,25 m3 Die Öffnung wird nicht abgezogen.

263

5.9 Grundlagen der Massenberechnung und des Baustoffbedarfs

Tabelle 5.157:

Fortsetzung

Abzug nach Flächenmaß

Beispiel

Nischen mit Einzelgröße > 0,25 m3

5

Berechnung: 1,75 · 0,76 · 0,24 = 0,32 m3 > 0,25 m3 Nische wird abgezogen Einbindende und durchbindende Bauteile > 0,25 m3

Berechnung: 2,25 · 0,24 · 0,365 = 0,197 m3 < 0,25 m3 Der eingebundene Betonbalken wird nicht abgezogen. Schlitze für Rohrleitungen > 0,1 m2 Querschnitt I

Berechnung: 0,26 · 0,25 = 0,07 m2 < 0,1 m2 Kein Abzug

Bei der Abrechnung von Mauerwerk nach Raummaßen werden die Massen auf drei Stellen hinter dem Komma ermittelt.

Neben den beschriebenen Abzügen bei der Berechnung nach dem Flächenmaß (m2) oder dem Raummaß (m3) sind einige Regeln zu beachten, die in den folgenden Beispielen gezeigt werden.

264


5

Beispiel 2 Die Abrechnungsmasse in m2 11,5er Mauerwerk für Trennwände im Erdgeschoss ist zu ermitteln. Die Höhe von OK-Kellerdecke bis OKErdgeschossdecke beträgt 2,80 m. Die Deckendicke der EG-Decke ist 14 cm (5.166). Berechnung Höhe = 2,80 m – 0,14 m = 2,66 m Länge = 1,01 + 0,115 + 1,35 = 2,475 m Öffnung = 0,635 · 2,03 = 1,29 m2 > 1,00 m2 Abrechnungsmasse: 2,475 · 2,66 = 6,58 m2 Abzug = 1,29 m2 = 5,29 m2

Berechnung 24er Mauerwerk (3,93 + 0,115 + 3,51) · 2,66 Abzug 0,885 · 2,03

= 20,10 m2 = 1,80 m2 = 18,30 m2

11,5er Mauerwerk (3,51 + 0,115 + 2,385 + 1,515) · 2,66 = 20,02 m2

Bei Wandkreuzungen wird nur eine Wand durchgerechnet. Bei ungleichen Dicken der Wände die dickere. Bei Abrechnung von Mauerwerk nach Flächenmaßen werden die Massen auf zwei Stellen hinter dem Komma ermittelt. Beispiel 4 Die Mauerwerksmassen für 24er Mauerwerk, 11,5er Mauerwerk und Schornsteinmauerwerk sind zu berechnen. Geschoss-Mauerwerkshöhe nach Bild 7.1 = 2,25 m KG. Deckenstärke KGDecke = 14 cm (5.168).

Bild 5.158:

Abstellraum (Maße in m, cm)

Bei Zusammentreffen zweier gemauerter Wände an Mauerecken wird nur eine Wand durchgerechnet. Beispiel 3 Die Abrechnungsmassen in m2 für 11,5er und 24er Mauerwerk, Mauerhöhe 2,66 m sind zu ermitteln (5.167). Bild 5.160: Grundrissteil KG (Maße in m, cm)

Bild 5.159:

Grundriss EG (Maße in m, cm)

Berechnung Höhe = 2,25 – 0,14 = 2,11 m 24er Mauerwerk [5,49 – (0,595 + 0,115)] · 2,11 = 10,09 m2 11,5er Mauerwerk (3,065 + 1,25 + 0,76 + 1,50 + 3,125 – 0,375) · 2,11 = 19,68 m2 Abzug: 0,76 · 2,03 = 1,54 m2 Schornsteinmauerwerk = 18,14 m3 nach Längenmaß = 2,25 + 0,12 = 2,37 m nach Raummaß: [(0,595 + 0,115) · (0,375 + 0,24)] · 2,37 = 1,035 m3

265


Bei Abrechnung nach Flächen- und Raummaß werden gemauerte Schornsteine abgezogen. Schornsteine werden nach Längenmaß m oder Raummaß m3 abgerechnet, Fertigteilschornsteine immer nach Längenmaß. Das dabei nicht mitgemessene Wandmauerwerk rechnet zum Schornstein. Beispiel 5 Für die Nische 5.168 mit einer bogenförmigen Überdeckung ist die Öffnungsgröße nach Raummaß und Flächenmaß zu berechnen.

Beispiel 6 Die verblendete Fläche 5.170 ist zu berechnen. Die Geschosshöhe beträgt 2,8 m. Berechnung (4,715 + 8,57) · 2,80 = 37,20 m2 Leibungstiefe > 13 cm (0,405 + 0,405) · 2,26 = 1,83 m2 = 39,03 m2 2 Abzüge > 1,00 m 2,51 · 2,26 + 2,51 · 1,385 = 9,15 m2 = 29,88 m3 5

Berechnung (1,50 + 0,385 · 2/3) · 2,135 = 3,75 m2 3,75 m2 0,24 = 0,90 m3

Bild 5.162:

Bild 5.161:

Bogenförmige Überdeckung (Maße in m, cm)

Bei der Berechnung von Öffnungsgrößen und Nischen im Mauerwerk, die mit Bögen überdeckt sind, wird die Höhe des Bogens um 1/3 verringert.

Tabelle 5.163:

Verblendmauerwerk (Maße in m, cm)

Das Aufmaß der Verblendung erfolgt nach Ansichtsflächen in m2. Öffnungen > 1 m2 werden abgezogen, Leibungstiefen > 13 cm mitgerechnet. Wegen der Übersichtlichkeit und leichteren Überprüfbarkeit werden Aufmasse und Massenberechnungen im Baugewerbe häufig auf Formularen durchgeführt. Bild 5.169 zeigt das Schema für ein Abrechnungsformular.

Abzüge nach VOB (Verdingungsverordnung für Bauleistungen)

bei Berechnung nach

Abzug von

m2

Öffnungen > 1,0 m2, Decken und Stürze > 0,25 m2

m3

Öffnungen, Nischen > 0,25 m3, Schlitze mit Querschnitt > 0,1 m2

266


Tabelle 5.164:

Baustoffbedarf (Steine und Mörtel) für Maurerarbeiten

Steinformal

5

Lochsteine (für Vollsteine bis zu 10 % Mörtel weniger)

Blockund Hohlblocksteine

Bild 5.165:

Maße in cm

DF

Länge Breite 24 × 11,5

Höhe × 5,2

je m3 Mauerwerk

Wanddicke cm

Steine Stück

Mörtel Liter

Steine Stück

Mörtel Liter

16

11,5 24 36,5 11,5 24 36,5 11,5 24 36,5 17,5 24 24 24 17,5 24 30 24 30 36,5

66 132 198 50 99 148 33 66 99 33 45 33 16 8 8 8 12 12 16

29 68 109 26 64 101 19 49 80 28 42 39 20 16 22 26 26 32 36

573 550 541 428 412 406 286 275 271 188 185 137 69 46 33 27 50 42 45

242 284 300 225 265 276 163 204 220 160 175 164 99 84 86 88 110 105 100

NF

24

× 11,5

× 7,1

12

2 DF

24

× 11,5

× 11,3

8

3 DF

24

× 17,5

× 11,3

8

4 DF 8 DF

24 24 49,5 49,5 49,5 37 37 24,5

× 24 × 24 × 17,5 × 24 × 30 × 24 × 30 × 36,5

× 11,3 × 23,8 × 23,8 × 23,8 × 23,8 × 23,8 × 23,8 × 23,8

8 4 4 4 4 4 4 4

Innenwand (Maße in m, cm)

je m2 Wand

Schichtanzahl je 1 m Höhe

Bild 5.166:

Giebel (Maße in m, cm)

Aufgaben 1. Ein kreisrunder Kanalschacht mit der lichten Weite 1,00 m und einer Höhe von 1,62 m wird aus 7,1 cm hohen Kanalklinkern gemauert. Berechnen Sie den Steinbedarf (24 Stck. je Schicht).

267


2. Für die 24er Innenwand von Bild 5.175 ist der Baustoffbedarf zu ermitteln. a) 24er Mauerwerk in m2 und m3, b) Stck. Steine 2 D F, c) Liter Mörtel. 3. Die Giebelwand 5.176 wird aus Hohlblocksteinen 49,5 × 30 × 23,8 cm und 49,5 × 24 × 23,8 cm in Kalkzementmörtel 2:1 :8 erstellt. Berechnen Sie a) m2 30er Mauerwerk, b) m2 24er Mauerwerk. 4. Für die Giebelwand aus Aufgabe 5 ist der Baustoffbedarf zu ermitteln. a) Hohlblocksteine 49,5 × 30 × 23,8 cm b) Hohlblocksteine 49,5 × 24 × 23,8 cm c) l Mörtel d) l Zement, Kalk und Sand 5. Die in Bild 5.177 im Grundriss dargestellte Garage soll in KS-2DF und hydraulischem Kalkmörtel 1:3 erstellt werden. Berechnen Sie: a) die m2 24er Mauerwerk, b) den Bedarf an Steinen 2DF, c) den Bedarf an Kalk und Sand in (l). 6. Der Rauminhalt der Mauernische 5.178 ist für den Abzug in der Abrechnung nach m3 zu ermitteln. 7. Ermitteln Sie für den dargestellten EG-Grundgriss a) das 11,5 cm dicke Mauerwerk nach Flächenmaß b) das 24 cm dicke Mauerwerk nach Raummaß c) das 36,5 cm dicke Mauerwerk nach Raummaß d) Für das 24 cm dicke Mauerwerk werden Hohlblöcke 24/29/23,8 verwendet. Ermitteln Sie den Steinund Mörtelbedarf. (Werkstoffbedarf nach Tabelle) Die lichte Raumhöhe beträgt 2,62 m (Betonstürze werden vernachlässigt). Nicht im Plan eingetragene Maße sind zu errechnen

Bild 5.168:

Bild 5.167:

Garage (Maße in m, cm)

Nische (Maße in m, cm)

In der Praxis wird das Aufmaß auf besonderen Aufmasszetteln erstellt. Dies erleichtert das Ausrechnen und das Prüfen der Aufmasse. Vielfach erfolgt die Abrechnung auch mithilfe des Computers. Die speziellen Aufmasszettel für die elektronische Datenverarbeitung sind mit besonderer Sorgfalt auszufüllen, da die Daten oft von Personen eingegeben werden, die keine Baufachleute sind. Insbesondere müssen die vorgesehenen Zeilen und Spalten genau eingehalten werden.

5

268


Abrechnung von Maurerarbeiten – EG-Grundriss Pos. Benennung 1

Anzahl

11,5 Mauerwerk in m2 Trennwand WF/WC Tür

lang. 1 1

Aufmaß breit

2,260 0,760

Abzug

Messgehalt

Reiner Messgehalt

5,921 1,581

4,340

1,581

hoch 2,620 2,080

Summe 11,5-Mauerwerk 2 3

5

4 5 .6 7

24 Mauerwerk in m3 Trennwand HW/WC Trennwand Küch/Diele Tür Trennwand HW/Küche Tür Tür Trennwand WF/Essen Tür Trennwand Essen/Wohnen Trennwand Küche/Wohnen

4,340 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

3,500 4,135 1,010 3,990 0,885 0,885 6,260 1,010 3,250 3,500

0,240 0,240 0,240 0,240 0,240 0,240 0,240 0,240 0,240 0,240

2,620 2,620 2,080 2,620 2,080 2,080 2,620 2,080 2,620 2,620

0,504 0,442 0,442 0,504

2,201 2,600 0,504 2,509 0,442 0,442 3,936 0,504) 2,044 2,201

Summe 24-Mauerwerk 8

36,5 Mauerwerk in m AW-Süd

2,201 2,096 1,625 3,432 2,044 2,201 13,599

3

Fenster/Türelement

1 1 1

13,240 0,625 3,385

0,365 0,365 0,365

Bild 5.169:

Abrechnungsformular

Bild 5.170:

Grundriss Kellergeschoss (Maße in m, cm)

2,620 2,620 2,45

3,027

12,661 0,598 3,027

6,981

269

5.10 Schutzmaßnahmen an Bauwerken

Aufgabe: Ermitteln Sie für den dargestellten EG-Grundriss • das 11,5 cm dicke Mauerwerk nach Flächenmaß, • das 24 cm dicke Mauerwerk nach Raummaß, • das 36,5 cm dicke Mauerwerk nach Raummaß. • Für das 24 cm dicke Mauerwerk werden Hohlblöcke 24/49/23,8 verwendet. Ermitteln Sie den Stein- und Mörtelbedarf. (Werkstoffbedarf nach Tabelle) Die lichte Raumhöhe beträgt 2,62 m (Betonstürze werden vernachlässigt). Nicht im Plan eingetragene Maße sind zu errechnen.

5.10 Schutzmaßnahmen an Bauwerken 5.10.1 Schutz gegen Wasser aus dem Baugrund Ein Bauwerk ist dem Wasserangriff von oben und aus dem Erdreich ausgesetzt. Gelingt es nicht, das Wasser durch konstruktive Maßnahmen vom Bauwerk fern zu halten oder abzuleiten, treten Bauschäden von unabsehbaren Größenordnungen auf. Ein Haus mit durchfeuchteten Wänden büßt nicht nur an Bausubstanz ein, sondern verursacht auch Unbehagen und Krankheiten der Bewohner. Trotzdem wird der Abdichtung eines Bauwerks nicht immer die nötige Aufmerksamkeit gewidmet, weil die abzudichtenden Flächen meist vom Erdboden oder von Baustoffen bedeckt werden. Daraus ergibt sich wiederum die Schwierigkeit, Bauschäden aufzufinden und zu beseitigen.

5

Wasser im Baugrund. Erdboden setzt sich aus festen Stoffen (Mineralien), Wasser und Luft zusammen. Durch Oberflächen- und Haftwasser an den einzelnen Körnern nicht bindiger Böden bzw. Plättchen bindiger Böden kommt es in unseren Klimazonen niemals zu völlig trockenen Böden. Das Grundwasser sammelt sich über den wasserundurchlässigen Schichten (Lehm, Ton). Ein feinkörniger Boden über der Grundwasserschicht zieht infolge der Kapillarwirkung das Wasser nach oben. Das Sickerwasser stellt die Verbindung zwischen Niederschlags- (Schmelz-) und Grundwasser her (5.179). Spritzwasser schließlich wirkt über dem Erdboden auf das Bauwerk ein. Bei der Beurteilung der anstehenden Böden spielen die Wasserdurchlässigkeit und die kapillare Steighöhe eine wesentliche Rolle. So beträgt die kapillare Steighöhe bei Kies 2 bis 4 cm, bei Ton jedoch mehrere Meter.

Bild 5.179:

Wasser im Baugrund

270


Wasser tritt als Grund-, Sicker-, Niederschlags- und Spritzwasser auf. Seine Abflussfähigkeit hängt von der Bodenart ab.

gegen drückendes Wasser abgedichtet werden (5.182). Diese aufwendigste Abdichtung muss dem dauernden hydrostatischen Druck widerstehen.

5.10.2 Wasserangriff und Abdichtungsmaßnahmen

5

Bodenfeuchtigkeit, drückendes und nichtdrückendes Wasser. Wahl und Anordnung der Abdichtungsstoffe richten sich nach der Angriffsrichtung und Druckkraft des Wassers. Kann das Niederschlagswasser ungehindert gut durch eine durchlässige, nichtbindige Bodenschicht abfließen, reicht eine Abdichtung gegen Bodenfeuchtigkeit (5.180). Bei schwer durchlässigem, z.T. bindigem Boden kann sich nach starken Regenfällen ein Wasserstau bilden. Das Stauwasser ist mit Hilfe einer senkrechten Dränschicht und Dränagerohren abzuführen (5.181a). Stauwasser tritt bei Hanghäusern jedoch auch in gut durchlässigen Böden auf (5.182b). In beiden Fällen sind die Bauwerke gegen nichtdrückendes Wasser abzudichten. Wenn nach den Gegebenheiten ein Keller im Grundwasserbereich unumgänglich ist, muss er

Bild 5.181:

Bild 5.180:

Abdichtung gegen Bodenfeuchtigkeit

Abdichtung gegen nichtdrückendes Wasser mit Dränage a) bei bindigem Boden, b) bei Hanglage des Hauses

271


Brauchwasser. Wasser tritt jedoch auch im Innern eines Bauwerks auf – als Brauchwasser in Duschräumen, Schwimmbädern und anderen Nassräumen. Brauchwasser kann drucklos

oder mit hydrostatischem Druck wirken. Auch hier sind Abdichtungsmaßnahmen notwendig bzw. muss das Wasser durch ein Gefälle vom Bauteil abgeleitet werden.

5

5.10.3 Abdichtungsstoffe und ihre Verarbeitung Abdichtungsstoffe sollen das Eindringen von Wasser in die Poren der Wände, Decken und Fußböden verhindern. Die Dichtigkeit erreicht man durch entsprechende Zusammensetzung des Betons bzw. Mörtels oder durch eine abdichtende Schicht. Dazu werdn Abdichtungsstoffe auf Bitumenbasis in mehreren Arbeitsgängen aufgebracht. Ein dünnflüssiger Voranstrich (Lösung oder Emulsion) dringt in die Poren ein. Er hat keine abdichtende Wirkung. Dabei dürfen Lösungs-

mittel im Gegensatz zu Emulsionen nur auf trockenem Untergrund aufgebracht werden. Dann werden Deckanstriche (meist Heißanstriche mit einer Temperatur von etwa 150° C) mehrschichtig aufgebracht. Sie setzen den Voranstrich voraus, weil sich sonst durch die Verdampfung der Bauteilfeuchte ein Dampfpolster bildet und die lückenlose Haftung des Deckanstrichs verhindert. Zu beachten ist auch, dass stets nur Materialien mit gleichen Eigenschaften zusammen verarbeitet werden. Die wichtigsten Abdichtungsstoffe zeigt Tabelle 5.183.

272


Bild 5.182:

Abdichtung gegen drückendes Wasser

Tabelle 5.183: 5

Abdichtungsstoffe

Sperrbeton, Sperrmörtel Sperrbeton

wasserundurchlässig durch dichtes Korngefüge des Zuschlags und Zugabe von Dichtungsmitteln. Verwendung für Wannenbauten im Grundwasser, Wasserbehälter, Klärbecken und Betonrohrleitung Sperrmörtel Zementmörtel mit Sandzusatz von 3 mm Ø und Zugabe von Dichtungsmitteln, Verwendung für sperrende Estriche und Sockelputze Bitumenhaltige Abdichtungsstoffe Voranstrich Lösungen oder Emulsionen Deckaufstrich mittel heiß oder kalt zu verarbeiten, Zusatz von Füllstoffen möglich (Steinmehle, Faserstoffe) Spachtelmassen heiß zu verarbeiten, besonders für Brücken und wasserdruckhaltende Abdichtungen im Behälterbau Fabrikfertige Bitumenbahnen Mehrere Lagen aus Rohfilzpappe (nackte Bitumenbahnen), Jute- oder Glasnach DIN 18190 gewebe (Bitumen-Schweißbahnen) werden mit heißflüssigem Bitumen getränkt und verklebt. Nackte Bitumenbahnen bezeichnet man nach dem Quadratmetergewicht der Pappe (500 g/m2 bzw. 333 g/m2). Bahnen mit Metalleinlage sind völlig wasserdicht. Kunststoff-Dichtungsbahnen Polyisobutylen (PIB DIN 16935) werden einlagig hergestellt und in den Stößen durch Warm- oder QuellPolyvinylchlorid (PVC-weichschweißen, Lösungsmittel oder Heißbitumen zu einer geschlossenen AuBahnen, bitumenbeständig DIN ßenhaut zusammengefügt 16937) Polyvinylchlorid (PVCweich-Bahnen, nicht bitumenbeständig DIN 16938) Ethylenpolymerisat-Bitumen (ECBDIN 16729) Schlämmen hydraulisch erhärtendes Gemisch aus Zement, feinstem Sand und dichtenden Zusätzen (druckwasserbeständig)

Auftragsverfahren. Voranstrichmittel und ungefüllte Bitumen trägt man mit einer Bürste auf, zähflüssige Stoffe und gefüllte Bitumen mit der Spachtelkelle. Beim Verkleben der Bahnen ist auf eine luftfreie und vollflächige Verbindung zu achten. Dies erreicht man mit dem Gieß- und Einwalzverfahren (5.184): Das heißflüssige Bindemittel wird direkt vor die Bahnrolle gegossen, die Bahn walzt sich in den vorgestrichenen Wulst ein. Beim Bürstenstreichverfahren werden zwei Bahnen mittels Bürsten mit Klebemittel eingestrichen und mit den noch flüssigen Bindemitteln verklebt.

Das abzudichtende Bauteil erhält einen Voranstrich, dann mehrlagig Deckanstriche. Bahnen werden fugenlos verklebt oder verschweißt.

Bild 5.184:

Gieß- und Einwalzverfahren

Vorraussetzungen

Beschreibung

Lastfall/A bdichtung gegen:

asser

– stark wasserdurchlässiger Boden (k > 10–4 m/s) bis weit unter Fundamentsohle und – max. GW-Stand mind. 30 cm unter Fundamentsohle

– k < 10–4 m/s und – ausreichende (dauerhaft funktionierende) vertikale Dränschicht und – Dränage am Fundamentfuß und – max. GW-Stand mind. 30 cm unter Fundamentsohle

nie (auch nicht bei starkem Regen) Aufstau von Sickerwasser

(nichtdrückendes Wasser) DIN 18195, Teil 4

Bodenfeuchtigkeit und nichtstauendes Sickerw

zeitweise oder immer Aufstau vor Grundwasser am Bauwerk

(drückendes Wasser) DIN .... Teil 6

Drückendes Grundw asser

– bis 3 m Gründungstiefe und – max. GW-Stand über Fundamentsohle – k < 10–4 m/s und – unabhängig von Boden– keine ausreichende (oder art, Gründungstiefe und dauerhaft funktionstüchtige) Bauweise Dränage und – max. GW-Stand mind. 30 cm unter Fundamentsohle

zeitweise Aufstau von Sickerwasser, aber nie Grundwasseraufstau am Bauwerk

Au fstauendes Sickerw asser (drückendes Wasser) DIN .... Teil 6 (seit 8/2000 neuer Fall)

5.10.2 Wasserangriff und Abdichtungsmaßnahmen 273

5

274


5.10.4 Abdichtungen gegen Bodenfeuchtigkeit

5

Nach DIN 18195-4 sind Bauwerke waagerecht und senkrecht gegen Bodenfeuchigkeit abzudichten. Die waagerechten Abdichtungen verhindern ein Aufsteigen der Feuchtigkeit in Wänden, Fundamenten und (Keller-) Fußböden, die senkrechten Abdichtungen ein Eindringen der Feuchtigkeit durch die Kapillarwirkung der Außenwände.

Bild 5.185:

Anordnung der Sperrschicht bei einem nicht unterkellerten Haus gegen Bodenfeuchtigkeit

Waagerechte Abdichtung. Bei nicht unterkellerten Gebäuden legt man etwa 30 cm über Gelände bei Außen- und Innenwänden waagerechte Bitumendachbahnen ein (5.185). Für eine dichte und dauerhafte Abdichtung sorgen zwei Lagen besandeter Pappen. (Nackte Pappen bieten keinen ausreichenden Reibungswiderstand gegen das Verrutschen der Mauerschichten.) Bei unterkellerten Gebäuden werden zwei Sperrschichten eingebaut die untere etwa 10 cm über dem Kellerfußboden, die obere etwa 30 cm über der Geländeoberkante (5.186a). Die Möglichkeit dass die erste Sperrlage bei der Fußbodenherstellung beschädigt wird, ist gering. Vorteilhaft ist außerdem, dass das sich sammelnde Bauwasser im Kellerbereich besser in den Baugrund abfließen kann. Deshalb wird

die Bitumenpappe nicht direkt auf dem Fundament eingebaut. Die obere Sperrschicht schützt die Wände gegen aufsteigende Spritzwasserfeuchtigkeit. Aus Sicherheitsgründen ist auch bei Innenwänden eine obere Sperrschicht ratsam. Damit die Pappe beim Einbau der Kellerdecke nicht beschädigt wird, ordnet man sie mindestens 5 cm unter der Deckenunterkante an. Liegt die Sperrschicht dadurch im Spritzwasserbereich, ist eine dritte waagerechte Abdichtung in wenigstens 30 cm Höhe erforderlich (5.186b). Bodenflächen werden mit Bitumenbahnen, Asphaltmastix oder Kunststoff-Dichtungsbahnen abgedichtet. Nackte Bitumenbahnen dürfen nur vollflächig heiß verklebt und mit einem Deckaufstrich versehen werden. Die Stoßüberdeckungen betragen 10 cm, bei Kunststoffbahnen 5 cm. Die Kanten und Kehlen müssen ausgerundet werden um Bauschäden durch geknickte Bahnen zu vermeiden. Senkrechte Abdichtungen reichen von der Fundamentoberkante bis zur oberen waagerechten Abdichtung. Beim Auftrag des kaltflüssigen Voranstrichs und der beiden heißflüssigen (bzw. drei kaltflüssigen) Deckanstriche durch Bürsten, Rollen oder Aufspritzen ist auf einen ebenen Untergrund zu achten. Aus optischen Gründen ist ein schwarzer Anstrich im Sockelbereich meist unerwünscht. Hier kann man die Abdichtung durch einen Sperrputz oder ein Klinkermauerwerk ersetzen. Fußböden im Kellerbereich liegen in der Regel auf einer 20 cm dicken kapillarbrechenden Schicht aus grobem Kies. Soll der Keller absolut trocken sein und als Aufenthalts räum genutzt werden, ist eine Abdichtung erforderlich. Auf einem Unterbeton von 8 bis 12 cm verlegt man zwei Lagen nackter Bitumenpappe, klebt die Bahnen und versieht sie mit einem Deckanstrich. Wichtig ist die Verbindung zur ersten waagerechten Wandabdichtung – sonst bildet sich eine Feuchtigkeitsbrücke (5.187). Notfalls ist die Fußbodenabdichtung an der Wand hochzuführen.

275


5

Bild 5.186:

a) Waagerechte Abdichtung eines unterkellerten Hauses gegen Bodenfeuchtigkeit b) Anordnung der dritten Sperrschicht

Bild 5.187:

a) Abdichtung eines Kellerfußbodens, b) Fußbodenanschluss an waagerechte Sperrlage einer Wand

Nicht unterkellerte Gebäude erhalten 2 waagerechte Sperrlagen in den Wänden, unterkellerte je eine ~ 10 cm über Kellerfußboden und ~ 30 cm über Gelände. Senkrechte Abdichtungen reichen bis zur obersten waagerechten Sperrlage.

5.10.5 Abdichten gegen nichtdrückendes Wasser Dies betrifft alle Bauwerke, die frei oder im Erdreich liegen und gegen das von oben eindringende Wasser zu schützen sind (z.B. Deckenkonstruktionen, Tunneldecken und Brückenbeläge, im Innern Bäder, Duschräume, Waschräume und gewerbliche Räume mit großem Wasseranfall). Hier wirkt das Wasser nicht mit Druck und nicht ständig ein. Bei den Schutzmaßnahmen ist wiederum auf eine Ab-

flussmöglichkeit zu achten. Bei Deckenbauteilen erreicht man dies durch ein Gefälle von 1 bis 2 %. Die Abdichtung besteht meist aus Bitumen- oder Metall bahnen. Dränagen (DIN 4095) sollen Bodenschichten entwässern, damit erdberührte Bauteile nicht durch drückendes Wasser beansprucht werden. Eine Dränage besteht meist aus flexiblem Kunststoff-Rippenrohr DN 100 (5.188b), doch werden auch Dränrohre aus gebranntem Ton verwendet (5.188a). Die Rohre werden in einem Kiesbett mit mindestens 0,5 % Gefälle verlegt. Man unterscheidet Ringdränungen, die das Bauwerk umschließen, und Flächendränungen, die die gesamte Bodenfläche des Bauwerks entwässern. Vom tiefsten Punkt (Sammelpunkt) leitet der Übergabeschacht (DN 1000) das anfallende Wasser in einen Vorfluter oder zu einer Versickerung. Die Einleitung in öffentliche Entsorgungsleitungen

276


Bild 5.188: 5

Dränrohr a) aus gebranntem Ton, b) aus Kunststoff

ist im Allgemeinen nicht erlaubt. Alle Dränungen müssen genehmigt werden und sind Bestandteil des Bauantrags. Vor die abgedichtete Wand setzt man wasserdurchlässige Kunststoff platten (PE-Schaum, expandiertes Polystyrol), lose verlegte Sickersteine oder Bitumenwellpappen. Eine etwa 30 cm dicke Kiesschicht (4/32) erfüllt den gleichen Zweck. Diese Filterschicht reicht bis zur Geländeoberkante und schützt die Dränleitung vor Verschlammen und Ablagerungen. Bei bindigen Böden ist sie immer notwendig.

Als Dichtstoffe kommen Dichtungsbahnen mit zwei Trägerlagen, Kunststoffbahnen oder bei starker Beanspruchung Bahnen mit Metalleinlagen in Frage. Bei waagerechter Abdichtung wird ein Gefällebeton mit mind. 1,5 % Neigung aufgebracht Darüber kommen 2 cm, bei höher beanspruchten Flächen 5 cm Schutzbeton. In Wohnungen reicht ein Mörtelbett von 2 cm aus, das gleichzeitig das Mörtelbett des Wandbelags (Fliesen) bildet. Nichtdrückendes Wasser kommt innen und außen vor. Grundsätzlich muss es frei abfließen können. Waagerechte Flächen legt man dazu mit 1,5 bis 2 % Gefällebeton ab. Dränagen sammeln das Wasser und leiten es zu Vorflutern oder Pumpensümpfen. Nassräume werden trogartig abgedichtet

5.10.6 Abdichten gegen drückendes Wasser

Bild 5.189:

Lageplan einer Flächendränage

Feucht- und Nassräume haben meist einen Wandbelag aus Fliesen. Fliesen sind zwar wasserdicht doch neigen die Fugen durch die ständig wechselnden Temperaturen zur Haarrissbildung. Außerdem ist beim Fugenmörtel immer mit einer geringen Wasseraufnahme zu rechnen. Eine Abdichtung ist daher unvermeidbar. Die Räume sind trogartig abzudichten. An den Wänden kantet man die Sperrlage mind. 15 cm auf und führt sie im Duschbereich wenigstens 30 cm über die Duschlage (5.190).

Wanne (Trog). Das Wasser kann von außen (Grundwasser) oder von innen (z.B. im Behälterbau) drücken. Für die statische Bemessung ist der höchste anzunehmende Wasserstand anzusetzen. Teerstoffe dürfen nicht mehr zur Dichtung verwendet werden, weil ihre Phenole ätzende und somit antibiologische Wirkungen im Erdreich verursachen. Das Bauwerk wird vielmehr in einen Trog (Wanne) gesetzt, dessen Wände aus 11,5 cm dickem Mauerwerk oder 10 cm Beton bestehen (5.191). Die Kellersohle besteht aus Stahlbeton. Ist der Grundwasserdruck sehr groß, errichtet man die gesamte Wanne aus Stahlbeton. Bei der Außenabdichtung darf die Wandrücklage nicht so starr sein, dass sie den Einpressdruck auf die

277


Dichtungsbahnen verringert und die nicht rechtwinklig auftreffenden Kräfte nicht mehr aufnehmen kann. Für den Einpressdruck sorgt der Erddruck. Im Sohlbereich presst die Bauwerkslast die Abdichtung ein (sog. „Schwarze Wanne“).

Bild 5.190:

Trogausbildung der Sperrlage in Feuchträumen

Die Abdichtung der Wanne geschieht bis 4 m Wandhöhe mit einer dreilagigen nackten Bitumenbahn. Da mit größerer Eintauchtiefe der hydrostatische Druck steigt sind dann mehrlagige Abdichtungen nötig (5.192).

Bild 5.191:

Tabelle 5.192:

Wannenabdichtung

Bürstenstreich- und Gießverfahren Eintauchtiefe Anzahl der Lagen bis 4 m mindestens 3 4 bis 9 m mindestens 4 über 9 m mindestens 5 Gieß- und Einwalzverfahren Eintauchtiefe Anzahl der Lagen bis .9 m mindestens 3 über 9 m mindestens 4

Die Abdichtung der Sohle wird auf eine Betonoder Stahlbeton-Tragsohle aufgebracht. Auf die Sperrschicht kommt sofort eine 5 bis 10 cm dicke Betonschicht zum Schutz der Dichtungsbahnen. Die Wand- und Sohlabdichtung werden in einem Zug bis an den Spritzwasserbereich geführt. Wasserundurchlässiger Beton. Da Bauteile, die im Grundwasser stehen, häufig aus Beton hergestellt werden, bietet es sich an, sie aus wasserundurchlässigem Beton nach DIN 1045 zu errichten. Die Betonbauteile übernehmen zu der tragenden Funktion noch die Abdichtung (s. Abschn. 7.2). Bei der Planung solcher Bauwerke ist auf eine möglichst einfache Form zu achten. Die einfachste Form ist eine quaderförmige Wanne, auch „weiße Wanne“ genannt.

Bewehrung einer Stahlbetonwanne im Grundwasserbereich

Werden in der zweiten Lage von der Wasserseite Metallbänder mit gefüllten Bitumen verklebt vergrößert sich die Belastbarkeit der Abdichtung. Es lassen sich auch mehrlagige Klebeabdichtungen aus Bitumen-Schweißbahnen, – Dichtungsbahnen oder Kunststoffbahnen herstellen. In allen Fällen ist die Anzahl der Lagen von der Eintauchtiefe des Bauwerks abhängig.

Bild 5.193:

Weiße Wanne, Eckpunkt

Schon bei der Herstellung sollen unnötige Bauwerkssprünge und Anschlüsse bei Betonierabschnitten vermieden werden. Bei der Herstellung der Sohle ist auf eine ebene Bauwerksunterseite zu achten, die auf einem sehr gut verdichteten, tragfähigen Boden mit einer 5 cm dicken Sauberkeitsschicht (evtl. Magerbeton) liegt. Die Wände bilden mit der Sohle

5

278


eine geschlossene Wanne, die etwa 30 cm über den höchsten Grundwasserstand reichen muss (bei bindigem Boden 30 cm über Geländeoberfläche, 5.193).

5

Bild 5.194:

a) Lotrechte Arbeitsfuge in einer Wand mit Schalung und Fugenband b) horizontale Dehnfuge in einer Kellersohle

Die Bauteilabmessungen müssen ein einwandfreies Betonieren ermöglichen. Besteht bei großen Bauteillängen Rissgefahr, sind Fugen oder Bewehrungen zur Beschränkung der Rissbreiten anzuordnen. Bei der weißen Wanne betragen die Abmessungen für die Stahlbetonsohle mindestens 25 cm, die Stahlbetonwände mindestens 30 cm Dicke. Als Beton ist mindestens ein B 25 zu verwenden. Ist das Grundwasser chemisch aggressiv, muss ein Schutzanstrich auf der Außenseite der Wanne aufgetragen werden. Bei den Fugen ist zwischen Arbeits- und Dehnfugen zu unterscheiden. Arbeitsfugen entstehen zwischen zeitlich unterschiedlichen Betonierabschnitten, Dehnfugen (auch Bewegungsfugen genannt) müssen durch das gesam-

te Bauwerk gehen (5.194). Bentonit-Abdichtungen („braune Wanne“) werden zunehmend für rissgefährdete, große Baukörper verwendet. Dabei handelt es sich um ein stark quellfähiges, wasserbindendes Material, welches sein Volumen um das 15fache vergrößern kann. Nach dem Einpressen entsteht durch den Quelldruck eine abdichtende Schicht. Beschädigungen in der Abdichtung werden durch den Quelldruck von selbst wieder geschlossen. Die plattenförmigen Paneels werden waagerecht im Sohlbereich auf PE-Folie ausgelegt oder im senkrechten Bereich an die Wand geheftet bzw. mit Klemmprofilen fixiert. Grundwasserabsenkung. Damit die Baugrube während der Abdichtungsarbeiten trocken bleibt, wird das Grundwasser mit Hilfe von Brunnen (Spüllanzen) abgesenkt, mit Vakuumpumpen oder Unterwasser-Motorpumpen in eine Sammelleitung gepumpt und in einen Vorfluter abgeleitet. Bei Grundwasser-Absenkungsmaßnahmen bilden die Brunnen Absenktrichter mit z.T. großen Radien. Deshalb müssen vor Baubeginn umfangreiche Berechnungen angestellt werden. Durch den Wasserentzug im Boden können sich die umliegenden Bauten so stark setzen, dass Einsturzgefahr besteht (5.195). Drückendes Wasser tritt von außen im Grundwasserbereich und von innen im Behälterbau auf. Man setzt das gesamte Bauwerk in einen Mauerwerk- oder Stahlbetontrog. In Abhängigkeit von der Tiefe und damit vom hydrostatischen Druck werden mehrlagige Abdichtungen hergestellt. Während der Arbeiten ist eine Trockenlegung der Baugrube (meist Grundwasserabsenkung) erforderlich.

279

5.11 Projektaufgaben

5

Bild 5.195:

Schnitt durch eine Wanne mit Grundwasserabsenkung

5.11 Projektaufgaben Auggeben Ergebnisse im m3 auf drei Stellen, in m2 auf zwei Stellen hinter dem Komma runden. Stückzahlen (Steine) sind aufzurunden 1. Für das Kellergeschoss 5.174 sollen berechnen werden: a) m3 36,5er Außenmauerwerk – KSV– 2DF b) m2 24er Mauerwerk Tragende Innenwände – KSV – 2DF c) m2 11,5er Trennwände – 2DF d) m3 Kaminmauerwerk Die Geschosshöhe beträgt 2,50 m, die Deckenstärke KG 14 cm. Für das Deckenauflager ist eine Aussparung von 0,125/0,14 m vorzusehen. 2. Berechnen Sie den Baustoffbedarf zu Aufgabe 1 in Stück Steinen und Liter Mörtel. a) das Außenmauerwerk (Steine 2DF b) die tragenden Innenwände (Steine 2DF) c) die Trennwände (Steine 2DF) Legen Sie für die einzelnen Berechnungen eine Tabelle an. 3. Zeichnen Sie den Kellergrundriss des Einfamilienwohnhaus im M aßstab 1:50 mit allen erforderlichen Maßen und Angaben.

280


5

4.

Für das von Ihnen gezeichnete Kellergeschoss ist eine DIN gerechte Abdichtungsmaßnahme, gegen Bodenfeuchtigkeit und nichtstauendes Sickerwasser, für die Außenwände und für den Kellerfußboden zu planen und zu zeichnen. a) Der vorhandene Baugrund ist vorwiegend bindiger, mittel bis schlecht durchlässiger Boden b) Außenwände sollen aus 36,5 cm Kalksandsteinwänden bestehen, mit einem 2 cm starken 2-lagigem Außenputz, die Kellerdecke liegt mit 20 cm auf dem Außenmauerwerk auf. c) Gründung erfolgt entsprechend der Statik als Streifenfundamente. Die Streifenfundamente sind 50 cm breit und werden mittig belastet, die Höhe beträgt 40 cm. – Zeichnen Sie einen senkrechten Schnitt durch die Kelleraußenwand und insbesondere durch den Sockelbereich im Maßstab 1:20. – Planen Sie eine DIN-gerechte Abdichtungsmaßnahme und tragen Sie diese in den Schnitt ein. Beantworten Sie folgende Fragen: – Die DIN 18195 unterscheidet für Bauwerksabdichtungen drei Lastfälle. Welcher Lastfall soll zur Anwendung kommen? – Benennen Sie die Werkstoffe in Ihrer Zeichnung, die Sie für diese Abdichtung ausgewählt haben

281


Geschosshöhe: 2,50 m Deckendicke: 16 cm Fußbodenaufbau im Keller: unter der Bodenplatte 25 cm Filterkies Bodenplatte 15 cm Stahlbeton Wärmedämmung 5 cm Estrich 6 cm Fliesen Die Geländeoberkante ist ca. 80 cm unter der Oberkante Geschossdecke

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.

Weichen Zweck erfüllen Bindemittel, Zuschlag und Wasser als Mörtelbestandteile? Unterscheiden Sie Bindemittel nach der Erhärtungsreaktion. Unterscheiden Sie Luftkalke und hydraulisch erhärtende Kalke in Zusammensetzung, Eigenschaften und Erhärtungsverlauf. Nennen Sie Arten und Verwendung von Luftkalken. Nennen Sie Arten und Verwendung von hydraulisch erhärtenden Kalken. Wie können hydraulisch erhärtende Kalke hergestellt werden? Beschreiben Sie die Herstellung von Luftkalken. Warum darf Kalkmörtel keine ungelöschten Kalkteilchen enthalten? Erläutern Sie den Begriff Mörtelliegezeit. Geben Sie die chemischen Reaktionsgleichungen für das Brennen, Löschen und Erhärten von Luftkalk an. Was versteht man unter Stückkalk, Feinkalk, Kalkhydrat, Kalkteig? Unterscheiden Sie Hydraulefaktoren und hydraulische Zuschläge. Was bedeuten zwei schwarze Streifen auf dem Kalksack? Beschreiben Sie die Herstellung von Portlandzement. Unterscheiden Sie Rohstoffe und Herstellungsverfahren bei Luftkalk und Portlandzement. Nennen Sie Voraussetzungen für das Erhärten von Zement. Was versteht man unter Zementleim und -stein? Welche Einflüsse hat die Menge des Anmachwassers auf Eigenschaften des Zementleims und des Zementsteins? Begründung. Nennen Sie Normzemente und deren Kurzzeichen. Welche Festigkeit müssen Zemente mindestens erreichen? Nennen Sie die Festigkeitsklassen der Normzemente. Nennen Sie Rohstoffe für die Baugipsherstellung. Erläutern Sie die chemischen Vorgänge beim Brennen von Gipsstein. Was sind Gipsphasen? Nennen Sie Arten. Geben Sie allgem. Eigenschaften der Baugipse an. Beschreiben Sie das Anmachen von Stuck und Putzgips. Erläutern Sie den Erhärtungsvorgang von Baugips. Was sind Anhydritbinder? Welche Bedeutung hat der Wassergipswert? Weshalb ist es wichtig, die Einstreumenge zu kennen? Wie bestimmt man die Einstreumenge von Gips?

5

282


5

36. Beschreiben Sie die Versuche zur Bestimmung des Versteifungsbeginns. 37. Was versteht man unter totgebranntem, totgerührtem, totgeriebenem Gips? 38. Weshalb dürfen nur gut gereinigte Gefäße und Werkzeuge bei der Verarbeitung von Baugips verwendei werden? 39. Nennen Sie Gipsarten und deren Anwendungsgebiete 40. Warum hat Festgips eine niedrigere Rohdichte als Gipsstein, obwohl beide Stoffe dieselbe chemische Zusammensetzung aufweisen? 41. Weshalb ist Gips für Außenputze nicht geeignet? 42. Warum darf Gips auf der Baustelle nicht mit Zement gemischt werden? 43. Warum darf Putzgips nicht mit Putzmaschinen verarbeitet werden? 44. Nennen Sie die Arten von Mörtelsand und deren Eigenschaften. 45. Welche Anforderungen werden an Mörtelsand gestellt? 46. Welchen Einfluss hat der Feuchtigkeitsgehalt des Sandes auf seine Dichte? Begründung? 47. Welche Schäden können durch Verwendung verunreinigter Zuschläge auftreten? 48. Beschreiben Sie die Versuche, mit denen Verunreinigungen im Zuschlag nachgewiesen werden. 49. Unterscheiden Sie die Mörtelarten Normal-, Leicht- und Dünnbettmörtel. 50. Nach welchen Gesichtspunkten werden Mörtel zu Mörtelgruppen zusammengefasst? 51. Nennen Sie Anwendungsbeispiele der Mörtelgruppen. 52. Nennen Sie Zusatzmittel und Zusatzstoffe. 53. Unterscheiden Sie Werkmörtel nach ihrer Zusammensetzung. 54. Welche Angaben enthält das Mischungsverhältnis? 55. Warum darf Mörtel nach Erstarrungsbeginn des Bindemittels nicht mehr verarbeitet werden? 56. Beschreiben und beurteilen Sie Verfahren der Mörtelherstellung. 57. Was versteht man unter Mörtelausbeute und Einmischungsfaktor? 58. Welche Anforderungen sind an Wände im Wohnungsbau zu stellen? 59. Wozu dient die Maßordnung im Hochbau? 60. Nennen Sie Vorteile, die sich bei der Beachtung der Maßordnung im Hochbau ergeben. 61. Wie werden die Ausgangsmaße der Baunormzahlen nach DIN 4172 errechnet? 62. Erklären Sie die Begriffe Baunormzahl, Baurichtmaß, Nennmaß. 63. Wie kommen die Baurichtmaße 162/3cm, 183/4 cm, 311/4 cm, 331/3 cm, 412/3 cm, 433/4 cm zustande? 64. Erklären Sie die Bezeichnungen Läufer, Binder, Lagerfuge, Stoßfuge, Schnittfuge, Längsfuge. 65. Welche Bedeutung hat das Achtelmeter bei der Berechnung von Mauerlänge, Mauerdicke, Mauerhöhe? 66. Erklären Sie die Berechnung der Nennmaße aus den Baurichtmaßen. 67. Erklären Sie die Berechnung der Nennmaße von Mauersteinen. 68. Aus welchen Maßen setzt sich ein Schichtmaß zusammen? 69. Welcher Zusammenhang besteht zwischen Schichtmaß und Mauerhöhe? 70. Geben Sie die Abmessungen des DF, NF, 2 DF, 3 DF und der Teilsteine an. 71. Berechnen Sie das Anbaumaß für 7, 15, 43, 17,5 Achtel meter. 72. Berechnen Sie das Außenmaß für 9, 14, 37, 21,5 am. 73. Berechnen Sie das Innenmaß für 12, 18, 19,5, 28 am. 74. Rechnen Sie die in Bild 7.59 gegebenen Achtelmetermaße in Nennmaße um und berechnen Sie für die Maße a bis m die Achtelmeter und die Nennmaße (Maßeinheit m, cm nach DIN 1356). 75. Welche Mauerhöhe ergeben 37, 22, 17, 28 Schichten NF (DF, 2 DF, 3 DF)?

Bild 5.196: Teil eines Hausgrundrisses mit Mauermaßen in Achtelmetern (Köpfen)

283


76. Wieviel Schichten DF (NF, 2 DF) erfordert eine Mauerhöhe von a) 3,00 m, b) 2,75 m, c) 3,25 m? 77. Wieviel Steine NF (DF, 2 DF, 3 DF) und wieviel l Mörtel sind für a) 46,58 m2, b) 3,45 m2, c) 108,20 m2, d) 78,50 m2 Mauerwerk erforderlich? 78. Was besagt der Ausdruck Mauerverband? 79. Beschreiben Sie die vier Verbandsarten. 80. Geben Sie das Unterscheidungsmerkmal für den Block- und Kreuzverband an. 81. Wie unterscheidet sich der Läuferverband aus DF, NF oder 2 DF vom Läuferverband aus 2 DF und 3 DF? 82. Welche Regel gilt für das gerade Mauerende im Halbläuferverband? 83. Wie ist das gerade Mauerende bei Mauersteinen im DF, NF oder 2 DF auszubilden? Unterscheiden Sie dabei Verbandsarten, Mauerschichten und Mauerdicken. 84. Erklären Sie den umgeworfenen Verband. Wann ist er anzuwenden? 85. Worauf ist beim Verband von Mauerecke, Mauerstoß und Mauerkreuzung zu achten, damit es nicht zur Fugendeckung kommt? 86. Nennen Sie die Verbandsregeln für Mauerecke, Mauerstoß, Mauerkreuzung. 87. Beschreiben Sie die statische Beanspruchung einer Wand a) als Scheibe, b) als Platte. 88. Vergleichen Sie freistehende Wände mit 2-, 3- und 4-seitig gehaltenen Wänden. 89. Welche Regeln gelten für die Dicke und Länge aussteifender Wände? 90. Beschreiben Sie Zweck und Vorteile der Stumpfstoßtechnik. 91. Welche Grenzwerte gelten für Gebäudehöhe und Deckenspannweite nach DIN 1053-1? 92. Was verstehen wir unter tragenden und nicht tragenden Wänden? 93. Welche konstruktiven Maßnahmen gelten als Ersatz für aussteifende Wände? 94. Unterscheiden Sie Ringbalken und Ringanker nach Funktion und Konstruktion. 95. Welche Mindestdicke gilt für Innen- und Außenwände? 96. Welche Mindestabmessungen sind für Mauerpfeiler einzuhalten? 97. Was versteht man unter der Wandhöhe hs und der Knicklänge hk? 98. Worauf beziehen sich die Abminderungsfaktoren k1, k2 und k3? 99. Erklären Sie den Begriff „Kurze Wände“. 100. Berechnen Sie den Abminderungsfaktor eines 2,75 m hohen Mauerpfeilers mit den Querschnittsmaßen 24 cm × 24 cm (Mittelauflager eines Mehrfeldbalkens). 101. Wonach richtet sich der Abminderungsfaktor β für die Bestimmung von hk? 102. Unter welchen Bedingungen darf der statische Nachweis gegen Erddruck bei Kelleraußenwänden entfallen? 103. Erklären Sie die Kurzzeichen M und βMS beim Mauerwerk nach Eignungsprüfung. 104. Wonach richtet sich die Festigkeitsklasse des Rezeptmauerwerks? 105. Welche Schlagregen-Beanspruchungsgruppen für Außenmauerwerk unterscheiden wir? Nennen Sie je ein Wandbeispiel. 106. Einschaliges Verblendmauerwerk ist 31 cm (statt 30) bzw. 37,5 cm (statt 36,5) auszuführen. Warum?

5.12 Internetrecherche Das Internet ist eine junge Technologie. So kommunizierten zwar bereits 1969 die ersten Rechner in den USA, doch erst 1984 gab es den ersten Internetanschluss in Deutschland. Das World Wide Web (WWW) wurde erst 1992 am CERN in Genf entwickelt. Das WWW ist allerdings „chaotisch“, geeignete Informationen zu finden wird immer problematischer. Nur selten findet man zufällig die optimalste Information bzw. die richtige Internetadresse, die URL (Uniform Resource Locator).

Die URL beginnt mit der Bestimmung des Dienstes, z.B. http: (hyper-text-transfer-protokoll), gefolgt von einem Verzeichniswechsel // und der Wahl des mit einem Punkt getrennten Verzeichnisses (Subdomain), z.B. www. (World Wide Web). Zum Schluss folgt der Name (die Domain) mit der Top-Level- Domain, z.B. der Länderkennung .de. Beispiele: http://www.teubner.de, http://www.suchmaschinen-tippgeber.de.

5

284


Suchmaschinen gibt es inzwischen zu Tausenden. Alle liefern unterschiedliche Ergebnisse. Gibt man in der bekanntesten Suchmaschine, Google, den Suchbegriff Ziegel ein, erhält Tabelle 5.197:

man Millionen Treffer. Die Wahl der richtigen Suchmaschine führt zu einer ersten Eingrenzung:

Suchmaschinen

Art

Beschreibung

Suchmaschine

Volltextsuchmaschine

Alle Informationen sind in komprimierter Form in einer Datenbank aufgenommen und sortiert. Die Reihenfolge der Listung (Page Rank) erfolgt z.B. bei Google durch die Häufigkeit der Verlinkung.

http://www.google.de http://de.altavista.com http://www.lycos.de http://www.fireball.de

Kataloge

Sammlungen von URLs sind nach Katego- http://www.yahoo.de rien geordnet, ähnlich dem Schlagwortka- http://www.web.de http://www.dino-online.de talog einer Bücherei.

Meta-Suchdienste

Die Suchanfrage wird an mehrere Suchmaschinen und Kataloge weitergeleitet.

5

Tabelle 5.198:

http://www.Metager.de http://www.metacrawler.de

Logische Operatoren bei Suchmaschinen

Operator

Beschreibung

And (teilweise auch: „+“

Alle Begriffe müssen im Dokument vorhanden sein.

Not (teilweise auch: „-“)

Ein Begriff muss vorhanden sein, der andere Begriff wird ausgeschlossen.

Or

Begriffe können gemeinsam oder getrennt vorkommen.

Near

Begriffe dürfen nicht weiter als 10 Zeichen voneinander entfernt im Dokument vorkommen

„Text“

In Anführungszeichen gesetzte Begriffe dürfen nur in dieser Reihenfolge vorkommen.

Suchtechniken schränken die Vielzahl der Ergebnisse ein. – Man erstellt ein Suchprofil, indem mehrere Wörter kombiniert werden. Dazu sollte man zunächst alle Fakten, Informationen, Begriffe und Ziele seiner Suche stichwortartig sammeln. – Die Stichworte werden verknüpft in der Suchmaschine eingegeben. Dazu nutzt man in der Regel logische Operatoren (Boolsche Operatoren):

Nicht alle Operatoren werden von allen Suchmaschinen unterstützt. – Die Suchmaschine(n) wird ausgesucht (Volltext, Katalog, Meta-Suchmaschine). Häufig genügt ein Internet-Lexikon, z.B. http://www.wissen.de, http://www.netlexikon.de. Eine effektive Suche verlangt mehrere Suchmaschinen. Vor jeder Internetrecherche sind Begriffe zum Thema zu sammeln, die verknüpft in Suchmaschinen eingegeben werden.

5.13 CAD: Bemaßung Die Bemaßung zählt zu den unbeliebten, zeitraubenden Routinetätigkeiten. Hohe Konzentration ist gefordert, um Fehler in den Maßketten zu verhindern. Die CAD-Systeme bieten für diese Tätigkeiten vielfältige Möglichkeiten,

Zeichnungen mit Effizienz und großer Genauigkeit in kurzer Zeit zu bemaßen. Bemaßungsfunktionen müssen sehr umfangreich sein, damit alle erdenklichen Bemaßungsarten für jede Branche durchgeführt werden können.

285


Tabelle 5.199:

Anforderungen an die Darstellung der Bemaßung

Eigenschaften/Attribute

Maßzahl

Jede Bemaßung besteht aus Maßlinie, Begrenzungslinie, Endsymbol und Text mit den 4 allgemeinen Eigenschaften Ebene, Farbe, Strichart, Strichstärke. Einstellungen der textspezifischen Eigenschaften, z.B. Schriftfont, Höhe, Breite, Neigung.

1,50

1,50 1,50

1,50 Endsymbole

Wahl der gewünschten Endsymbole, z.B. Schrägstrich, Kreis, Pfeil

1,50 1,50 1,50

5

Geometrie

86 1,185 60

Überstände der Maß- und Begrenzungslinie sowie ihr Abstand zum bemaßten Element (Bezugslinie)

Genauigkeit der Bemaßung.

1500 150,00 1,50

– Bemaßung in m, cm oder mm – unterschiedlicher Anzahl Nachkommastellen – Endnullen wahlweise

Anordnung der Bemaßung, Hochzahlen, Baubemaßung

– Breiten bzw. Längen auf der Maßlinie – Höhen automatisch unterhalb der Maßlinie; – m, cm-Maßstab, mm als Hochzahl

1,26 49 1,385

Vor- und nachgestellte Zeichen

8

8

4

Ø

3,8

84 Ø 3, R 1,92 4

Bogen- und Winkelbemaßung

Durchmesserzeichen und Toleranzen

– Bogenwinkel in ° und gon, – Bogenlänge 180° 200 g 10,015

Diese nur wenigen, beliebig erweiterbaren Beispiele der möglichen Parameter und Eigenschaften zeigen die Komplexität der Bemaßungsdarstellung. Wie bei den Textstilen werden in der Praxis die Bemaßungseigenschaften deshalb nur einmal eingestellt, getestet und als bürospezifischer Stil gespeichert. Alle Anwender müssen auf diesen Stil bei allen Zeichnungsdateien zugreifen können.

Bemaßungsstile sind sehr komplex. Sie werden nur einmal erzeugt und stehen allen Anwendern des Büros/Betriebs bei allen Zeichnungen zur Verfügung. Bemaßungsarten. Nicht nur Grundriss- und Schnittdarstellungen werden Maßketten zugeordnet, sondern überall, wo Abstände gemessen und dargestellt werden, sind Bemaßungsstile in unterschiedlichster Art und Weise anzuwenden. Beispiele:

286


Tabelle 5.200: 2,20

Standardbemaßung für Grundriss, Ansicht, Schnitt in der Baubranche: alle Maße beziehen sich auf den zuletzt definierten Bemaßungspunkt..

60

2,08

Lineare Bemaßung (relative Bemaßung)

Standardbemaßung in der Metallbranche: Sie ist additiv, d.h. alle Maße beziehen sich auf den ersten Bemaßungspunkt. 1,00

6,00 5,00

Stapelbemaßung allgemein (absolute Bemaßung)

5

2,00 4,00

5,00

Stapelbemaßung Bau (absolute Bemaßung)

0,08

0,00

6,10 7,00

4,50

1,50 2,30

0,00

– 0,20

Relative Bemaßungen beziehen sich auf den zuletzt definierten Bemaßungspunkt, absolute Bemaßungen auf eine definierte Null-Linie bzw. einen Nullpunkt. Nicht assoziative und assoziative Bemaßung ist eines der wichtigsten Unterscheidungskriterien. – Assoziative Bemaßungen sind mit dem bemaßten Element durch Assoziationspunkte verbunden und deshalb in der Datenbank des CAD-Systems direkt mit dem Element verknüpft. Ändert sich das bemaßte Element, passt sich die Bemaßung folglich automatisch an. Die Bemaßung ist deshalb zwangsläufig ein Element und kann nur insgesamt bearbeitet werden. Selbst der umgekehrte Weg ist bei einigen Branchenmodulen möglich. Ändert man eine Maßzahl, ändert sich das grafische Element. – Nicht assoziative Bemaßungen behandeln jedes Bemaßungselement (Maßlinie, Endsymbol, Verlängerung, Text) als eigenständiges Element. Verändert sich das bemaßte

Anwendungen für absolute Bemaßungen in der Baubranche: – Höhenkoten – Stationierung – Die Null-Linie wird definiert. – Entsprechend des eingestellten Bemaßungsstils und evtl. zugewiesener Symbole werden die Bemaßungen auf die Null-Linie bezogen. Auch Minus-Werte, z.B. links der Achse sollten automatisch erzeugt werden.

Element, findet keine automatische Korrektur statt. Die Eingabe der Bemaßung vollzieht sich immer nach den gleichen Gesetzmäßigkeiten: – Bemaßungsart wählen – Bemaßungsstil wählen – Bemaßungspunkte zuweisen – Lage der Maßkette bestimmen.

Bild 5.201:

Bemaßung über Schnittachsen

287


Unterschiede bestehen in der Zuweisung der Bemaßungspunkte. Statt jeden einzelnen Punkt zu definieren, nutzt man temporäre Schnittachsen. Alle Elemente, die von der Achse geschnitten werden, übernimmt das CAD-System als Bemaßungspunkte (5.201) Bemaßungen werden am schnellsten und effektivsten assoziativ über Schnittachsen erzeugt.

– Ausfüllungen, bei denen die definierten Elemente vollflächig mit einer Farbe belegt sind. 5

5.13.1 CAD: Schraffur – Bemusterung – Ausfüllung-Rendering In fast jedem Anwendungsbereich der CADTechnik sind entsprechend der DIN-Vorschriften die einzelnen Zeichnungselemente auf die unterschiedlichste Art und Weise zu schraffieren und zu bemustern. Immer mehr an Bedeutung gewinnen die Ausfüllungen, mit denen schon einfache Farbkompositionen die Aussagekraft einer Zeichnung wesentlich erhöhen. Belegt man Flächen zudem mit Materialien, erreichen Zeichnungen fast photorealistische Qualität. Planung und Präsentation werden vereinfacht. Da die neuen Ausgabegeräte derartige Darstellungen auch in Zeichnungen umsetzen können, erhöht sich ihre Aussagekraft und erleichtert das Zeichnungslesen. Man unterscheidet

– Materialien (Rendering, Raytraycing), bei denen Flächen oder Körper mit einer Struktur bzw. dem Photo eines beliebigen Materials z.B. Teppich, Glas, Kupfer, Mauerwerk belegt sind. Zur Verbesserung der Lesbarkeit einer Zeichnung bzw. zur Visualisierung nutzt man Schraffuren, Muster, Ausfüllungen und Rendertechniken.

Schraffur aus

– Schraffuren, bei denen aktuell definierte Elemente einer Fläche zugewiesen werden, z.B. Voll-Linie unter 45° für Mauerwerk .

Schraffur an

Schraffur aus

Schraffur an

– Muster, bei den komplexe gespeicherte Elemente der Fläche zugewiesen werden, z.B. Pflaster- und Mauerverbände

Die Schraffur bzw. Bemusterung ist ein automatisiertes, wiederholtes Platzieren eines grafischen Elements (z.B. Linie, Kreis, Bogen) mit beliebigen Eigenschaften, Abständen und Winkeln auf einer geschlossenen Fläche oder geschlossenen flächenartigen Definition. Die

288


Flächenkanten dienen dabei als An- und Ausschalter.

5

Grundregeln: – Es muss sich um eine Fläche handeln. –– Ausnahme: Konturverfolgung. Durch einen Datenpunkt bildet das CAD-System aus den nächstliegenden grafischen Elementen eine temporäre (zeitlich begrenzte) Fläche. – Nur geschlossene Elemente können schraffiert werden. – Muster sollten immer auf separaten Ebenen liegen, um sie beliebig einund auszublenden. Identifizierungen werden vereinfacht, der Bildschirmaufbau beschleunigt.. Tabelle 5.202:

– Bereits erzeugte Muster und Schraffuren sind während der Konstruktion auszublenden. Falsches Fangen und eine zu hohe Belastung der Augen werden vermieden. Muster werden wie einfache Schraffuren behandelt. Sie sind getrennt nach Sachgebieten in Musterdateien gespeichert. Die Dateien werden geladen und das gewünschte Muster zugewiesen.

Schraffuren und Muster werden erst am Ende der Projekteingabe auf separaten Ebenen erzeugt!

Eingabemethoden

Ein Element

– Mausklick/Datenpunkt auf Flächenbegrenzung, gemeinsame Schnittmengen werden zwangsläufig mehrfach schraffiert.

Überlappende Elemente

– Identifikation aller Flächen, Flächen werden temporär vereinigt. Schnittmengen nur einmal schraffiert.

Überlappungen (Schnittmengen)

– Von 2 oder mehreren identifizierten Flächen wird die Schnittmenge berechnet.

Elemente mit Abzügen (Differenzen)

– Von der zuerst identifizierten Fläche werden die Schnittmenge der folgenden Flächen abgezogen

Konturverfolgung (Fluten)

– Datenpunkt in einen Bereich Die Schraffur wird bis zum nächstliegenden grafischen Element erzeugt

über Datenpunkte

– Zwischen beliebigen Datenpunkten wird eine schraffierte Fläche erzeugt.

Spezifikationen

– Innenliegende (interne) Flächen, Texte und Blöcke/Zellen werden automatisch ausgespart

289


Assoziative und nichtassoziative Schraffuren sind wie bei der Bemaßung möglich, entscheidend ist der Verwendungszweck. Im Normalfall sollte die assoziative Schraffur bevorzugt werden. Die Schraffur wird dann als ein Element/eine Eigenschaft betrachtet, das in der Datenbank mit der Fläche direkt gekoppelt ist. Verändert sich die Fläche, wird die Schraffur automatisch angepasst.

Nachteilig ist allerdings, dass man einzelne Schraffurlinien nicht löschen und auch keine Bereiche herausschneiden kann. Es besteht aber immer noch die Möglichkeit, die Schraffur aufzulösen. Aus der assoziativen Schraffur wird eine nichtassoziative.

Aufgaben 1. Informieren Sie sich über Suchmaschinen. Rufen Sie die Seite http://www.suchmaschinentippgeber.de auf. 2. Wie sollte man bei der effektiven Internetrecherche vorgehen? 3. Führen Sie Internetrecherchen durch. Zu suchen sind

4. 5. 6. 7. 8. 9. 10 11. 12

a) die Website des Bundesverbandes der Zementindustrie. b) Produkte und Standort der Firma ACO c) das nächstliegende Asphaltmischwerk d) Herstelldatum und Erfinder des Bugstuhls e) Herkunft des Begriffes Mansarddach f) Bedeutung des Begriffes Hydrophobierung g) CAD-Dateien über Gipskartonplatten h) DIN 1053, BGB, VOB Teil A und B i) der teuerste Sekretär des Kunsttischlers Abraham Roentgen. Welche Anforderungen werden an die Bemaßungsfunktionen im CAD gestellt. Warum nutzt man Bemaßungsstile? Unterscheiden Sie assoziative und nichtassoziative Bemaßung. Worin unterscheiden sich relative und absolute Bemaßungen? Bemaßen Sie die Schnitte und Grundrisse CD\LF05\CAD normgerecht. Ein Beispiel finden Sie in CD\LF 04\CAD. Welche Grundregeln sollten bei der Eingabe der Schraffur berücksichtigt werden? Wodurch unterscheidet sich die einfache Schraffur von der Bemusterung? Welche Vor- und Nachteile hat eine assoziative Schraffur? Was versteht man unter einer Konturverfolgung? Schraffieren und bemustern Sie die Grundrisse, Ansichten und Schnitte CD\LF 05\CAD normgerecht. Ein Beispiel finden Sie in LF 04\CAD.

5

290


Standard-Leistungsbeschreibungen Pos. Menge Beschreibung

Einheits- Gesamtpreis preis € €

Titel 4 Mauerarbeiten nach DIN 18330

4.01

5

Kellergeschoss m3 Mauerwerk der Außenwände des Kellergeschosses mit beidseitigem Fugenglattstrich herstellen. d = 36,5 cm KS 12-1,8; MG II L./M.: … €/ … €

…

…

…

…

4.02

Stück Fensteröffnungen mit Anschlägen im Mauerwerk der Pos. 4. herstellen. b/h = 1,01/1,01 m L./M.: … €/ … €

4.03

Stück Türöffnungen mit Anschlägen im Mauerwerk der Pos. 4. herstellen. b/h = 1,01/2,135 m L./M.: … €/ … €

4.04

Stück Fensteröffnungen im Mauerwerk der Pos. 4. mit Fertigteilsturz überdecken. KS-Fertigteilstürze lw = 1,135 m L./M.: … €/ … €

…

…

4.05

Stück Türöffnungen im Mauerwerk der Pos. 4. mit Fertigteilsturz überdecken. KS-Fertigteilstürze lw = 1,135 m L./M.: … €/ … €

…

…

4.06

m waagerechte Abdichtung gegen aufsteigende Feuchtigkeit unter den Wänden der Pos. 4. auf der mit Mörtel abgeglichenen Sohlplatte verlegen. b = 50 cm G 200 DD L./M.: … €/ … €

…

…

4.07

m2 senkrechte Abdichtung der Kelleraußenwände gegen Bodenfeuchtigkeit aus einem Voranstrich und einer Dickbeschichtung herstellen. L./M.: … €/ … €

…

…

Summe Titel 4 Mauerarbeiten Übertrag:

291


Standard-Leistungsbeschreibungen Pos. Menge

Beschreibung

4.08

m3 Mauerwerk der Innenwände des Kellergeschosses mit beidseitigem Fugenglattstrich herstellen. d = 24 cm KS 12-1,8; MG II L./M.: … €/ … €

4.09

Stück Türöffnungen im Mauerwerk der Pos. 4. herstellen. b/h = 0,885/2,01 m L./M.: … €/ … €

…

…

5

4.10


4.11

m2 Mauerwerk der Innenwände des Kellergeschosses mit beidseitigem Fugenglattstrich herstellen. d = 11,5 cm KS 12-1,8; MG II L./M.: … €/ … €

4.12

Einheits- Gesamtpreis preis € € … …

Erdgeschoss m2 Mauerwerk der Außenwand des Erdgeschosses als Hintermauerung für eine Vorsatzschale einschließlich Drahtanker nach DIN 1053 herstellen. d = 17,5 cm KS 12-1,8; MG II L./M.: … €/ … €

…

…

…

…

4.13

Stück Fensteröffnungen im Mauerwerk der Pos. 4. herstellen. b/h = 1,26/1,385 m L./M.: … €/ … €

…

…

4.14


…

…

4.15

Stück Fensteröffnungen im Mauerwerk der Pos. 4. mit Fertigteilsturz überdecken. KS-Fertigteilstürze lw = 1,26 m L./M.: … €/ … €

…

…

Übertrag:

292



5

Beschreibung


4.16

Stück Türöffnungen im Mauerwerk der Pos. 4. mit Fertigteilsturz überdecken. KS-Fertigteilstürze lw = 1.01 m L./M.: … €/ … €

4.17

Stück Rolladenkästen Marke „Solaris“, oder gleichwertig, als Fertigteil über die Öffnungen im Mauerwerk der Pos. 4. einbauen. lw = m L./M.: … €/ … €

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…

4.18

Stück Rolladengurtwicklerkästen einbauen. L./M.: … €/ … €

…

…

4.19

m2 zweilagige Kerndämmung über die vorhandenen Drahtankern am Mauerwerk der Pos. 4. mit Krallenplatten befesteigen. Mineralische Faserdämmstoffplatten nach DIN 18165 Gesamtdicke d = 10 cm Abgerechnet wird nach DIN 18350! L./M.: … €/ … €

…

…

4.20

m2 Verblendschalen-Mauerwerk des Erdgeschosses, über die vorhandenen Drahtanker mit der Hintermauerung der Pos. 4. verbinden, mit einer Luftschicht nach DIN 1053 herstellen, die Fugen sind auszukratzen. VMz 12-1,8-NF; MG II Für die Preisermittlung ist von € 800,- ‰ auszugehen! Ausführung im Wilden Verband d = 11,5 cm Schalenabstand 11 cm L./M.: … €/ … €

…

…

…

…

4.21

m2 Verblendschalen-Mauerwerk des Erdgeschosses der Pos. 4. säubern und verfugen. MG III L./M.: … €/ … €

4.22

Stück Fensteröffnungen im Mauerwerk der Pos. 4. herstellen. b/h = 1,26/1,385 m L./M.: … €/ … €

…

…

4.23


…

…

Übertrag:

293



Beschreibung


4.24

m feuerverzinktes L-Profil als Überdeckung der Fenster- u. Türöffnungen im Verblendschalen-Mauerwerk der Pos. 4. einbauen. lw = 1,01/2,26 m L 100 X 65 X 9 L./M.: … €/ … €

4.25

m3 Mauerwerk der Innenwand des Erdgeschosses herstellen. d = 24 cm KS 12-1,8; MG II L./M.: … €/ … €

…

4.26


…

…

4.27


…

…

4.28

m2 Mauerwerk der Innenwand des Erdgeschosses herstellen. d = 17,5 cm KS 12-1,8; MG II L./M.: … €/ … €

…

…

4.29

m dreischaligen Hausschornstein für gasförmige Brennstoffe bestehend aus dem Innenrohr aus gebrannter Schamotte, Dämmplatte und Leichtbeton-Mantelstein versetzen. lichter Durchmesser 14 cm; Abluftschacht 10/24 cm L./M.: … €/ … €

…

…

4.30

Stück Putztüranschlüsse einschließlich Reinigungsverschluß als Zulage zur Pos. 4.32 in den Hausschornstein der Pos. 4. einsetzen. L./M.: … €/ … €

…

…

4.31

Stück Rauchrohranschlüsse als Zulage zur Pos. 4. in den Hausschornstein der Pos. 4.32 einsetzen. L./M.: … €/ … €

…

…

4.32

Stück Abluftöffnung im Heizraum herstellen. b/h = 10/20 cm L./M.: … €/ … €

…

…

…

5

Übertrag:

294



Beschreibung


4.33

Stück Kragplatte im Dachgeschoß zur Aufnahme der 11,5 cm dicken Schornkopfummauerung in Mörtel versetzen. L./M.: … €/ … €

4.34

m2 Schornsteinkopfummauerung einschließlich Verfugen der Sichtflächen herstellen. KMz 28-2,2; MG II; Fugmörtel MG III d = 11,5 cm L./M.: … €/ … €

…

…

4,35

Stück Edelstahl-Dehnfugenmanschette einsetzen. L./M.: … €/ … €

…

…

4.36

Stück Schornsteinkopf-Abdeckplatte in Mörtel versetzen. L./M.: … €/ … €

…

…

5

6 Konstruieren eines Stahlbetonbalkens Jedes Bauwerk besteht aus einer Vielzahl von Bauteilen wie Balken, Stützen, Scheiben und Platten. Diese werden zu Tragwerkselementen zusammengefasst. Dazu zählen Dachkonstruktion, Decken oder Balken. Die Tragwerkselemente ergeben zusammen die Tragkonstruktion welche die statische, also die „lastabtragende“ Struktur eines Bauwerks bildet. Die Wahl des geeigneten Baustoffes oder die Kombination von Baustoffen für die Herstel-

lung eines bestimmten Bauteils wird durch verschiedene Faktoren bestimmt. Entscheidend für die Auswahl der Baumaterialien sind dabei statische (was muss das Bauteil „tragen“), bauphysikalische (welche Anforderungen werden an das Bauteil im Bezug auf Schall-, Wärme- und Brandschutz gestellt) und gestalterische Anforderungen. Die Berücksichtigung dieser Faktoren führt zur Wahl von bestimmten Baustoffen und Herstellungsverfahren.

6.1 Bezeichnung von Bauteilen Man unterscheidet grundsätzlich zwischen stabförmigen (Balken, Stützen) und flächenartigen (Platten, Scheiben) Bauteilen. Die Bezeichnung richtet sich dabei nach der Richtung der Belastung die auf das betrachtete Bauteil wirkt und den Abmessungen des Bauteils. Als Balken bezeichnet man Bauteile mit einem Seitenverhältnis von b/h < 4, bei denen die Last senkrecht zur Bauteilachse angreift (6.1a). Balken werden hauptsächlich auf Biegung beansprucht. Bei Stützen hingegen erfolgt die Hauptbelastung in Richtung der Bauteilachse (6.1b). Sie werden in erste Linie auf Druck beansprucht.

Für Stützen gilt ebenfalls eine Begrenzung der Querschnittsabmessungen in einem Verhältnis von b/h < 4. Für Balken und Stützen gilt darüber hinaus, dass l/h ≥ 2 sein muss. Die Unterscheidung von Platten und Scheiben erfolgt ebenfalls in Abhängigkeit der Abmessungen und der Belastung. Bei Platten steht die Last senkrecht auf der Plattenebene (6.1c), die Platte erfährt somit eine Biegebeanspruchung. Bei Scheiben verläuft sie parallel zur Bauteilebene (6.1d). Es liegen vorwiegend Druckbeanspruchungen vor. Darüber hinaus gibt es noch räumliche Tragwerke wie z.B. Schalen.

Tabelle 6.1: Bezeichnung von Tragwerkselementen Stabförmige Tragwerkselemente

Flächenartige Tragwerkselemente

a)

c)

l/h ≥ 2, b/h < 4

l/h ≥ 2, b/h ≤ 4

l/h ≥ 2, b/h ≥ 4

b)

d) l/h < 2, b/h > 4

296

6 Konstruieren eines Stahlbetonbalkens

In Abhängigkeit der Hauptbelastungsrichtung und den Abmessungen werde Bauteils als Balken, Stützen, Platten und Scheiben bezeichnet. In diesem Kapitel wird die Konstruktion eines Balkens aus Stahlbeton behandelt. Solche Bauteile finden sich in nahezu jedem Bauwerk. Im Wohnungsbau zur Überbrückung von Fenster- und Garagenöffnungen (Stürze), als Elemente von Dachkonstruktionen im Industriebau (Binder) oder in den Deckenplatten groß6

flächiger Büro- und Hallenbauwerke als sogenannte Unter- oder Überzüge als Teil von Plattenbalkendecken. Die zeichnerische Darstellung solcher Bauteile in Schal- und Bewehrungsplänen sowie das Auflisten der Bewehrungsmengen in Stahl- und Biegelisten gehört zu den Aufgaben eines qualifizierten Bauzeichners. Oft entstehen solche Zeichnungen in enger Zusammenarbeit mit einem Statiker, der die erforderlichen Bauteilabmessungen und Bewehrungsquerschnitte ermittelt.

6.2 Stahlbeton Stahlbeton ist ein Verbundbaustoff aus den Baustoffen Beton und Betonstahl der seine gute Tragfähigkeit durch das Zusammenwirken von Stahl und Beton erhält. Der Beton nimmt dabei die im Bauteil auftretenden Druckspannungen auf, sorgt für den Korrosionsschutz und den Brandschutz des Betonstahls und verhindert ein ausknicken der

schlanken Betonstähle. Der Betonstahl nimmt die Zugspannungen auf und steuert die Rissbildung im Beton. Ein weiterer Grund für die gute Verbundwirkung von Beton und Betonstahl ist der annähernd gleiche Wärmeausdehnungskoeffizient beider Baustoffe von jeweils αT = 10 · 10–6 K–1.

6.3 Verbundbedingungen Je nach der Lage der Bewehrung im Bauteil unterscheidet man zwei Verbundbereiche: Verbundbereich I (gute Verbundbedingungen) und Verbundbereich II (mäßige Verbundbedingungen). Gute Verbundbedingungen gelten für alle Stäbe die mit einem Winkel α zwischen 45º und 90º verlegt werden oder deren Winkel zwischen 0º und 45º liegt, wenn die Bauteildicke h ≤ 300 mm ist oder die weniger als 300 mm von der Unterkante oder mehr als 300 mm von der Oberkante des Bauteils liegen, wenn dieses eine Dicke von h > 300 mm hat. Handelt es sich um ein liegend gefertigt- und betoniertes stabförmiges Bauteil das mit einem Außenrüttler verdichtet wird und dessen Querschnittsabmessungen 500 mm nicht überschreiten liegen ebenfalls gute Verbundbedingungen vor.

Tabelle 6.2: Bedingungen für guten Verbundbereich Stablage zur Waagerechten während des Betonierens

BauteildiStablage 1) cke h in cm

≤ 30 alle Stäbe > 30 60 0 bis 45°

alle Stäbe die 30 cm von unten liegen

> 60 alle Stäbe, die 30 cm von oben liegen

45 bis 90°

ohne Begrenzung alle Stäbe mit 45 < α 90º

297

6.4 Belastung von Bauteilen 1)

Berechnung von Verankerungs- und Übergreifungslängen notwendig ist. Die Werte für mäßigen Verbund betragen 70 % der in Tabelle 6.3 angegebenen Verbundspannungen.

Betonierrichtung ist immer von unten nach oben

In allen übrigen Fällen, sowie für Bauteile die im Gleitbauverfahren hergestellt werden liegen mäßige Verbundbedingungen vor. In Abhängigkeit von dem Verbundbereich ergibt sich die Verbundspannung fbd, die zur

Tabelle 6.3: Bemessungswert der Verbundspannung in N/mm² für Normalbeton und ds ≤ 32 mm charakteristische Betondruckfestigkeit fck in N/mm2 fbd N/mm2

12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

60

70

80

90

100

1,6

2,0

2,3

2,7

3,0

3,4

3,7

4,0

4,3

4,4

4,5

4,7

4,8

4,9

4,9

6

6.4 Belastung von Bauteilen Bauteile werden durch verschiedene Einwirkungen belastet die in zwei verschiedenen Lastarten unterscheiden werden. Ständige Einwirkungen beziehen sich auf die Eigenlasten von Bauteilen und Baustoffen , sowie auf die Belastung durch Erd- und Wasserdruck. Diese wirken immer auf ein Bauteil ein und sind in ihrer Größe und der Ort an dem sie wirken sind nicht veränderlich. Ständige Einwirkungen die als Einzellast wirken bezeichnet man mit G, Strecken- oder Flächenlasten mit g. Zu den veränderlichen Einwirkungen zählen neben Temperatureinwirkungen und Baugrundsetzungen vor allem die Einwirkungen aus Nutzlasten, Verkehrslasten sowie Schnee-, Eis- und Windlasten. Die veränderlichen Einwirkungen belasten ein Bauteil oder Bauwerk nur vorübergehend. Veränderliche Einwirkungen können an verschiedenen Orten mit unterschiedlichen Größen wirken. Veränderliche Einwirkungen werden mit Q bezeichnet wenn sie als Einzellast wirken, mit q, wenn es sich um Strecken- oder Flächenlasten handelt. Zur Ermittlung der gesamten Einwirkungen für statische Berechnungen wird im Allgemeinen die Summe aller ständigen Einwirkungen mit der Summe aller ungünstig wirkenden veränderlichen Einwirkungen zusammengefasst. Man erhält so verschiedene Lastfälle, die für die Bemessung an verschiedenen Stellen des Bauteils maßgebend werden.

In DIN 1055 werden sämtliche Lastannahmen geregelt. Darin werden die für Berechnungen zu verwendenden Werte in KN/m3 (z.B. Beton, Mauerwerk, Boden) oder kN/m2 (z.B. Putze, Schnee, Wind) angegeben s. Tabelle XXX im Anhang)

6.4.1 Sicherheitskonzept nach DIN 1055-100 Sämtliche Regelungen zur Bemessung und Konstruktion von Stahlbetonbauteilen werden in Teil 1 der DIN 1045 erfasst. Diese Norm gilt für Tragwerke im Hoch- und Ingenieurbau für unbewehrten Beton, Stahlbeton und Spannbeton mit den Festigkeitsklassen C12/15 (LC 12/13) bis C 100/115 (LC 60/66). Für die Ermittlung von Lasteinwirkungen und Tragwiderständen gilt zusätzlich die DIN 1055-100. Sie enthält ein Sicherheitskonzept bei dem Einwirkungen mit bestimmten Faktoren (Teilsicherheitsbeiwerte) erhöht, und Tragwiderstände mit bestimmten Faktoren abgemindert werden. Ziel des Konzeptes ist die Ermöglichung einer möglichst wirtschaftlichen Planung, Konstruktion und Ausführung. Es wird davon ausgegangen, dass bestimmte Zustände (sog. Grenzzustände) bei der vorgegebenen Nutzung eines Gebäudes nicht überschritten werden. Dieses Sicherheitskonzept findet in den gültigen Beton,- Stahl-, und Holzbaunormen bereits seine Anwendung und ist auch in die Neufassung der DIN 1053 (Mauerwerksbau) vorgesehen. Genaue Angaben zu den

298


Teilsicherbeiwerten sind in den entsprechenden Normen dieser Bauarten zu finden.

6.4.2 Sicherheitskonzept nach DIN 1045-1

6

Grundsätzlich wird zwischen dem Grenzzustand der Tragfähigkeit (GZT) und dem Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit (GZG) unterschieden. Der Grenzzustand der Tragfähigkeit erfasst Zustände die rechnerisch zum Tragwerksversagen (z.B. Einsturz) führen. Der Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit deckt Zustände ab, die die festgelegten Nutzungsanforderungen des Bauwerks oder Bauteils überschreiten. Dazu zählt die Begrenzung von Rissbreiten, Spannungen und Verformungen. Die Teilsicherheitsbeiwerte richten sich nach der Art der Einwirkung und ihrer Auswirkung auf das betrachtete Tragwerksteil. Sämtliche Teilsicherheitsbeiwerte werden mit γ abgekürzt und je nach Art der Einwirkung mit einem Index versehen. Man spricht von charakteristischen Lasten (Index k) wenn die Teilsicherheitsbeiwerte noch nicht eingerechnet sind und von Designlasten (Index d) wenn die Teilsicherheitsbeiwerte berücksichtigt sind. Tabelle 6.4: Teilsicherheitsbeiwerte für Einwirkungen Auswirkung

Ständige Einwirkung γG

Veränderliche Einwirkung γQ

günstig ungünstig

1,0 1,35

0 1,5

Auf der Seite der Lasteinwirkungen werden die Einwirkungen mit den Teilsicherheitsbeiwerten multipliziert, die Tragwiderstände werden durch die Teilsicherbeiwerte dividiert. Treten mehrere veränderliche Einwirkungen gleichzeitig auf so müssen sie mit unterschiedlichen Kombinationsbeiwerten ψ berücksichtigt werden. 6.6 zeigt die mögliche Feldweise Lastanordnung für einen 2-Feldträger. Die Laststellung in a) liefert maximale Werte für das Stützmoment in B sowie für die Auflagerkraft in B. Eine Laststellung entsprechend b) ergibt ein maximales Feldmoment in Feld 1 sowie die maximale Auflagerkraft in A. Zur Ermittlung der Extremwerte für das Feldmoment in Feld 1 und die Auflagerkraft A werden die ständigen und die veränderlichen Einwirkungen entsprechend c) angeordnet. Die ständigen Einwirkungen g wirken über das gesamte Tragwerk, die veränderlichen Einwirkungen q werden so angeordnet, dass sie „ungünstig“ wirken, also extremale Beanspruchungen zur folge haben. Solche Lastanordnungen sind in der Literatur unter Angabe von Rechenfaktoren für verschiedene Durchlaufträger und Laststellungen tabellarisch zusammengefasst und ermöglichen die schnelle Ermittlung der Schnittgrößen und Auflagerkräfte. Dabei ist zu beachten, dass die Stützweite l der Felder annähernd gleich sein muss.

Für die Widerstände gelten folgende Werte: Tabelle 6.5: Teilsicherheitsbeiwerte für Widerstände Baustoff Beton Betonstahl

Teilsicherheitsbeiwert γc = 1,5 γs = 1,15

Bauteile werden durch ständige und veränderliche Einwirkungen belastet. Für statische Berechnungen werden Lasten und Tragwiderstände mit Teilsicherheitsbeiwerten beaufschlagt die in den jeweiligen Normen festgelegt sind.

Bild 6.6: Lastanordnung für einen 2-Feldträger

299

6.5 Statische Systeme

6.5 Statische Systeme Für die statische Berechnung wird die reale Bauteilsituation auf ein möglichst einfaches Modell reduziert, welches die tatsächlich vorhandenen Bedingungen möglichst genau beschreibt. Man bildet ein statisches Systems des betrachteten Bauteils ab. Dabei verwendet man einfache Symbole und Bezeichnungen zu Darstellung eines solchen Systems. Balken oder Stützen werden als Strecken gezeichnet und mit Ziffern bezeichnet. Auflager werden durch bestimmte Symbole und Großbuchstaben eindeutig gekennzeichnet. Um zu verdeutlichen, dass an der Auflagerstellen eine Verdrehung möglich ist, kann das Lager zusätzlich mit einem kreis dargestellt werden.

Bild 6.7: Statisches System – Balken auf 2 Stützen

spricht man von ebenen Systemen. Diese liegen bei Balken, Stützen und Rahmenbauteilen vor. Gibt es auch eine räumliche Ausdehnung in die y-Richtung liegt ein räumliches System vor. Tabelle 6.8 Lagerarten Symbol

Lagertyp Das Bewegliche Lager (Gleitlager) kann nur Kräfte aufnehmen, die senkrecht zu seiner Lagerebene wirken. Momente werden durch das bewegliche Lager nicht aufgenommen. Eine Verdrehung des Lagers ist möglich. Das feste Lager nimmt Kräfte senkrecht und parallel zu seiner Lagerebene auf. Momente werden durch das feste Lager nicht aufgenommen. Eine Verdrehung des Lagers ist möglich. Das eingespannte Lager nimmt Kräfte senkrecht und parallel zu seiner Lagerebene auf. Zusätzlich kann das eingespannte Lager auch ein Moment aufnehmen. Eine Verdrehung des Lagers ist nicht möglich.

6.9 zeigt eine Auswahl statischer Systeme wie sie für balkenförmige Tragwerkselemente vorkommen.

6.7 zeigt das Statische System eines Balken auf 2 Stützen (auch Einfeldbalken oder Einfeldträger). Den Bereich zwischen den Auflagern bezeichnet man als Feld.

6.5.1 Auflagerarten Es werden drei verschiedene Lagerarten unterschieden, die alle unterschiedliche Kräfte aufnehmen können und unterschiedliche Verdrehungen zulassen. Ein eingespanntes Lager liegt dann vor, wenn z.B. eine auskragender Balken fest mit eine Wand verbunden ist, oder eine mögliche Verdrehung durch eine hohe Auflast verhindert wird. Beschränkt sich die räumliche Ausdehnung des statischen Systems auf die x- und z-Richtung

Bild 6.9: Ausgewählte statische Systeme. a) Kragträger, b) Einseitig eingespannter Einfeldträger, c) beidseitig eingespannter Einfeldträger, d) 2-Feldträger, e) 3-Feldträger, f) Einfeldträger mit Kragarm, g) Einfeldträger mit beidseitigem Kragarm

6

300


Die Situation eines Bauteils wird mittels eines statischen Systems skizziert in dem alle Einwirkungen und Abmessungen sowie die Auflager einegtragen werden. Dabei werden Gleitlager, Festlager und eingespannte Lager unterschieden.

6

Wie in 6.7 zu erkennen ist, unterscheidet sich die tatsächliche Stützweite ln von der Stützweite leff die im Statischen System verwendet wird. Dies stellt eine weitere Vereinfachung beim Übergang von der realen Bauteilsituation zu Statischen System dar, die aus der Annahme resultiert, dass sich a) der Balken bei Endauflagern unter den Einwirkungen verdreht und nicht mit seiner gesamten Fläche aufliegt b) der Balken bei Zwischenauflagern unter den Einwirkungen zu beiden Seiten annähernd gleichstark verdreht Daraus ergeben sich die in 6.10 dargestellten Näherungen für die Ermittlung der effektiven Stützweite leff:

a) Endauflager ohne Einspannung

b) Mittenauflager

Bild 6.10: Bestimmung der effektiven Stützweite leff

Die effektive Stützweite zwischen zwei Auflagern errechnet sich somit wie folgt: leff = ln + a1 + a2 In der Praxis wird der Auflagerpunkt am Endauflager ohne Einspannung in der Regel mit 1/3t angenommen.

6.6 Auflagerkräfte, Schnittgrößen und Spannungen Die Lasten die von außen auf ein Bauteil einwirken führen a) zu Kräften und Momenten die an den Stellen auftreten wo das Bauteil mit anderen Bauteilen verbunden ist oder auf diesen aufliegt (Lagerreaktionen oder Auflagerkräfte). b) zu Kräften und Momenten im inneren des Bauteils (Schnittgrößen)

6.6.1 Ermittlung von Auflagerkräften Für die in diesem Buch behandelten Bauteile und Bauwerke gilt, dass sie sich nicht bewegen dürfen. Um dies zu gewährleisten unterliegen sie den Gleichgewichtsbedingungen der Ebene. D.h., dass die Summe aller Kräfte und

die Summe aller Momente an einem System gleich Null sein muss. Mit diesen Bedingungen lassen sich die Auflagerkräfte für einen Balken auf zwei Stützen berechnen. Zunächst werden alle bekannten Einwirkungen sowie sämtliche mögliche Lagerreaktionen in das Statische System eingetragen. Anschließend werden die benötigten Gleichgewichtsbedingungen unter Berücksichtigung aller Kräfte und Momente formuliert. Daraus resultieren drei Gleichungen mit deren Hilfe sich die gesuchten Lagerreaktionen ermitteln lassen. Gleichgewichtsbedingungen der Ebene: Σ Fx = 0 Σ My = 0 Σ Fz = 0

301

6.6 Auflagerkräfte, Schnittgrößen und Spannungen

Gleichgewichtsbedingungen:

Gleichgewichtsbedingungen:

Σ Fx = 0

Σ Fx = 0

Σ Fz = 0

Σ Fz = 0

ΣM =0

ΣM =0

Berücksichtigung aller Kräfte und Momente: Σ Fx = 0: Ax + 0 = 0 ⇒ Ax = 0 (I)

Berücksichtigung aller Kräfte und Momente: Σ Fx = 0: Ax + 0 = 0 ⇒ Ax = 0 (I) + ↓ Σ Fz = 0: g · 4,50 – Az = 0 (II)

+↓

Σ Fz = 0: F – Az – Bz = 0

(II)

Σ MA = 0: – Bz · 5,00 + F · 2,00 = 0 (III) (III) nach Bz umstellen: Bz =

F ⋅ 2, 00 5, 00

(IV)

4,50 =0 2 (II) nach Az umstellen und g einsetzen: Az = g · 4,50 = 2,5 · 4,50 = 11,25 kN Σ M = 0: M + g · 4,50 ⋅

(III)

(IV)

(III) nach M umstellen und g einsetzen: 7 kN für F in (IV) einsetzen: Bz =

M = – g⋅

7 ⋅ 2, 00 = 2,8 kN 5, 00

(II) nach Az umstellen: Az = F – Bz

4,502 4,502 = −2,5 ⋅ = – 25,31 kNm 2 2

Ergebnis: Ax = 0; Az = 11,25 kN; MA = – 25,31 kNm (V)

F und Bz in (V) einsetzen: Az = 7 – 2,8 = 4,2 kN Ergebnis: Ax = 0; Az = 4,2 kN; Bz = 2,8 kN Mit dieser Vorgehensweise lassen sich die Auflagerkräfte an einem Einfeldträger oder für einen Kragarm mit nahezu jedem Lastbild ermitteln. Sind die Gleichgewichtsbedingungen unter Berücksichtigung aller Einwirkungen und Lagerreaktionen erfüllt, befindet sich das System in Ruhe. Es herrscht Äußeres Gleichgewicht.

Erhöht sich die Anzahl der Auflager in einem System, so ist eine Berechnung der Auflagerkräfte nicht mehr ohne weiteres möglich, da sich die Anzahl der unbekannten Kräfte die am Statischen System wirken mit jedem weiteren Lager erhöht, die Anzahl der Gleichgewichtsbedingungen aber gleich bleibt. Systeme bei denen die Anzahl der unbekannten gleich der Anzahl der verfügbaren Gleichgewichtsbedingungen ist heißen statisch bestimmte Systeme. Gibt es mehr Unbekannte als Gleichgewichtsbedingungen spricht man von statisch unbestimmten Systemen. Diese lassen sich, im Gegensatz zu den Statisch bestimmten Systemen, nur mit Hilfe komplexer baustatischer Verfahren oder mit Hilfe der EDV berechnen.

6

302


6.6.2 Auflagerpressung

6

Aus den Auflagerkräften resultiert eine Spannung in der Auflagerfläche, die als Auflagerpressung bezeichnet wird. In Abhängigkeit der Größe der Auflagerpressung können die Abmessungen des Auflagers festgelegt werden. Besteht das Auflager aus Mauerwerk muss zusätzlich überprüft werden, ob die verwendeten Steine die vorhandene Druckspannung aufnehmen können. Vereinfacht lässt sich die Auflagerpressung aus dem Quotient der einwirkenden Last geteilt durch die die Last aufnehmende Fläche ermitteln. σ =

F A

Zur genaueren Ermittlung der Auflagerpressung ist die Berücksichtigung von Teilsicherheitsbeiwerten auf der Last- und der Materialseite notwendig. Ferner ist die aufnehmbare Spannung abhängig von der Schlankheit der Wand, der Lastausmitte und dem Verhältnis von Wanddicke zu Lastübertragungsfläche.

Mit Kenntnis der Auflagerkräfte ist eine Dimensionierung des Auflagers sowie die Wahl des geeigneten Baustoffes (z.B. Mauwerk mit einer bestimmten Festigkeitsklasse) zur Aufnahme der Kräfte und Momente möglich. Für die Konstruktion und die Dimensionierung des Auflagerpunktes müssen die Lagerreaktionen bekannt sein. Die Summe aus allen Einwirkungen und allen Lagerreaktionen muss gleich Null sein

6.6.3 Ermittlung von Schnittgrößen Zur Ermittlung des benötigten Stahlquerschnittes im Betonbalken ist die Berechnung der Kräfte und Momente notwendig, die innerhalb des Bauteils wirken. Diese nennt man Schnittgrößen. Zur genaueren Unterscheidung dieser Kräfte und Momente wird in das betrachtete Bauteil ein Koordinatensystem konstruiert, welches zusätzlich eine einfache Bezeichnung ermöglicht.

Bild 6.11: Koordinatensystem

Somit können in jedem beliebigen Querschnitt eines Bauteils drei verschiedene Kräfte und drei verschiedene Momente auftreten. Ausgehend von diesem System unterscheidet man Kräfte in x-Richtung (Normalkräfte N), Kräfte in y- und z-Richtung (Querkräfte V), Biegemomente die um die y- oder z-Achse

drehen (My und Mz) sowie Torsionsmomente (Mx) die um die x-Achse drehen. Zur Berechnung der Schnittgrößen an einer bestimmten Stelle wird das Bauteil an dieser „geschnitten“. Somit liegen zwei Schnittufer vor, an denen Normalkräfte, Querkräfte und Momente freigeschnitten werden. Ebenso wie bei der Berechnung der Lagerreaktionen äußeres

303


Bild 6.12: Kräfte und Momente im Koordinatensystem

Gleichgewicht vorliegt, muss bei der Betrachtung der beiden Schnittufer Gleichgewicht herrschen, d.h. die Summe der Kräfte an beiden Schnittufern muss gleich Null sein. Gleiches gilt für die Summer der Momente.

Lagerreaktionen: Σ Fx = 0: Ax + 0 = 0 ⇒ Ax = 0 Σ MA = 0: – Bz · 6,00 + 3 ·

6, 002 = 9 kN 2

6, 002 6 = 3 · = 9 kN ⇒ Bz = 3 · 2 2 ⋅ 6, 00 +↓

Σ Fz = 0: – Az – Bz + 3 · 6,00 = 0 ⇒ Az = 3 · 6,00 – 9 = 18 – 9 = 9 kN

Ergebnisse: Ax = 0; Az = Bz = 9 kN Schnittgrößen am einen Schnittufer:

Bild 6.13: Vorzeichendefinition der Schnittgrößen

Zur Vorzeichendefinition der Schnittgrößen wird das Statische System um die Bezugslinie ergänzt. Diese wird im statischen System auf der dem Betrachter zugewandten Seite eingezeichnet. Die Vorzeichen der Schnittgrößen sind in Pfeilrichtung positiv. Positive Normalkräfte bedeuten Zugkräfte – negative Druckkräfte. Momente sind dann positiv, wenn sie auf der Seite der Bezugslinie Zug erzeugen. Ähnlich wie bei der Ermittlung der Auflagerkräfte können auch die Schnittgrößen mit Hilfe der Gleichgewichtsbedingungen ermittelt werden.

Gleichgewichtsbedingungen Σ Fx = 0 Σ Fz = 0 ΣM=0 Normalkraft: Σ Fx = 0: Ax + N = 0 ⇒0+N=0⇒N=0 Querkraft: Σ Fz = 0: V – Ax + 3 · 2,00 = 0 ⇒ V = Az – 3 · 2,00 = 9 – 6 = 3 kN

6

304


Auf diese Weise lassen sich die Schnittgrößen an jeder beliebigen Stelle des Systems berechnen. Diese können dann in einer Tabelle zusammengefasst und grafisch (ggf. maßstäblich) dargestellt werden. Für das obenstehende Beispiel ergeben sich die Schnittgrößen wie folgt:

Moment: Σ M = 0: M – Az · 2,00 + 3 ·

2, 002

=0 2 2, 002 ⇒ M = Az · 2,00 – 3 · 2 = 9 · 2,00 – 3 = 18 – 6 = 12 kN Ergebnis (Schnittgrößen 2,00 m rechts von Lager A) N = 0; V = 3 kN; M = 12 kN

6

Entfernung von Lager A [m] N [kN] V [kN] M [kNm]

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

0 + 9,0 0

0 + 6,0 + 7,5

0 + 3,0 + 12,0

0 0 + 13,5

0 – 3,0 + 12,0

0 – 6,0 + 7,5

0 – 9,0 0

Bild 6.14: Tabellarische Zusammenfassung und grafische Darstellung von Schnittgrößen

6.6.4 Spannungen Die aus der Belastung resultieren Schnittgrößen verursachen Spannungen innerhalb des Bauteils. Man unterscheidet zwischen durch Momente verursachte Biegespannungen und durch Querkräfte verursachte Längsschubund Querschubspannungen.

Negative Spannungen sind Druckspannungen, positive Zugspannungen. Den Bereich in dem Druckspannungen herrschen nennt man Druckzone, Bereiche mit Zugspannungen Zugzone Die Druckspannungen werden vom Beton aufgenommen. An den Stellen wo Zugspannungen auftreten muss Bewehrung eingelegt werden. Bei Bauteilquerschnitten aus homogenen Baustoffen ergibt sich bei reiner Biegebeanspruchung zwischen der Bauteilober- und unterkante ein linearer Spannungsverlauf. Bei rechteckigen Querschnitten, sowie bei allen anderen Querschnitten bei denen Symmetrie um die yAchse vorliegt, sind die Spannungen im Schwerpunkt des Querschnitts gleich Null und der Betrag der Druck- und Zugspannungen ist gleich groß. Wirkt zusätzlich eine Normalkraft, so bleibt der Spannungsverlauf linear, jedoch verschieben sich der Beträge der Spannungen in der Zug- und in der Druckzone um den Spannungsanteil der Normalkraft. In Bauteilen aus Stahlbeton ergibt sich ein anderer Spannungsverlauf. Stahlbeton ist ein inhomogener Baustoff. Beton und Stahl haben unterschiedliche Elastizitätsmodule und somit

305


unterschiedliche Dehnungseigenschaften. Daraus ergibt sich, das der Betonstahl bei gleicher Dehnung eine höher Spannung aufnimmt als der Beton. Des weiteren wird bei der Ermittlung der Spannungen davon ausgegangen, dass der Beton aufgrund seiner geringen Zugfestigkeit am Rand der Zugzone schon gerissen ist. Somit steht für die Aufnahme der Spannungen nicht die gleiche Fläche wie in der Druckzone zur Verfügung. Daraus ergibt sich, dass die Spannungen in der Zugzone vollständig von Bewehrung aufgenommen werden. In der Druckzone wirken Beton und Stahl zusammen. Für die Spannungen in der Druckzone wird näherungsweise ein Verlauf angesetzt, (s. 6.16c) der sich aus einem Rechteck und einer Parabel zusammensetzt. Für die Bemessung der Bauteile müssen zunächst die Schnittgrößen berechnet werden. Man unterscheidet Normalkräfte, Querkräfte sowie Torsions- und Biegemomente. Diese verursachen Druck- und Zugspannungen innerhalb Bauteilquerschnitts. Die Druckspannungen werden vom Beton aufgenommen, zur Aufnahme der Zuspannungen ist Bewehrung einzulegen

Bild 6.15: Biegung, Längsschub und Querschub am Balken auf 2 Stützen

Den Abstand zwischen der auf der Druckzone liegenden Außenseite des Balkens und dem Schwerpunkt der Biegezugbewehrung bezeichnet man als statische Nutzhöhe d, der Abstand zwischen dem Schwerpunkt der Druckzone und dem Schwerpunkt der Bewehrung als Hebelarm der inneren Kräfte (dieser kann näherungsweise mit 0,9d angenommen werden).

6

306


6

Bild 6.16: Spannungen im Querschnitt a) Biegung bei homogenen Baustoffen, b) Biegung und Normalkraft bei homogenen Baustoffen, c) Biegung bei Stahlbeton

307


Eine größere statische Nutzhöhe führt somit zu einem geringeren Stahlbedarf. Allerdings ist die Konstruktionshöhe eines Bauteils in der Regel durch den Entwurfsverfasser vorgegeben bzw. durch die bauliche Nutzung festgelegt, so dass der Tragwerksplaner in der Festlegung der statischen Nutzhöhe eingeschränkt ist.

Bild 6.17: Statische Nutzhöhe und Hebelarm der inneren Kräfte 6

6.7 Verformungen Neben den genannten Schnittgrößen und Spannungen treten in jedem Bauteil unter Belastung (auch unter Eigengewicht) Verformungen auf. Die Aufgabe des Tragwerksplaners ist es, diese möglichst gering zu halten, so

dass eine uneingeschränkte Nutzung des Bauteils und somit auch des gesamten Bauwerks möglich ist. Diese Anforderung wird durch die Wahl geeigneter Baustoffe und Bauteilabmessungen erfüllt.

Bild 6.18: Verformungszustände ausgewählter statischer Systeme unter Eigenlast

308


6.8 Bewehrungsregeln

6

Der Einbau von Bewehrung ist an allen Stellen notwendig, an denen Zugspannungen im Bauteil auftreten. Die Bewehrungsstähle werden entsprechend der zur Bewehrungszeichnung gehörenden Schneideskizze fertig gebogen auf die Baustelle geliefert oder vor Ort auf die entsprechende Länge geschnitten und in Form gebracht. Die Bewehrung muss beim Einbau sauber sein. Schmutzreste oder sich lösender Rost würden die Verbundwirkung abmindern (Eine rostige Stahloberfläche ist für die Verbundwirkung allerdings von Vorteil, da sie zu einer größeren Oberfläche führt). Die Bewehrungsstähle sind so einzubauen, dass sie sich beim Betreten und Betonieren nicht verschieben. Darüber hinaus gibt es einige Regeln, die schon bei der Planung der Bewehrung, und somit beim Erstellen der Bewehrungszeichnungen zu beachten sind. Form und Länge der Bewehrungsformen sind abhängig von der Betondeckung und dem Biegerollendurchmesser. Aufgabe des Bauzeichners ist es, die Länge und Form der Bewehrung in Abhängigkeit dieser Anforderungen festzulegen. Darüber hinaus gibt es weitere Einflussfaktoren, die zur Bestimmung von Form und Länge maßgeblich sind.

Bild 6.20: Mehrlagige Bewehrungsanordnung

6.8.2 Vergleichsdurchmesser In einigen Fällen kann es vorkommen, dass zwei oder drei Einzelstäbe rechnerisch als ein Stab betrachtet werden. Für solche Stabbündel dürfen die Durchmesser der Einzelstäbe nicht aufsummiert werden, sondern es muss ein Vergleichsdurchmesser dsv ermittelt werden. dsv = ds ⋅ n

6.8.1 Stababstände Der lichte Abstand zwischen den Stäben bezeichnet man mit sn. Für diesen Abstand sind bestimmte Mindestmaße erforderlich, um das Einbringen des Betons und eine ausreichende Verdichtung zu ermöglichen sowie eine ausreichende Verbundwirkung zu erzielen. Der Abstand richtet sich nach dem Stahldurchmesser ds oder dem Größtkorndurchmesser des Betons. Tabelle 6.19: Stababstände paralleler Einzelstäbe Größtkorndurchmesser dg ≤ 16 sn ≥ mm Größtkorndurchmesser dg > 16 mm

Dieser Abstand ist auch bei der Anordnung einer mehrlagigen Bewehrung einzuhalten und wird dadurch erreicht, das die Lagen durch einen waagerechten Stab voneinander getrennt werden. Bei einer solchen Ausführung ist darauf zu achten, dass die Stäbe der einzelnen Lagen übereinander liegen.

⎫ d ⎬ s ⎭ 20 mm

sn ≥ dg + 5 mm

n = Anzahl der Stäbe

Der Vergleichsdurchmesser darf nicht größer sein als 36 mm.

6.8.3 Biegerollendurchmesser An den Biegestellen des Betonstahls treten Kräfte auf, die zu Rissen in den Stäben und zu Betonabplatzungen im Bereich der Biegungen führen können. Um diese negativen Auswirkungen zu vermeiden ist das Einhalten bestimmter Mindestbiegerollendurchmesser dbr notwendig. Diese richten sich nach dem Stabdurchmesser, den Betoneigenschaften, der Art der Aufbiegung und dem Biegeverfahren.

309


Haken, Winkelhaken, Schräge Stäbe und sonst. Schlaufen Krümmungen Betonstahl

Rippenstäbe BSt 500

Stabdurchmesser ds Mindestmaß der Betondeckung seitlich < 20 mm

≥ 20 mm

> 100 mm und > 7 ds

4 ds

7 ds

10 ds

geschweißte Bewehrung und Betonstahlmatten 1)

> 50 mm ≤ 50 mm und und > 3 ds ≤ 3 ds 15 ds

20 ds

20 ds 1)

Wert gilt bei Schweißung innerhalb des Biegebereichs sowie bei einem Abstand von < 4 ds zwischen Biegebeginn und Schweißstelle, bei größerem Abstand können die Werte für Stäbe angewendet werden. Wert gilt für vorwiegend ruhende Einwirkung.

Bild 6.21: Mindestbiegerollendurchmesser

Die Werte in 6.21 gelten nur für einmaliges Biegen. Werden die Bewehrungsstähle Hinund Zurückgebogen oder wird die Bewehrung nach dem Anschweißen von weiteren Stäben einmalig gebogen gelten andere Werte.

6.8.4 Verankerung der Längsbewehrung Zur Vermeidung von Rissen und Betonabplatzungen sowie zur Gewährleistung eines ausreichenden Verbundes sind die Enden von Betonstählen im Beton zu Verankern. Die Verankerungslänge ist Abhängig von der Stahlsorte, der Verankerungsart, der Betondruckfestigkeit, der Lage der Bewehrung sowie von der Art der Beanspruchung, d.h. ob der Stab auf Druck oder Zug belastet wird. Zunächst ist das Grundmaß der Verankerungslänge lb zu bestimmen.

lb =

ds f yd ⋅ 4 f bd

ds = Stabdurchmesser in mm fyd = Bemessungswert der Streckgrenze des Betonstahls in N/mm2 fbd = Bemessungswert der Verbundspannung

Aus dem Grundmaß der Verankerungslänge lässt sich dann in Abhängigkeit des Verhältnisses von erforderlicher Bewehrung (As,erf) zu vorhandener Bewehrung (As,vorh) sowie der Art und Ausbildung der Verankerung die erforderliche Verankerungslänge lb,net ermitteln.

lb,net = α a ⋅ lb ⋅

As,erf As,vorh

αa = Beiwert zur Berücksichtigung der Art und Ausbildung der Verankerung

6

310


Für den Beiwert αa gilt die folgende Tabelle: Tabelle 6.22: Zulässige Verankerungsarten für Betonstahl Art und Ausbildung der Verankerung

Beiwert αa Zugstäbe 1)

Druckstäbe

a) Gerade Stabenden

b) Haken

c) Winkelhaken

e) Gerade Stabenden mit mindestens einem angeschweißten Stab innerhalb lb,net

g) Winkelhaken

1,0

0,7 2) (1,0)

–

0,7

0,7

0,5 (0,7)

–

0,5

0,5

d) Schlaufen

6

f) Haken

1,0

h) Schlaufen (Draufsicht)

mit jeweils mindestens einem angeschweißten Stab innerhalb lb,net vor dem Krümmungsbeginn Gerade Stabenden mit mindestens zwei angeschweißten Stäben innerhalb lb,net (Stababstand s < 100 mm und 5ds und 50 mm) nur zulässig bei Einzelstäben mit ds 16 mm und bei Doppelstäben mit ds 12 mm 1)

2)

Die in Klammern angegebenen Werte gelten, wenn im Krümmungsbereich rechwinklig zur Krümmungsebene die Betondeckung weniger als 3ds beträgt oder kein Querdruck oder keine enge Verbügelung vorhanden ist. Bei Schlaufenverankerungen mit Biegerollendurchmesser dbr 15 ds darf der Wert αa auf 0,5 reduziert werden.

Das Mindestmaß der Verankerungslänge lb,min ist einzuhalten. Dieses beträgt für Zugstäbe 03, · αa · lb. Für Druckstäbe gilt lb,min = 0,6 · lb. In beiden Fällen muss die Verankerungslänge mindestens 10 ds betragen.

Die Verankerung kann mittels Haken, Winkelhaken, Schlaufen, angeschweißte Querstäben oder Ankerkörpern erfolgen. Bei geraden Stabenden wird die Verankerung durch eine entsprechende Stablänge realisiert. Beispiel:

311


Es ist das Maß lb net für 5 ∅ 16 zu ermitteln. Die Stabenden werden als Winkelhaken aus BSt 500 (S) ausgeführt und liegen als Biegezugbewehrung in einem 50 cm hohen Einfeldträger der mit einem Beton der Festigkeitsklasse C 20/25 betoniert wird. Der Biegrollendurchmesser beträgt 4 ds, der erforderliche Bewehrungsquerschnitt an der Verankerungsstelle 8,53 cm2 lb lb,net

16 500 ⋅ = 757 mm 4 1,15 ⋅ 2,3 8,53 = 0,7 ⋅ 757 ⋅ = 448mm 10,10 =

An direkten End- und Zwischenauflagern ist die Bewehrung für gerade Stabenden, wie auch für Haken und Winkelhaken mit einer Länge von mindestens 6 ds zu verankern, im Verankerungsbereich indirekter End- und Zwischenauflager mit einer Länge von 10 ds. Dabei sind bei Balken mindestens 25 % der maximalen Feldbewehrung im Auflagerbereich zu verankern. Im Verankerungsbereich treten quer zur Stabrichtung Querzugspannungen auf. Diese sind durch eine Querbewehrung aufzunehmen. In Balken werden die Querzugspannungen durch die Bügelbewehrung aufgenommen, so dass keine zusätzliche Querbewehrung erforderlich

Bild 6.23: Verankerung an a) Endauflager und b) Zwischenauflager

wird. Für Stäbe mit einem Durchmesser ds > 32 mm muss eine zusätzliche Querbewehrung eingelegt werden.

6.8.5 Verankerung von Bügeln und Querkraftbewehrung Die Verankerung von Bügeln und Querkraftbewehrungen kann durch Haken, Winkelhaken oder angeschweißte Querkraftbewehrung erfolgen. Dabei muss die Verankerung in der Druckzone des Bauteilquerschnitts liegen und

die Bügel müssen die Zugbewehrung umschließen.

Die Verankerung von Betonstählen ist für die Kraftübertragung zwischen Beton und Stahl von großer Bedeutung. Die Verankerungslänge ist abhängig von der Lage der Bewehrung, der Stahlsorte, der Betondruckfestigkeit, der Auflagersituation und der Art der Verankerung. Die Verankerungslänge muss genau berechnet werden.

6

312

6 Konstruieren eines Stahlbetonbalkens Tabelle 6.24: Verankerung von Bügeln und Schubbewehrung

6.8.6 Übergreifungsstöße 6

Um verschiedene Bewehrungsformen miteinander zu „verbinden“ oder bei Bauteilen deren Abmessungen die Lieferlänge des Betonstahls überschreiten, werden die Beton-

stähle hintereinander gelegt. Damit die Kraftübertragung von einem Stab zum anderen zu gewährleistet ist, müssen die Stäbe sich um ein bestimmtes Maß überlappen oder miteinander verbunden werden. Man nennt diese Bereiche Stöße.

Bild 6.25: Stoßverbindungen von Betonstählen a) durch Übergreifungslänge lü (Draufsicht, nur für gerippte Stähle), b) durch Übergreifungsstöße mit Haken, c) durch Schlaufendirekt, d) durch Stumpfschweißung, e) durch geschweißten Übergreifungsstoß, f) durch Muffenstoß (Press- oder Schraubmuffen), g) durch Kontaktstoß (nur für Druckstäbe)

Indirekte Stöße (Übergreifungsstöße) übertragen die Kräfte zusätzlich über den die Bewehrung umgebenden Beton (6.25a, b, c). Bei direkten Stoßverbindungen (6.25d, e, f) erfolgt die Kraftübertragung ausschließlich über den Stahl. Diese Stöße werden durch Schweißen oder mechanische Verbindungen hergestellt. Die oben dargestellten Stoßarten gelten sowohl im Zug-, als auch im Druckbereich. Die Ausführung eines Kontaktstoßes (6.25g) ist nur als Druckstoß zulässig. Die erforderliche Übergreifungslänge ls errechnet sich aus dem Grundmaß der Veranke-

rungslänge und einem Faktor α1 zur Berücksichtigung der Stoßausbildung ls = lb,net ⋅ α1 ≥ ls,min Der Mindestwert der Übergreifungslänge ls,min muss mindestens ≥ 15 ds und ≥ 200 mm sein und wird wie folgt berechnet: ls,min = 0,3 ⋅ α a ⋅ α1 ⋅ lb Der Wert αa berücksichtigt den Beiwert aus Tabelle 6.22, wobei angeschweißte Querstäbe nicht berücksichtigt werden dürfen. Der Faktor α1 ergibt sich aus der Art des Stoßes und dem Anteil der ohne Längsversatz gestoßenen Stäbe.

313


Tabelle 6.26: Beiwerte α1 zur Ermittlung der Übergreifungslänge Stoßdarstellung

Zugstoß

Anteil der ohne Längsversatz gestoßenen Stäbe am Querschnitt einer Bewehrungslage 30 % > 30 % 1,21) 1,41) 1) 1,4 2,02) 1,0 1,0

ds < 16 mm ds 16 mm

Druckstoß 1) 2)

Falls s 10 ds und s0 5 ds (siehe Bild) gilt α1 = 1,0 Falls s 10 ds und s0 5 ds (siehe Bild) gilt α1 = 1,4

Stöße sollten nach Möglichkeit in Längsrichtung versetzt ausgeführt werden um eine Konzentration der Stöße an einer Stelle zu vermeiden. Wird die Bewehrung ohne Längsversatz verlegt, bezeichnet man dieses als Vollstoß. Beträgt der Abstand der Stoßmitten mehr als das 1,3-fache der Übergreifungslänge, so ist der Längsversatz ausreichend. Der lichte Abstand der gestoßenen Stäbe darf nicht größer

sein als 4 ds, der lichte Abstand zweier Stöße muss größer sein als 20 mm bzw. 2 ds. Stöße von Betonstählen können als direkte oder indirekte Stoßverbindungen ausgebildet werden. Man unterscheidet Druck- und Zugstoßverbindungen. Die Übergreifungslängen sind genau zu berechnen.

Legende 1 Stoßmitten 2 Längsversatz zweier Stöße 3 Stoßachsen 4 Bauteilrand

Bild 6.27: Stoßausbildung von Übergreifungsstößen

Ähnlich wie im Bereich von Verankerungen ist auch im Bereich von Übergreifungsstößen eine Querbewehrung erforderlich. Für diese gilt, dass ihre Querschnittsfläche Ast nicht geringer

sein darf als die Fläche As eines gestoßenen Stabes. Für die Ausbildung der Querbewehrung gelten in Abhängigkeit der Beanspruchung unterschiedliche Ausbildungsarten.

6

314


6

Bild 6.28: Querbewehrung bei Übergreifungsstößen

6.9 Betondeckung Um eine gute Verbundwirkung zwischen Stahl und Beton zu gewährleisten und um einen dauerhaften Schutz der Bewehrung von Korro-

sion zu erreichen ist eine ausreichende Ummantelung der Bewehrung mit Beton notwendig. Das Maß der Ummantelung bezeichnet

Tabelle 6.29: Mindestbetondeckung cmin und Vorhaltemaß Δc Expositionsklasse XC1 XC2 XC3 XC4 XD1 XD2 XD3 4) XS1 XS2 XS3 1)

2)

3) 4)

Mindestbetondeckung cmin mm 1) 2) Betonstahl Spannglieder im sofortigen Verbund und im nachträglichen Verbund 3) 10 20 20 30 20 30 25 35 40

50

40

50

Vorhaltemaß Δc mm

10

15

Die Werte dürfen für Bauteile, deren Betonfestigkeit um 2 Festigkeitsklassen höher liegt, als nach Tafel 11 mindestens erforderlich ist, um 5 mm vermindert werden. Für Bauteile der Expositionsklasse XC1 ist diese Abminderung nicht zulässig. Wird Ortbeton kraftschlüssig mit einem Fertigteil verbunden, dürfen die Werte an den der Fuge zugewandten Rändern auf 5 mm im Fertigteil und auf 10 mm im Ortbeton verringert werden. Die Bedingungen zur Sicherstellung des Verbundes müssen jedoch eingehalten werden, sofern die Bewehrung im Bauzustand ausgenutzt wird. Die Mindestbetondeckung bezieht sich bei Spanngliedern im nachträglichen Verbund auf die Oberfläche des Hüllrohrs. Im Einzelfall können besondere Maßnahmen zum Korrosionsschutz der Bewehrung nötig sein.

6.10 Bewehrungszeichnungen

man als Betondeckung. Sie bezeichnet den Abstand von der Oberfläche der außen liegenden Bewehrung bis zur nächstgelegenen Oberfläche des Bauteils. Maßgebend für die Festlegung der Betondeckung sind die Umweltbedingungen denen das Bauteil ausgesetzt ist. Diese werden durch die Expositionsklassen festgelegt. In Abhängigkeit der Expositionsklassen ergibt sich das Mindestmaß der Betondeckung cmin sowie eine Mindestbetonfestigkeitsklasse. Ist ein Bauteil mehreren Expositionsklassen ausgesetzt wird die höchste Anforderung maßgebend. Zur Berücksichtigung von Ausführungstoleranzen ist das Mindestmaß um das Vorhaltemaß Δc zu erhöhen, welches ebenfalls in Abhängigkeit der Expositionsklasse festzulegen ist. Das Mindestmaß cmin darf nicht kleiner sein als der Stabdurchmesser ds oder der Vergleichsdurchmesser dsv. Das Vorhaltemaß Δc ist um mindest 20 mm oder das Maß der Unebenheit zu erhöhen, wenn gegen unebene Flächen betoniert wird. Wird direkt gegen Erdreich betoniert erhöht sich Δc um 50 mm. Das Maß der Betondeckung cnom ergibt sich aus der Addition von cmin und Δc. Auf Bewehrungsplänen ist das Verlegemaß cV anzugeben. Dieses darf nicht kleiner gewählt werden als das Maß cnom.

315

Beispiel: Für einen Stahlbetonbalken der das Einfahrtstor zu einem Industriebetrieb überbrückt ist das Verlegemaß cV zu bestimmen. Das Betriebsgelände der Firma wird im Winter regelmäßig gestreut, so dass Tausalze aufgewirbelt werden. Der Balken ist unverkleidet und nicht gegen Witterungseinflüsse geschützt. Für die Längsbewehrung sind Stabstähle mit ∅ 16 mm vorgesehen, die Bügel werden mit ∅ 12 mm ausgeführt. Expositionsklassen: XC4 und XF2 ⇒ Mindestbetonfestigkeitsklasse: C35/45 cmin: 25 mm Δc: 15 mm cnom = 25 + 15 = 40 mm = cV (für die Bügel) cV = 40 + 12 = 52 mm (für die Längsbewehrung)

Die hier behandelte Vorgehensweise zur Ermittlung der Betondeckung bezieht sich auf den Korrosionsschutz der Bewehrung. Im Bezug auf den Brandschutz können mitunter anderen Maße maßgeblich werden. Eine ausreichende Betondeckung sichert den Verbund und schützt den Betonstahl vor Witterungseinflüssen und Brandeinwirkung. Sie ist abhängig von den Expositionsklassen, dem verwendeten Beton sowie dem Stabdurchmesser. Das Maß der Betondeckung ist auf Bewehrungsplänen anzugeben.

6.10 Bewehrungszeichnungen Bewehrungszeichnungen sollen dem Baufacharbeiter auf der Baustelle ein einfaches Verlegen der Bewehrung ermöglichen. Dazu ist neben der sorgfältigen Planung der Bewehrungsführung eine übersichtliche und verständliche Darstellung der Bewehrung auf Bewehrungsplänen notwendig. Die Bewehrungspläne enthalten alle wichtigen Angaben zum Ablängen, Biegen und Verlegen der Bewehrung, Angaben zur Betondeckung und dem Biegerollendurchmesser sowie den verwendeten Baustoffen. Bewehrungspläne sind, wie andere Ausführungszeichnungen auch, maßstäblich darzustellen. Im Regelfall betragen die Maßstäbe 1:25 oder 1:20. Bei stark bewehrten Bauteilen

(z.B. bei Knotenpunkten von Balken und Stützen) ist die Wahl eines größeren Maßstabes (1:10, 1:5 oder sogar 1:1) sinnvoll. Für Tragwerksteile mit größeren Abmessungen wie Stahlbetonbindern oder Deckenplatten ist die Wahl eines kleineren Maßstabes, üblicherweise 1:50, seltener 1:100, möglich. Alle Bauteile werden unter Angabe der Hauptmaße in ihren Umrissen dargestellt. Die Bewehrungsführung wird in Längs- und Querschnitten dargestellt. Bei flächenartigen Bauteilen kann zusätzlich die Darstellung einer Draufsicht notwendig werden. Die Bewehrung ist dabei jeweils nach Ihrer Lage getrennt darzustellen.

6

316


Für die vereinfachte Darstellung von Betonstabstahl in Bewehrungszeichnungen gelten die folgenden Festlegungen. Tabelle 6.30: Vereinfachte Darstellung von Betonstabstahl

6

317


Die einzelnen Biegeformen können entweder durch konventionelle Bemaßung oder unter Verwendung eines Formblattes genauer beschrieben werden. Bei der konventionellen Bemaßung werden die einzelnen Teillängen und Biegewinkel bemaßt. In Abhängigkeit des Winkels werden die Stablängen für – α < 90°: zwischen den Tangentenschnittpunkten der Stabachse gemessen

– α = 90°: zwischen der Schnittpunkten der äußeren Tangenten gemessen – α > 90°: wird der Biegewinkel in einen rechten und einen spitzen Winkel aufgeteilt, wobei der spitze Winkel über die Tangente der Stabachse und der rechte Winkel über die äußere Tangente vermaßt wird Zusätzlich sind alle Maße, die die Biegeform nicht überschreiten darf (Zwangsmaße z) als Außenmaße anzutragen. 6

Bild 6.31: Bemaßung von Biegeformen

Die Verwendung von vordefinierten Grundformen auf einem Formblatt unterscheidet zwischen insgesamt fünf Grundformen: – A: Stäbe mit nur rechtwinkligen Biegestellen – B: Bügel – C: Schräge mit Biegestellen ≠ 90° (Schrägstäbe) – D: Bewehrung zur Lagesicherung und SHaken – E: Stäbe mit kreisförmigen Stabteilen Diese Grundformen werden durch Ergänzung des Buchstaben um die Ziffern 1 bis 4 in weitere Typen unterteilt. Formen, die nicht den genannten Kategorien zugeordnet werden können werden durch den Buchstaben X gekennzeichnet und als X1 oder X2 unterschieden.

In Spalte H von Tabelle 6.32 ist die Verankerungsart als Kurzzeichen anzugeben. Dabei bedeutet: – 0: keine Haken oder Winkelhaken – L: Winkelhaken nur am linken Ende des Stabes – R: Winkelhaken nur am rechten Ende des Stabes – 2: Winkelhaken an beiden Enden des Stabes Ein schraffiertes Feld bedeutet dabei, dass ein Verankerungsmaß nach DIN 1045-1 erforderlich ist. In Spalte D wird das Verhältnis von Biegerollendurchmesser zu Stabdurchmesser angegeben (dbr/ds). Ein schraffiertes Feld bedeutet, dass der Biegerollendurchmesser durch den Mindestwert nach DIN 1045-1 festgelegt ist.

318


Tabelle 6.32: Beschreibung von Biegeformen durch Teilgrößen

6

319


In den weiteren Feldern sind die einzelnen Teillängen der Biegeform in cm, Winkel in Grad anzugeben. Teillängen in deren Feldern die Buchstaben den Index 0 haben dürfen die Länge Null haben. Die Verwendung des Formblatts hat den Vorteil, dass die Daten einfach für die Computer elektronisch gesteuerter Biegeanlagen übernommen werden können. Auf dem Bewehrungsplan werden die einzelnen Biegeformen ihrer Lage im Bauteil entsprechend über, neben oder unter der Ansicht bzw. dem Querschnitt dargestellt, so dass eine einfache Zuordnung zu der verlegten Form möglich ist. Diese Auszüge der Biegeformen

werden fortlaufend mit einer Positionsnummer (dargestellt als Kreis) nummeriert. Zusätzlich ist die gesamte Anzahl, der Stabdurchmesser (z.B. 3 ∅12) sowie die Gesamtlänge der Biegeform anzugeben. Bei gebogenen Stäben sind die Einzellängen zwischen den Biegestellen sowie die Biegewinkel an die Auszugsform anzutragen. Wird eine Biegeform in großer Anzahl mit gleichen Abständen eingelegt (z.B. Bügel für die Querkraftbewehrung), so ist dieser Verlegeabstand zusätzlich anzugeben. Neben dem Auszug der Biegeform ist auch die verlegte Form eindeutig mit der entsprechenden Positionsnummer zu kennzeichnen.

Bild 6.33: Bewehrung eines 2-Feld-Unterzuges nach Darstellungsart 1

Für die Darstellung der Biegeformen auf dem Bewehrungsplan existieren drei verschiedene Darstellungsarten. Bei Darstellungsart 1 wird jede Biegeform im Bauteil maßstäblich gezeichnet und ihrer Lage entsprechend maßstäblich „herausgezogen“ gezeichnet und vollständig vermaßt. Die Stahlauszüge liefern ausreichend Informationen für die Herstellung der Biegeformen, so dass eine separate Biegeliste nicht erstellt werden muss. Die benötigten Stahlmengen werden in einer Stahlliste zusammengefasst.

In Darstellungsart 2 werden die einzelnen Positionen im Bauteil ebenfalls maßstäblich dargestellt wobei die Stabenden markiert werden. Die Stahlauszüge werden nicht maßstäblich gezeichnet , sondern nur skizzenhaft dargestellt und bemaßt. Neben der Stahlliste ist ein Bewehrungsplan nach Darstellungsart 2 durch eine Biegeliste zu ergänzen auf der, neben den Längen- und Gewichtsangaben jede Biegeform unmaßstäblich zu zeichnen und zu bemaßen ist.

6

320


6



321

6.11 Plattenbalken

Bewehrungspläne nach Darstellungsart 3 werden unter Verwendung der Formenliste aus Tabelle 6.32 erstellt. Wie in Darstellungsart 2 wird die Bewehrung im Bauteil maßstäblich dargestellt und skizziert herausgezogen. Im Unterschied zu Darstellungsart 2 wird der skizzierte Auszug jedoch nicht vermaßt. Stattdessen wird die Positionsnummer durch die Typenbezeichnung der Biegeform ergänzt. Die Stahl- und Biegeliste eines solchen Bewehungsplans ist durch eine Formenliste zu er-

gänzen, in der alle Angaben über Aufbiegungen, Biegerollendurchmesser und Einzellängen entsprechend der Typenliste anzugeben sind. Auf allen Bewehrungsplänen ist die benötigte Stahlmenge in einer Stahlliste anzugeben. Sie enthält in tabellarischer Form Angaben über die Einzel- und Gesamtlänge der jeweiligen Positionen sowie über deren Durchmesser und Gewicht. Für die Bewehrungspläne 6.33 bis 6.35 ergibt sich folgende Stahlliste (in gekürzter Form).

Tabelle 6.36: Stahlliste zu 6.33 bis 6.35 (unvollständig) Pos.Nr.

Anzahl

ds

1 4 6 8

2 2 3 99

in mm 16 25 25 10

Beton EinzelGesamtStahlsorte länge länge Kurzzeichen in m in m IV S 12,00 24,00 IV S 10,00 20,00 IV S 7,75 23,25 IV S 1,84 182,16 Gewicht je Durchmesser Gesamtgewicht

Der Bewehrungsplan enthält alle Angaben die zum Herstellen und Verlegen der Bewehrung notwendig sind. Neben der Angabe von Baustoffen, Biegerollendurchmesser und Betondeckung enthält er Infor-

Gewichtsermittlung in kg für ds = 10 mm ds = 16 mm ds = 25 mm mit mit mit 0,617 kg/m 1,58 kg/m 3,85 kg/m 37,9 77,0 89,5 112,4 112,4 37,9 166,5 316,8

mationen über die Geometrie der Biegeformen, sowie über deren Anzahl, Länge und Durchmesser. Die benötigte Stahlmenge wird in einer Stahlliste erfasst.

6.11 Plattenbalken Neben dem hier vorgestellten Rechteckbalken können Stahlbetonbalken auch trapezförmige Querschnitte oder Hohlkastenquerschnitte haben. Eine weitere Anwendung besteht in der Kombination von Balken und Decken. Wird der Balkenquerschnitt mit einer größeren Höhe als die Decke ausgeführt spricht man von Unter- bzw. Überzügen, befindet er sich in der Deckenebene handelt es sich um einen deckengleichen Balken. Eine solche Bauweise hat den Vorteil, dass der links und rechts neben dem Balken liegende Betonquerschnitt teilweise mit auf die Fläche der Betondruckzone angerechnet werden kann was zu einem kleineren Bewehrungsanteil führen kann.

Bild 6.37: Balken im Zusammenhang mit Platten a) Unterzug, b) Überzug, c) deckengleicher Balken

6

322


6.12 Zugkraftdeckungslinie Bei Bauteilen mit einem hohen Bewehrungsanteil oder bei der Herstellung mehrerer gleicher Bauteil kann ist mitunter sinnvoll sein die Längsbewehrung zu staffeln, d.h. die Bewehrung nur bis zu den Stellen einzulegen wo sie benötigt wird. Dies bezeichnet man als gestaffelte Bewehrung. Dazu müssen die genauen Endpunkte der Bewehrung und die Veranke-

rungslängen ermittelt werden. Eine Möglichkeit dazu bietet die Zugkraftdeckungslinie. Dazu müssen die Grenzmomentenlinien für das Bauteil bekannt sein, die sich bei Durchlauf oder Kragträgern aus unterschiedlichen Laststellungen ergeben. Durch Division der Momente durch den Hebelarm der inneren Kräfte z ergibt sich eine, dem Momentenverlauf

6

Bild 6.39: Zugkraftdeckung hei einem biegebeanspruchten Bauteil mit gleichmäßig verteilter Belastung a) Statisches System b) Längsschnitt mit Auflagerung und statischer Länge c) Zugkraftlinie (Fsd-Linie) mit Zugkraftdeckungslinie und Endpunkten E für die Verankerungslänge lb,net endender Stäbe.

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6.13 Balkenschalung

ähnliche Linie, die Fsd-Linie, wobei für z näherungsweise 0,9 d verwendet werden darf M M = z 0,9 ⋅ d Es ließe sich auch sofort die M/Z-Linie zeichnen wenn man jeden Momentenwert sofort durch z dividiert und in einem Kräftemaßstab (z.B. 10 kN = 1 cm) aufträgt. Diese M/Z-Linie stellt zwar eine Kraft dar, gibt jedoch noch nicht den Verlauf der Zugkräfte an. Da diese Kräfte aus den Momenten errechnet werden ergibt sich z.B. am Auflager A die Zugkraft Null, da das Moment an dieser Stelle auch Null ist. Dieses entspricht jedoch nicht dem wirklichen Kraftverlauf im Träger. Am Auflager ist stets eine Zugkraft vorhanden. Stellt man sich das Tragverhalten eines Balkens als Fachwerkmodell oder als Bogenmodell vor, erkennt man, das am Auflager eine Zugkraft vorhanden sein muss. Die Zugkräfte ergeben sich nun durch Verschiebung der M/Z-Linie in Richtung der Auf-

lager um das Versatzmaß al in waagerechter Richtung. Das Versatzmaß ist Abhängig von der Neigung der Schubbewehung und der Neigung der Betondruckstreben. Es kann näherungsweise mit 0,54 · d berechnet werden. Damit ergibt sich die Zugkraftlinie Fsd. Diese Zugkraft muss nun abgedeckt werden. Dazu berechnet man diejenige Zugkraft, die ein Stahl mit dem gewählten Durchmesser aufnehmen kann. (1 cm2 Betonstahl BSt500 kann eine Zugkraft von 500/1,15 = 500/1,15 = 434,8 N/mm2 = 43,48 kN/cm2 aufnehmen). Beispiel 1 ∅ 12 mit A = 1,13cm2 kann somit 1,13 × 43,48 = 49,1 kN aufnehmen. Trägt man die aufnehmbaren Kräfte im Kräftemaßstab an und zeichnet eine Waagerechte ,erkennt man an den Schnittpunkten dieser Linie mit der Zugkraftlinie wo ein weiterer Stahl erforderlich ist und wo dieser beginnen und enden muss. Allerdings muss der Stahl von diesen Schnittpunkten aus noch verankert werden. Dazu ist das Maß lb,net zu ermitteln.

6.13 Balkenschalung Die Schalung ist maßgebend für die Form eines Bauteils. Je nach Bauteil und der gewünschten Oberfläche sind bestimmte Schalkonstruktionen möglich und erforderlich. Neben der Formgebung und der Oberflächengestaltung übernimmt die Schalung weitere wichtige Aufgaben. – Sie muss die Last des Frischbetons ohne wesentliche Verformungen aufnehmen, wobei zu beachten ist, dass sich der Frischbetondruck je nach Verdichtungsart unterschiedlich erhöht. – Sie muss besonders dicht sein, um ein Ausfließen des Feinmörtels zu verhindern, das sich sonst Kiesnester an der Oberfläche bilden, die neben dem Erscheinungsbild auch die Tragfähigkeit und die Widerstandsfähigkeit gegen Witterungseinflüsse mindern. Die Schalkonstruktion besteht aus der Schalhaut, Verbindungsmitteln und ggf. einer Unterstützungskonstruktion mit Aussteifungen.

Bild 6.39: Kiesnester infolge undichter Schalung

Aufgrund des hohen Arbeits- und Materialaufwandes ist die Wahl und die Planung einer geeigneten Schalkonstruktion von großer Bedeutung. Schalung besteht aus Schalhaut, Verbindungsmitteln, Unterstützungskonstruktionen und Aussteifungen.

6

324


Es lassen sich zwei Arten von Schalungen unterscheiden. Schalung in handwerklicher (oder zimmermannsmäßiger) Ausführung und Systemschalungen. Systemschalungen bestehen aus vorgefertigten, industriell hergestellten Schalungselementen die sich besonders zum Einschalen großer Flächen wie Wänden oder Decken eignen. Für einzelne, kleinere Bauteile wie einfache Stahlbetonstürze und mitunter auch Treppen kommt zimmermannsmäßig hergestellte Schalung zum Einsatz.

6

Grundlage für die Schalarbeiten von Betonbauteilen stellen Schalpläne dar. Sie enthalten die Darstellung der Betonkonstruktion im geplanten Endzustand einschließlich einer vollständigen Bemaßung in Grundrissen und Schnitten. Des weiteren enthalten Sie Angaben über alle vorhandenen Arbeitsfugen, Sauberkeits- und Dämmschichten, Aussparungen, in den Beton einbindende Bauteile wie z.B. Ankerschienen, die Beschaffenheit der Betonkanten und -oberflächen sowie über die Eigenschaften und die Zusammensetzung des Be-

tons. Aufgrund der großen Verbreitung von Systemschalungen werden Schalpläne heute eher selten gezeichnet. Stattdessen lassen sich mit der von Schalungsherstellern entwickelten Software Schalungspläne erstellen, die genau auf die verwendeten Schalungselemente abgestimmt sind. Eine zimmermannsmäßig hergestellte Balkenschalung besteht aus der auf sogenannte Schalter genagelten Schalhaut, die durch mit Spannankern verschrauben Gurthölzern zusammengehalten wird. In gleichmäßigen Abständen auf einer Schalungsstütze befestigte Kanthölzer bilden die Unterstützungskonstruktion. Das auf die Kanthölzer genagelte Drängbrett verhindert ein seitliches Ausweichen der Schalhaut im unteren Bereich des Balkens. Im gezeigten Beispiel ist die Balkenschalung mit der Schalung der Decke verbunden, wodurch ein umkippen der Balkenschalung verhindert wird. Ist eine solche Verbindung nicht möglich, so ist die Schalung durch seitlich angebrachte Streben gegen ein Umkippen zu sichern.

1 2 3 4 5

ausziehbare Schalungsstütze Kanzholzträger Drängbrett Schalter Spannanker mit Abstandhalter 6 Gurtholz 7 Schalungsträger 8 Decken- und Unterzugschalung (Schalbretter oder Schaltafeln)

Bild 6.40: Schalung eines Unterzuges in zimmermannsmäßiger Ausführung

325

6.13 Balkenschalung

Projektaufgabe 1: Ein Stahlbetonbalken ist als Abfangträger in einer Halle angeordnet und beidseitig auf Mauerwerk aufgelagert. Erstellen Sie den Bewehrungsplan nach den Angaben der Statik im Maßstab 1:20 (m, cm) einschließlich einer Stahlliste. Überprüfen Sie zusätzlich die Auflagerbeanspruchung in der Wand für KSL 1,6 12 MGIII bei einer Auflagertiefe von 24 cm. Aus der Statik sind folgende Angaben bekannt: Baustoffe:

Beton C 20/25 cnom = 4,5 cm Biegerollendurchmesser nach DIN 1045-1 Betonstahl BSt 500 S Abmessungen: b/h/d = 24/50/44 Belastung: gk = 27,1 kn/m qk = 7,5 kn/m Feldmoment: Myd = 227 kNm ⇒ erf. As = 13,6 cm2 Auflager A: Ved = 121,7 kN ⇒ As,Bü = 2,99 cm2/m

6

326


Projektaufgabe 2: Zeichnen Sie für den unten dargestellten Zweifeldbalken einen Bewehrungsplan nach Darstellungsart 1 mit entsprechender Stahlliste.

6

Abmessungen: b/h/d = 24/48/43 cm Beton: C 20/25 Betondeckung: cnom = 3,5 cm erf. As,l = 4,4 cm2 (Feld 1) erf. As,l = 8,2 cm2 (Feld 2) erf. As,l = 8,4 cm2 (Stütze B) Bügel: Feld 1 links = 2,0 cm2/m Feld 1 rechts = 7,6 cm2/m Feld 2 links = 7,6 cm2/m Feld 2 rechts = 3,0 cm2/m Lsl = 2,32 m Ls = 4,10 m

327

6.13 Balkenschalung

Aufgaben: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.

Wonach wird die Bezeichnung von Bauteilen unterscheiden? Nennen Sie drei Gründe für das gute Zusammenwirken von Betonstahl und Beton Welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein, um eine gute Verbundwirkung zu erzielen.? Welche Möglichkeiten der Verankerung gibt es? Welche Bedingungen müssen vorliegen damit ein guter Verbund vorliegt? Erläutern Sie den Unterschied zwischen lichter Stützweite ln und effektiver Stützweite leff. Welche Lagertypen gibt es und wie unterscheiden sie sich? Geben Sie die Schnittgrößen an, die an einem Balken auftreten können und beschreiben Sie die Spannungen die daraus resultieren. Warum ist die Einhaltung bestimmter Mindeststababstände notwendig? Wovon sind diese abhängig? Worauf ist beim Stoßen von Stäben zu achten? Welche Aufgabe erfüllt die Betondeckung und von welchen Faktoren hängt ihre Größe ab? Welche allgemeinen Angaben und welche Angaben über die ausgezogene Bewehrung muss ein Bewehrungsplan enthalten? Nennen Sie die einzelnen Bestandteile einer Balkenschalung und deren Funktion. Worauf ist beim Herstellen der Schalung zu achten? Stellen Sie für die folgenden Typenbezeichnungen die Biegeform dar: ∅ 20 14 16

Typ A1 C3 A4

H 2 L 0

D 20

a 320 80 55

b0

c

d

e0

60 70

70 280

140 55

60 55

16. Erstellen Sie eine vollständige Stahlliste für den in 6.32 dargestellten Bewehrungsplan. 17. Berechnen Sie unter Berücksichtigung der Teilsicherheitsbeiwerte die Auflagerkräfte für die dargestellten statischen Systeme

18. Geben Sie alle für die Typenliste notwendigen Angaben der gezeigten Biegeformen an.

6

328


6

19. Ermitteln Sie für die dargestellten System die Schnittgrößen und Berücksichtigung der Teilsicherheitsbeiwerte. 20. Bestimmen Sie die Betondeckung cnom für einen Stahlbetonbalken aus a) C 30/37 mit der Expositionsklasse XC3. Der Balken ist mit Bügeln ∅8 und Längsstäben ∅16 mm bewehrt. b) C 20/25 mit der Expositionsklasse XC4. Der Balken ist mit Bügeln ∅12 und Längsstäben ∅20 mm bewehrt. 21. Ermitteln Sie das Verankerungsmaß der Stäbe in einem liegend betonierten, 60cm hohen Stahlbetonbalken aus Beton C 30/37 für a) 5 ∅ 16 in der unteren Lage bei einem Verhältnis von As,erf/As,vorh = 0,5 b) 4 ∅ 12 in der oberen Lage bei einem Verhältnis von As,erf/As,vorh = 0,8 jeweils als gerade Stabenden und alternativ als Winkelhaken. Es gelten die Mindestbiegrollendurchmesser nach DIN 1045-1. 22. Für einen Bewehrungsstoß ist die Übergreifungslänge zu ermitteln. Es sind folgende Angaben bekannt. 5 ∅ 20 mit einer Ausnutzung von 70 % in Beton C 35/45. Die seitliche Betonüberdeckung beträgt 4,5 cm. Von den 5 Stäben werden 3 gestoßen. Die Stabenden werden nicht aufgebogen.

7 Konstruieren von Treppen Für ein Gebäude soll eine Treppenform und eine Treppenkonstruktion ausgewählt werden. Unter Berücksichtigung der Lage und Nutzung sollen auch die baurechtlichen Vorschriften beachtet werden.

In diesem Lernfeld sind Treppen im Grundriss, Schnitt und Detail unter statischen, schalltechnischen und gestalterischen Gesichtspunkten darzustellen. Die Bewehrungsführung einer Stahlbetondecke und die Treppenregeln dürfen ebenfalls nicht außer Acht gelassen werden.

7.1 Geschichtliches Die älteste Treppenform ist der sogenannte „Steigbaum“, eine aufgesattelte Treppe. Bei dieser Treppe sind sehr kräftige Wangen notwendig. Die Herstellung der Stufen ist aufwendig, da eine relativ große Fläche von später sichtbarem Hirnholz bearbeitet werden muss. Weitere alte Bezeichnungen der Treppe sind Steige oder Stiege. Wobei eine Stiege (Aufgang aus Stufen) eine sehr steile Treppe ist. Die Bezeichnung Treppe wurde zunächst nur für die einzelne Stufe benutzt, bis sich Ende des 16. Jahrhunderts der Begriff Treppe für die Gesamtheit der Stufen (Aufgang) durchgesetzt hatte. Vielfältige Anforderungen bestimmten die Lage der Treppen im Gebäude, ihre Form, ihr Aussehen und ihren konstruktiven Aufbau. Den Treppen wurde in den verschiedenen Gebäuden eine sehr unterschiedliche Bedeutung zugemessen. In den großen öffentlichen Gebäuden, wie Gerichten, Verwaltungsgebäu-

den, wurde das Treppenhaus sorgfältig gestaltet und mit großem Aufwand entworfen. In Schlössern und Landsitzen waren es repräsentative Treppen, breit und geschwungen. Für die Treppen in den Mietshäusern war dieser Aufwand nicht möglich. Man unterschied in den bürgerlichen Mietshäusern des 19.Jahrhunderts zwischen den Aufgängen für die Herrschaften und den Treppen für die Dienstboten. Dadurch ergaben sich die sogenannten „Haupttreppen“ und die „Nebentreppen“. Das Treppenmaterial war und ist auch heute noch im Kleinhausbau das Holz. Daneben ergaben sich im Laufe der Zeit, so in der 2. Hälfte des 19. Jahrhunderts Gusseisen und mit der Einführung der Normalprofile 1880 auch Walzstahl zum Bau von Treppenanlagen, welches durch den neuen Baustoff Stahlbeton noch ergänzt mancherorts sogar ersetzt wurde.

7.2 Bezeichnungen und Begriffe Treppen sind eine Folge von regelmäßigen Stufen zur Überwindung von Höhendifferenzen. Sie müssen mit möglichst geringem Kraftaufwand sicher und bequem zu benutzen sein. In Bauwerken stellen sie vertikale Verbindungen zwischen Geschossen und Ebenen her. Die Treppen dienen sowohl dem Personenverkehr als auch dem Transport von Gegenständen und Lasten. Neben dieser Erschließungs-

aufgabe müssen sie auch noch die Forderung für Fluchtwege erfüllen. Ja nach Ausführungsart und Baustoff werden sie vom Tischler, Zimmermann, Maurer, Betonbauer, Steinmetz und Bauschlosser hergestellt. Unabhängig vom Baustoff und der Konstruktion einer Treppe gelten für ihre Teile feststehende Bezeichnungen, die in der DIN 18064 – Treppen definiert sind.

330

7 Konstruieren von Treppen

7

Zur Überwindung von Höhenunterschieden nutzen Menschen seit Urzeiten natürlich vorhandene Möglichkeiten wie Geländerampen, Gesteinsabtreppungen oder umgestürzte Baumstämme. Mit der Errichtung künstlicher mehrgeschossiger baulicher Anlagen wurden zwangsläufig auch Treppen und treppenähnliche Konstruktionen erforderlich. Dabei waren das Gewicht und die Hebelmechanismen des menschlichen Körpers sowie zusätzliche Beförderungslasten beeinflussend für die Wahl des Steigungswinkels einer Treppenanlage. Zunehmend steilere Treppen können Gefühle der Erschwernis, der Unbequemlichkeit und der Verunsicherung hervorrufen. Genau die Gegenteile, nämlich Beschwerdefreiheit, Bequemlichkeit und Sicherheitsempfinden, sind die Ziele, die bei der Planung und Ausführung von Treppen vorrang haben sollen. Neben diesen funktionalen Aufgaben dienen Treppen und der sie jeweils umgebende Raum – Treppenhaus genannt – auch der Impression einladender Schlichtheit, der Gediegenheit, der Repräsentation, der Pracht- und Machtentfaltung. Alles kann bei Treppen im Freien als auch im Gebäudeinneren beobachte werden. Treppen schaffen Verbindungswege zwischen unterschiedlich hohen Nutzebenen. Bei Gefahr dienen sie als Fluchtwege (z.B. bei Brandausbruch) Die Vielzahl der Vorschriften und Konstruktionsregeln im Treppenbau erfordert Klarheit bei Bezeichnungen und Begriffen. Die wichtigsten enthält DIN 18064. Grundbegriffe – Treppe: Bauteil aus mindestens einem Treppenlauf – Treppenlauf 1: ununterbrochene Folge aus mindestens 3 Stufen bzw. Steigungen zwischen zwei Ebenen – Lauflinie 2: gedachte Linie im üblichen Gehbereich des Treppengrundrisses, die die Steigerichtung durch den Endpfeil markiert. Sie reicht von der Vorderkante der 1. Stufe über mögliche Zwi-

– – –

–

–

– –

– – – –

– – –

– – –

schenpodeste bis zur Vorderkante der letzten Stufe. Bei Treppen bis 1,0 m Breite liegt sie meist in Treppenmitte, bei gewendelten Treppen auch außermittig (z.B. 40 bis 50 cm von Innenkante Handlauf) Podest 3: Treppenabsatz am Anfang oder Ende eines Treppenlaufs (meist Teil der Geschossdecke) Zwischenpodest 4: Treppenabsatz zwischen zwei Geschossebenen Treppenauge 5: von Treppenläufen bzw. -lauf teilen und Treppenpodest umschlossener freier Raum Laufplatte 6: schräge, die benachbarten Podeste verbindende, tragende Massivplatte aus Stahlbeton mit/ohne aufbetonierte Rohstufen (Stufenkeile) Geländer/Treppenbrüstung 7: lotrechte Begrenzung an Treppenläufen als Schutz gegen Absturzgefahr Umwehrung 27: lotrechte Begrenzung an Podesten als Schutz gegen Absturzgefahr Treppenhandlauf 8: griffgerechter Bauteil als Gehhilfe an der Seitenwand bzw. als oberer Geländerabschluss Handlaufkrümmling: im Treppenauge angeordneter, gerundeter Teil des Handlaufs Treppenöffnung oder Treppenloch 9: Geschossdecken-Aussparung für Treppen Trittstufe 10: waagerechtes Stufenteil Setzstufe 11: lotrechtes oder annähernd lotrechtes Stufenteil (auch Stoßstufe, Futterstufe, -brett bei Holztreppen) Trittfläche 12: betretbare, waagerechte Stufenoberfläche Trittkante 13 und Stoßfläche 14 Treppenholm (auch Treppenbalken, Sattelwange): die Stufen tragendes (unterstützendes) Bauteil (7.1 e) Treppenwange: tragende seitliche Begrenzung des Treppenlaufs (7.1 d) Deckenspiegel 30: sichtbare Deckenrandfläche in der Treppenöffnung Lichtwange: freistehende (selbsttragende) Wange (7.2)

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7.2 Bezeichnungen und Begriffe

7

Bild 7.1: Grund- und Maßbegriffe für Treppen a) Schnittdarstellung einer Stahlbetontreppe, b) Treppengrundriss, c) Treppenansicht, d) Treppenwange (halbgestemmte Holztreppe), Treppenholm (aufgesattelte Holztreppe)

– –

Wandwange: an die Treppenraumwand angrenzende Wange (7.2) Wangenkrümmling: im Treppenauge liegender, gerundeter Wangenteil (meist bei Holztreppen, 7.2).

Stufenarten kennzeichnen wir nach ihrer Lage als –

Antrittstufe 15: erste Stufe eines Treppenlaufs

– –

Austrittstufe 16: letzte, mit Podest bzw. Zwischenpodest zusammenfallende Stufe eines Treppenlaufs Spickelstufe: dem Treppenauge gegenüberliegende, mittig angeordnete Stufe bei halbgewendelten Treppen (7.35).

Nach dem Stufenquerschnitt (7.3) unterscheiden wir

332


Maßbegriffe erklären die in Normen und Vorschriften festgelegten Mindest- bzw. Höchstabmessungen (7.1). –

–

–

Bild 7.2: Viertelgewendelte Holztreppe mit Krümmung, Wand- und Lichtwangeb

–

–

–

7

–

– – –

Blockstufe: Stufe mit rechteckigem oder annähernd rechteckigem Querschnitt; die Stufenhöhe entspricht genau oder etwa der Steigungshöhe Plattenstufe: die Querschnittsform gleicht der Blockstufe, doch ist die Stufendicke d deutlich geringer als die Steigungshöhe Keilstufe: Stufe mit genau oder annähernd dreieckförmi-gem Querschnitt Winkel- und L-Stufen Stufenkeil (7.1) 17: Rohstufe (ohne Belag) auf der Laufplatte.

–

–

– –

–

Treppensteigung s 18: Höhenabstand zwischen den Trittflächen benachbarter Stufen (auch Steigung oder Steigungshöhe genannt) Treppenauftritt a 19: waagerechter Abstand zwischen den Vorderkanten benachbarter Stufen, bei gewendelten Stufen an der Gehlinie gemessen Steigungsverhältnis s/a = Zahlenverhältnis Steigung/ Auftritt in cm. Es entspricht der Treppenneigung und ergibt als Quotient den Tangens des Neigungswinkels Unterschneidung u 20: Differenz zwischen Breite der Trittfläche und dem Treppenauftritt a Lichte Treppendurchgangshöhe 30: lotrechtes Fertigmaß zwischen Stufenvorderkante(n) und Unterkante(n) darüberliegender Bauteile Lichter Stufenabstand: kleinste Lichtraumhöhe zwischen Trittstufen bei Treppen oder Setzstufen (7.1 e) Treppenlauflänge 21: Maß von Vorderkante Antrittstufe bis Vorderkante Austrittstufe, im Grundriss an der Lauflinie gemessen Treppenlaufbreite 22: Grundrissmaß der Konstruktionsbreite (Außenmaß des Treppenlaufs) Nutzbare Treppenlaufbreite 23: lichtes Fertigmaß in Handlaufhöhe (z.B. zwischen den Innenkanten gegenüberliegender Handläufe oder Handlaufinnenkante und gegenüberliegender Wandfläche) Podesttiefe 124: kleinste vorhandene Podesttiefe

Bild 7.4: Stufenlänge I Länge des umschriebenen Rechtecks in der Stufendraufsicht, Breite b der zugehörigen Rechteckbreite Bild 7.3: Stufenarten nach Querschnittsform a) Blockstufe, b) Keilstufe, c) Plattenstufe, d) Winkelstufe, e) L-Stufe

–

Nutzbare Podesttiefe t 29: lichtes Fertigmaß zwischen Stufenvorderkanten oder zwischen Podestbegrenzung und Stufenvorderkante

333

7.3 Treppenarten

–

Geländerhöhe 25: lotrechtes Fertigmaß zwischen VK

–

Trittstufe (-kante) und OK Handlauf (Brüstung) –

Umwehrungshöhe 28: lotrechtes Fertigmaß zwischen Oberkante Handlauf der Umwehrung und Oberkante Fußboden

Geschosshöhe 26: Fertigmaß zwischen den Fußbo-

denoberkanten benachbarter Geschosse –

Stufenabmessungen: Stufenlänge, -breite, -höhe und -dicke (7.3, 7.4).

7.3 Treppenarten Treppen lassen sich nach unterschiedlichen Gesichtspunkten gliedern. Nach Lage und Zweck –

–

Innentreppen als Geschosstreppe (Keller-, Erdgeschoss-, Dachgeschosstreppe) und Ausgleichstreppe zwischen unterschiedlich hohen Ebenen innerhalb eines Geschosses oder zwischen Eingangsebene und 1. Voll-geschoss Außentreppen als Hauseingangs- und Kelleraußentreppe nach Gesetz, Verordnung, LBO: notwendige und nicht notwendige Treppen (zusätzliche, u. U. auch zur Hauptnutzung dienende Treppe) nach der Laufrichtung: Links- und Rechtstreppen (in Steigerichtung links bzw. rechts drehend) nach der Anzahl der Treppenläufe: ein, zwei-, dreiläufige Treppen nach dem Baustoff: Beton-, Stahl-, Stahlbetonund Holztreppen; gemauerte Treppen, Werksteintreppen (auch Kombinationen möglich).

7

Nach der Statik und Konstruktion –

–

Laufplattentreppen. Die schräge Laufplatte aus Stahlbeton nimmt die Stufen- und Verkehrslasten auf. Längsgespannte Laufplatten lagern auf Podesten, quergespannte auf Wangenmauerwerk und/oder Schrägbalken (7.5). Treppen mit frei tragenden Stufen. Die biegefesten Stufen übertragen die Lasten auftragfähige Auflagerungen (7.6). Beidseitig gelagerte Stufen liegen auf Mauerwerk, direkt oder über Aufhängevorrichtungen (z.B. eingeschraubte Winkelbleche), auf Ständerwerk aus Holz oder Metall mit Aufhängevorrichtungen oder auf Schrägbalken (Wangen, Holme, Sattelwangen) aus Stahl, Holz, Stahlbeton (Doppelbalkentreppe) Mittig gelagerte Stufen erhalten einen breiten Mittelholm zur kippsicheren Befestigung der beidseitig überstehenden, aufgesattelten Stufen (Mittelbalkentreppe) Einseitig gelagerte Stufen wirken als seitlich eingespannte Kragarme. In

Bild 7.5: Stahlbeton-Laufplattentreppe a) quergespannt, b) längsgespannt Stahlbetonwänden sind die Kragstufen durch Bewehrung eingespannt, in Mauerwerkswänden sind dafür genügend Auflast und Auflagertiefe erforderlich. Die runde Mittelstütze dient zum Einspannen der Stufen bei Spindeltreppen. – Tragbolzentreppen. Die Plattenstufen bilden mit dem seitlich fest gespannten Schraubenbolzen biegesteife Eckverbindungen und in der Gesamtheit ein eigenständiges, auksreichend belastbares Tragwerk. Seitenwände, Holme oder Laufplatten können daher entfallen. So ergeben sich leicht wirkende, optisch ansprechende Treppen (7.48).

334


7

Bild 7.6: Treppe mit selbsttragenden (biegefesten) Stufen a) beidseitig gelagerte Stufen, b) einseitig gelagerte (eingespannte) Stufen, c) mittig gelagerte Stufen

Bild 7.7: Treppen mit geraden Läufen a) gerade einläufige Treppe, b) gerade zweiläufige Treppe mit Zwischenpodest, c) zweiläufige, einmal abgewinkelte Treppe mit Zwischenpodest, d) dreiläufige, zweimal abgewinkelte Treppe mit Zwischenpodesten (U-Treppe), e) zweiläufige gegenläufige Treppe mit Zwischenpodest (Halbpodest), f) dreiläufige gegenläufige Treppe mit Zwischenpodest (E-Treppe)

Nach der Grundrissform –

Treppen mit geraden Läufen haben gleichförmige Stufen und gerade Lauflinien, können einoder mehrläufig, gleich- oder gegenläufig, einoder zweimal abgewinkelt sein (7.7).

–

Treppen mit gewendelten Läufen haben gleich bleibend geformte, keilförmig zulaufende Stufen (7.8). Die Wendeltreppe hat ein kreisförmiges Treppenauge und ist meist einläufig. Bei der Spindeltreppe ersetzt die Spindel (kreisrunde Stütze) das Treppenauge. So ergibt sich

335

7.4 Die Treppe in der Bauzeichnung

Bild 7.8: Treppen mit gewendelten Läufen a) Wendeltreppe, b) Spindeltreppe, c) zweiläufige Bogentreppe

–

(7.9). Sie ermöglichen die günstige Erschließung der Räume bei geringem Platzbedarf. Bei den viertelgewendelten Treppen kann die Wende-lung einmal erfolgen (Treppenanfang-, -mitte oder -ende) oder auch zweimal (im Anfangsund Endbereich). Die halbgewendelte Treppe ist in der Regel symmetrisch angeordnet.

eine platzsparende einläufige Treppe. Für Treppen mit gewendelten Läufen sind auch Bogenformen möglich, wie z.B. die zweiläufige Bogentreppe mit Zwischenpodest in Bild 7.8c. Treppen mit geraden und gewendelten Laufteilen haben im Wendelungsbereich von der geraden in die Keilform übergehende und daher in der Draufsicht voneinander abweichende Stufen

Bild 7.9: Treppen mit geraden und gewendelten Laufteilen a) einläufige, im Antritt viertelgewendelte (Rechts-)Treppe, b) einläufige, im Austritt viertelgewendelte (Rechts-)Treppe, c) einläufige, zweimal viertelgewendelte (Rechts-) Treppe, d) einläufige, gewinkelte viertelgewendelte (Rechts-) Treppe, e) einläufige, halbgewendelte (Rechts-)Treppe

7.4 Die Treppe in der Bauzeichnung Treppen zeichnen wir als Bestandteil von Gebäudegrundrissen und -schnitten sowie als Detail (Werkzeichnung) für den Treppenbauer. Die Schnittlinie des Gebäudegrundrisses führen wir deshalb auch durch die Treppe. In Grundrissen ist die Steigungsrichtung der Treppe durch den Lauflinienpfeil gekennzeichnet, der Treppenanfang durch einen Kreis am Schnittpunkt zwischen Lauflinie und Antrittstufenvorderkante. Der Lauflinienpfeil endet an der Austrittsstufe. Die Anwendung gerader Lauflinien und gekrümmter Lauflinienteile zeigt Bild 7.9. Da wir Grundrisse als

waagerechte Gebäudequerschnitte verstehen, kann immer nur der untere Teil der geschosszugehörigen Treppe gezeigt werden. Wir begrenzen ihn durch die schräge Schnittlinie (7.11). Dahinter zeigen wir, falls vorhanden, den oberen Treppenteil der darunterliegenden Geschosstreppe, deren Gehlinienpfeil an der Austrittstufenvorderkante endet. Ist kein Treppenlauf darunter (z.B. im Kellergrundriss), wird der weiterführende (obere) Treppenteil durch Punktlinien dargestellt. Im obersten Geschossgrundriss erscheint die Treppe des darunterliegenden Geschosses als Draufsicht. Sie darf nicht mit einer geschosszugehörigen

7

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Treppe verwechselt werden. Die Werkzeichnung zeigt den ganzen Treppengrundriss eines Geschosses (7.1b).

7

Bild 7.10: Treppendarstellung im Vorentwurfsplan M 1 : 200

Im Vorentwurf (M 1 : 200) zeichnen wir Treppenanlage und -form, Lauflinie und Steigungsrichtung, Treppenläufe und Podeste im Schnitt (7.10). Im Entwurf (Bauantragszeichnung, M 1 : 100) müssen Grundriss und Schnitt der Treppe die Übereinstimmung mit LBO-Vorschriften erkennen lassen. Über die für den Vorentwurf genannten Angaben hinaus sind Steigungszahl je Treppenlauf und Steigungsverhältnis, Stufenteilung und -profil (im Schnitt) zu zeichnen und anzugeben. Im Schnitt (hier in Bild 7.11 aus Gründen der besseren Übersicht nicht dargestellt) sind ferner Umwehrungen und Geländer mit den zugehörigen Höhenmaßen einzutragen, an kritischen Punkten u.U. auch das notwendige Maß für die lichte Treppendurchgangshöhe sowie das Maß der lichten Treppenlaufbreite im Grundriss. Im Ausführungsplan (M 1 : 50) übernehmen wir die Treppenangaben aus der Entwurfszeichnung. Durch vollständige Bemaßung werden

Bild 7.11: Treppendarstellung in der Entwurfszeichnung M 1 : 100

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Form und Grundrisslage der Treppe endgültig festgelegt (7.12): Abmessungen, Treppenlauf und Podest, Treppenauge, nutzbare Treppenlaufbreite, Podestdicke und Podesthöhe, Treppenöffnung, Handlaufführung, Geländer- und Umwehrungskonstruktion, Stufenprofil (im Schnitt), Unterschneidung (im Grundriss als verdeckte, also gestrichelte Linie), Podestbelag mit Materialdicken.

Bild 7.12: Treppendarstellung im Ausführungsplan M 1 : 50

Treppendarstellung Treppen werden im Grundriß und im Schnitt, seltener in den Ansichten dargestellt. Im Grundriß zeichnet man die Treppe in der Draufsicht. Die Richtung, in der die Treppe ansteigt, wird durch die Lauflinie angezeigt. Sie wird in der Mitte des Treppenlaufes einge-

Der Detailplan (Werkzeichnung, M 1 : 10 bzw. 1 : 20) hat gegenüber anderen Plänen höchsten Verbindlichkeitsgrad. Er klärt alle im Ausführungsplan noch offenen Fragen der Treppenkonstruktion (z.B. genaue Darstellung der Stufenprofile mit allen Maß- und Materialangaben, Podestbeläge, Stufengrößen – vor allem Lage und Größe gewendelter Stufen -, Einzelheiten von Geländer und Umwehrung, ferner Verbindungs- und Befestigungsmittel wie Schrauben, Dübel, Anker und Aussparungen) unter Nummerangabe an jeder Stufe. Schal- und Bewehrungspläne dienen der Herstellung von Stahlbetontreppen. Der Schalplan enthält alle für das Einschalen notwendigen Betonmaße. Für den Treppenbewehrungsplan gelten die Gestaltungsgrundsätze für Bewehrungspläne (7.41c, 7.42).

Unzureichende Treppenplanung führt oft schon beim Rohbau zu kostspieligen Fehlem (etwa zu kleine Treppenöffnung, unzureichende lichte Durchgangshöhe = Kopfhöhe, in den Treppenlauf eingeplante Fenster und Türöffnungen). Häufiger Fehler in Einfamilienhäusern: Die Öffnungsbreite der Kellerdecke reicht nicht aus, um bei gegebener nutzbarer Treppen-laufbreite mit dem Geländerhandlauf der Kellertreppe den notwendigen Abstand von ≥ 4 cm (7.22) vom Deckenrand (Deckenspiegel) einhalten zu können. Daher ist der Detailplan der Treppe vor Beginn der Rohbauarbeiten sorgfältig auszuarbeiten.

zeichnet. Ihr Anfang ist an der Antrittstufe mit einem Kreis gekennzeichnet und ihr Ende an der Austrittstufe mit einem Pfeil. Ist die Treppe mehrläufig, wird die Lauflinie über das Podest in gleicher Weise weitergezeichnet. Bei gewendelten Treppen verläuft die Lauflinie im Bereich der Wendelung meist kreisförmig.

7

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Treppenlänge, Treppenbreite, Höhendifferenz und den Fußbodenaufbau auf der Treppe sowie auf der unteren und der oberen Ebene. Diese Treppenmaße können sowohl im Grundriß als auch im Schnitt dargestellt werden. Im Grundriß werden die Anzahl der Steigungen (STG) sowie das Verhältnis Steigungshöhe/Auftrittsbreite über die Lauflinie geschrieben. Die einzelnen Treppenstufen können der Reihe nach von unten nach oben vor der vorderen Stufenkante in Laufrichtung mit einer Stufennummer versehen werden. Höhenangaben sind mit den in DIN 1356 vorgesehenen Dreiecken (Ⴍ = Rohkonstruktion, Ⴎ = Fertigkonstruktion) und den zugehörigen Maßzahlen zu kennzeichnen. 7

Bild 7.13:

Bei übereinanderliegenden Treppen, wie z.B. in Geschoßbauten, wird der Treppenlauf im Grundriß geschnitten und der darunterliegende Treppenlauf weitergezeichnet; ein darüberliegender Lauf wird mit einer Punktlinie dargestellt.

Treppe mit darunter- Treppe mit darüberliegendem Lauf liegendem Lauf Im Schnitt wird die Treppe in der gesamten Höhe gezeichnet. Dabei sind die Konstruktion und die Baustoffe der Treppe ablesbar. Außerdem muß im Schnitt das Auflager des Treppenlaufs, die Ausbildung der Treppenstufen, der Anschluß der Treppenbeläge in den einzelnen Geschoßebenen sowie der Verlauf der Treppenbrechkante an der Unterseite des Treppenlaufs ersichtlich sein.

Treppenbemaßung Eine Treppenbemaßung enthält die Anzahl der Steigungen, Steigungshöhe und Auftrittsbreite,

Bild 7.14:

Im Schnitt werden in der Regel mehrere Stufenhöhen in einer Maßkette bemaßt um die Gleichartigkeit der Maße zu zeigen. Ebenso verfährt man mit den Auftrittsbreiten. Zusätzlich können im Schnitt Podestdicken, Deckendicken, Treppenlaufdicken und der Fußbodenaufbau bemaßt sowie Treppenbrechkanten und Durchgangshöhen dargestellt werden.

339


Konstruktion des Treppenschnitts

• Zeichnen der Geschoßebenen • Festlegen der Antrittstufe • Antragen der Treppenlänge (Treppengrundmaß) von der Antrittstufe A aus bis B • Teilen der Treppenlänge durch Streckenteilung Anzahl der Teile = Anzahl der Steigungen – 1 • Antragen der Geschoßhöhe in B rechtwinklig zu AB

Geschoßhöhe = Maß von OK FFB untere Decke bis OK FFB obere Decke • Teilen der Geschoßhöhe durch Streckenteilung in gleich große Teile Anzahl der Teile = Anzahl der Steigungen • Parallelen durch die jeweiligen Teilpunkte schneiden sich an der Treppenvorderkante Treppenmaße sind Fertigmaß

Beispiel einer Treppenzeichnung

7

Bild 7.15:

Die Rohbaumaße der Treppe errechnen sich aus dem Fertigmaß abzüglich der für den Treppehbelag notwendigen Dicke (Einzelheit Z). Bei der Antrittstufe ergibt sich dann ein größeres Rohbaumaß für die Steigungshöhe,

Bild 7.16:

wenn eine unterschiedliche Dicke des Fußbodenaufbaus auf der Geschoßdecke berücksichtigt werden muß. Bei der Austrittstufe wird ein Höhenunterschied durch einen Absatz an der Deckenoberseite ausgeglichen.

340


7

Bild 7.17:

Die Schrittmaßregel 2s + a = 63 cm ist Grundlage für die Stufenabmessungen. Die Treppenlaufdicke wird rechtwinklig zur Treppenuntersicht vom Schnittpunkt der Rohbaulinien zwischen Auftritt und Steigung angetragen. Die Linie für die Treppenuntersicht verläuft parallel zu diesen Schnittpunkten. Die lichte Durchgangshöhe wird lotrecht über der Verbindungslinie der Stufenvorderkanten abgetragen. Eine Parallele durch den Endpunkt dieses Maßes zeigt den notwendigen freien Raum an.

(Vergrößert man die Treppenlochlänge, dann vergrößert sich der Wert der Durchgangshöhe.

Konstruktion des Treppengrundrisses

• Länge und Breite des Treppenhauses und des Treppenlaufs aufreißen • Auftrittsbreiten mit Hilfe der Streckenteilung ermitteln oder aus darüberliegendem Schnitt übertragen • Form und Größe des Treppenauges bei mehrläufigen Treppen einzeichnen

Bild 7.18: Abhängigkeit von Treppenlochlänge und Durchgangshöhe

Problem: Lichte Durchgangshöhe Um Verletzungen beim Begehen einer Treppe zu vermeiden, legt die DIN 18065 eine lichte Durchgangshöhe in Wohngebäuden (früher auch als Kopfhöhe bezeichnet) von mindestens 200 cm fest. Alle über der Treppe Hegenden Bauteile (Decken, Balken oder Treppenläufe) dürfen die Durchgangshöhe nicht verringern. Durchgangshöhe und Treppenlochlänge stehen rechnerisch in einem direkten Verhältnis:

Die Berechnung der Treppenöffnung kann auf zwei verschiedenen Arten erfolgen: • Rechenverfahren a): Vereinfachtes Verfahren Die Treppenöffnung errechnet sich in zwei Schritten. 1) Anzahl der Stufen unter der Öffnung Stufenanzahl = (lichte Durchgangshöhe + dDecks + dFußbodenaufbau) : s

341

7.5 Planungsgrundlagen für den Treppenbau

2) Länge der Treppenöffnung: ITreppenöffnung = Anzahl der Stufen n · Auftritt a • Rechenverfahren b): Genaueres Verfahren Die Treppenöffnung wird mithilfe ähnlicher Dreiecke und einer einfachen Verhältnisrechnung berechnet. I Treppenlauf + 1 ⋅ Auftritt a Geschosshöhe h

I Treppen- = öffnung

=

I Treppen d Decke + 2, 00 m + Fußboden

( I Laulänge + a ) ⋅ ( d Decke + 2, 00 m + d Fußboden ) Geschosshöhe h

Bild 7.19: Berechnung der Treppenöffnung über ähnliche Dreiecke

Rechenverfahren b) I Treppen − =

(3,96m + 0,2638m)· (0,18m + 2,00m + 0,125m) (2,625m + 0,18m + 0,125m)

öffnung

Problem: Lichte Durchgangshöhe Die Berechnung der Treppenöffnung für das Mehrfamilienhaus kann auf zwei Arten erfolgen:

I Treppen − = öffnung

4,22m ⋅ 2,305 m 2,93m

= 3, 32m

Rechenverfahren a) 1. Anzahl der Stufen unter der Öffnung n = (2,00 m + 18 cm + 12,5 cm): 18,31 cm n = 12,58 → gewählt 13 Stufen 2. Länge der Treppenöffnung ITreppenöffnung = Anzahl der Stufen n · · Auftritt a ITreppenöffnung = 13 Stufen · 26,38 cm = = 342,94 cm = 3,43 m

Bild 7.20: Treppe im Grundriss

Der Unterschied zwischen den beiden Rechenverfahren beträgt: 3,43 m – 3,32 m = 0,11 m; = 11 cm

7.5 Planungsgrundlagen für den Treppenbau 7.5.1 Normen, Gesetze, Verordnungen Normen erhalten Geltungskraft erst durch Einführungserlasse der Bundesländer oder durch freie Vereinbarung der Bauvertragspartner. Ausführungshinweise für Treppen liefern DIN 18065 – Gebäudetreppen, Hauptmaße und

DIN 4174 – Geschosshöhen und Treppensteigungen. Die Landesbauordnungen (LBO) der Bundesländer und die dazu erlassenen Rechtsverordnungen (Durchführungsverordnungen) zum Treppenbau weichen z.T. noch von den Normen, z.T. auch untereinander ab.

7

342


Im Zweifelsfall gelten stets die Festsetzungen des jeweiligen Bundeslands (LBO) Für Tragbolzentreppen (s. Bild 7.48) gilt ein Zulassungsbescheid. Zweckgebundene Verordnungen gibt es noch für den Bau von Versammlungsstätten, Waren- und Geschäftshäusern, Schulen und Krankenhäusern. Grundsätzlich müssen die ausführenden Firmen auch die Verdingungsordnung für Bauleistungen (VOB) Teil C beachten.

Verkehrssicherheit. Hausunfälle ereignen sich überwiegend auf Treppen, meist beim Herabsteigen (verrutschte Beläge, zu glatte Trittflächen), häufig schon an der Austrittstufe. Gewendelte Treppen sind gefährlicher als gerade. Die konstruktiven Vorschriften beziehen sich daher besonders auf die Sicherheit beim Benutzen der Treppe. Gefahren drohen aber auch von falscher oder ungenügender Treppenbeleuchtung, wenig unterschiedenen Farbtönen (z.B. für Podestbelag und Austrittstufe),

Tabelle 7.21: Maßanforderungen an notwendige Treppen nach DIN 18065 (in den LBO z.T. Abweichungen) Treppensteigung s in cm

Treppenauftritt a an der Lauflinie an Wendelstufen in cm in cm

≥ 80 Treppen, die zu Aufenthaltsräumen führen

17 + 3

28 +−95

Keller und Bodentreppen, die nicht zu Aufenthaltsräumen führen

≤ 21

≥ 21

17+−23

28 +−92

Gebäudeart

Art und Zweck der Treppe

Wohngebäude mit ≤ 2 Wohnungen

7

andere Gebäude 1)

alle notwendigen Treppen

Nutzbare Laufbreite 1) in cm

≥ 100

≥ 10 cm in 15 cm Abstand von Innenkante der nutzbaren Laufbreite (Ausnahme: Spindeltreppe) 10 cm an der Innenkante der nutzbaren Laufbreite

Für wenig genutzte Treppen sind geringere Breiten möglich, für nicht notwendige Treppen bis ≥ 50 cm. Für Hochhäuser gilt ≥ 125 cm.

irritierenden Spiegelungen und Lichtreflexen. Normen und Vorschriften stellt die Tabelle 7.21 zusammen. Unterschneidung: Treppen ohne Setzstufe oder mit ≤ 26 cm Auftrittsbreite sind um ≥ 3 cm zu unterschneiden. Lichte Treppendurchgangshöhe an jeder Stufe ≥ 2 m. Für Gebäude mit ≤ 2 Wohnungen und die Dachraumtreppen anderer Gebäude ohne Dachwohnungen darf die Durchgangshöhe nach dem Lichtraumprofil in Bild 10.14 eingeschränkt werden. Geländer- und Umwehrungshöhe ≥ 90 cm, ab 12 m Absturzhöhe ≥ 1,10 m. (Für Wendeltreppen meist > 90 cm an der Innenseite.) Handlaufhöhe ≥ 75 cm ≤ 1,10 m ab Stufenvorderkante Lichter Handlaufabstand ≥ 4 cm von Wandflächen, Deckenrändern o.Ä.

Abstand zwischen senkrechten Sprossen an Geländer und Umwehrungen ≤ 12 cm (bei waagerechten Umwehrungselementen meist ≤ 2 cm). Lichter Abstand zwischen den Stufen ≤ 12 cm (nur bei Treppen ohne Setzstufe) Lichter Randabstand (nur falls gestalterisch gewollt) der Treppenläufe und Podeste von der begrenzenden Wand oder Umwehrung bzw. Geländer: ≤ 6 cm (nach LBO z.T. auch ≤ 4 cm). Stufenzahl je Treppenlauf ≤ 18; Treppen mit mehr Steigungen erhalten ein Zwischenpodest. Podestmaße. Die nutzbare Podesttiefe tb entspricht mindestens der nutzbaren Treppenlaufbreite fb. Bei gleichläufigen Treppen empfiehlt sich mit Rücksicht auf den Gehrhythmus ein Maß von etwa 90 cm. Für Eck- und Halbpodeste

343


Bild 7.22: Zulässige Eingrenzung des Treppenlichtprofils oberhalb 1,75 m, Maße und Benennungen

sind wegen der erschwerten Möbel und Krankentransporte Podesttiefen bis 1,20 m angebracht. Gehbereich und Lauflinie bei gewendelten Treppen. Innerhalb des Gehbereichs darf die Lauflinie frei festgelegt werden. Die Breite des Gehbereichs und ihr Abstand von der Seite der schmalen Stufenenden hängen, wie Bild 7.15a zeigt, von der nutzbaren Treppenlaufbreite ab. Für den Krümmungsradius der Lauflinie ist das Maß R = 30 cm einzuhalten (7.15b). Für Spindeltreppen gelten abweichende Regelungen. Brandschutz. Je nach Zweck und Größe eines Gebäudes gelten unterschiedliche Vorschriften, um die Treppe als lebensrettenden Fluchtweg im Brandfall zu sichern. Bei den Baustoffen unterscheiden wir nach DIN 4102 die Brennbarkeitsklassen A und B, bei den Bauteilen die Feuerwiderstandsklassen F 30 bis F 180 (7.24).

Bild 7.23: Gehbereich für gewendelte Treppen sowie Treppen mit geraden und gewendelten Laufteilen a) Diagramm zur Lage des Gehbereichs in Abhängigkeit von der nutzbaren Treppenlaufbreite b) Beispiel zur Bestimmung des Gehbereichs für eine halbgewendelte Treppe mit 80 cm nutzbarer Laufbreite

Innerhalb der Feuerwiderstandsdauer müssen Tragfähigkeit und Standfestigkeit der Treppe voll erhalten bleiben.

Weitere Vorschriften regeln den Höchstabstand der Treppe von den erreichbaren Räumen (meist ≤ 35 m), die Abgeschlossenheit von Treppenhäusern und

7

344


ihre Lage im Grundriss, Treppenraumbelichtung, Maßnahmen gegen das Verqualmen von Treppenräumen und Fluren sowie die Ausbildung der Treppenunterseite (offen oder geschlossen). Tabelle 7.24: Baustoff-Brennbarkeitsklassen und Bauteil-Feuerwiderstandsklassen Baustoffe

7

A nicht brennbar A1 ohne organische Bestandteile A2 mit organischen Bestandteilen B brennbar B1 schwer entflammbar B2 normal entflammbar B3 leicht entflammbar

Bauteile Feuerwiderstandsklassen F 30 30 min F 60 60 min F 90 90 min F 120 120 min F 180 180 min

Wegen der lebensrettenden Funktion der Treppen im Brandfall sind Maße, Brennbarkeitsklassen und Feuerwiderstandsklassen vorgeschrieben.

Bild 10.25: Unterscheidung von Treppen, Rampen und Leitern nach dem Steigungswinkel

Die Schrittmaßlänge für Treppen bestimmt DIN 18065 mit 59 bis 65 cm. Für den Treppenbau gilt der Erfahrungswert von 63 cm.

Schrittmaßregeln. Die Summe aus zwei Steigungen und einem Auftritt entspricht der Schrittmaßlänge (7.26). 2 s + a = 59 bis 65 cm

7.5.2 Treppenbauregeln und -berechnungen Die freie Bemessung von Treppen bietet die besten Planungsvoraussetzungen, weil ausreichend Platz für Lauflänge, -breite und lichte Durchgangshöhe sowie genügend Verkehrsfläche vor der Antrittsund hinter der Austrittstufe zur Verfügung stehen. Die gebundene Bemessung hat einschränkende Zwangsmaße zu berücksichtigen (z.B. unverrückbare Treppenan- oder -austritte, festliegende Treppenbreite, vorhandene und oft knappe Treppenöffnung in der Decke, vorhandene oder unverrückbare Türen und Fenster). Häufig ergibt sich die optimale Lösung erst nach mehreren Versuchen. Das Steigungsverhältnis der Stufen bestimmt vor allem Sicherheit und Bequemlichkeit beim Auf-und Absteigen. Es beruht auf der mittleren Schrittmaßlänge des Menschen. Sie beträgt in der Ebene 70 bis 75 cm, nimmt aber an geneigten Flächen mit zunehmender Steigung ab (7.25 und 7.27).

Für Geschosstreppen hat sich das Steigungsverhältnis s/a = 17/29 mit dem Steigungswinkel von annähernd 30º als besonders günstig erwiesen. Es erfüllt die Schrittmaß-, die Bequemlichkeits- und die Sicherheitsregel (7.28). Berechnet wird das Steigungsverhältnis nach den Formeln in Tabelle 7.28 und den Vorgaben in 7.27.

Bild 7.26: a) Schrittmaßregel b) Auftritt + Schrittmaß = günstige Podesttiefe

345


Tabelle 7.27: Empfohlene Steigungsverhältnisse Steigung s in cm 14 bis 16 Schulen 15 bis 17 Theater, Kino Verwaltungsgebäu- 16 bis 17 16 bis 18 de 17 bis 18 Wohnhäuser Gewerbliche Bau- 14 bis 16 18 bis 20 ten 18 bis 19 Freitreppen Bodentreppen Kellertreppen Für

Die Treppe erhält also 14 Steigungen mit s/a =18,2/27.

Auftritt a in cm 45 – s 47 – s 46 – s 46 – s 46 – s 47 – s 45 – s 45 – s

Tabelle 7.28: Berechnungsformeln für das Steigungsverhältnis Beispiel mit s/a = 17/29 Schrittmaßregel 2s + a = 2 · 17 cm + 29 cm = 63 cm 2 Steigungen + 1 Auftritt 63 cm = 63 cm Bequemlichkeitsregel a – s = 29 cm – 17 cm = 12 cm 12 cm Auftritt – Steigung = 12 cm Sicherheitsregel a + s = 29 cm + 17 cm = 46 cm 46 cm Auftritt + Steigung = 46 cm Regel

Formel

Beispiel einer freien Bemessung Gerade, einläufige Kellertreppe; Geschosshöhe 2,55 m, Gesamtdicke der Kellerdecke 25 cm. Gesucht: Zahl der Steigungen, Steigungsverhältnis, Lauflänge, Länge der Treppenöffnung (7.29). Lösung a) Zahl der Steigungen =

Geschosshöhe 255cm = = 14,17 geschätzte Steigung 18cm

gewählt: 14 Steigungen b) Treppensteigung Geschosshöhe 255cm = = = 18, 2 cm Steigungszahl 14cm c) Auftrittsbreite a = 63 cm – 2s = 63 cm – 2 · 18,2 cm = 26,6 cm gewählt a = 27 cm

Die berechnete Auftrittsbreite darf auf ganze Zahlen (in cm) auf- oder abgerundet werden. Die berechnete Steigungshöhe ist dagegen stets einzuhalten.

Bild 7.29: Ermitteln der Mindestlänge von Treppenöffnungen mit Hilfe ähnlicher Dreiecke Kontrolle Bequemlichkeitsregel: 27 cm – 18,2 cm = 8,8 cm < 12 (nichterfüllt) Sicherheitsregel: 27 cm + 18,2 cm = 45,2 cm < 46 (etwa erfüllt) Die Treppe ist mithin weitgehend sicher, jedoch nicht sonderlich bequem. Dies ist aber wegen der geringen Nutzung vertretbar, d) Lauflänge = Auftrittsbreite · (Steigungszahl – 1) Lauflänge = 27 cm · (14 – 1 ) = 351 cm = 3,51 m

Die Summe der Auftritte entspricht der Steigungszahl n – 1. e) Länge der Treppenöffnung. Da hier nach dem Bild 7.29 ähnliche Dreiecke vorliegen und somit vergleichbare Streckenverhältnisse gleich sind, gilt Lauflänge + 1 Auftritt Geschosshöhe

=

Treppenlochlänge Deckendicke + 2 m Durchgangshöhe

oder mit den Längenbezeichnungen des Bildes l+a lt = h d + 2,0 m

Durch Formelumstellung folgt daraus

7

346


lt =

(l + a ) ⋅ ( d + 2 m) h

(351 cm + 27 cm) ⋅ (25 cm + 200 cm) 255 cm = 334,7 cm = 3, 347 m =

Lösungsalternative zu e) mit Hilfe der Winkelfunktionen tan α =

tan α = = 7

s a

=

18, 2 cm 27 cm

= 0, 674

2,0 m + d lt 2,0 m + 0, 25m = 334cm = 3, 34m 0,6741

Die berechnete Länge von 334 cm ist das Fertigmaß. Dazu sind in Ausführungsplänen (Schal- und Bewehrungsplan oder Plan für die Balkenlage) noch je nach Konstruktion die geplanten Ausbaumaße zu addieren (Unterschneidung, Dicke der Setzstufe, Putz, Bekleidung). Beispiel einer gebundenen Bemessung. Für eine Kellertreppe ist nach Abzug der Ausbaumaße die Treppenöffnungslänge 3,10 m bereits vorhanden. Geschosshöhe 2,50 m, Deckendicke insgesamt 25 cm. Gesucht Steigungszahl und -Verhältnis. Lösung 1. Versuch Steigungszahl =

Geschosshöhe 250cm = = 13,15 Steigung 19cm

gewählt 13 Steigungen Treppensteigung =

Geschosshöhe 250cm = = 19, 2cm Steigungszahl 13cm

Zulässige Lauflänge nach der uns schon bekannten Beziehung lzul + a lt = h 200cm + d Daraus folgt lt ⋅ h −a 200cm + d 310cm ⋅ 250cm = − 26cm = 318cm 200cm + 25cm

I zul =

Maximal zulässiger Auftritt

a=

Lauflänge l 318cm = = 26,5cm Steigungszahl n − 1 13 − 1

Also Treppe mit 13 Steigungen und s/a = 19,2/26,5 Kontrolle Schrittmaßregel: 2 s+ a = 2 · 19,2 cm + 26,5 cm = 64,9 cm < 65 Bequemlichkeitsregel: a – s = 26,5 cm – 19,2 cm = 7,3 cm < 12 Sicherheitsregel: a + s = 26,5 cm + 19,2 cm = 45,7 cm ~ 46 Mithin ist die Lösung annehmbar, denn die Treppe hat ein normgerechtes Schrittmaß, ist ausreichend sicher, nur nicht sehr bequem. Das aber ist bei Kellertreppen zu vertreten. Lösung 2. Versuch. Wir verringern die Treppensteigung durch eine zus. Stufe: gewählt 14 Steigungen. Treppensteigung Geschosshöhe 250cm = = 17,9cm Steigungszahl 14 zulässiger Auftritt =

Lauflänge l 318cm = = 24,5cm Steigungszahl n − 1 14 − 1

Also Treppe mit 14 Steigungen und s/a = 17,9/24,5 Kontrolle Schrittmaßregel: 2s+a = 2 · 17,9 cm + 24,5 cm = 60,3 cm > 59 (erfüllt) Bequemlichkeitsregel: a + s = 24,5 cm + 17,9 cm = 6,6 cm < 12 (nichterfüllt) Sicherheitsregel: a + s = 24,5 cm + 17,9 cm = 42,4 cm < 46 (nicht erfüllt) Auch hier erhalten wir eine normgerechte Treppe, die jedoch gegenüber dem 1. Versuch noch unbequemer, vor allem deutlich unsicherer ist. Daher ist die erste Lösung vorzuziehen.

An- und Austrittstufe. Unterschiedliche Belagdicken an Stufen und Podesten müssen in der An- und Austrittstufe ausgeglichen werden, um unzulässige Steigungsdifferenzen von vornherein auszuschließen. Besonders bei den

347


Schalungs- und Bewehrungsplänen für Massivdecken ist hier erhöhte Sorgfalt geboten, wie unser Beispiel zeigt. Beispiel Steigungshöhe einer Massivtreppe 18,3 cm. Die Belagdicken für Stufen und Podeste zeigt Bild 7.30. Zu ermitteln sind die Schalungsmaße der Treppensteigungshöhe für die An- und Austrittstufe.

7

Bild 7.30: Unterschiedliche Belagdicken verändern die Rohbauhöhe der An- und Austrittstufe. Die Laufplattendicke ist auch am Antritt einzuhalten Lösung Steigung der Antrittstufe im Rohbau s = 18,3 cm – 3 cm – 1,5 cm + 1 cm + 5 cm + 2 cm = 21,8 cm Steigung der Austrittstufe im Rohbau s = 18,3 cm + 1,5 cm + 3 cm – 5 cm – 2 cm = 15,8 cm

Unterbleibt die genaue Untersuchung der Rohmaßdifferenzen zwischen An- und Austrittstufe und den dazwischenliegenden Steigungen, sind nachträgliche Korrekturen kaum noch oder nur mit sehr viel Aufwand möglich. Toleranzen. Die zulässigen Stufendifferenzen sind genormt. Die Fertigmaße von Steigung und Auftritt benachbarter Stufen dürfen ≤ 0,5 cm voneinander abweichen, jedoch darf keine Stufe mehr als 0,5 cm von ihrer Nennlage (Solllage) entfernt sein. Aufrissplan. Zweckmäßig legt man zuerst das fertige Treppenprofil unter Anwendung des Strahlensatzes fest und entwickelt daraus alle weiteren Maße und Konstruktionslinien (7.31).

Bild 7.31: Aufriss einer Treppe mit Hilfe des Strahlensatzes

Dazu zeichnen wir im Aufriss 2 Parallelen im Abstand der Fußbodenhöhen. Sind, wie im Bild 7.31,6 Steigungen vorgesehen, können wir mit schräg angelegtem Maßstab leicht eine Länge finden, die sich durch 6 teilen lässt (z.B. 6 cm). Durch die Teilungspunkte 1 bis 6 zeichnen wir Parallelen zur Grundlinie und erhalten so die Höhenabstände (Steigungshöhen) der fertigen Stufen. Im Grundriss zeichnen wir zunächst die Vorderkanten der Anund Austrittstufen (Treppenlauf länger). Mit schräg angelegtem Maßstab suchen wird dazwischen wieder eine Länge, die leicht durch die Zahl der Auftritte dividierbar ist (in unserem Beispiel 5 cm für 5 Auftritte). Mit den Parallelen durch die Teilungspunkte 1 bis 5 finden wird die Auftrittsbreiten, mit ihrer Projektion in den Aufriss die Stufenprofile.

7.5.3 Treppen mit gewendelten Läufen und Wendeltreppen Die gewendelte Treppe ergibt sich durch Krümmung der Gehlinie. Auf der Innenseite entstehen dadurch verkürzte, auf der Außenseite vergrößerte Auftrittsbreiten, während die Auftrittsmaße an der Lauflinie unverändert bleiben.

348


Durch Verziehen ermitteln wir die verkürzten Auftrittsmaße an der Treppeninnenseite, schaffen damit den Ausgleich zu den vergrößerten Auftrittsmaßen an der Außenseite. Das Verziehen beeinflusst jedoch stark Sicherheit und Bequemlichkeit beim Begehen der Treppe. Auch die Harmonie in der Gestaltung und Zuordnung der Wendelstufen untereinander sowie ihrem Übergang zu den geraden Stufen wird beeinflusst. Daher sind diese Grundregeln zu beachten: – – – 7

– –

Allmählichen Übergang von der schmälsten Stufe bis zur normalen Auftrittsbreite anstreben, 10 cm Mindestauftrittsbreite am schmälsten Stufenende anstreben (Vorschriften s. Tab. 7.21). Trittstufenvorderkante im Eckbereich nicht in die Raumecke führen, sondern möglichst deutlich davor (Stufen wirken sonst eng und schmal; erschwerte Eckverbindungen an Holztreppen). Bei halbgewendelten Treppen mindestens 13, besser 15 Wendelstufen anordnen; bei viertelgewendelten Treppen mindestens 6, besser 7. Normvorschriften über Gehbereich, Lauflinie und Krümmungsradius beachten (s. Bild 7.23).

Bild 7.32: Viertelgewendelte Treppe a) mit beidseitig, b) mit einseitig verzogenen Stufen

Verziehungsverfahren verschiedener Art bieten rechnerische und zeichnerische Lösungen. Nicht jede Methode liefert für jeden Fall ein gutes Ergebnis. Der geübte Treppenplaner erkennt und korrigiert Unstimmigkeiten schon im Grundriss. Die beste Kontrolle erhält man durch die Wangenabwicklung (Abmantelung) der Innen- und Außenwange, denn: Die Vorderkanten gut gewendelter Stufen bilden in der Abwicklung der Innen- und Außenwange jeweils gleichmäßig gekrümmte Kurven. Viertelgewendelte Treppe. Je nach der verfügbaren Grundrissfläche gibt es zwei Möglichkeiten: viertelgewendelte Treppe – –

mit beidseitig vorgezogenen Stufen, schmälste Stufe im Eckbereich, davor Platz für möglichst noch 3 Stufen (7.23 a); mit einseitig verzogenen Stufen und mit der schmälsten Stufe im An- oder Austritt (7.32 b).

Bild 7.33 Treppenwendelung nach dem Evolutenverfahren a) symmetrische Stufenanordnung mit 7 Wendelstufen b) asymmetrische Stufenanordnung mit 9 Wendelstufen

349


Geplant und berechnet werden gewendelte Treppen wie geradläufige. Die Auftritte werden, beginnend an der schmälsten Stufe, in die Lauflinie eingetragen. Das Evolutenverfahren (Fluchtlinienmethode, Evolute = mathematische Kurve) lässt sich für halb- und viertelgewendelte Treppen anwenden. Wir beschreiben es für eine viertelgewendelte Treppe mit beidseitig verzogenen Stufen (7.33a)

fe. Treppenauftritt 28 cm, nutzbare Treppenlaufbreite 90 cm, Anzahl der zu verziehenden Stufen 7, Radius des Treppenauges 15 cm. Lösung Die auszugleichende Differenz zwischen der Lauflinienlänge und der Innenwangenlänge entspricht der Differenz der Viertelkreise von Lauflinie und Innenwange (10.26).

Zunächst tragen wir die kleinste Auftrittsbreite von ≤ 10 cm an der Schmalseite der Eckstufe an, zeichnen dann die Eckstufe voll aus und verlängern ihre Stufenvorder- und -hinterkante über die Schmalseite hinaus. Auf der x- und y-Achse, die wir in die Vorderkanten der jeweils ersten und letzten geraden Stufe verlegen (in der Regel die dritte von der Eckstufe aus), erhalten wir einen x- und einen yAbschnitt. Wir tragen die Abschnitte in der erforderlichen Anzahl (hier je zweimal) an den Achsen auf und bekommen durch Verbindungen der gefundenen Teilungspunkte mit den zugehörigen Punkten der Lauflinie Grundrissform und -läge der Wendelstufen (7.22a). Wenn die Wendelung schon am Anoder Austritt beginnt, bietet sich die sehr harmonische asymmetrische Verteilung von 9 Wendelstufen an, wobei die Eckstufe an der Schmalseite um 3 bis 4 cm zum längeren Treppenlauf hin verschoben ist (7.33b).

Viertelgewendelte Treppen mit einseitig verzogenen Stufen können wir als halbierte bzw. annähernd halbierte halbgewendelte Treppen auffassen und dafür auch die Lösungen nach Bild 7.35a) und b) anwenden. Die Eckstufe verteilt sich meist besser nach beiden Seiten, wenn die keilförmige Spickelstufe (7.35a) als Anfangsstufe übernommen wird. Das rechnerische Verziehen liefert die genauen Auftrittsmaße der Wendelstufen an der Innenwange. Beispiel Viertelgewendelte Treppe mit beidseitig vorgezogenen Stufen und mittig angeordneter Eckstu-

π ⋅ 2 ⋅ rg

π ⋅ 2 ⋅ ri π − = tg − ri 4 4 2 π ⎛ 90cm ⎞ Δl = ⎜ + 15cm − 15cm ⎟ 2⎝ 2 ⎠ Δl = 70,65cm Δl =

(

)

7

Bild 7.34: Rechnerisch verzogene Wendelstufen

Viertelgewendelte Treppen mit einseitig verzogenen Stufen, besonders mit gerader Antrittstufen-Vorderkante, lassen sich nach dem gleichen Verfahren berechnen. Zu beachten ist jedoch, dass sich z.B. für 7 Wendelstufen insgesamt 28 Verjüngungen ergeben: 7 Teile für die 1. (schmälste) Stufe, 6 für die 2. Stufe usw., schließlich 1 Teil für die 7. Stufe. Entsprechend sind die Abzüge für die Schmalseiten der Wendelstufen vorzunehmen.

Stufe

Verjüngungen einzeln zusammen

Verjüngungsmaß in cm

Auftrittsmaße an der Schmalseite in cm

4 3u. 5 2u. 6 1 u. 7

4 Teile 3 Teile 2 Teile 1 Teil

Δl 70,65 cm = 16 16 Δl = 4,4 cm 16

28 cm – 4 · 4,4 cm = 10,4 cm 28 cm – 3 · 4,4 cm = 14,8 cm 28 cm – 2 · 4,4 cm = 19,2 cm 28 cm – 1 · 4,4 cm = 23,6 cm

4 Teile 6 Teile 4 Teile 2 Teile 16 Teile

350


7

Bild 7.35: Evolutenverfahren bei halbgewendelten Treppen a) bei Treppe mit Spickelstufe, b) Variante ohne Spickelstufe bei schmalem Treppenauge

Halbgewendelte Treppen sollten in der Regel eine ungerade Anzahl von Wendelstufen haben (13 oder 15). In Treppenmitte fällt dann eine „Spickelstufe“ an, die meist eine befriedigende Verteilung der Eckstufen ermöglicht. Bei sehr schmalem Treppenauge muss man in der Regel auf eine Spickelstufe verzichten. Die Berechnung der viertelgewendelten Treppen ist sinngemäß auch für halbgewendelte anwendbar, doch werden zeichnerische Lösungen bevorzugt. Die Evoluten- oder Fluchtlinienmethode führt auch hier rasch und einfach zum Ziel. Wir beginnen mit der Lauflinie, auf der wir zunächst die berechneten Stufenauftrittsbreiten in der erforderlichen Anzahl auftragen. In der Regel ist es vorteilhaft, eine keilförmige Stufe (Spickelstufe) mittig zur Mittelachse des Treppenauges anzuordnen, weil dann meist zu beiden Seiten eine günstige Verteilung der gewendelten Stufen möglich ist. Wir zeichnen die Spickelstufe unter Berücksichtigung des Mindestauftritts (≥ 10 cm) am Treppenauge und die Fluchtlinien ihrer Vorder- und Hinterkante. Auf der Fluchtlinie der Vorderkante der ersten geraden Stufe ergibt sich damit der Streckenabschnitt x, den wir nach Anzahl der geplanten Wendelstufen je Seite mehrfach abtragen. Mit den Verbindungslinien zwischen den Teilungspunkten der Flucht- und Lauflinie erhalten wir die Wendelstufen einer Treppen-

hälfte, die wir spiegelbildlich auf die gegenüberliegende Seite übertragen (7.35a). Mit der Spickelstufe ist hier zugleich eine Lösung für viertelgewendelte Treppen mit einseitig verzogenen Stufen gegeben. Gleiches gilt für die Variante ohne Spickelstufe, die bei knapper Grundfläche und schmalem Treppenauge oft vorteilhafter ist (7.35b). Wendel- und Spindeltreppen bestehen aus gleichen keilförmigen Stufen, so dass für die besonderen Gegebenheiten der Treppe nur eine geeignete Stufe zu planen ist. Den Lösungsweg zeigt uns das folgende Rechenbeispiel. Beispiel Für eine Wendeltreppe mit Dreiviertelwendung sollen bei einer Geschosshöhe von 2,50 m die Lauflänge, das günstigste Steigungsverhältnis und die Auftrittsbreiten an der Außen- und Innenwange berechnet werden (7.36a). Lösung Lauflänge I =

(1,00 m + 0,70 m) ⋅ π ⋅ 270° = 4,01m 360°

Stufenzahl u =

250cm = 14,7 cm 15

gewählt 15 Steigung s = Auftritt a =

250cm = 16,7 cm 15

401cm = 28,6 cm (15 − 1)

7.6 Treppenkonstruktion

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Die Auftrittsbreiten verhalten sich zueinander wie ihre Abstände zum Treppenmittelpunkt (7.36b). aa 1,00 m + 0,35m = a 0,50 m a ⋅ 1,35m 28,6cm⋅ 1,35m = = 45,4cm 0,85 0,85m ai 0,35m = a 0,50 m + 0,35m a ⋅ 0,35m 28,6cm ⋅ 0,35m ai = = 0,50 m + 0,35m 0,85m = 11,8cm aa =

Bild 7.36: Wendeltreppe mit Dreiviertelwendung a) Grundriss b) Auftrittsbreite an Innen- und Außenwange Somit Treppe mit 15 Steigungen und s/a= 16,7/28,6

Lösungsalternative Die Auftrittsbreiten erhält man auch, wenn man die Grundrisslängen der Wangen durch die Anzahl der Auftritte teilt. la n −1 (1,00 m + 0,70 m +1,00 m) ⋅π⋅ 270° = = 45, 4cm 360°⋅ (15 − 1) 0,70 m ⋅ π ⋅ 270° l ai = i = =11,8cm 360° ⋅ (15 − 1) n −1

aa =

7.6 Treppenkonstruktion Aus einfachen Formen entwickelten sich die Treppen in den verschiedenen Baustilepochen zu repräsentativen und prägenden Elementen der Architektur. Hohe Baukosten zwingen uns heute wieder zu einfachen, zweckgerechten Konstruktionen. Wir unterscheiden Stahlbeton-, Fertigteil-, Mauer-Holz-, und Stahltreppen sowie Mischformen (z.B. Stahltreppe mit Holztrittstufen).

gen Wohngebäuden muss sehr sorgfältig gelöst werden. Ortbeton-Treppenläufe konstruiert man meist als schräge Platten mit oder ohne aufbetonierte Rohstufen (Stufenkeile).

7.6.1 Stahlbetontreppe Stahlbeton ermöglicht verschiedene Treppenformen und -tragwerke, hohe Tragfähigkeit und sicheren Brandschutz. Die Einschalarbeit ist allerdings aufwendig. Das Problem störender Trittschallübertragung in mehrgeschossi-

Bild 7.37: Quergespannte StahlbetonLaufplattentreppe

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Quergespannte Laufplatten erfordern wegen der geringen Spannweiten geringere Plattendicken und Bewehrungsquerschnitte (7.37). Beidseitig gestützte Laufplatten sind besonders materialsparend, dafür aber arbeitsaufwendiger wegen der schrägen Wandauflager oder Tragholme. Einseitig gestützte Treppenläufe sind im Allgemeinen in seitliche Stahlbetonwände eingespannt, wobei bewehrte Treppenstufen z.T. auf die Plattendicke anrechenbar sind oder als einzelne Kragbalken wirken (7.38). Zweckmäßig stellt man erst die Wand mit der notwendigen Treppenanschlussbewehrung her.

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Bild 7.38: Einseitig gestützte Stahlbetontreppe (Bewehrung einer Stufe)

Längsgespannte Laufplatten brauchen keine Einbindung in Seitenwände und werden deshalb bevorzugt. Das statisch komplizierte Faltwerk darf auf einfachere Konstruktionsmodelle zurückgeführt werden. Dabei ist die Aufnahme der Laufplatten-Auflagerkräfte das wesentliche Problem. Statisch vereinfachte Modelle zeigt Bild 7.39a-c. Tragfähige Podestbalken zur Aufnahme der Laufplatten-Auflagerkräfte schaffen klare statische Verhältnisse (Einfeldplatte auf Einfeldbalken gelagert), doch begrenzt der sichtbare, optisch störende Podestbalken die Anwendung dieser Konstruktion. In dickeren Podestplatten können deckengleiche Balken eingebaut werden. Auch mit nachträglichen Verkleidungen sind glatte Unterflächen herstellbar. Podestplatten werden als Laufplattenauflager bevorzugt. Dreiseitig gelagerte Podestplatten übernehmen die Auflagerkräfte am vorderen Rand (7.39b). Zweiseitig gelagerte (quergespannte) Podestplatten übernehmen sie in Podestmitte oder im vorderen Podestdrittel und

Bild 7.39: Berechnungsmodelle für StahlbetonGeschosstreppen mit Halbpodesten a) Treppenlauf lagert auf quergespannten Podestbalken b) Treppenlauf lagert auf dem Rand einer dreiseitig gelagerten Platte c) Treppenlauf lagert auf dem vorderen Podestdrittel (bzw. der vorderen Podesthälfte) einer quergespannten Podestplatte d) Treppenlauf und Podeste bilden eine zweimal geknickte Einfeldplatte mit Endauflagern an den äußeren Podesträndern

tragen sie über etwa 1 Meter breite Streifen über die Seitenwände ab (7.39c). Gleichgespannte Podestplatten bilden zusammen mit den Laufplatten zweifach geknickte Einfeldträger. Es entfallen die seitlichen Wandauflager und bei Konstruktionen mit Wandabstand auch die mögliche Schallbrücke über die Seitenwände. Jedoch verlangt die Spannweite vergrößerte Konstruktionsdicken und Stahlquerschnitte (7.39d). Wirksamen Trittschallschutz erreicht man nur durch konsequente Trennung der Wände von allen angrenzenden Treppenteilen (7.40): z.B. klauengelagerte Podeste, Trennungen von Podest und Treppenlaufplatte sowie elastisch gelagerte Trittstufenplatten (7.40a-e). Die Bewehrung der Laufplatten und ihrer Podeste gleicht der Plattenbewehrung. Bei den


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Bild 7.40: a) Körperschallgedämmte Lagerelemente für quergespannte Podeste (Klauenlagerung) ergeben wirksamen Trittschallschutz b) wie a, jedoch Schalltrennung im Bereich der Anschlussbewehrung c) Trennelement aus Elastomerlager für Fertigteile d) Schallentkoppelung durch Trennelement zwischen Treppenlauf und Podest im Bereich der Anschlussbewehrung e) Schallentkoppelung durch mattengelagerte Werksteinstufen. Auch für Sanierungen geeignet.

Bild 7.41 Ein- und ausspringende Ecken an Treppenlaufanschlüssen a, b) Gefährdung der Stabverankerung an einund ausspringenden Ecken durch falsche Bewehrungsführung c, d) Bewehrungsführung an ausspringenden Ecken e, f) Bewehrungsführung an einspringenden Ecken

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einachsig gespannten Platten bilden Tragstäbe und Verteiler die untere Bewehrung, aufgebogene Stäbe wirken gegen ungewollte Randeinspannung. Dreiseitig gelagerte Podestplatten erhalten längs- und querverlegte Tragstäbe als untere Bewehrung, ferner Drillbewehrung gegen ungewolltes Abheben der Plattenecken. Die Knickstellen der Platten sind nach dem Prinzip biegesteifer Ecken zu bewehren, um Betonabplatzungen oder Herauslösen von Bewehrungsstäben zu verhindern. Bewehrungsstäbe für einspringende Ecken werden, wie Bild 7.41 zeigt, stets auf der gegenüberliegenden Plattenseite verankert; die Stabformen für ausspringende Ecken verlaufen entlang des äußeren Randes. Die Lagebestimmung der Stäbe und Stabteile erleichtert man dem Handwerker durch die Kennworte „oben“ bzw. „unten“ im Bewehrungsauszug (7.42c). Arbeitsfugen entstehen nach jedem Betonierabschnitt an mehrgeschossigen Treppen. Die dort notwendige Anschlussbewehrung beeinflusst die Planung der Stabformen und längen. Deshalb müssen Arbeitsfugen möglichst vor der Bewehrungsplanung festgelegt werden. Der Treppenschalplan enthält alle nötigen Schal- und Betonmaße. Er erspart Rückfragen, Arbeitsverzögerungen sowie kostspielige Ausführungsfehler, Nachbesserungen und Änderungen. Podest- und Laufplattendicke, Geländerführung und Treppenauge. Die Zuordnung von An- und Austritt am Podestrand zweiläufiger gegenläufiger Treppen beeinflusst die Podestplattendicke, die Lage der Abknicklinien zwischen Podest und Laufplatte sowie die Ausbildung des Geländerkrümmlings und Treppenauges, damit auch die nutzbare Podesttiefe. Die Kenntnis dieser Zusammenhänge ist daher Voraussetzung für die Treppenplanung und sinngemäß bei allen vergleichbaren Konstruktionen zu beachten. Nicht nur optische Gründe, sondern auch Arbeitserleichterungen für Planer und Handwerker sprechen

für diese beiden Grundregeln: – Die Unterseiten des auf- und abwärts führenden Treppenlaufs sollten in einer durchlaufenden Knicklinie mit dem Podest zusammentreffen, die zugleich das Treppenauge begrenzt. – Im Grundriss sollten gegenüberliegende Stufenvorderkanten auf einer gemeinsamen Fluchtlinie und im Schnitt lotrecht übereinander liegen. Unter Beachtung dieser Regeln kommen wir zu vier Lösungsmöglichkeiten. – Nach Bild 7.43a erhält man durch Zurückversetzen der Austrittstufenvorderkante um das Auftrittsmaß eine normale Podestdicke von 14 bis 18 cm. Trotz des etwas größeren Platzbedarfs für die Treppenläufe ist dies eine sehr klare, empfehlenswerte Lösung. – Nach Bild 7.43b entsteht durch Übereinanderlegen der Stufenvorderkanten des Anund Austritts eine um 1/2 s vergrößerte Podestdicke. Das nun weiter reichende Treppenauge mindert die nutzbare Podesttiefe. Dünner gewählte Podeste zwingen hier, wie Bild 7.43d zeigt, immer zu versetzt liegenden Abknickungen an der Unterseite. Der unschöne Zwickel am unteren Podestrand ist dann unvermeidbar. Bei voll ausgenutzter Podesttiefe steigt der Handlauf auch am Podestrand an, wo deshalb das Maß des Treppenauftritts als Treppenaugenbreite vorhanden sein sollte. – Bild 7.43c veranschaulicht die Zunahme der Podestdicke um 1 Steigung, wenn die Antrittstufenvorderkante um das Auftrittmaß zurückliegt. Nur weitgespannte Podestplatten mit größerer Konstruktionsdicke oder Rippen- bzw. Hohlkörperdecken rechtfertigen diese Lösung. – Bei festgelegter Podestdicke ist es zweckmäßig, den gemeinsamen Abknickpunkt der Laufplattenunterkanten vorrangig zu lösen und daraus die Lage der An- und Austrittstufe zu entwickeln. Symmetrisch liegende Stufenvorderkanten sind dann nicht immer erreichbar.


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Bild 7.42: Zweiläufige Stahlbetontreppe mit quergespannten Podesten nach Bild 10.31 b a) Schnitt, b) Spannrichtung der Treppenläufe und Podeste (als Untersicht betrachtet), c) Prinzipskizze für Bewehrungsplan und -auszug (querliegende Bewehrung nicht ausgezogen)

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Bild 7.43: Stufenanordnung am Podestrand, Fortsetzung a) um das Maß a zurückversetzte Austrittstufe b) Trittkanten der An- und Austrittstufen liegen übereinander c) um das Maß a zurückversetzte Antrittstufe d) bei festliegender Podestdicke dp und übereinander liegenden Trittkanten am Anund Austritt sind versetzte Abknicklinien und Zwickel an der Treppenunterseite meist unvermeidbar


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7.6.2 Fertigteiltreppe Der hohe Arbeitsaufwand für den Treppenbau hat die Entwicklung vorgefertigter Treppen und Treppenteile begünstigt. Die stationäre wetterunabhängige Fertigung der Treppenteile ermöglicht gleich bleibende Materialgüte, hohe Maßgenauigkeit und raschen Baufortschritt.

Großformatige Treppenteile wie etwa ganze Laufplatten in gerader oder gewinkelter Form und ganze Halbpodeste lohnen nur auf Kranbaustellen und bei Abnahme größerer Stückzahlen gleichformatiger Teile (7.46). Gewendelte Geschosstreppen mit integrierten Sichtbetonstufen können vorteilhaft mit der Unterseite nach oben eingeschalt und betoniert werden. So entstehen saubere, feste

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Bild 7.44: Eingangstreppe aus kleinformatigen Fertigteilen (Podestplatte, Stufen, Holme, Lagerklötze)

Bild 7.45: Lagermöglichkeiten für Fertigteiltreppen mit selbsttragenden Stufen a) untermauerte Winkelstufen b) Keilstufen, auf Wangen aus L-förmigen Stahlbeton-Fertigteilträgern gelagert

Kleinformatige Fertigteile (Einzelstufen, Tragholme, kleinere Podeste) lassen sich einfach transportieren und noch von zwei Handwerkern ohne aufwendiges Hebegerät einbauen (7.44). Bewehrte Beton- oder Werksteinstufen in Winkel-, Plattenoder Keilform werden beidseitig auf Mauerwerk und/oder Tragholme gesetzt (7.45). Entsprechend bewehrte Einzelstufen lassen sich auch in tragfähigem Mauer-

werk einspannen. Solche Konstruktionen finden wir bei Keller- und Hauseingangstreppen, aber auch bei einund zweigeschossigen Innentreppen und bei Freitreppen. Eingangstreppen bis zu etwa 3 Stufen können bei ausreichender Auflast auch von eingemauerten Krag-, bzw. Konsolbalken aus Stahlbeton aufgenommen werden.

Bild 7.46: Abgewinkelte Fertigteil-Treppenläufe aus Stahlbeton

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Bild 7.47: Lamellentreppe aus nebeneinander verlegten Stahlbetonbalken 7

Stufenkanten und sauber abgeglichene Sichtflächen an der Laufplattenunterseite. Lamellentreppen aus einzelnen Balkenteilen (Lamellen) mit gewichtsparenden Hohlkammern lassen sich auch von Hand zusammensetzen (7.47). Die falzartig ausgesparten Laufplattenund Podestränder erfordern genau geplante Maße für Schalung und Bewehrung. Trittschallunterbrechende Zwischenlagen z.B. aus Neoprene können hier auf besonders einfache Weise untergebracht werden. Größte Sorgfalt verlangt die Bemaßung der Laufplattenlängen, weil schon Abweichungen von wenigen Zentimetern auf der Baustelle kaum noch zu korrigieren sind. Tragbolzentreppen bilden eigenständige, besonders leicht wirkende Tragwerke aus Plattenstufen und randseitig eingespannten Verbindungsbolzen (7.48).

Bild 7.48: Die Tragbolzentreppe bildet auch ohne stützende Wangen und Holme sowie ohne aussteifende Setzstufen ein stabiles, biegefestes Tragwerk

7.6.3 Gemauerte Treppe Gemauerte Treppen erfordern Mauerwerk bzw. Beläge mit hohem Abnutzungswiderstand und bei Außentreppen Frostbeständigkeit sowie einen tragfähigen, bei Gebäudeaußentreppen auch abrisssicheren Unterbau. Treppenstufen aus Klinkermauerwerk haben sich besonders bewährt, auch solche aus harten Natursteinen. Andere Materialien erfordern verschleißfeste Abdeckplatten auf den Trittflächen. Außenwangen gründet man frostfrei auftragfähigem Grund. Ihre Mauerkrone erhält eine regensichere Abdeckung, möglichst mit Gefälle, Überstand und Tropfkante. Erdberührende Wangen schützt man durch senkrechte und waagerechte Abdichtung gegen Bodenfeuchtigkeit.

Bild 7.49: Fundamente für Wangenmauerwerk erhalten durch Stufung eine waagerechte Sohle


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Bild 7.50: Gründung von Außentreppen a) ungünstig im Bereich der Baugrubenverfüllung, b) günstig mit Treppenbalken auf gewachsenem Baugrund

Freitreppen erhalten abgestufte Streifenfundamente für die Wangenmauern und ein weiteres unter der Antrittstufe. Die anderen Stufen können auf verdichtetem Sandbett über treppenförmig ausgehobenem Untergrund, besser aber auf Magerbeton bzw. betonierter Laufplatte hergestellt werden (7.49). Außentreppen an unterkellerten Gebäuden liegen meist über dem angefüllten Boden des Baugrubenrands und sind daher durch Baugrubensetzungen besonders gefährdet. Die abrisssichere Konstruktion solcher Treppen ist dar-

um ein wichtiger Planungsgrundsatz. Lösungsmöglichkeiten richten sich vorwiegend nach Form und Grundriss der Treppe (7.50). Als Unterbau von Eingangstreppen kann ein grundrissgleicher Kellervorbau vorteilhaft sein, der sich gut als Anschluss- oder Abstellraum nutzen lässt (7.51). Möglich sind auch Auskragungen der Kellerdecke, deren Wärmebrücke mit dem Iso-Bewehrungskorb verhindert werden kann. Das aufwendige Aufmauern von Treppenstufen entfällt bei vorgefertigten

Bild 7.51: a) Abrisssichere Außentreppe über Kellervorbau b) Wärmeverluste durch auskragendes Treppenpodest verhindert man mit dem Iso-Bewehrungskorb c) Fertigteiltreppen mit Klinkerbelag sind sofort begehbar

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Bild 7.52: Gemauerte Treppe mit Stahlbetonpodest und -laufplatte (quergespannt)

Bild 7.53: Abhängigkeit der Stufenmaße gemauerter Treppen vom Steinformat

Stahlbetontreppen mit Klinkerbelag. Diese haben einen hohen Qualitätsstandard und sind sofort begehbar (7.51c). Quer zur Hausflucht gespannte Stahlbetonbalken und/oder Platten ermöglichen Unterkonstruktionen mit größeren Spannweiten und die Unterbrechung der unerwünschten Wärmebrücke. Als Auflager dienen der Außenrand der Kelleraußenwand auf einer Seite und gegenüber ein Streifenfundament (7.52). Die gemauerten Stufen von Kelleraußentreppen erhalten als Unterbau eine etwa 10 cm dicke Betonsohle auf angeschrägtem gewachsenen Boden oder eine beidseitig untermauerte quergespannte Stahl beton platte über aufgefülltem Baugrund. Die Steigungshöhe gemauerter Stufen ist unter Berücksichtigung der gewählten Steinformate festzulegen. Bei Wangen aus Sichtmauerwerk sollen die Stufen mit Schichtoberkanten abschließen (7.55). Ein Gefälle von 1 bis 2 % verhindert stehendes Regenwasser auf Stufen und Podesten. Gemauerte Außentreppen sind durch waagerechte und senkrechte Sperrschichten gegen Bodenfeuchtigkeit zu schützen, um Verfleckungen, Ausblühungen und Frostschäden sowie Feuchteübertragung in die Gebäudeaußenwand zu vermeiden.

zwei Vollgeschossen. Dabei gelten die Bauweisen, die sich aus alter Treppenbautradition herausgebildet haben, im Prinzip auch heute noch. Die Blocktreppe gilt als älteste Konstruktionsform. Schwindrisse und Verformungen an den großformatigen Stufen lassen sich durch schichtverleimtes Holz unterbinden. Die hohe Tragkraft ist an breiten, repräsentativen Treppen vorteilhaft nutzbar (7.54).

Bild 7.54 Holztreppe mit Holm und Keilstufen aus brett-schichtverleimtem Holz

Zu den Wangentreppen zählen die eingeschobene und die eingesägte Treppe, die (voll-) gestemmte und halbgestemmte Treppe (7.55 und 7.56).

7.6.4 Holztreppe Holztreppen bestechen durch die Schönheit ihres Materials. Stil- und kunstvolle Gestaltung finden wir vor allem an alten, klare und elegante Linienführung an modernen Treppen. Die streng gefassten Baubestimmungen der Bundesländer gestatten Holztreppen wegen der Brandgefährdung nur noch in Gebäuden bis zu

Bild 7.55: a) Eingeschobene, b) eingesägte (eingeschnittene) Treppe


Bild 7.56: a) (Voll-)gestemmte, b) halbgestemmte Treppe Bei der eingeschobenen Treppe werden die Trittstufen mit ihren schwalbenschwanzförmig ausgebildeten Rändern in vorbereitete Gratnuten an den Seitenwangen eingeschoben. Gerade Nuten sparen Arbeit, erfordern aber zusätzliche Verspannungen zwischen den Wangen (z.B. mit 2 bis 3 Schraubenbolzen), um die Raumstabilität zu verbessern. Der untere Wangenrand bleibt auf einer Resthöhe von 4 bis 5 cm (Vorholzmaß bzw. Besteck) unversehrt, was der Biegefestigkeit der Wangen zugute kommt (7.55a). Die eingesägte (eingeschnittene) Treppe gleicht der eingeschobenen. Doch sind die Nuten rechtwinklig und verlaufen von Vorder- bis Hinterkante Wange. Die Tragkraft ist geringer. Die schon beschriebenen anziehbaren Treppenschrauben oder auch verkeilte Zapfen müssen die Raumstabilität sichern (7.55b). Sowohl eingeschobene als auch eingesägte Treppen können unterseitig verschalt werden. Gestemmte Treppen. Ihre Wangenmaße sind für beidseitig notwendige Vorholzbreiten (Bestecke) von 4 bis 5 cm festzusetzen. Die ungeschwächten Wangenränder und die nötige große Wangenhöhe gewährleisten hohe Tragsicherheit. Für die Aufnahme der Tritt- und Setzstufen werden die Wangen etwa 2 cm tief eingestemmt (7.56a). Die mittig überhöhte Setzstufe kann zwischen den Trittstufen auf Spannung gesetzt werden. So verhindert sie unerwünschtes Knarren und steift besser aus. Zusammen mit den vorgespannten Treppenbolzen entsteht ein sehr stabiles räumliches Tragwerk, das auch bei viertel und halbgewendelten Treppen freitragend konstruierbar ist. Die Verbindung zwischen Stufen und Wangen erfolgt zunehmend auch mit Schrauben, die von außen durch die Wange ins Hirnholz der Stufe geführt werden. Vorgebohrte zylindrische Wangenaussparungen ermöglichen versenkte Schrauben-

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köpfe. Holzdübel oder -propfen verschließen diese Löcher. Das Knarren der Treppe beim Begehen lässt sich auch verhindern, wenn zwischen Unterkante Trittstufe und Oberkante Setzstufe ein Zwischenraum von ~ 0,5 cm gelassen wird, der auf der Treppenvorderseite oder auch beidseitig durch eine Leiste abgedeckt wird. Neuerdings versieht man die Wangenschlitze auch mit elastischen Massen, so dass die eingelassenen Stufen schon in der Wange elastisch gelagert und somit auch Knarrgeräusche ausgeschlossen sind. Der halbgestemmten Treppe fehlen die aussteifenden Setzstufen, so dass wie bei eingeschobenen und eingesägten Treppen zusätzlich eine seitliche Stützung (Halterung) notwendig werden kann (7.56b). Einseitig und verdeckt eingebaute Schraubenbolzen zieht man aus optischen Gründen vor.

Die aufgesattelte Treppe besteht aus Tragholmen und aufgesetzten (aufgesattelten), seitlich überstehenden Trittstufen (7.57). Bei älteren Treppen finden wir auch Setzstufen. Die Trittstufen lagern auf waagerechten Einschnittflächen der Holme oder auf zusätzlich angebrachten Konsolen. Durch den stufenförmigen Einschnitt werden die Tragholme erheblich geschwächt. Ein statischer Nachweis erspart unliebsame Überraschungen! Als Anhaltswert dient wie bei Wangentreppen die Regel „nutzbare Holm- bzw. Wangenhöhe = 1/20 Wangenbzw. Holmlänge“. Als Dicke reichen 6 bis 7 cm.

Bild 7.57: Aufgesattelte Treppe

Holm- und Wangenauflager können je nach Befestigung die Auflagerreaktionen a bis c in Bild 7.58 auslösen. Wie dort erkennbar, lässt sich die Holmund Wangenstützung durch mindestens ein festes Auflager sichern – wie Leitern, die unten unverschieblich gelagert

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Bild 7.58: Auflagerreaktion an Treppenwangen und Holmen a) Festpunkt am Treppenantritt b)am Treppenaustritt c) bei senkrecht gestützten Wangen und Holmen entfallen die Horizontalkräfte

Bild 7.59: Wangenlagerung nach Bild 7.58b mit einschraubbarem Lagerelement aus 1-Stahl

oder oben fest eingehängt sind (7.58). Am einfachsten ist meist, den Wangenfußpunkt zu fixieren, z.B. durch die eingeschnittene Klaue (Geißfuß). Spaltgefahr verhindert man durch eingezogene Bolzen, besser noch durch Lagerprofile aus I-Stahl (7.59). Neuartige Hängewinkel mit runden Zapfen schließen sowohl horizontale Stützkräfte als auch die Spaltgefahr an den Wangen- und Holmenden aus (7.60). Sie ermöglichen den Stützfall C nach Bild 7.58c. Wegen der fehlenden Schubkräfte kann hier auch die horizontale Stützung des Auflagers entfallen. Geländerpfosten an den Enden der Treppenläufe bieten solide Befestigungsmöglichkeiten für Handlauf und Geländerfüllung. Viertel- und halbgewendelte Holztreppen nach handwerksgerechter Ausführung erhalten am Treppenauge gerundete Wangen- und Handlaufstücke (Kropfstücke, Krümmlinge). Zur Verbindung mit den geraden Wangenteilen dienen Zapfen oder Doppelzapfen, zur kraftschlüssigen Verspannung verdeckt eingebaute Kropfschrauben. Im Detailplan erfordert die Darstellung des Krümmlings in der Treppenansicht eine Abwicklung der Treppeninnenwange. Bild 7.61 zeigt die Konstruktion und zugleich eine vorteilhafte Wendelmethode für viertelgewendelte Holztreppen. Zunächst bereiten wird den Grundriss bis auf die Wendelstufen vor, ebenso die Ansicht einschließlich

Bild 7.60: Wangenlagerung nach Bild 7.58c. Auflagerwinkel aus Stahl mit Dollen ermöglichen die ausschließlich vertikale Treppenlagerung

der Höhenlinien aller Stufenoberkanten. Aus dem Grundriss übertragen wird die Länge des gewendelten Teils der Innenwange auf die Grundlinie der Wangenabwicklung neben der Ansicht. Dabei beginnen wir mit den Krümmungspunkten a, b und c. Dazu kommen die Normalauftritte der angrenzenden Stufen 7 und 9. Deren Lotrisse ergeben mit den entsprechenden Fluchtlinien der Stufenoberkanten aus der Ansicht die Vorderkanten der Stufen 1, 2, 8 und 9 in der Wangenabwicklung. Wir verbinden die Stufenkanten, halbieren die Strecke 2/8 und errichten die Mittelsenkrechten in den Streckenhälften. In den Schnittpunkten mit den Senkrechten zur Treppensteigung an den Stufenkanten 2 und Serhalten wir Mittelpunkte für kreisförmige Anschlusslinien an die Wangenober- und -unterkante sowie zwischen den Stufenkanten 2 und 9. Sie ergeben im Schnitt mit den Stufenfluchtlinien aus der Ansicht die Setzstufenvorderkanten. Ihre Lotrisse auf die Grundlinie der Abwicklung erbringen die Stufeneinteilung der Wendelstufen an der Innenwange. Durch Übertrag in den Grundriss und durch die Verbindungslinien mit den zugehörigen Teilungspunkten der Lauflinie finden wir Form und Größe der Wendelstufen. In der Wangenabwicklung begrenzen wir Länge und Höhe des Krümmlings durch Lotrisse über den Punkten a und c; über b finden wir die Krümmlingsmitte. Durch Projektion der Wangenpunkte a, b und c aus Grundriss und Abwicklung in die Ansicht ergeben sich dort die Grenzpunkte des Krümmlings.

Aus Kostengründen ersetzt man heute (leider) oft den Krümmung durch rechtwinklige Wangenverbindungen.


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Bild 7.61: Viertelgewendelte gestemmte Holztreppe a) Wangenaufriss bestätigt gleichmäßigen Wangenschwung b) Grundriss Ansicht c) Konstruktion der inneren Lichtwangenseite d) Verbindung von Wange und Krümmung mit verdeckt eingebauter Kropfschraube

7.6.5 Stahltreppe Stahltreppen werden überwiegend im Industrie-und Gewerbebau ausgeführt. Ihre Vorteile sind: hohe Tragfähigkeit bei geringer Eigenlast, einfache Verbindungsmöglichkeiten durch Schrauben und Schweißen, weitgehende Vorfertigung in der Werkstatt sowie einfache Demontage und daher Wiederverwendbarkeit an anderer Stelle. Nachteile wie Rostanfälligkeit und früher Stabilitätsverlust durch Feuer lassen sich durch vorbeugende Maßnahmen abschwächen. Industrietreppen haben meist das Steigungsverhältnis 1 : 1,2 (z.B. s/a = 20/24) und Trittstufen aus Gitterrost nach DIN 24531 bzw. aus Warzenblech. Die Konstruktion lässt sich auch hier in Wangen- und aufgesattelte Treppen gliedern. Auf Setzstufen wird überwiegend verzichtet. Hol-

Bild 7.62: Stahltreppen a) Wangentreppe mit aufgelegten Stufen, b) aufgesattelte Stahltreppe mit Stufenauflager Konsolen, c) Wangentreppe mit eingeschweißten Stahlblechstufen

me oder Wangen aus I-, C-, L- und I-förmigen Trägern oder aus Hohlprofilen mit aufgeschweißen Konsolen bilden den tragfähigen Unterbau für die aufgesattelten Stufen aus Stahlblech, Werkstein oder Holz (7.62a, b).

Bild 7.63: Kombinierte Treppe (Stahl/Holz, Stahl/Werkstein) mit abgewinkeltem Stahlrohrholm

Wangentreppen mit eingeschweißten Stahlstufen ergeben besonders stabile Tragwerke. Hier genügen oft schon Wangen aus dickem Stahlblech statt Profil- oder Hohlträger (7.62b, c). Als Holme eignen sich auch leiterartige Hohl-

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profile, die mit aufgesattelten Plattenstufen aus Holz oder Werkstein ansprechende, sehr leicht wirkende Treppen bilden und vielfach als Zugang für Wohn-, Geschäfts- und Büroräume verwendet werden (7.63). Gleiches gilt für Mittelholme aus Hohlprofilen, die ihrer hohen Torsionsfestigkeit wegen auch gewendelten Treppen sichere Standfestigkeit verleihen (7.64). Der Bau von Spindeltreppen wird durch die Möglichkeit des Anschweißens der Wendelstufen an die Spindel wesentlich vereinfacht.

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Bild 7.64 Einholmtreppe mit torsionssteifem Mittelträger

7.6.6 Handlauf, Geländer und Kantenschutz Handlaufquerschnitte in griffgerechter Größe sind 4 bis 6 cm breit (7.65). Leichte Handläufe erfordern stützende Stabgeländer. Kräftige, biegesteife Formen können zusätzliche Füllungen aufnehmen (z.B. Sicherheitsglas).

Bild 7.65: Handlaufquerschnitt (Beispiele) a) aus Flachstahl mit Messingauflage b) aus Holz c) aus Flachstahl mit Kunststoffauflage

Geländerstäbe (-pfosten) sichern die Seitenstabilität des Geländers. Je nach Material und Konstruktion lassen sie sich in Massivstufen oder an den Seitenflächen von Wangen, Holmen oder Laufplatten verankern (7.66).

Bild 7.66: Geländerbefestigung an Massivtreppen (Beispiele) a) im Bohrloch der Werksteinstufe b) mit dübelverschraubten Bolzen an der Laufplattenseite

Kantenschutzprofile (Stoßkanten) aus Kunststoff oder Metall verbessern die Sicherheit von Treppen mit glatten Trittflächen und schützen zugleich die Stufenkanten vor mechanischer Beschädigung und frühzeitiger Abnutzung (7.67).

Bild 7.67: Kantenschutzprofil a) Kunststoffprofil für vorgefertigte Stufen b) geripptes Kunststoffprofil für 3 bis 4 mm Stufenbelag c) Metall-Vorstoßschiene

7.6 Projektaufgabe

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7.6 Projektaufgabe Aufgabe 1: Für das geplante Einfamilienwohnhaus ist eine Kellergeschosstreppe aus Stahlbeton zu planen.

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Es soll eine einläufige, im Antritt ¼ gewendelte Treppe sein. Die Stufen sollen rechts und links in Mauerwerk aufgelagert werden. Der Treppenlauf spannt in den Fußboden bzw. in die Decke ein. Die Stufen sind mit Fliesen zu belegen. Materialangabe: Treppenlauf: Stahlbeton d = 14 cm Stufenbelag: Steinzeugfliesen d = 2 cm Trittstufen: Mörtelbett = 2 cm Setzstufen: Mörtelbett = 1 cm

Untertritt = 2 cm Geschosshöhe = 2,70 m Fußbodenaufbau siehe Querschnitt A – A. 1. Berechnen Sie die Stufenanzahl. 2. Ermitteln Sie die Stufenbreite und Stufenhöhe. Wenden Sie die Schrittmaßregel an. 3 Zeichnen Sie einen Längsschnitt durch die Treppe im Maßstab 1:20, die Treppe soll 1,00 m breit sein. 4 Der An- und Austritt ist als Detail im Maßstab 1:5 zu zeichnen.

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7.6 Projektaufgabe

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Aufgabe 2: Planen Sie die Geschosstreppe zwischen Erd- und Obergeschoss des Einfamilienwohnhauses. Die Bauherren wünschen eine offene Holztreppe mit einem mittigen Holm und Keilstufen aus brettschichtverleimtem Holz.

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1. Berechnen Sie die Stufenanzahl. 2. Ermitteln Sie die Stufenbreite und Stufenhöhe. Wenden Sie die Bequemlichkeitsregel an. 3. Zeichnen Sie einen Längsschnitt durch die Treppe im Maßstab 1 : 20. Die Treppen-

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stufen sollen 1,00 m breit sein und 2 cm Abstand zu den Wänden aufweisen. Die Geschosshöhe ist 2,70 m. 4. Der An- und Austritt ist als Detail im Maßstab 1 : 5 zu zeichnen.

7.6 Projektaufgabe

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Aufgabe 3: Der Treppenlauf vom Zwischenpodest zum Geschosspodest des Obergeschosses wird mit einer Dicke d = 14 cm in C20/25 hergestellt. Als Betonstahl wird BSt IV S verwendet, die Betondeckung ist mit nom c = 2,5 cm festgelegt. Das Zwischenpodest mit d = 14 cm ist quergespannt, das Geschosspodest mit d = 18 cm ist gleichgespannt. Die Hauptbewehrung des Treppenlaufs und des gleichgespannten Podests besteht aus Stäben ∅ 10/10 cm, die des quergespannten Podests aus Stäben ∅ 10/12,5 cm. Als Querbewehrung (VSt) werden Stäbe ∅ 8/30 cm eingebaut. Zulagen an den Knickstellen haben den gleichen Stabdurchmesser und Abstand wie die Hauptbewehrung.

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Aufgaben zu Abschnitt 10

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1. Was versteht man unter a) Tritt- und Setzstufe, b) Tritt- und Stoßfläche, c) Holm, Wange und Laufplatte? 2. Unterscheiden Sie Stufen nach ihrer Querschnittsform. 3. Was bedeuten die Begriffe Treppenlauflänge und nutzbare Treppenlaufbreite? 4. Worin unterscheiden sich a) Geschoss- und Ausgleichstreppen, b) Rechts- und Linkstreppen, c) einund zweiläufige Treppen, d) gleich- und gegenläufige Treppen? 5. Unterscheiden Sie Treppen mit gewendelten Stufen von Wendel- und Spindeltreppen. 6. Was müssen Sie in der Zeichnung einer Treppe a) im Vorentwurf, b) im Entwurf, c) im Ausführungsplan angeben? 7. Welche nutzbare Laufbreite schreibt die DIN 18065 für Wohngebäude mit 2 Wohnungen mindestens vor? 8. Welche Grenzmaße gelten nach DIN 18065 für Treppensteigung und -auftritt in Wohngebäuden und anderen Gebäuden? 9. Nennen Sie die Mindestmaße für lichte Durchgangshöhe und die Höhe von Geländern und Umwehrungen. 10. Welche Beziehung besteht zwischen Gehbereich und Lauflinie? 11. Erläutern Sie die Kurzzeichen B und F 90. 12. Wieviel Auftritte hat eine einläufige Treppe mit 15 Steigungen? 13. Wie lautet die Schrittmaßregel? 14. Lösen Sie zeichnerisch 15 Wendelstufen einer halbgewendelten Treppe mit 90 cm nutzbarer Laufbreite, 25 cm Abstand zwischen den Wangeninnenkanten, Steigungsverhältnis 18,3/27, symmetrische Stufenanordnung. 15. Zeichnen Sie im Evolutenverfahren eine viertelgewendelte Treppe mit beidseitig gewendelten Stufen, 85 cm nutzbare Laufbreite, 15 cm Radius bis Innenkante Innenwange, 7 Wendelstufen, freie Bemessung, Steigungsverhältnis 17/28. 16. Wie unterscheiden sich quer- und längsgespannte Stahlbeton-Laufplatten hinsichtlich Beanspruchung, Auflager und Konstruktionsdicke? 17. Beschreiben Sie die Bewehrungsführung von Stahlbetontreppen im Bereich einund ausspringender Ecken. 18. Warum müssen Arbeitsfugen in Stahlbetontreppen vor der Bewehrungsplanung festliegen? 19. a) Welche Möglichkeiten gibt es, die Stufen am Podestrand zweiläufiger (gegenläufiger) Treppen mit Halbpodest anzuordnen? b) Welche Auswirkungen ergeben sich jeweils für Podestdicke, Handlaufführung und Verlauf der unteren Abknicklinie? 20. Nennen Sie die Vorteile vorgefertigter Treppenteile. 21. Welche Materialanforderungen stellt man an gemauerte Außentreppen? 22. Wie lassen sich Eingangstreppen an unterkellerten Gebäuden abrisssicher gründen? 23. Welche Bauarten gibt es für Holztreppen? 24. Vergleichen Sie die Wangenausbildung an gestemmten, eingesägten und eingeschobenen Treppen sowie ihren Einfluss auf Tragsicherheit und Stabilität der Treppen. 25. Welche Faustregel gibt es für die Bemessung der nutzbaren Holm- bzw. Wangenhöhe? 26. Warum empfiehlt sich der statische Nachweis für Treppenholme aufgesattelter Holztreppen? 27. Welche Auflagerungsmöglichkeiten gibt es für Wangen und Holme? 28. Wie lässt sich der gleichmäßige Wangenabschwung an viertel- und halbgewendelten Treppen am besten kontrollieren? 29. Welches Steigungsverhältnis bevorzugt man für Industrietreppen? 30. Nennen Sie die Möglichkeiten der Formgebung und Befestigung von Stahlstufen.

7.7 CAD: Treppen

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7.7 CAD: Treppen Voraussetzung zum Erzeugen der Treppen im CAD ist die Beherrschung der fachlichen Inhalte. Drei Vorgehensweisen sind zu unterscheiden: a) 2D. Die Treppe wird wie beim traditionellen Zeichnen im 2D konstruiert. Grundriss und Schnitt werden einzeln mit Linien, Kreisen, Bögen usw. gezeichnet, schraffiert, bemaßt und beschriftet Jede Änderung muss einzeln in allen Darstellungen erfolgen (vgl. CAD LF 01-05). b) Allgemeines 3D.: Die Treppe wird im 3D mit allgemeinen 3D-Funktionen erzeugt. Die Grundfläche der Treppe wird in der Vorder- bzw. Seitenansicht als geschlossenen Fläche konstruiert und um die Laufbreite (Erzeugende) ausgestoßen (vgl. CAD: LF 06). Derartiges Konstruieren ist bei einläufigen geraden Treppen problemlos, schon bei Winkeltreppen und insbesondere gewendelten Treppen aber kaum durchführbar. Mit weiteren 3D-Elementen wird das Treppenmodell mit Tritt- und Setzstufen, Geländer usw. vervollständigt. Automatische Schnittführungen und Ansichten sowie Mengenermittlungen sind zwar nun möglich, aufgrund des hohen Zeitaufwandes ist diese Vorgehen aber nicht effektiv und ökonomisch. Hier setzen Programmerweiterungen der Softwarehäuser (=Treppenmodule) an. c) Treppenmodule erleichtern das Konstruieren. Mit vielfältigen nummerischen Vorga-

Bild 7.67 Treppenerzeugung 3D

ben in Dialogboxen und wenigen Positionierungen wird dem Anwender ein erheblicher Teil der Konstruktionsarbeit abgenommen. Die Vielfalt der angebotenen Module ist aber erheblich: von „quick and dirty“ bis zu professionellen Anwendungen, die kaum einen Wunsch offen lassen. Ausgangspunkt einer jeden Berechnung und damit auch der Eingabe in einem Treppenmodul sind die Höhen. Notwendige Eingaben: – Geschosshöhe FFB und oberer und unterer Aufbau – gewünschte Steigungshöhe (z.B. 17) und das Schrittmaß (59-65 cm). – Treppenlaufbreite und Laufplattendicke Mit diesen wenigen Vorgaben kann ein Treppenmodul die Geometrie einer jeden Treppe berechnen, genaue Steigungshöhe, Anzahl der Steigungen, Neigung, Treppenloch, evtl. Abweichungen von der Sicherheits- und Bequemlichkeitsregel. Bei unsinnigen Eingaben sollte eine Überprüfung der DIN-Vorschriften erfolgen. Zu geringe Auftrittsbreiten, zu hohe Steigungen, Unter- bzw. Überschreitungen des Schrittmaßes verlangen Warnhinweise auf dem Bildschirm in einer Message-Box. Die Breiten gewendelter Stufen werden aufgrund voreingestellter Formeln bzw. Methoden ebenfalls vom Modul ermittelt. Sie sind zunächst ein Vorschlag, den der Anwender akzeptieren oder verwerfen kann. Ähnlich dem traditionellem Leistenverziehen muss jede Stufe einzeln zu verziehen (zu drehen) sein.

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notwendig. Da Treppen in der Regel an Wänden positioniert werden, ist eine Achseingabe unsinnig. Rechtstreppen verlangen normalerweise die Eingabe der linken Wange, Linkstreppen die Eingabe der rechten.

– Eingabeachse (linke oder rechte Wange) Die Eckpunkte der Treppe sind auf dem Bildschirm zu positionieren. Die Information, ob die Treppenlaufbreite nach links oder rechts abgetragen werden soll, ist

Bild 7.68: Achszuweisungen Rechts- und Linkstreppe 7

Je nach Qualität des Treppenmoduls ist eine Vielzahl an konstruktiven Vorgaben möglich. – mit/ohne Laufplatte Stahlbetondecken erfordern eine Laufplatte mit definierter Laufplattendicke, während man bei Holz- und Stahltreppen keine Laufplatte wählt.

– Stufenausbildung Stufenart, Dicken, Belagart, Befestigungen, Untertritt, Attribute/Eigenschaften usw. – Geländer und Handlauf einoder beidseitiges Geländer, Höhen, Abmessungen der Geländerstäbe und des Handlaufes, Materialien, Versätze, Attribute,/Eigenschaften usw.

Bild 7.70: Geländerausbildung

Bild 7.69: Stufenausbildung

Bild 7.73: Material- und LV-Datenbank

7.7 CAD: Treppen

– Material und LV-Text Material- und LVZuweisungen verlangen eine Datenbank.

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Einer Materialnummer (Autowert) werden beliebige Texte, Materialien, Schraffuren, Kennungen, Preise usw. zugeordnet. Durch Zuweisung der Materialnummer sind alle Werte des Bauteils bekannt. Nicht nur automatische Schnitte, Ansichten und Perspektiven sind nun möglich, sondern es kann eine Mengenermittlung, Ausschreibung und Kalkulation erfolgen. Voraussetzungen sind allerdings eine kontinuierliche Pflege der Datenbank und damit auch grundlegende Datenbankkenntnisse (vgl. LF 04). Treppen werde im 2D, mit allgemeinen 3D-Funktionen oder mit einem Treppenmodul erzeugt. Die Eingabe kann durchgängig bis hin zur Mengenermittlung, Ausschreibung und Kalkulation erfolgen.

Bild 7.74: Treppe mit Plattenstufen, Geländer, Schatten

Aufgaben 1. 2. 3. 4. a) b) c) d) e) f) g)

5.

Mit welcher Modellierungsart werden Treppen im allgemeinen 3D erzeugt? Wo sind die Grenzen? Welche Eingaben sind in Treppenmodulen zwingend erforderlich, welche wünschenswert? Welche Anforderungen werden an den Anwender gestellt, um Treppen durchgängig zu bearbeiten. Projektaufgabe: Gruppenauftrag (pro Gruppe 4 Schüler) Planen und konstruieren Sie eine Treppe! Wählen Sie selbständig Material und Ausführung. Gefordert sind: eine traditionelle Grundriss- und Schnittzeichnung 1:10 bzw. 1:20 eine CAD-Zeichnung. Grundriss- und Schnitt 1:10 Im CAD ist die Treppe dreidimensional einzugeben. Der Schnitt ist automatisch zu generieren. Er wird als 2D gespeichert und vervollständigt. eine Detailzeichnung M 1:5 (traditionell oder CAD). Da sie vom gewählten Material abhängig ist, wird sie mit dem Lehrer abgesprochen. eine vollständige Berechnung der Treppe eine Beschreibung der Treppe, z.B. Material, Konstruktionsart, Geländer- und Stufenausbildung eine Excel-Tabelle, in der die Berechnung der Treppe durchgeführt werden kann. Zur Erklärung ist eine Skizze, z.B. als Screenshot, einzubetten (vgl. LF 03). Versuchen Sie, ob mit Ihrem CAD-System ein Film der 3D-Treppe erzeugt werden kann. Hinweis: Führen Sie zunächst eine Internet-Recherche durch. Viele Treppenanbieter stellen auch CADDateien (.dwg, .dgn, .dxf) zum Download bereit. Auf der CD finden Sie im LF 07 bereits derartig durchgeführte Projekte von Auszubildenden der Bauzeichner-Mittelstufe. Es handelt sich hierbei um originale, nicht korrigierte Zeichnungen, Beschreibungen, Filme. Konstruieren Sie für die Grundrisse in Aufgabe 2 die Geschosstreppe mit CAD.

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8 Planen einer Geschossdecke 8.1 Aufgaben einer Geschossdecke Decken tragen als Geschossdecken oder auch als Dachdecken die Verkehrslasten aus der Nutzung auf die Unterkonstruktion, in der Regel Wände, Balken und Stützen ab. Die Decken übernehmen im Rahmen der räumlichen Stabilität die Verteilung und Weiterleitung von horizontalen Lasten am Wandkopf auf die Längswände. Sie erfüllen zugleich die Funktion eines Raumabschlusses. Damit müssen Decken auch bauphysikalische Anforderungen erfüllen, die sich aus Brandschutz, Schallschutz und Wärmeschutzanforderungen ergeben.

Diese Anforderungen an die Decke werden durch unterschiedliche Schichten des Deckenaufbaus erfüllt. Auf der Rohdeckenkonstruktion, die im Normalfall die Tragfunktion übernimmt, werden Deckenauflagen und oder Unterdecken angebracht, die die weiteren Funktionen übernehmen sollen. Neben den Anforderungen aus der Tragfunktion muss die Deckenkonstruktion die bauphysikalischen Anforderungen des Brandschutzes, des Schall- und Wärmeschutzes erfüllen.

8.2 Deckenkonstruktionen Als Deckenkonstruktion findet man Plattenkonstruktionen, Plattenbalken, Rippendecken oder Balkendecken. Als Material kommen Beton und Stahlbeton, Holz und Stahl sowie Verbundlösungen aus Holz-Beton oder Stahlbeton zur Ausführung. Die Wahl der Deckenkonstruktion in statischer Hinsicht wird im wesentlichen von der Grundrissgeometrie und der Nutzung und der daraus resultierenden Belastung der Decke bestimmt. Eine gute und wirtschaftliche Deckenkonstruktion ist nur im Zusammenhang mit einer sinnvoll auf das Deckensystem abgestimmten Planung der Unterstützungskonstruktion möglich. Die Anordnung der tragenden Wände oder Unterzüge ist dabei von entscheidender Bedeutung. Es sind möglichst Deckenfeldgrößen anzustreben die zu einer gleichartigen Bewehrung führen. Lange und kurze Stützweiten im Wechsel führen zu einem hohen Materialverbrauch und sind in der Regel unwirtschaftlich.

Decken sind im Regelfall ebene waagerechte Systeme. Es können jedoch auch Höhenversprünge durch Ebenenversatz auftreten, die nicht durch getrennte Deckensysteme ersetzt werden können (8.1).

Bild 8.1 Höhenversprung einer Decke

Im individuellen Massivwohnungsbau kommen meistens Stahlbetonvollplatten als Fertigdeckenplatten mit Aufbeton zur Ausführung. Bei der Auswahl der Deckenkonstruktion sind die Einbau- bzw. Herstellungsbedingungen zu beachten. So sind bestimmte Konstruktionen z.B. im Bereich der Altbaurenovierung nicht möglich da die Konstruktionsgewichte zu hoch sind.

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8 Planen einer Geschossdecke

8.3 Übersicht Deckensysteme nach Material 8.3.1 Decken aus Holz Holzbalkenlagen Holzbalkenlagen sind die tragenden Bauteile von Geschoss- und Dachdecken. Holzbalkendecken findet man überwiegend in älteren Einfamilien- und Mehrfamilienhäusern bis zum Baujahr 1960. In neueren Häusern werden Holzbalkendecken für Fertighäuser in Holzbauweise hergestellt.

ökologischen Bauens gewinnen Holzbalkenkonstruktionen wieder an Bedeutung. Nach Lage, Zweck und Auflagerung verwendet man folgende Begriffe für die Benennung der Hölzer einer Holzbalkenlage (8.2). Zwischen- oder Geschossbalken trennen Geschosse voneinander. Ganz- oder Hauptbalken gehen über die ganze Gebäudebreite. Streichbalken liegen vor durchgehenden Querwänden. Sie erhalten nur die halbe Belastung

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Bild 8.3: Wand und Wandbalken lassen sich durch Keile oder gleitend elastisch mit U-Profilstahl verbinden. Abfangträger (z.B. I-Stahl) bieten tragfähige Wandauflager (Deckenausbau nicht dargestellt)

Bild 8.2: Ausschnitt einer Holzbalkenanlage (Draufsicht) 1 Zwischenbalken 6 Wechsel 2 Ganz- (Hauptbalken) 7 Füllholz 3 Streichbalken 8 Giebelbalken 4 Stichbalken 9 Kopfanker 5 Wandbalken(s. a. 5.8) 10 Giebelanker mit Spannbohlen

Zunehmend sind dagegen aufwändige Reparaturarbeiten an Holzbalkendecken beim Sanieren alter Bausubstanz auszuführen. Daher ist die Kenntnis der Konstruktion von „klassischen“ Holzbalkendecken von Vorteil. Im Rahmen des

ihrer Nachbarbalken und können daher schmaler sein - wegen der Gefahr des Verwerfens und Ausbeutens jedoch möglichst nicht unter 8 cm. Seitlich aufgenagelte Dachlatten stellen den notwendigen Kontakt zur angrenzenden Querwand her. Wandbalken überdecken schmalere Wände auf ganzer Länge. U-Profile oder Keile stellen den unverschieblichen Kontakt her. Mit bündig angebrachten Seitenlatten sind u.U. zusätzliche Anschlussflächen für Verkleidungen zu schaffen. Bundbalken schließen Fachwerkwände nach oben ab (8.3). Stichbalken liegen parallel zu den Ganzbalken, haben jedoch nur an einer Seite ein Wandauflager. Auf der anderen Seite sind sie

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8.3 Übersicht Deckensysteme nach Material

höhengleich mit Querbalken (Wechselbalken) verbunden. Wechsel (Balken) bilden die Auflager für Stichbalken. Sie liegen quer zur Balkenlage und sind beidseitig höhengleich an die angrenzenden Ganzbalken angeschlossen, falls vorhanden, auch einseitig mit Wandauflagerung (s. Nr. 6 Abb. 8.2 an der Treppe). Die Ganzbalken haben dadurch zusätzliche Lasten aufzunehmen und müssen daher oft größere Querschnitte erhalten. Giebelbalken (Ortbalken) liegen vor Giebelwänden. Sie gleichen den Streichbalken.

Füllhölzer haben keine statische Aufgabe. Sie schaffen in der Regel zusätzlich erforderliche Nagelflächen zur Befestigung der Unterkonstruktion und der Deckenauflagen. Dachbalken bilden die Dachdecke von Flachdächern. Holzbalken zur Aufnahme gemauerter Wände erfordern meist größere Balkenquerschnitte. Ihre Formänderungen infolge Biegung und Trocknung führen jedoch leicht zu Mauerwerksrissen. Eine zweckmäßige Lösung mit Stahlprofilträgern als Unterzug zeigt Bild 8.2. Nach der Lage im Gebäude unterscheidet man Geschoss- und Dachbalken. Innerhalb einer Balkenlage gibt es Streich-, Giebel-, Wand- und Stichbalken, ferner Wechsel und Füllhölzer.

Bild 8.4: a) Zuganker schaffen kraftschlüssige Verbindungen zwischen Wand und Decke b) Giebelanker wirken nur mit Spannbalken. Sie müssen zwei Balkenfelder erfassen (Deckenausbau nicht dargestellt)

Bild 8.5: Stahlbeton-Ringbalken bieten günstige Verankerungsmöglichkeiten für Holzbalken

Konstruktive Durchbildung einer Holzbalkenlage Balkenabstände Beim Einteilen der Balkenabstände sind zuerst die Giebel-, Streich- und Wandbalken festzulegen. Dazwischen wählt man Balkenabstände von 60 bis 80 cm. Größere Abstände erfordern dickere, biegefeste Bodenbeläge. Häufig passen die Schornsteine durch ein Balkenfeld. Bei überlegter Einteilung der Abstände entfällt dann unnötiger Aufwand für das Auswechseln. Innerhalb eines Raumes sollte sich die Balkenrichtung nicht ändern, weil sonst für das Aufnageln des Bodenbelags und der Deckenverkleidung zusätzliche Konterlatten erforderlich sind. Balkenauflager Balkenenden erhalten Auflagerlängen, die etwa der Balkenhöhe entsprechen. Da Holzbalkendecken wenig zur Gebäudeaussteifung beitragen, sind für Endauflager auf Mauerwerk mindestens 24 cm dicke einschalige Wände nötig. Wände und Decken sind kraftschlüssig zu verbinden. Holzbalken erhalten dafür Zuganker nach Bild 8.4a, bei den Massivdecken gelten die Auflagerreibungskräfte zwischen Deckenbeton und Mauerwerk als ausreichende Verbindung. Die Zuganker (Kopf- und Giebelanker) haben kleinere Abstände als 2 m, in Ausnahmefällen höchstens 4 m Abstand. Sie

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sollen über Wänden oder Pfeilern, nicht über Öffnungen angeordnet sein. Anker an parallel zur Balkenlage verlaufenden Wänden (z.B. Giebelanker) müssen 3 Balken erfassen (= 2 Balkenfelder, 8.4 b). Oft werden StahlbetonRingbalken zur horizontalen Wandaussteifung

gewählt. Holzbalken lassen sich darin einfach verankern (8.5). Der Ringbalken dient als Aussteifung und oberer Halt der Wand. Balkenstöße über Mittelauflagern erhalten zugfeste Verbindungen (8.6). Wechsel- und Stichbalkenanschlüsse nach handwerklich tra-

Bild 8.6: Zugfeste Balkenstöße a) mit seitlich genagelten Stahl- oder Holzlaschen, b) mit Dübel und Heftbolzen, c) mit aufgesetzter Holzlasche

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ditioneller Ausführung schwächen den Holzquerschnitt. Spezielle mechanische Holzverbindungen, z.B. „Balkenschuhe“ aus Nagelblechen oder unsichtbar integrierte aufgenagelte Stahlzapfen (auch -schwerte) in Verbindung mit Stabdübeln sind tragfähiger und z.T. weniger aufwändig (8.7).

Bild 8.7: Zugfeste Balkenstöße a) mit seitlich genagelten Stahl- oder Holzlaschen, b) mit Dübel und Heftbolzen, c) mit aufgesetzter Holzlasche

Feuchtigkeitsschutz Balkenköpfe im Außenmauerwerk sind besonders der Feuchtigkeit ausgesetzt und daher anfällig gegen Schädlingsbefall. Alte Holzbalkendecken zeigen an diesen Stellen die häufigsten und größten Schäden. Das Anlaschen neuer Balkenköpfe nach Bild 8.8 ist daher eine oft notwendige Maßnahme zur Rettung alter Balkenlagen. Zum Schutz gegen Kapillarfeuchtigkeit liegen Balkenköpfe grundsätzlich

auf einer waagerechter Sperrschicht. Ringsum angeordnete Dämmschichten, mindestens aber eine Dämmschicht an der Hirnholzseite, verhindern Wasserdampfkondensat aus abgekühlter Raumluft. Mindestens 2 cm breite Luftschlitze umlüften ständig die Balkenköpfe und trocknen eingedrungene Feuchtigkeit aus (8.9. Zusätzlichen Holzschutz bieten Imprägnierungen der Balkenköpfe gegen Schädlingsbefall. Bei kerngedämmten 2-schaligen Außenwänden oder bei 1-schaligen Außenwänden mit Thermohaut-Verbundsystemen ist Konden-

Bild 8.8: Verrottete Holzbalkenköpfe lassen sich häufig durch angedübelte Passstücke sanieren

satbildung an den Balkenköpfen nicht zu erwarten. Belüftungsschlitze sind daher entbehrlich. Brandschutz ist vor allem beim Hindurchführen der Schornsteinrohre durch Balkenlagen zu beachten. Alle Holzbauteile sollen darum mehr als 2 cm von der Außenkante Rohr entfernt sein.

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Bild 8.9 Balkenkopf im Außenmauerwerk

Der Raum zwischen Schornstein und den ringsum angrenzenden Balken, Wechseln oder Füllhölzern wird in der Regel dicht mit Beton ausgefüllt Balkenabstände von Holzbalkenlagen betragen 60 bis 80 cm. Die Balkenlagen werden durch Kopf- und Giebelanker mit den Außenwänden verbunden. Laschen eignen sich für zugfeste Balkenstöße, Nagelblech-Balkenschuhe oder integrierte nagelbare Stahlverbinder mit Stabbolzenanschluss für Stichbalken- und Wechselauflager. Sperr- und Dämmschichten sowie Belüftungsschlitze schützen die Balkenköpfe an Außenwandauflagern gegen Tau- und Kapillarwasser. Am Schornsteinrohr ist der Brandschutz zu beachten. Neue Holzbauelemente Statt der Balken aus Bauschnittholz können heute weitere auf dem Markt erhältliche Balken verwendet werden. Konstruktionsvollholz ist ein veredeltes Holzerzeugnis aus Bauschnittholz. Durch gezielte Auswahl des Holzes und Trocknung auf zirka 15 % wird eine hohe Formstabilität erreicht. Duo/Trio Balken bestehen aus zwei oder drei miteinander verklebten Balken oder Kanthölzern.

Bild 8.10: Belüftungsöffnungen und dichte Folien schützen Balkenlagen über nicht unterkellerten Gebäuden

Kreuzbalken bestehen aus vier miteinander verleimten Hölzer, deren Rundkante nach innen zeigt, so das ein zentrischer Hohlraum im Inneren des Querschnittes entsteht. Brettschichtholz besteht aus mindestens drei miteinander verleimten Hölzern. Standardquerschnitt Leimholz in [mm] Lieferlängen 12-20m h b [mm] [mm] 60 80 100 120 140 160 180 100 × 120 × × × × 140 × 160 × × × × × × 200 × × × × × × 240 × × × 280 × × × 320 × × × × 360 × × × 400 × ×

Holzträger Holzträger in π Form werden aus Kant-, Furnier oder Leinholz mit Stegen aus OSB-Platten oder Furnierplatten hergestellt. Moderne Decken aus Holzwerkstoffen Neben den klassischen Holzkonstruktionsweisen Balkenlage mit Belag und /oder Unterdecke hat die Holzindustrie neue Bauelemente für den Holzbau entwickelt. Dieses sind vorgefertigte Elemente für Dach-, Decken- und Wandkonstruktionen

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Dazu werden Einzelhölzer in verschiedenen Verfahren zu montagefertigen Deckenelementen Verleimt. (z.B. Lignotrend 8.11)

Brettstapeldecken sind flächige Bauelemente aus massiven, hochkant nebeneinander verleimten oder vernagelten Brettern. Brettstapelelemente werden in Höhen von 6–26 cm, Breiten von 12–100 cm und Längen bis zu 30 m hergestellt. Der Stoß der Elemente kann unterschiedlich ausgebildet werden (8.12). Dübelholzelemente sind mit Holzdübel verbundene und verleimte Hölzer.

8.3.2 Ziegeldecken

Bild 8.11: Deckenelemente Lignotrend Quelle Informationsdienst Holz 8

Ziegel werden aus speziellen Deckenziegeln (8.13, 8.14, 8.15) in Verbindung mit Ziegelgitterträgern oder auch Holzbalken von verschiedenen Ziegelwerken hergestellt.

Frame-Works-Träger Frame-Works Trager sind TT-Träger mit Stegen aus OSB-Platten und Flanschen aus Furnierholz.

Bild 8.13: Deckenziegel für Stahlsteindecken für vollvermörtelbare Stossfugen nach DIN 4159 a) Schnitt b) Ansicht einseitige Stossfuge c) Ansicht beidseitige Stossfuge

Bild 8.12: Brettstapeldecken Informationsdienst Holz

Bei einer Ziegeleinhängedecke werden Gitterziegel zwischen Ziegel-Gitterträger (Holzbalken) eingehängt. Die Decken können ausgeführt werden als: – Balkendecke ohne oder mit bis zu 3 cm Aufbeton. Zulässige Nutzlast bis 5 kN/m2 – Rippendecke mit mindestens 5cm Aufbeton, Nutzlasten bis 5,0 kN/m2. Die Rippendecke hat durch die Aufbetonschicht eine bessere Querverteilung der Lasten und eine

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bessere aussteifende Wirkung gegenüber der Balkendecke. – Plattenbalkendecke mit mindestens 7 cm Aufbeton. Zulässig sind bei 7 cm Aufbeton Nutzlasten von 12,5 kN/m2 bei 12 cm Aufbeton 15 kN/m2. Diese Decken sind für die Aufnahme von leichten Trennwänden in beliebiger Anordnung auf der Decke geeignet.

Im Auflagerbereich der Ziegeldecken sind je nach Belastung mit Stabstahl bewehrte Vollbetonstreifen erforderlich.

8.3.3 Stahlbetondecken Trapezstahldecken sind massive Decken bei denen Stahltrapezbleche als verlorene Schalung verwendet werden. In Verbindung mit Stahlträgern und Setzbolzen wirkt die Betondecke als Verbunddecke, d.h. die Trapezbleche übernehmen die wesentliche Zugkräfte, während die Deckenplatte die Druckkräfte aufnimmt (8.17, 8.18, 8.19).

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Bild 8.14: Deckenziegel für Stahlsteindecken für teilvermörtelbare Stossfugen nach DIN 4159 a) Schnitt b) Ansicht einseitige Stossfuge c) Ansicht beidseitige Stossfuge

Bild 8.17: Trapezstahl-Decke, verschiedene Konstruktionsmöglichkeiten (a bis c) 1 Fertigbetonplatte 2 Trittschall- und Wärmedämmung 3 Estrich 4 mehrschichtige Pressplatte 5 Hartstoffplatte 6 Aufbeton

Bild 8.15: Vorgefertigte Ziegeldecke (JUWÖ)

Als Ziegelelementdecke (8.16) werden die Decken werksmäßig vorgefertigt in Breiten von 1m bis 2,5 m auf Wunsch mit Unterputz. Ziegel-Elementdecke

Bild 8.16

Bild 8.18: Stahlbetondecke mit verlorener Trapezblechschalung 1 Stahlbeton 2 Trapezblech

Balkendecken bestehen aus einzelnen Balken, die dicht nebeneinander verlegt und mit einer mindestens 4 cm dicken Schicht aus Oberbeton

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versehen werden. Der Oberbeton erhält eine Querbewehrung, die für die ausreichende Querverteilung der Lasten auf mehrere Balken sorgt und dadurch unterschiedliche Durchbiegungen der Balken verhindert (8.20).

ckenart ist das Aufbringen einer Ortbetondruckschicht empfehlenswert, aber nicht nötig.

Bild 8.20: Balkendecke ohne Zwischenbauteile

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Bild 8.21: Balkendecke mit Zwischenbauteilen

Bild 8.19: Stahlblech-Verbunddecke (HOESCH) 1 Bodenbelag 2 Ortbeton 3 Schwindbewehrung 4 Profilblech 5 Aufhängeschienen 6 abgehängte Decke 7 Installations- oder Klimakanal 8 Unterkonstruktion

Eine andere Art der Balkendecke wird mit Zwischenbauteilen hergestellt. Dabei werden die Balken mit gleich bleibendem Achsabstand verlegt (häufig 50 oder 62,5 cm). Der Querschnitt des Balkens ist so gewählt, dass er genügend Auflager für die Zwischenbauteile bietet. Die Zwischenbauteile sind meist Fertigteile aus Leichtbeton, können aber auch aus Stahlbeton oder gebranntem Ton bestehen (8.21). Die Balken sind so ausgelegt, dass sie die Last eines Balkenfeldes aufnehmen. Die Zwischenbauteile sind statisch unwirksam und nur für die Verteilung der Last auf die Stahlbetonbalken erforderlich. Auch bei dieser De-

Bei den Balkendecken entfällt das aufwändige Einschalen, eine einfache Unterstützungskonstruktion reicht aus. Balken und Zwischenbauteile sind schnell und leicht zu verlegen. Sie werden deshalb gern bei kleineren Baustellen verwendet, bei denen kein Baukran eingesetzt wird. Bei den Balkendecken sind nur die einzelnen Balken statisch wirksam. Zwischenbauteile und Ortbetonschicht verteilen die Lasten auf die benachbarten Balken. Balkendecken verwendet man häufig bei kleinen Bauvorhaben. Plattenbalkendecken. Wenn große Spannweiten zu überbrücken sind, wird eine Massivdecke infolge ihrer erforderlichen Dicke und damit der Eigenlast unwirtschaftlich. Daraus folgt, dass Zwischenauflager eingeplant werden müssten. Wände kommen dafür aber oft nicht in Frage, z.B. wenn große überschaubare oder befahrbare Räume gewünscht werden. Deshalb baut man Unterzüge als Auflager. Wenn die Unterzüge so konstruiert werden, dass sie mit den De-

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ckenplatten zusammen wirken, spricht man von einer Plattenbalkendecke (8.22).

Bild 8.24: Voute

Bild 8.22: Plattenbalkendecke (vorgefertigt), System Kaiser 1 vorgefertigter Stahlbetonbalken 2 vorgefertigte Platte 3 Ortbeton

In Haupttragrichtung wirken die Balken, die Deckenplatten sorgen für die Abtragung der Lasten in Nebentragrichtung und wirken gleichzeitig im Zusammenhang mit dem Balken.

Bild 8.23: Plattenbalkendecke (vorgefertigt) mit nichttragendem Füllkörper, System Kaiser-OMNIA 1 vorgefertigter Balken mit Bewehrung 2 nichttragender Füllkörper aus Leichtbeton 3 Ortbeton, ggf. mit zusätzlicher Bewehrung

Der Plattenbalken ist statisch günstig, weil in seinem oberen Teil für die Druckkraftaufnahme der verhältnismäßig große Deckenquerschnitt zusätzlich zur Verfügung steht und die Zugkraftaufnahme durch die Bewehrung im Steg erfolgt. Vouten erweitern die Druckzone und verringern die rechnerische Plattenstützweite. Der verringerte Stahlbedarf zahlt sich des höheren Schalungsaufwands wegen jedoch selten aus. Allerdings verbessern Vouten die Krafteinleitung und das Zusammenwirken von Balken und Platte.

Plattenbalken sind durch das Zusammenwirken von Balken und Platte statisch günstige Systeme, die große Stützweiten überbrücken können. Sie finden überwiegend im Industriebau und bei Parkhäusern Anwendung. Bei Rippendecken handelt es sich im Prinzip um Plattenbalkendecken mit geringeren Abmessungen (8.25). Sie können einoder zweiachsig gespannt werden. Einachsig gespannte Rippendecken erfordern eine Mindestquerbewehrung von ∅ 3–4,5 mm. Die Bewehrung in den Längsrippen ist gleichmäßig zu verteilen, Bügel sind erforderlich. Zweiachsig gespannte Rippendecken nennt man (wegen ihrer Untersicht) Kassettendecken (8.26).

Bild 8.25: Stahlbeton-Rippendecke aus Fertigteilen (Decke ist unmittelbar neben dem Balkenauflager geschnitten) 1 Stahlbeton-Fertigbalken 2 vorgefertigte Druckplatte

Bei Rippendecken ist der Schalungsaufwand beträchtlich. Deshalb verwendet man besonders gern Stahlschalung. Eine andere Möglichkeit besteht in der Anordnung von Füllkörpern (Zwischenbauteilen). Sie können statisch wirksam sein, also z.T. mittragen. Dann erfordern sie keine Betonplatte. Sie können aber auch statisch unwirksam sein und wirken dann wie eine verlorene Schalung. Außerdem sorgen sie für eine glatte Deckenuntersicht.

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Bild 8.26: Kassettendecke (Isometrie und Untersicht)

Rippendecken mit Füllkörpern gleichen den Balkendecken mit Zwischenbauteilen. Rippen und Zwischenbauteile sind oft Fertigteile.

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Rippendecken sind Plattenbalkendecken mit kleineren Abmessungen. Sie können einachsig oder zweiachsig gespannt sein. Füllkörper erleichtern das Einschalen. Pilzdecken heißen Deckenplatten, die punktförmig auf Stützen aufgelagert sind. Sie sind zweckmäßig für große, leicht überschaubare Räume. Die Deckendicke muss mindestens 15 cm betragen. Um eine Lastabtragung auf die Stütze zu gewährleisten, sind stets kreuzweise bewehrte Platten erforderlich. Bei punktförmi-

ger Auflagerung besteht die Gefahr des Durchstanzens. Dies verhindert man durch einen breiteren Stützenkopf (Pilzkopf). Er vergrößert die Durchstanzfläche und damit den Widerstand gegen das Durchstanzen (8.27a). Diesen außen liegenden Stützenkopfverstärkungen verdankt die Deckenart ihren Namen. In Frage kommt auch eine entsprechende Bewehrung zwischen Stützenkopf und aufliegender Deckenplatte (innen liegende Stützenkopfverstärkung). Aussenliegende Stützenkopfverstärkungen erfordern einen erhöhten Schalungsaufwand, innen liegende mehr und schwierigere Bewehrung sowie unter Umständen eine dickere Deckenplatte um die Stützkräfte aus der Decke sicher in die Stütze zu leiten.

Bild 8.27: Stützenkopfverstärkung a) außen liegend (Pilzkopf), b) innen liegend (nach DIN 1045)

Pilzdecken sind punktförmig auf Stützen gelagerte, zweiachsig gespannte Deckenplatten. Außen- oder innenliegende Stützenkopfverstärkungen verhindern das Durchstanzen der Decke. Flachdecken Flachdecken sind punktförmig auf Stützen gelagerte Deckenplatten.

Aufgrund der punktweisen Lagerung müssen die Decken so ausgeführt werden, dass ein Durchstanzen an den Auflagerungspunkten nicht möglich ist. Dazu wird Durchstanzbewehrung eingelegt oder der Stützenkopf voutenartig verstärkt (Pilzkopfdecken) um den Querschnitt zu vergrößern. Stahlbetonvollplatten Bei der Stahlbetonvollplatte wird die Decke auf der Deckenschalung in Ortbetonbauweise

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8.4 Tragverhalten von Plattensystemen

hergestellt. Die Decke wird mit Betonstahl in Abhängigkeit von Tragsystem und Belastung bewehrt, wobei eine untere und obere Bewehrung eingebaut werden muss. Für diese Deckenbauweise muss die Deckenfläche und der Deckenrand eingeschalt werden. Stahlbetonplatten als Fertigelemente mit statisch mitwirkender Ortbetonergänzung Bei diesen Decken werden werkmäßig vorgefertigte 4-5cm dicke Deckenelemente mit Stahlgitterträgern auf Montagejochen verlegt (8.28). Das Fertigelement enthält bereits die untere Bewehrung für eine einachsige Tragwirkung. Weitere untere Bewehrung und die obere Bewehrung muss noch vor Ort eingebaut werden. Durch die werkmäßige Herstellung entsteht eine glatte Untersicht der Decke, so dass Putzarbeiten entfallen können.

zuschalen, sowie die Montageunterstützung zur Verlegung der Platten einzubauen. Mit speziellen Gitterträgern sind Montagestützweiten bis zu 5,25m möglich Wirtschaftlich sind einachsig gespannte Stahlbetonvollplattendecken bei üblicher Belastung bis ungefähr li ≤ 6,00m und li ≤ 7.00m bei zweiachsig gespannten Decken Bei größeren Spannweiten werden die Beanspruchungen aus der Eigenlast der Decke im Verhältnis zur aufnehmbaren Nutzlast zu groß. Spannbetondecken (Spanbetonprinzip siehe LF14I) werden als Spannbetonmassivdecken, als Spannbetonhohldielendecke oder auch als Isodecke im Verbund mit PS-Schaum an der Unterseite der Decke als Fertigteile hergestellt. Alle Decken aus Spannbeton können daher direkt nach der Verlegung belastet werden. Die Decken gibt es in Deckendicken von 15– 40 cm. Im Wohnungsbau sind mit diesen Decken Spannweiten bis zu 14,5 m möglich.

Bild 8.28: Stahlbetonplatte mit Ortbetonergänzung

Bei diesem System entfällt die flächige Deckenschalung. Es ist nur der Deckenrand ein-

Bild 8.29 Querschnitt Spannbetondeckenelement

8.4 Tragverhalten von Plattensystemen Als Platten werden in der Statik Flächentragelemente bezeichnet bei denen die Breite viermal größer ist als die Höhe. Die üblichen Deckenkonstruktionen sind in der Regel Plattensysteme.

zen werden als punktweise Stützung angesehen (8.30.) Je nach Unterstützung unterscheidet man einseitig eingespannte zweiseitig, dreiseitig, vierseitig eingespannte oder gelagerte Platten, bzw. punktweise gestützte Rechteckplatten.

Bauelemente sind Platten wenn b > 4 · h und lmin/h ≥ 2 Bei Platten bildet die Unterstützung des Plattenrandes und die Lastabtragungsrichtung(en) ein Unterscheidungskriterium. Die Stützung einer Platte kann linienförmig, punktförmig oder unterbrochen sein. Wände bilden eine linienförmige Unterstützung, Stüt-

Bild 8.30: Decke mit unterschiedlichen Lagerungsbedigungen

8

386


Nach der Anzahl der aufgelagerten Seiten unterscheidet man zweiseitig, dreiseitig und vierseitig gelagerte Platten.

Beispiel: Bennennung der Decke in Bild 8.31a Einachsig gespannte rechteckige Einfeldplatte, zweiseitig gelagert.

Zweiseitig gelagert (einachsig)

Deckenplatten werden nach Stützung, Tragrichtung, Grundrissform und statischem System benannt.

Bild 8.31a: Zweiseitig gelagerte Deckenplatte

Einachsig gespannte Platten tragen die Lasten überwiegend in nur einer Richtung ab. Platten sollten einachsig konstruiert werden, wenn das Verhältnis Ly/Lx ≥ 2 beträgt. (Ly: = längere Seite. Lx = kurze Spannrichtung.) (8.32)

Dreiseitig gelagerte Platte (zweiachsig) 8

Bild 8.32 Tragrichtung von Platten Bild 8.31b: Dreiseitig gelagerte Deckenplatte Vierseitig gelagerte Platte (zweiachsig)

Bild 8.31c: Vierseitig gelagerte Platte

Nach der Tragrichtung unterscheidet man einachsig und zweiachsig gespannte Platten (8.32). Platten werden auch nach ihrer geometrischen Grundrissform als Quadrat-, Rechteck-, Dreiecks-, Kreisplatte usw. bezeichnet. Nach dem statischem System unterscheidet man Einfeldplatten und Durchlaufplatten (Zweifeldplatten usw.)

Eine zweiachsig gespannte Platte trägt die Last in beide Richtungen ab. Zweiachsig gespannte Platten müssen dreiseitig oder vierseitig gelagert sein. Der größere Anteil der Last wird in Richtung der kleineren Stützweite abgetragen. Dies ist die Haupttragrichtung. Daher sollte die Bewehrung in der Haupttragrichtung (kurze Spannweite) außen liegen. Platten sind als zweiachsig tragend anzunehmen wenn die größere Stützweite nichtgrößer ist als das doppelte der kleineren Stützweite. Platten sind zweiachsig zu konstruieren wenn max l/min l ≥ 2,0 Für die Berechnung der Stützweite leff von Platten gelten die gleichen Annahmen wie bei den Balken hinsichtlich der Endauflager, Einspannungen und Mittelauflager (8.33, 8.34). Die Lagerungsbedingungen (8.35) der Einzelplattenränder können unterschiedlich sein. Man unterscheidet:

387


frei drehbare Lagerung (Die Decke kann sich am Auflager verformen). Voll eingespannter Rand (Die Verformung wird durch Einspannung/Auflasten verhindert. Teilweise eingespannter Rand (Eine Verdrehung des Deckenrandes ist mit Einschränkungen möglich). Freier Rand nicht aufgelagert (Der Deckenrand liegt frei). Die Auflagerung kann direkt auf Mauerwerkswände oder Betonwände erfolgen oder indirekt auf Stahlbetonbalken oder Stahlträger. Die Durchbiegung von Platten darf einen bestimmen Werte nicht überschritten, wenn die Gebrauchstauglichkeit gegeben sein soll. Die zulässigen Durchbiegungen dürfen den Wert leff/250 nicht überschreiten (8.36).

Beiwerte α für Trägersysteme Kragarm α = 2,4 beidseitig gelenkig gelagert α = 1,0 einseitig eingespannt α = 0,8 beidseitig eingespannt a = 0,6 Flachdecken Innenfeld a = 0,7 (Bei Betonfestigkeitsklasse > C30/37 α = 0,6) Flachdecken Außenfeld α = 0,8 (Bei Betonfestigkeitsklasse > C30/37 α = 0,7) (Die Stützweiten bei durchlaufenden Systemen dürfen nicht mehr als 25 % voneinander abweichen) Bei hohen Anforderungen an die Verformung sollte li2/d ≤ 150 [m] eingehalten werden. Daraus folgt, das bei Decken mit mehr als 4,20 m Spannweite die Verformungsempfindlichkeit besonders zu beachten ist.

Durchbiegungsbegrenzung max f = leff/250 (bezogen auf Ausgangsnulllinie)

Beispiel: Die Deckendicke einer Decke einseitig eingespannt mit leff = 4,36 m soll ermittelt werden. Lösung: li = 0,8 · 4,36 = 3,49m derf = 3,49 / 35 = 0,0998 m

Wenn verformungsempfindliche Elemente die Decke belasten z.B. Verglasungen soll der Wert max f = leff/500 für die Durchbiegung (incl. Überhöhung) nicht überschritten werden. Statt des Wertes max f = leff/500 kann die Biegeschlankheit leff/d ermittelt werden, wobei gilt: d ≥ li /d mit li = α · leff. α ist ein Beiwert zur näherungsweisen Bestimmung der Momentennullpunktabstände in Abhängigkeit von der Systemstützweite. d ist die statische Höhe der Decke. Für leff wird bei zweiachsig gespannten Platten die kleinste der Stützweiten angenommen, bei dreiseitig gelagerten Platten wird die Richtung des freien Randes angenommen.

= 10 cm mit cnom = 2 cm ergäbe sich eine Deckendicke h = 12 cm. Unabhängig von den Deckendicken in Abhängigkeit von der Stützweite benötigen Stahlbetonvollplatten eine Mindestdicke von h ≥ 7 cm. Für Platten mit Querkraftbewehrung ist eine Deckendicke h ≥ 16 cm und für Platten mit Durchstanzbewehrung(Pilzdecken) eine Deckenhöhe von h ≥ 20 cm gefordert. Baupraktisch und aus Schall- und Brandschutzanforderungen werden Platten jedoch mindestens mit einer Höhe h ≥ = 15 cm ausgeführt.

8

388


8

Bild 8.33: Effektive Stützweiten

Bild 8.34: Stahlbeton-Durchlaufplatte über 4 Felder a) lichte Weiten ln und Auflagertiefen t b) statisches System mit Stützweiten l

Am Endauflager einer Platte ist die Auswirkung der Plattendurchbiegung zu beachten. Will man zu große Kantenpressungen vermeiden sind Zentrierleisten oder Folien mit Zentriereinlage unter der Decke auf der Wand

anzuordnen. Generell sollte bei der Deckenauflagerung auf Mauerwerk eine Zwischenlage aus geeigneter Folie oder Bitumenpappe eingebaut werden.


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Wird auf die Trennlage verzichtet, besteht die Gefahr das an den Mauerwerksecken Risse auftreten können, ausgelöst durch die Verfor-

eingespannterRand

mungen der Decke aus Kriechen und Schwinden, sowie Temperaturbelastungen. (8.37)

gelenkig gelagerter Rand

freier Rand

8

Bild 8.35: Lagerungsarten von Deckenplatten (Beispiele)

Bild 8.36 Durchbiegung/Durchhang

390


8

Bild 8.37: a, b: Klaffung und Risse c, d: Konstruktive Maßnahmen

Bild 8.38: Kombination von Deckenplatten

391

8.5 Grundlagen der Bewehrung von Stahlbetondeckenplatten

Man unterscheidet einachsig und zweiachsig gespannte Platten. Die Durchbiegung von Platten wird in Abhängigkeit von Spannweite begrenzt. Beide Systeme können als Einfeld- oder Mehrfelddecken ausgeführt werden. Dazu kommen Platten mit Kragplatten und nicht rechteckige Grundrissformen.

Bild 8.40: einachsige Mehrfeldplatte

Bild 8.39: Deckenplattensystem

Übliche Deckensysteme können als Kombination aus solchen Einzelplattensystemen behandelt werden. Bei komplexeren Deckensystemen mit zusätzlichen Einzel- und Linienlasten auf der Decke und größeren Öffnungen empfiehlt sich die Konstruktion mit Hilfe von FEM (Finite Element Methode) (8.38, 8.39 8.40).

8.5 Grundlagen der Bewehrung von Stahlbetondeckenplatten 8.5.1 Einachsig gespannte Platten Platten sind grundsätzlich zu bewehren. Dabei ist im Regelfall eine untere Bewehrung in Achsrichtungen der Platte erforderlich und eine obere Bewehrung im Randbereich und im Eckbereich der Platten sowie über den Innenstützungen sofern diese im Plattensystem vorhanden sind. Die Bewehrung besteht aus der Hauptbewehrung in Tragrichtung (unten und oben) und der Querbewehrung senkrecht zur Hauptbewehrung. Der maximale Abstand der Tragstähle ist in Abhängigkeit von der Bauteildicke h festgelegt.

Es gelten für h ≥ 25cm h ≤ 15 cm

s ≤ 25 cm s ≤ 15 cm

Zwischenwerte sind linear zu interpolieren. Mindestabstand der Stäbe a ≥ 2 cm ≥ ds Bei üblichen Plattendicken im Hochbau zwischen 15–25 cm Dicke entspricht der Höchstabstand der Bewehrungsstäbe der Plattendicke h. Stababstand der Stabstahlbewehrung kleiner Plattendicke. Als Querbewehrung ist 1/5 der Tragbewehrung mit einem Stababstand von s ≤ 25cm einzubauen.

8

392


Am Endauflager muss zur Aufnahme ungewollter Einspannungen mindestens 25 % der angrenzenden Feldbewehrung auf ein 1/4 der Feldlänge oben verlegt werden (Abreißbewehrung). Dabei sollte ein Querstab am Rand vorhanden sein (8.41). Es sind mindestens 50 % der Feldbewehrung über Auflager zu führen und zu verankern.

Freie Ränder von Platten sind zur besseren Lastverteilung von Einzellasten und zur Absicherung von Belastungen aus Schwinden des Betons und wechselnden Temperaturen mit einer Randbewehrung aus Steckbügeln zu versehen. Empfohlene Querschnitte: h ≤ 30 cm: as ≥ 1,25 cm2/m h ≥ 80 cm as ≥ 3,5 cm2/m Freie Plattenränder sind mit Steckbügeln zu bewehren.

8

Bild 8.41: Konstruktive Abreißbewehrung bei Endauflagern

In Abhängigkeit von Betonfestigkeitsklasse und dem Querschnitt ist eine Mindestbewehrung einzubauen. Die Bewehrung darf bei Platten maximal (auch bei Übergreifungsstößen) 8 % des Betonquerschnitts nicht überschreiten. Das Versatzmaß bei Platten ohne Querkraftbewehrung beträgt a1 = 1,0 · d

Abreißbewehrung Randbewehrung Bei Wänden die parallel zu der Spannrichtung der Decke verlaufen besteht die Gefahr der Rissbildung an der Oberseite der rechnerisch nicht berücksichtigten Unterstützung. Daher ist in diesen Fällen Abreißbewehrung in Höhe von 60 % der unteren Feldbewehrung im Bereich von ≥ lx/4 beiderseits der Unterstützung anzuordnen. Am Rand vor Platten ist Abreißbewehrungs erforderlich.

8.6 Bewehrung von Deckenplatten Die Bewehrung von Platten wird heute vorwiegend mit Betonstahlmatten vorgenommen. Bei üblichen Hochbauten wie Ein- und Mehrfamilienhäusern werden meist Lagermatten verwendet. Das Bewehren mit Listenmatten ist dann wirtschaftlich, wenn größere Flächen gleichartig zu bewehren sind, oder die gleichen Positionen mehrfach vorkommen. Die untere Bewehrung (Feldbewehrung) einachsig gespannter Platten, wird in der Regel mit R-Matten vorgenommen. Bei zweiachsig gespannten Platten kommen im Regelfall Q-Matten zum Einsatz. Die obere Bewehrung (Stützbewehrung) lässt sich ebenfalls mit R-Matten erreichen. Lediglich bei sich kreuzender Stützbewehrung sollten Q-Matten im Kreuzungspunkt verlegt werden.

Sind die Mattenlängen in Tragrichtung nicht lang genug, müssen die Matten gestoßen werden. Die Stöße sind so anzuordnen das möglichst nicht mehr als drei Matten aufeinander liegen. Sollten die Stahlquerschnitte mit Lagermatten und Listenmatten nicht mehr wirtschaftlich erreichbar sein, können Platten auch mit Betonstabstahl bewehrt werden. Als günstiger Stahldurchmesser sollte 1/10 der Deckendicke als Durchmesser der Stabstäbe gewählt werden. Auf aufgebogene Stähle zur Querkraftaufnahme sollte aus Kostengründen möglichst verzichtet werden. Dazu muss dann die Platte dicker ausgeführt werden um die Querkraftbeanspruchung zu reduzieren.

393

8.7 Grundsätze der Plandarstellung

Tabelle 8.42

Tabelle 8.43

Mindestdicke von Platten in Abhängigkeit der Feuerwiderstandsklasse in [mm] F 30-A F 60-A F 90-A Mindestdicke von Plat80 80 100 ten mit Estrich 80 80 80 min Deckendicke h bei schwimmenden Estrich(Dämmstoffklasse A) 150 150 150 Punktförmig gestützte Platten mit Stützenkopfverstärkung Punktförmig gestützte 150 200 200 Platten ohne Stützenkopfverstärkung

Mindestachsabstand u der Feldbewehrung in [mm] F 30-A F 60-A F 90-A 1-achsig gespannte 10 25 35 Platten(1) 10 20 1-achsig mit konstruk- 10 tivem Querabtrag (b/l ≤ 1,0) (1) 2-achsig dreiseitig 10 25 35 gelagert lx/ly > 1 10 20 30 2-achsig dreiseitig gelagert 1,0 ≥ lx/ly > 0,7 2-achsig dreiseitig 10 15 25 gelagert lx/ly < 0,7 10 10 15 2-achsig, vierseitig gelagert lx/ly ≤ 1,5 (1) gilt auch für durchlaufende, eingespannte und punktweise gestützte Platten aus Normalbeton mit Stütz und Einspannbewehrung. Platten

Bei der Bewehrung von Stahlbetonplatten sind die Anforderungen aus den Brandschutz an die Bewehrung zu beachten. in Abhängigkeit von der Feuerwiderstandsklasse (F30 … F90) werden Mindestdicken und Achsabstände der Bewehrung in der Zugzone gefordert (8.42; 8.43).

8

8.7 Grundsätze der Plandarstellung Als Übersicht dient der Positionsplan der Statik. Im Positionsplan wird die Statische Berechnung mit Hilfe von Bauzeichnungen erläutert. Positionspläne enthalten die wichtigsten Abmessungen des Bauwerks. Im Regelfall die Abmessungen der Querschnitte von Balken, Stützen und Trägern. Bei Sohlplatten und Deckenplatten wird die Spannrichtung und Deckendicke angegeben. Zu den Positionen ist in der Statik die notwendige Bewehrung angegeben (8.44; 8.45).

Abkürzungen für Positionen sind: B11 Balken (Beam) C21 Stütze (Colum) S 102 Platten (Slabs) W11 Wand (Wall) Der Buchstabe bezeichnet das Tragelement, die erste Ziffer das Stockwerk, danach fortlaufende Nummerierung für das Stockwerk. Beispiel: C204 Stütze 4 im 2. Stockwerk

394


8

Bild 8.44: Positionsplan

Die Abmessungen der Decke werden mit allen zur Herstellung erforderlichen Maßen in einem Schalplan dargestellt. Die Schalpläne dienen für die Einschalung der Beton-, Stahlbetonund Spannbetonteile. Im Schalplan müssen Angaben enthalten sein über: – Arbeitsfugen und Fugenbänder – Sauberkeitsschichten, Sperr, Gleit und Dämmschichten – Aussparungen , Durchbrüche und Schlitze – Auflager der Betonbauteile – Einbauteile – Ausbildung der Oberflächen – Angaben zu den verwendeten Baustoffen Schalpläne werden in der Regel als Grundrisszeichnung Typ B erstellt.

Bei geometrisch einfachen Decken kann auf einen Schalplan verzichtet werden, dann sind alle zur Herstellung notwendigen Maße in den Bewehrungsplan aufzunehmen. Nach den Angaben aus der Statik der Decke wird ein Bewehrungsplan für die Decke gezeichnet. Im Bewehrungsplan wird die untere Bewehrung und die obere Bewehrung getrennt in Draufsicht und Schnitt dargestellt. Wenn die Deckenbewehrung aus Betonstahlmatten besteht, können erforderliche Stabstahlbewehrungen im Mattenplan mit dargestellt werden.

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Bild 8.47: Darstellung von Matten

Zu den Verlegeplänen der Bewehrung gehören bei den Mattenbewehrungsplänen Schneideskizzen im Maßstab M: 1:100. In den Schneideskizzen wird jede Mattenposition mit ihrer Abmessungen dargestellt. Die Stabstähle werden zusätzlich in Stahllisten erfasst. Werden die Bewehrungspläne mit CAD-Programmen erstellt werden die zugehörigen Schneideskizzen und Stahllisten automatisch mitgeführt. Man unterscheidet Positions- Schal- und Bewehrungspläne.

Bild 8.45: Bewehrung einer Kellerdecke mit Positionsplan a) Positionsplan, b) untere Bewehrung, c) obere Bewehrung

Sollte bei Decken sehr viel Einzelstabbewehrung erforderlich sein können auch gesonderte Pläne für die Stabstahlbewehrung sinnvoll sein.

Für die Darstellung der Mattenbewehrung gibt es drei Möglichkeiten. Einzelmattendarstellung: (8.46) Die Matten werden mit ihren Umrissen maßstäblich gezeichnet und mit einer Diagonallinie dargestellt. Die Position der Matte wird in ein Quadrat an die Diagonale geschrieben.

8

396


8

Bild 8.46: Einlagige Bewehrung ohne Längsstoß

Mattengruppen: Matten gleicher Position werden mit den äußeren Umrandungen dargestellt. Der Gesamtbereich wird durch eine Diagonallinie gekennzeichnet. Stöße der Matten der ansatzweise dargestellt und vermaßt.

Einachsig gespannte Rechteckplatte Untere Bewehrung Einachsig gespannte Platten werden mit R-Matten bewehrt. Die Tragstähle der Matten werden parallel zur Spannrichtung verlegt. Ist die Mattenlänge kleiner als die notwendige Bewehrungslänge müssen die Tragstähle der Matten gestoßen werden (Tragstoß). Man unterscheidet bei den Mattenstößen den Einebenenstoß und den Zweiebenenstoß. Einebenenstoß Beim Einebenenstoß liegen die Tragstähle in einer Ebene. Zweiebenenstoß (Regelstoß) (8.48) Beim Zweiebenenstoß liegen die Tragstähle durch die Querbewehrung getrennt in unterschiedlichen Ebenen. Bei Betonstahlmatten dürfen Vollstöße ausgeführt werden solange der Querschnitt as unter 12,0 cm2/m bleibt. Bei as ≥ 12 cm2 dürfen nur 60 % der Matten gestoßen werden und nur wenn die Matten die inneren Matten einer mehrlagigen Bewehrung sind. Die Tragstöße sind in jeder Mattenreihe zu versetzen (8.49). Die Tragstöße müssen dabei um mindestens das 1,3 fache der Übergreifungslänge versetzt werden. In Querrichtung werden die Matten ebenfalls überdeckt (Verteilerstoß). Um schmale nicht mehr verwertbare Mattenreste zu vermeiden kann die Breite des Verteilerstoßes größer als notwendig gewählt werden. Man vermeidet Reste und spart mitunter eine Mattenposition (8.46).

Achsdarstellung: Die Achsen von Mattengruppen werden in Breite und Länge dargestellt. Stöße werden angedeutet und bemaßt (8.47). Die Darstellung der Mattenbewehrung im Bewehrungsplan kann mit Einzelmattendarstellung, Achsdarstellung oder Mattengruppendarstellung erfolgen.

Bild 8.48: Zweiebenenstoß

397


Lässt sich der erforderliche Stahlquerschnitt nicht mehr mit einer Mattenlage erreichen kann man eine zweite Mattenlage anordnen.

Bei Tragstößen von Bewehrungsmatten werden Zweiebenenstöße und Einebenenstöße unterschieden.

> 1,3 · ls

8 Einlagig R-Matten mit Längsstoß

Einlagig Q-Matten mit Längsstoß

Bild 8.49: Einlagige Bewehrung mit Längsstoß

Gestaffelte Bewehrung. Da der gesamte Stahlquerschnitt nur an der Stelle der maximale Beanspruchung erforderlich ist, und sich die Beanspruchung im Feld zum Rand hin abbaut kann man zum Rand hin den Mattenquerschnitt verringern, bzw. in Randbereichen auf die zweite Mattenlage verzichten. Zweilagige Bewehrungen sollten nicht ausgeführt werden wenn der Querschnitt mit einer Mattenlage erreicht werden kann. Die Stahlersparnis wird durch den erhöhten Arbeitsaufwand aufgezehrt. Beider Anordnung einer zweiten Mattenlage unterscheidet man nach Art der Anordnung: Zulagebewehrung oder verschränkte Bewehrung. Auch hier sind die Matten durch Versetzen der Stöße so anzuordnen dass sich die Stöße der Mattenlagen nicht überlappen. Die verschränkte Bewehrung ist dann eine Mög-

lichkeit die Längsbewehrung ohne Mattenstoß auszuführen, wenn die Traglänge größer ist als Länge der zweckmäßig gewählten Matte (8.50). Bei der gestaffelten Bewehrung unterscheidet man Zulagebewehrung und verschränkte Bewehrung. Durch gestaffelte Bewehrung kann der Stahlbedarf der Beanspruchung angepasst werden. Obere Bewehrung – Randbewehrung (siehe auch Abreißbewehrung) An den oberen Rändern der Platte ist rechtwinklig zum Rand eine Bewehrung von 25 % der Feldbewehrung auf einer Breite von 0,25 Lx gemessen vom Innenkante Auflager einzubauen sofern es sich nicht um eine frei aufliegende Dachdecke handelt (8.51).

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Zweilagig mitverschränkten Matten

Zweilagig mit Zulagematten

Bild 8.50: Zweilagige Bewehrung 8

Bild 8.52: Die Eckbewehrung in den Ecken frei aufliegender Ränder oben und unten in der Platte ist über eine Länge von 0,3 min leff in jeder Richtung gleich der größten Feldbewehrung

Obere Bewehrung- Drillbewehrung Wenn sich eine Platte unter Belastung in Plattenmitte durchbiegt heben die Ecken der Platte an der Ecke ab. Die Abhebekräfte müssen durch Auflast oder Verankerung aufgenommen werden. Will man das Abheben verhindern muss an den freien Rändern der Platte im Bereich 0,3 lx Drillbewehrung eingebaut werden. Der Querschnitt der Drillbewehrung entspricht der Feldbewehrung.

Bild 8.53: Eckbewehrung für eine Platte mit frei aufliegenden und eingespannten (bzw. durchlaufenden) Rändern a) Ecke mit frei aufliegenden Rändern: volle Eckbewehrung in beiden Richtungen oben und unten in der Platte b) Ecke mit einem frei aufliegenden und einem eingespannten Rand: halbe Eckbewehrung nur rechtwinklig zum frei aufliegenden Rand oben und unten in der Platte c) Ecke mit zwei eingespannten Rändern: keine Eckbewehrung

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Feld. Die genauen Werte liefert die statische Berechnung. Die Stützbewehrung ist einachsig rechtwinklig zur Unterstützungslinie anzuordnen. Sie wird daher mit R-Matten ausgeführt.(8.54)

Bild 8.51: Einspannbewehrung (Randbewehrung) zwischen den Eckbewehrungen oben in der Platte 1 as über eine Länge von 0,25 min leff mit 3

Die Tragstähle für die Drillbewehrung verlaufen senkrecht zum gelenkig gelagerten Rand. Durch Anordnung von Sollbruchstellen oder durch nicht Betonieren der Ecke kann ebenfalls das Abheben eingeschränkt werden (8.52; 8.53).

Bild 8.54: Einlagige Stützbewehrung

Obere Bewehrung - Stützbewehrung Durch die Statik ist die Lage und Anordnung der Stützbewehrung festgelegt. Die Stützmomente bei Platten reichen zirka 0,20 · lx ins

8

Bild 8.54: Zweilagige verschränkte Stützbewehrung

Kommt man bei der gesamten Länge der Stützbewehrung mit einer halben Mattenlänge aus, lässt sich die Stützbewehrung einfach herstellen. Ist die notwendige Stützbewehrung länger als eine halbe Mattenlänge kann man die Stützbewehrung als gestaffelte Bewehrung in Zulagetechnik oder verschränkt verlegen. Im Kreuzungsbereich von Unterstützungen können Q-Matten zur Anwendung kommen ausführen. Hier kommt es auf eine geschickte Anordnung der Matten an, um zu vermeiden das vier Matten übereinander liegen. Dies wird in der Regel dadurch erreicht, dass Verteilerstöße durch die zweite Mattenlage übernommen werden. Dies Verfahren ist zulässig, da die notwendige Bewehrung im Eckbereich geringer beansprucht ist als in Stützmitte jedoch mit demselben Stahlquerschnitt ausgeführt wird. (8.55; 8.56) Die obere Bewehrung in einer Decke ist Stützbewehrung, Randbewehrung und/ oder Drillbewehrung.

400


8

Bild 8.56: Obere Bewehrung

Bewehrung mit Listenmatten Wenn sich bei der Bewehrung von Deckenplatten mit Lagermatten viele Tragstöße ergeben und es sich um größere Flächen bzw. sich wiederholende Geschossdecken handelt, sollte die Bewehrung mit Listenmatten geprüft werden. Bei diesen Matten kann die Stablage und Stablänge durch den Besteller angegeben werden und damit an die statischen Notwendigkeiten angepasst werden. Eine weitere Bewehrungsmöglichkeit für Platten ist die „BAMtec“ Bewehrung. Nach der Berechnung mit FEM Programmen wird die Bewehrung für jede Tragrichtung getrennt hergestellt und durch dünne Querstähle verbunden. Die verbundenen Tragstähle werden dann aufgewickelt. Auf der Baustelle werden die Tragstahlrollen auf die Schalung gelegt und abgewickelt. Damit entfällt das Einmessen und Verlegen der Einzelstahlbewehrung. Querkraftbewehrung Querkraftbewehrung wird bei hoch beanspruchten Platten erforderlich. Die erforderli-

che Bewehrung wird durch aufgebogene Stähle im Auflagerbereich der Platte vorgenommen. Nach Möglichkeit sollte man versuchen die Querkraftbewehrung durch Querschnittserhöhung und höhere Betonfestigkeit zu vermeiden. Im Regelfall lässt sich die Decken dann auch nicht mehr mit Matten bewehren, sondern für die Tragbewehrung ist ebenfalls Stabstahl erforderlich um die geforderten Stahlquerschnittswerte zu errreichen. Mattenstöße Die Übergreifungslängen ls von Betonstahlmatten werden aus dem Grundmaß der Verankerungslänge abgeleitet. ls = lb × α2 × (As,erf / As,vorh) ≥ ls, min lb = Grundmaß der Verankerungslänge α2 = Beiwert zur Berücksichtigung des Mattenquerschnitts α2 = 0,4 + (1/800) × (As,vorh /a) ≥ 1 ≤2

401

8.8 Sonderfälle der Bewehrung

As,erf, As,vorh erforderliche und vorhandene Querschnittsfläche im Stoßquerschnitt in cm2/m

ls,min Mindeswert der Übergreifungslänge = 0,3 × α2 × lb ≥ sq ≥ 200 mm sq = Abstand der (angeschweißten) Querstäbe Übergreifungslänge der Querstäbe (Verteiler) Innerhalb der Übergreifungslänge müssen mindestens zwei Längsstäbe liegen. In Abhängigkeit vom Stabdurchmessser gelten folgende Mindestwerte für die übergreifungslänge der Querbewehrung ds ≤ 6 mm: lsq ≥ 150 mm und ≥ sl 6 mm < ds ≤ 8,5 mm: lsq ≥ 250 mm und ≥ sl 8,5 mm < ds ≤ 12 mm: lsq ≥ 350 mm und ≥ sl ds > 12 mm: lsq = 500 mm und ≥ sl sl: Stababstand der Längsstäbe

Bild 8.57: Dreiseitig gelagerte Platte mit einspannungsfreier Lagerung und gleichmäßig verteilter Belastung a) Grundriss mit oberer Bewehrung b) Grundriss mit unterer Bewehrung c) Querschnitt I-I

Die Längen der Übergreifungsstöße sind für verschiedene Betonqualitäten Verbundbereiche und Matten tabelliert. Damit erspart man sich das Errechnen der Übergreifungslängen. Für die Verankerung am Endauflager gilt lb ≥ 2/3 lb,net ≥ 10 × ds Für die Verankerung am Zwischenauflager gilt lb ≥ 6 × ds Grundsätzlich ist die Bewehrung jedoch so weit wie im Rahmen der Betondeckung möglich, über die Auflager zu führen.

8.8 Sonderfälle der Bewehrung Dreiseitig gelagerte Platten ergeben sich u.a. bei Loggien im Wohnungsbau. Die Bewehrung einer dreiseitigen Platte ist von den Lagerungsbedingungen und der Belastung abhängig. Der freie Rand ist mit Steckbügel einzufassen. Am freien Randbereich ist obere Bewehrung einzulegen (8.57). Kragplatten werden grundsätzlich oben bewehrt. Unten wird eine konstruktive Bewehrung eingelegt. Kragplatten als Balkone sind zur Vermeidung von Energieverlusten thermisch von der Deckenplatte zu trennen. Hierzu verwendet man Einbauteile die die Kräfte über

Stähle übertragen und die Kragplatte durch eine Dämmschicht von der Decke trennen (8.58; 8.59). Bewehrung bei Deckenöffnungen Bei Deckendurchbrüchen mit Breiten kleiner als 0,2 min L sollte auf jeder Seite des Durchbruches der Fehlquerschnitt zugelegt werden. Bei größeren Durchbrüchen mit erheblicher Schwächung des Querschnittes sind statische Nachweise erforderlich. Diagonalstäbe als Zulage in den Ecken dienen der Rissevermeidung (8.60).

8

402


hängig von der Länge der unterbrochenen Stützung unterscheidet man 3 Fälle: Länge ≤ 7 × Deckendicke Es werden konstruktiv Zulagen oben und unten gewählt (2∅10 bzw. 2∅12). Die obere Bewehrung muss ausreichend weit über den Auflagerrand geführt werden ~ 0,6 × l.

8

Bild 8.60: Bewehrung bei Deckenöffnungen

Bild 8.58: Kragplattenanschluss

Bild 8.59: Kragplattenanschluss

Deckengleiche Balken Deckengleiche Unterzüge werden dann erforderlich, wenn die Stützung der Decke durch Wandöffnungen unterbrochen wird. Bei unterbrochener Stützung am Endauflager darf die Feldbewehrung nicht gestaffelt werden. In Ab-

7 × Deckendicke < L ≤ 15 × Deckendicke Es wird ein Blindbalken eingebaut mit unterer und oberer Zulagebewehrung, eventuell mit Bügelbewehrung. Im Bereich der Auflager wird die Stützbewehrung verstärkt. Länge > 15 × Deckendicke Diese Deckenbalken sind statisch nachzuweisen. Es können keine Konstruktionsregeln angegeben werden (8.61; 8.62). Ringanker dienen der Aufnahme von Zugspannungen, verursacht durch unregelmäßige Wandbelastungen und unregelmäßige Setzungen. Sie werden im Randbereich der Decke verlegt (> 2 ∅ 10). Die Stöße sind als Tragstöße auszubilden. Anschlussbewehrung Bei der Bewehrung der Decken ist die Bewehrung der anderen mit der Decke verbundenen Betonbauteile zu beachten. Entweder ist die Bewehrung bereits mit der Decke einzubauen, oder es ist so genannte Anschlussbewehrung einzubauen. Die mit der Decke verbundenen Bauteile können sein, Wände, Stützen, Drempel, Stahlbetonbalken als Unter- oder Oberzug und Stahlbetontreppen. Bei Stahlbetondecken in Verbindung mit Stahlbetontreppen in Ortbetonbauweise ist es sinnvoll die zur Geschossdecke führen Treppe mit der Decke zu betonie-

403

8.8 Sonderfälle der Bewehrung

8

Bild 8.62: Zustandbewehrung im BeBild 8.61: Zusätzliche Stützbewehrung im Bereich von reich von unterbrochenen unterbrochenen Stützungen an ZwischenauflaStützungen an Endauflagen gern mehrfeldriger Platten von Platten a) Grundfläche a) Grundfläche b) Querschnitt I-I b) Querschnitt I-I c) Einzelheit y zu Querschnitt I-I bei stahlbetonc) Querschnitt I-I als Variplatten ante zu b) d) Einzelheit y zu Querschnitt I-I bei Rippendecken

ren und für die von der Geschossdecke nach oben abgehende Treppe Anschlussbewehrung vorzusehen (8.63).

Bei der Bewehrung von Decken ist die Anschlussbewehrung zu berücksichtigen.

404


Bild 8.63: Anschlussbewehrung

Bild 8.64: Lastabtragung von Platten in Abhängigkeit von den Plattenrändern

8.9 Belastung aus Decken 8

Die Lastabtragung erfolgt bei zweiachsig gespannten Platten hauptsächlich in Richtung der kurzen Spannweite. Zur Abschätzung der Belastungen aus der Platte in Abhängigkeit von Geometrie und Lagerungsart dienen folgende Annahmen über die Lastanteile aus der Platte bei Rechteckplatten. Bevor man die Einteilung vornimmt muss geklärt werden wie die Deckenplatte am Rand gehalten ist.

Zwischen gleichen Randbedingungen verläuft die Aufteilungslinie unter 45º (Winkelhalbierende). Zwischen eingespannten Rand und frei drehbar gelagertem Rand wird der rechte Winkel in 60º und 30º unterteilt. Der Winkel von 60º ist zum eingespannten Rand hin anzunehmen. Bei anderen Winkeln ist im Verhältnis 2:1 entsprechend zu interpolieren. (8.64; 8.65)

Bild 8.65: Lastabtragung von Platten a) Zweifeldplatte durchlaufend b) Zweifeldplatte durchlaufend, ein nicht gestützter Rand

8.10 Schalungen und Herstellung von Decken Wenn Elementdecken verwendet werden beschränkt sich das Einschalen der Deckenflächen auf das Einschalen der mit der Decken verbundenen Balken und Unterzüge, sowie das Herstellen der Deckenrandschalung. Die Ele-

mente können mitunter sogar stützungsfrei verlegt werden, wenn die Auflager tragfähig genug sind. Sonst sind nur Rähme erforderlich auf die die Elemente verlegt werden. Die Rähme werden wiederum auf Stützen gelegt.

405

8.11 Fußböden

Bild 8.66: Dreibeinstützen (Peri)

Wird die Decke in Ortbeton hergestellt, werden Schaltafel und Schalungsträger verwendet. Auf Stützen mit Kopfgabeln werden Längsträger gelegt, auf die wiederum Querträger zur Aufnahme der Schaltafeln gelegt werden. Wenn Dreibeinstützen verwendet werden entfällt das Verschwerten der Stützen untereinander. Jeder Plattenstoß muss auf einem Querträger liegen, damit die Platte beim Betreten nicht kippt. Lücken die mit Schaltafeln nicht geschlossen werden können, werden mit Brettschalung und oder Stahltafeln geschlossen. Für die Seitenrandschalung verwendet man am günstigsten vorgefertigte Deckenrandelemente um sich den Schalungsaufwand in der Höhe zu ersparen., bzw. werden Deckenrandsteine aus dem jeweiligen Steinmaterial als Deckenrand vorgesehen. Vor dem Einbau der Bewehrung wird Trennmittel zum späteren leichteren Ausschalen auf die Schalung aufgebracht. Die Bewehrung ist

mit den notwendigen Abstandhaltern für die obere und untere Bewehrung einzubauen. Vor dem Betonieren ist die Schalung auf ihre Standsicherheit hin zu überprüfen. Holzschalungen werden vor dem Betonieren vorgenässt, damit sich eventuelle Fugen im Holz schließen. Es sind Markierungen anzubringen um die exakte Deckenhöhe an jeder Stelle zu gewährleisten.

8

Bild 8.67: Deckenschalungssysteme (Peri)

Nach dem Betoniervorgang sind die Decken entsprechend den Witterungsbedingen nachzubehandeln.

8.11 Fußböden Für Fußböden können je nach Raumnutzung unterschiedliche Ansprüche im Vordergrund stehen (z.B. Verschleißfestigkeit leichte Pflege, Wärmeschutz, Schallschutz, Rutschsicherheit, Farbe und Raumgestaltung, Widerstand gegen aggressive Stoffe, Feuersicherheit). Die bauphysikalische und konstruktive Beurteilung eines Fußbodens bezieht alle Fußbodenschichten ein, oft auch noch die tragende Unterkonstruktion und die Deckenbekleidung (8.68).

Die Nutzschicht bildet die begehbare Fläche. Sie besteht aus keramischen, bitumenhaltigen oder zementgebundenen Platten (bzw. Belägen) oder auch Schichten aus Holz, Holzwerk-, Textil- (Teppich) und Kunststoff. Die Zwischenschicht(en) besteht in der Regel aus mehreren Lagen, wovon jede eine bestimmte Aufgabe zu erfüllen hat. So gibt es nivellierende oder gefällebildende Schichten, Abdichtungen aus bitumenhaltigen oder Kunststoffbahnen, wärme- und trittschalldämmende Platten oder Bahnen, Trennschichten

406


(z.B. Kunststoff-Folien, Bitumenpapier, Gewebebahnen) und lastverteilende Schichten (z.B. Estrich, Platten).

8

Bild 8.68: Fußboden- und Deckenaufbau a) Massivdecke, b) Holzbalkendecke

Die Tragschicht bietet den Nutz- und Zwischenschichten eine tragfähige Unterlage (z.B. Betonsohle, Massiv- oder Holzbalkendecke). Die Unterdecke gehört ebenso wie die Tragschicht im engeren Sinn nicht zum Fußbodenaufbau. Doch kann sie das schallund wärmetechnische Verhalten nachhaltig beeinflussen. Feuchtigkeitsschutz. Eine Durchfeuchtungsgefahr droht bei erdberührenden Böden vom Kapillarwasser, in Nassräumen vom Nutzwasser. Zur Abdichtung gegen Bodenfeuchtigkeit wählt man meist vollflächig geklebte (auch geschweißte) Abdichtungsschichten auf der Tragschicht (meist Betonsohle), gegen Nutzwasser dagegen auf der Dämmschicht. Sie ist 15 cm über OK Fußboden an den Seitenwänden hochzuführen (8.69). Wasserundurchlässige Beläge sind besonders in Sanitärräumen zu empfehlen (z.B. nahtverschweißte PVC-Beläge oder dünnbettverlegte Steinzeugfliesen mit Fugenmassen auf Epoxidharzbasis, ferner elastische Randfugenfüllung zwischen Boden und Wandbelag).

Bild 8.69: Abdichten von Fußböden a) gegen Nutzwasser, b) gegen Nutzwasser und Bodenfeuchtigkeit 6b grobkörniger Quarzsand als Haft1 Wandfliesen auf Mörtel grund für das Mörtelbett 2 Flanschbefestigung 7 keramische Bodenfliesen 3a Weichgummileiste 8 Trennlage 3b dauerelastische Dichtungsmasse mit 9 Kellerbodenabdichtung gegen auf Hinterfüllung 10 Wärme-/Trittschalldämmung 4 bitumenhaltige Wellpappe 11 bewehrter Estrich 5 Abdichtung gegen Feuchtigkeit von oben 6a Armierungsgewebe

407

8.11 Fußböden

Schallschutz. Der Luftschallschutz erhöht sich mit zunehmender Flächenmasse (kg/m2). Bei Massivdecken reicht dafür oftschon die hohe Deckeneigenlast. Der Trittschallschutz für Massivdecken erfordert immer eine zweite, auf Abstand gesetzte Deckenschale. Schwimmender Estrich als Bodenauflage eignet sich dafür besonders gut. Die lastverteilende Bodenschicht (z.B. eine 5 cm dicke Platte aus Zementestrich) „schwimmt“ hier gleichsam auf einer weichen Dämmlage (z.B. 6 cm Mineralwolleplatte). Weiche Randstreifen unterbrechen zugleich mögliche Schallwege zu den angrenzenden Raumwänden (8.70). Diese Trennfugen müssen auch im Bereich von Türöffnungen ohne Versprung weitergeführt werden, wenn Trittschallübertragung zum Nachbarraum verhindert werden soll. Fehlstellen, die den Kontakt zwischen der starren Estrichscheibe und der starren Decken oder Wandscheibe wiederherstellen, mindern die Schalldämmung erheblich. Besondere Gefahrenpunkte bilden Rohrdurchführungen.

Holzbalkendecken sind vor allem trittschallgefährdet. Konstruktive Schutzmaßnahmen gegen Trittschallübertragung genügen meist auch für den Luftschallschutz. Die wesentlichen Schallbrücken verlaufen über die Balken und durch die Balkenfelder, ferner an den Deckenrändern. Das Zweischalenprinzip der konsequenten Trennung zwischen der Rohdecke (Balken und Deckenauflage) und der lastverteilenden Fußbodenschicht durch weich federnde Zwischenlagen z.B. aus Mineralwolle ist auch hier besonders wirksam. Beispiele für die schalltechnische Verbesserung verschiedener Fußbodenauflagen ohne Gehschicht (Nutzschicht) zeigt Tabelle 8.71. Weiche Gehbeläge wie Teppichböden verbessern den Trittschallschutz um 2 bis 8 dB. Mehr Masse in der Deckenauflage (z.B. durch Sandoder Betonplattenschichten bieten selbst bei unverkleideten Holzbalkendecken sehr guten Schallschutz.

Bild 8.70: Estricharten nach DIN 18560-1 (Zementestrich) a) Verbundestrich, b) Estrich mit Trennschicht, c) schwimmender Estrich 5 Abdeckung 1 Nutzestrich zum unmittelbaren Begehen 6 Dämmschicht (einoder zweilagig) 2 Estrichschicht 7 Randstreifen 3 Fußbodenbelag 4 Trennschicht

8

408


Tabelle 8.71: Schalldämmung bei Fußbodenschichten (ohne Nutzschicht) auf Holzbalkendecken (VM = Verbesserungsmaß) VM in dB

Fußbodenaufbau Trockenestrich aus 2 Lagen Gipskartonplatten G mit etwa 20 mm Styropor-Hartschaumplatten (PS) schwimmend verlegte Holzspanplatten (20 bis 25 mm Holzspanplatten H auf 28/25 mm Mineralfaserplatte M)

8

4 bis 6

9

schwimmend verlegte Holzspanplatten auf Sandschüttungen F = Kunststoff-Folie, D = 15 mm Mineralfaser-Dämmstreifen, M = 15 mm Mineralwolle, S = 30 mm Sand, L = Holzleisten

22

schwimmend verlegte Holzspanplatten mit Plattenbeschwerung H = 22 bis 30 mm Holzspanplatte, M = 28/25 mm Mineralfaserplatten, B = Beschwerungsplatte

bei 25 kg/m2 17 bei 100 kg/m2 31

Schwimmende Estriche E auf 30/25 mm Mineralfaserplatten M, bei 50 mm Zementestrich, 120 kg/m2 19 mm Ziegelplatten, 35 kg/m2

Wärmeschutz. Trittschalldämmstoffe dienen zugleich als Wärmeschutz. Dämmplatten des Typs WD (druckbelastbar) behalten die geplante Dämmschichtdicke bei belastetem Fußboden. Geeignet sind auch Dämmstoffe WS (sonderbeanspruchbar), W (nicht druckbeanspruchbar) dagegen sind ungeeignet. Bei Wohnungstrenndecken reichen die Trittschalldämmplatten auch für den Wärmeschutz. Für erdberührende Böden und für Decken über nicht ausgebautem Dachgeschoss sowie für Decken über offenen Durchfahrten sind größere Dämmstoffdicken nötig. Ein Teil davon kann auch als „verlorene“ Schalung an der Deckenunterseite anbetoniert werden (z.B. Holzwolle-Leichtbauplatten oder auch Mehrschicht-Dämmplatten). Sehr streng sind die Anforderungen für Heizestriche. Die Fußbodenheizung nutzt den schwimmenden Estrich (bzw. die Lastverteilungsschicht) zur Aufnahme wärmeübertragender Heizelemente.

19 9

Die Direktheizung gibt die Wärme mit geringer Zeitverzögerung an den Raum ab. Meist wählt man dafür eine Warmwasser-Fußbodenheizung mit oberflächennah verlegten Heizrohren. Es eignen sich auch elektrisch beheizbare kunststoffverschweißte Matten unterhalb des Estrichs. Die Fußbodenspeicherheizung bezieht die Wärme meist aus Nachtstrom. Der durch Heizmatten erwärmte Estrich gibt die Speicherwärme gleichmäßig während des ganzen Tages ab. Estrichdicken bis 8 cm sorgen für die notwendige Speichermasse. Eine zweite, oberflächennah verlegte Heizmatte kann im Notfall rasch die Temperatur ausgleichen. Bewegungsfugen trennen die Deckenauflage oberhalb der Dämmschicht. Sie sind anzuordnen – über bereits vorhandenen Gebäudetrennfugen, – als Feldbegrenzung (Trennfugen zwischen Estrichfeldern),

409

8.11 Fußböden

– als Randfugen vor angrenzenden Bauteilen (Stützen, Wände, Türen). Der Fußboden besteht aus der begehbaren Nutzschicht und den zweckbedingten Zwischenschichten darunter. Verbundestrich liegt direkt auf der Tragschicht, schwimmender Estrich (≤ 4,5 cm) auf weicher Zwischenschicht (6 – 10 cm) dämmt vorwiegend gegen Trittschall und Wärmeverlust Estriche Estriche sind Schichten die auf die Tragkonstruktion einer Decke aufgebracht werden. Sie dienen im Industriebau als Verschleißschicht. Bei sonstigen Decken sind Estriche die lastverteilende Schicht auf der für die Schalldämmung und Wärmedämmung eingebauten Dämmschicht. Die Dämmmaterialien können selbst nicht die Belastungen aus der Nutzung aufnehmen. Auf den Estrich wird dann der Fußbodenbelag aufgebracht. Estriche werden unterschieden nach dem verwendeten Bindemittel

• Zementestrich CT (Cementitious screed • Calciumsulfatestrich CA (Calcium sulfate screed) (früher Anydritestrich) • Magnesiaestrich MA Magnesite screed) • Gussasphaltestrich AS (Mastic asphalt screed) • Kunstharzestrich SR (Synthetic resin screed)

und nach der Ausführungsart. • Verbundestriche • Estriche auf Trennschicht • Schwimmende Estriche (Estriche und Heizestriche auf Dämmschichten) • Industrieestriche (Hochbeanspruchte Estriche)

Die Estriche werden nach Bindemittel und Ausführungsart benannt. Zement- und Calciumsulfatestriche werden nach verschieden Kriterien in Klassen eingeteilt (8.72). Neben diesen Bezeichnungen werden Estriche auch noch nach Aufgabe und Verarbeitung unterschieden: Ausgleichsestrich dient zum Ausgleich von Unebenheiten der Unterkonstruktion.

Tabelle 8.72: Klasseneinteilung von Zement und Calciumsulfatestrich Klasseneinteilung von Zement- und Calciumsulfatestrich Druckfestigkeitsklassen

C5, C7, C12, C16, C20, C25, C30, C35, C40, C50, C60, C70, C80

Biegezugfestigkeitsklassen

F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F10, F15, F20, F30, F40, F50

Verschleißwiderstandsklassen nach Böhme

(1)

Oberflächenhärteklassen

(2)

A22, A15, A12, A9, A6, A3, A1,5 SH30, SH40, SH50, SH70, SH100, SH150, SH200

Widerstand gegen Rollbeanspruchung

(3)

RWFC150, RWFC250, RWFC350, RWFC450, RWFC550

Biegezugelastizitätsmodulklassen

(4)

E1, E2, E5, E10, E20, E25, E30, E35, ...

Haftzugfestigkeitsklassen

(4)

B0,2, B0,5, B1,0, B1,5, B2,0

(1) Gilt nur für Zementestriche, die als Nutzfläche verwendet werden. (2) Gilt für Magnesiaestriche und darf bei sonstigen Estrichen mit Dmax < 4 mm angegeben werden. (3) Darf für Estrichmörtel angegeben werden, die mit einem Bodenbelag versehen werden. (4) Keine verpflichtende Prüfung; darf angegeben werden. nach Betontechnische Daten Heidelberger Zement

Heizestrich ist ein Estrich der Heizelemente einer Fußbodenheizung aufnehmen muss. Je nach der Lage der Heizelemente unterscheidet

man drei Bauarten bei den Heizestrichen (8.73).

8

410


8

Bauart A: Das Heizelement befindet sich im Estrich Bauart B: Das Heizelement befindet sich in der Dämmschicht. Die Dammschichtelemente müssen für die Aufnahme der Elemente vorbereitet sein. Bauart C: Die Heizelemente befinden sich in einer eigens für die Heizelemente eingebauten Estrichschicht. Alle Heizelemente müssen mindestens von 45 mm Estrich überdeckt werden. Bei Heizestrichen sind zudem die Vorschriften und Ausführungshinweise des Heizungsherstellers zu beachten. Bei Heizestrichen ist ein mindestens 8 mm dicker Randstreifen einzubauen, der eine horizontale Verschiebung von 5 mm ermöglicht. Im Bereich von Türen sind 10 mm breite Bewegungsfugen anzuordnen. Die Seitenlänge sollte 6,50 m bei einer max. Estrichfeldgröße von 40 m2 nicht überschreiten. Fließestrich ist ein Estrich der beim Einbau einen geringen Arbeitsaufwand benötigt. Industrieestrich wird für hohe Beanspruchungen im Industriebereich als Bodenbelag angewendet. Tabelle 8.73: Bauarten von Heizestrichen Bauart

Lage der Systemskizze Heizelemente

A

Rohr im Estrich

B

Rohre unterhalb des Estrichs

C

Rohre in einer Ausgleichsschicht

Fertigteilestrich besteht aus vorgefertigten Elementen mit oder ohne angearbeiteter Dämmschicht die auf der Unterkonstruktion verlegt werden. Schnellestriche und mittelschnelle Estriche sind Zementestriche bei denen durch eine Oberflächenbehandlung durch ein Zusatzmittel eine Oberbelagsverlegung nach 1-3 Tagen bzw. 7-12 Tagen möglich ist. Hartstoffestrich ist ein Estrich mit Zuschlag aus Hartstoffen. Hartstoffestrich wird in einer oder zwei Schichten hergestellt, wobei dann in der oberen Schicht die Hartstoffe eingebracht werden. Als Hartstoffe werden Natursteine oder Schlacken(A), metallische Hartstoffe (M), oder Hartstoffe mit Elektrokorund oder Siliziumkarbid verwendet. Die Schichtdicke beträgt je nach verwendeten Hartstoff und Beanspruchungsklasse (I = schwer, II = mittel, III = leicht) zwischen 4 und 15 mm. Estriche nach Ausführungsart Verbundestriche werden unmittelbar auf die Tragkonstruktion aufgebracht. Damit ist keine Möglichkeit gegeben Dämmschichten zwischen Tragkonstruktion und Estrich einzubauen. Verbundestriche können daher nur auf Decken aufgebracht werden bei Anforderungen an den Schall- und Wärmeschutz entfallen. Sie werden dort angewendet, wo erhöhte Anforderungen an die Belastung gestellt werden, z.B. bei Parkhäusern, Kellern und Garagen. Dicke von Verbundestrich Die Estrichdicke sollte das Dreifache des Größtkorn der Körnung betragen. Sonst spielt die Dicke für die Tragfähigkeit keine Rolle. In Abhängigkeit vom verwendeten Bindemittel sollen die nachstehenden Estrichdicken nicht überschritten werden. Tabelle 8.74: Maximale Dicken von Verbundestrich Maximale Dicken von Verbundestrich Gussasphaltestrich AS Calciumsulfatestrich CA, Kunstharzestrich SR,

Schutzestrich dient dem Schutz der Unterkonstruktion.

≤ 40 mm

Magnesiaestrich MA Zementestrich CT

≤ 50 mm

411

8.11 Fußböden

Estriche auf Trennschicht haben ähnliche Anwendungsbereiche wie Verbundestriche. Bei diesen Estrichen wird jedoch der Estrich von der Tragschicht getrennt, so das diese Estriche auch auf Tragkonstruktionen aufgebracht werden können die unterschiedliche Verformungseigenschaften aufweisen. Als Trennschichtmaterial werden Glasvliesschichten, Polyethylenfolien und Bitumenpapiere 2lagig verlegt. Eine Lage kann zur Feuchtigkeitssperre z.B. bei Kellerräumen genutzt werden. Der Estrich ist umlaufend von den aufgehenden Wänden durch mindestens 5 mm dicke Randstreifen zu trennen. Dicken bei Estrich auf Trennschicht Estriche auf Trennschicht haben bei gleicher Dicke und Festigkeit eine um 10 Prozent höhere Tragfähigkeit als schwimmende Estriche. Tabelle 8.75: Mindestdicken von Estrich auf Trennschicht Mindestdicken (1) von Estrich auf Trennschicht (bei leichter Belastung) Gussasphaltestrich AS

≥ 25 mm

Calciumsulfatestrich CA,

≥ 30 mm

Kunstharzestrich SR,

≥ 15 mm

Magnesiaestrich MA

≥ 30 mm

Zementestrich CT

≥ 35 mm

(1) Bei der Mindestdicke sind keine Abweichungen nach unten zulässig

Schwimmende Estriche auf Dämmschicht (Schwimmende Estriche) werden auf einer weich federnden Dämmschicht hergestellt. Der Estrich ist auf diesen Dämmschichten beweglich und darf an keiner Stelle eine Verbindung zu den angrenzenden Bauteilen haben. Daher werden an den Seiten Randstreifen eingebaut. Eventuell vorhandener Innenputz ist bis zur Unterkonstruktion durchzuführen. Bei dieser Konstruktion übernimmt die Dämmschicht die Dämmung gegen Körperund Trittschall, während der Estrich die Luftschalldämmung verbessert. Die Dämmwirkung hängt dabei von den verwendeten Dämmstoffen und dem aufgebrachten Bodenbelag ab. Weiche Bodenbeläge (Teppiche) verbessern den Schallschutz im

Gegensatz zu harten Bodenbelägen (Fliesen). Da die Bodenbeläge als Verschleißschicht jederzeit ausgetauscht werden können sollte bei der rechnerischen Erfassung immer vom ungünstigsten Fall ausgegangen werden. Werden als Dämmstoffe z.B. Mineralfaseroder Hartschaumplatten verwendet ist die dynamische Steifigkeit des Dämmmaterials ein Kennwert für die Dämmwirkung des Materials. Die dynamische Steifigkeit s’ ist ein Kennwert für die Zusammendrückbarkeit und Federsteifigkeit des Dämmstoffes. Die Werte liegen im Bereich von s' = 10 MN/m3 (weich) bis s' 50 MN/m3 (hart). Die Dämmstoffe für die Trittschalldämmung sind in den Normen • DIN 18164 Teil 2: Schaumkunststoffe als Dämmstoffe für das Bauwesen; Dämmstoffe für die Trittschalldämmung; PolystyrolPartikelschaumstoffe • DIN 18165 Teil 2: Faserdämmstoffe für das Bauwesen; Dämmstoffe für die Trittschalldämmung geregelt. Trittschalldämmstoffe haben die Typkurzzeichen T oder TK zur Kennzeichnung. Trittschalldämmstoffe können bei der Wärmedämmung mit berücksichtig werden. Die Zusammendrückbarkeit der Dämmmatten kann den Angaben der Lieferdicke und Dicke unter Belastung entnommen werden. Die Zusammendrückbarkeit ist ein wichtiges Kriterium bei Heizestrichen. Mehrlagige Dämmschichten müssen mit Fugenversatz verlegt werden. Der Estrich ist rundherum durch einen 5 mm dicken Randstreifen von den Wänden zu trennen. Bei zweilagigen Dämmschichten kann der Randstreifen auf die untere Dämmschicht aufgesetzt werden. Dicken bei schwimmendem Estrich Die Estrichdicken von schwimmendem Estrich sind abhängig von der Estrichart, der aufzunehmenden Nutzlast und den eventuell auftretenden Einzellasten. Zudem ist die Zusammendrückbarkeit der Dämmschichten mitentscheidend. Unter Belastung darf die Zusammendrückbarkeit nicht mehr als 10 mm betragen. Überschreitet die Zusammendrückbarkeit

8

412


5 mm ist die Estrichdicke um 5 mm zu erhöhen. Dickere Estrichschichten können eine geringere Festigkeit ausgleichen. Bei keramischen Belägen muss die Estrichdicke mindestens 45 mm betragen. Ein schwimmend verlegter 70 mm starker Zementestrich mit einer Überdeckung der Heizelemente von 45 mm sowie der Biegezugfestigkeitsklasse 4 ist wie folgt zu beschreiben: Estrich DIN 18 560 - CT - F 4 - S 70 H 45

8

Einbau des Estrichs Der Untergrund des Estrichs sollte trocken und eben sein. Nach dem Einbau der Dämmschichten sind diese vor dem Einbau des Estrichs mit einer Trennschicht aus Folie (d ≥ 0,1 mm) oder anderen geeigneten Trennlagen abzudecken um das Eindringen des Estrichs zu verhindern. Ebenso wie bei Beton ist bei Zementestrichen eine Nachbehandlung durchzuführen. Vor allen muss eine einseitige schnelle Austrocknung nur an der Oberfläche verhindert werden. Zementestriche Zementestriche sind die am meist verwendeten Estriche. Wegen der Schwindgefahr sind Fugen auszubilden und der Zementgehalt ≤ 400 kg/m3 betragen. Die Korngrößen der verwendeten Gesteinskörnung sind auf die Estrichdicke abzustimmen. Um die Verarbeitung zu erleichtern ist eine weich-flüssige Konsistenz anzustreben. Ist die Oberfläche des Estrichs zugleich Nutzschicht kann die Oberfläche mit Zement gepudert oder geglättet werden. Der Zementestrich kann mit einer Estrichmatte bewehrt werden. Die Bewehrung begrenzt eine eventuelle Rissbildung. Die Estrichmatte wird im unteren Drittel des Estrichs eingebaut. Bei Zementestrichen sind im Abstand von 56 m durchgehende Fugen anzuordnen. Die durch Fugen begrenzte Feldgröße sollte 25 m2 nicht überschreiten. Das Seitenverhältnis der durch Fugen begrenzten Fläche darf nicht größer werden als 1:2, wobei die Kantenlänge eines Feldes kleiner 8 m sein soll. Im Bereich von Türen, Stützen, und Nischen sind Scheinfugen anzuordnen, um das Schwinden des Estrichs nicht zu behindern. Scheinfu-

gen ermöglichen eine kontrollierte Rissbildung. Bei einer Scheinfuge wird der Estrich mit einer Kelle 1 bis 2 mm dick von der Oberfläche bis zur Mitte eingeschnitten. Durch diese Sollbruchstelle soll sich ein eventueller Riss an dieser Stelle einstellen. In Zementestrichflächen sind Fugen anzuordnen. Nach dem Einbringen des Estrichs ist der Estrich vor zu schnellem Austrocknen zu schützen. Dazu ist er mit Folie abzudecken. Bei den relativ dünnen Estrichschichten besteht die Gefahr des zu schnellen Austrocknens an der Oberfläche des Estrichs. Der Estrich kann erst nach 3 Tagen begangen werden. Bevor Beläge mit niedriger Dampfdurchlässigkeit aufgebracht werden muss der Estrich eine Ausgleichsfeuchte von zwei Masseprozent erreicht haben. Heizestriche sind vor dem Aufbringen von keramischen Belägen nach einer Abbindezeit von 21 Tagen schrittweise auf die höchste Heiztemperatur aufzuheizen. Danach ist die Temperatur 4 Tage aufrecht zu erhalten, bevor die Heiztemperatur wieder schrittweise auf Raumtemperatur abgesenkt wird. Nach diesem Vorgang kann mit der Verlegung begonnen werden. Calciumsulfatestrich Calciumsulfatestrich (bis 2004 als Anhydritestrich) bezeichnet (wasserfreier Gips CaSO4) wird häufig als Fließestrich für große Flächen eingesetzt. Diese Estriche benötigen zum Abbinden eine wesentlich kürzere Zeit als Zementestriche. Sie können nach 1-2-Tagen begangen werden. Nach zirka 10 Tagen könnte der Belag aufgebracht werden. Da die Schwindneigung von Calciumsulfatestrich minimal ist, können große Flächen über 1000 m2 ohne Fugen im Estrich hergestellt werden. Lediglich Bewegungsfugen in der Tragkonstruktion müssen übernommen werden. Nur bei Heizestrichen aus Calciumsulfat sind Dehnungsfugen in Abständen von 6-7 m erforderlich. Der Nachteil von Calciumsulfatestrich ist seine Unbeständigkeit gegen Feuchtigkeit aufgrund seines Gipsgehalts. In allen Bereichen in denen mit Feuchtigkeit und Wasser-

413

8.11 Fußböden

dampfdiffusion zu rechnen ist diese Estrichart nicht geeignet. Magnesiaestrich wird aufgrund seines Preises relativ selten im konventionellen Hochbau angewendet. Bei speziellen Anforderungen z.B. für Antistatikböden ist Magnesiaestrich ein geeigneter Estrich. Magnesiaestriche sind feuchtigkeitsempfindlich und greifen Metalle an. Da sie auch nicht nur mit mineralischen Stoffen sondern auch mit organischen Stoffen (Textilfasern, Weichholzspäne) als Zuschlag hergestellt werden können entsteht bei der Erhärtung keine Feuchtigkeit. Daher kann Magnesiaestrich auch auf Holzunterböden verlegt werden. Gussasphaltestrich wird im Gegensatz zu den anderen Estrichmaterialien heiß eingebaut. Der Gussasphaltestrich wird in Asphaltmischanlagen hergestellt und heiß zur Baustelle transportiert. Er besteht aus Bitumen und Füllstoffen wie Sand, Gesteinskörnungen oder Splitt. Nach dem Erkalten ist der Estrich sofort begehbar. Da sich beim Einbau Hitze entwickelt müssen die angrenzenden Materialien insbesondere die Dämmstoffe hitzebeständig sein. Gussasphaltestrich besitz gute Schall- und

Wärmedämmeigenschaften ist wasserdicht und kann bereits nach einem Tag mit Bodenbelag versehen werden. Kunstharzestrich ist nach wenigen Stundenbelastbar. Er wird aus Reaktionsharzen meist Epoxidharz und Quarzsanden hergestellt. Es können auch zur Erzielung bestimmter Bodenflächeneffekte Natursande oder gefärbte Sande verwendet werden. Kunstharzestriche werden in Schichtdicken von 6-30 mm eingebaut. Sie sind extrem belastbar und sind daher für Industrieböden und Verkaufsräume geeignet. Trockenestrichelemente bestehen im Normalfall aus zwei versetzt miteinander verklebten Plattenwerkstoffen wie z.B. Gipskarton. Es sind Elemente in verschiedenen Dicken und mit angearbeiteter Dämmschicht erhältlich. Die Platten müssen beim Verlegen an den Kanten verklebt und verschraubt werden. Trockenestrichelemente sind besonders bei der Altbaurenovierung und im Holzbau vorteilhaft zu verwenden. Sie sind nach Verlegung sofort begehbar und bringen keine Feuchtigkeit ins Gebäude. Zudem können die Bodenbeläge sofort aufgebracht werden.

Beispieltexte Leistungsverzeichnis Stahlbeton 3.15 kg Betonstahlmatten als Bewehrung für die Deckenplatte der Pos. 3. schneiden und verlegen. Betonstahlsorte 500 M L./M.: . . . €/ . . . € 3.16

m2 Schalung für die Decke der Pos. 3. herstellen, vorhalten und beseitigen. Die Flächen und Kanten sind nach dem Ausschalen zu entgraten. L./M.: . . . €/ . . . €

3.17

m3 Stahlbeton-Stützen des Kellergeschosses herstellen. b/d = 30/30 cm; l = 2,20 m Betonfestigkeitsklasse C25/C30 L./M.: . . . €/ . . . €

3.18

m Stahlbeton-Stützen des Kellergeschosses herstellen. b/d = 30/30 cm; l = 2,20 m Betonfestigkeitsklasse C25/C30 L./M.: . . . €/ . . . €

8

414


3.19

Stück Stahlbeton-Stützen des Kellergeschosses herstellen. b/d = 30/30 cm; l = 2,20 m Betonfestigkeitsklasse C25/C30 L./M.: . . . €/ . . . €

3.20

m2 Schalung für die Stützen der Pos. 3. herstellen, vorhalten und beseitigen. Die Ecken sind durch Einbauen von Dreikantleisten abzufasen. Die Flächen und Kanten sind nach dem Ausschalen zu entgraten. L./M.: . . . €/ . . . €

3.21

kg Betonstabstahl als Bewehrung für die Stützen im KG der Pos. 3. schneiden, biegen und verlegen. d = 6 bis 20 mm Betonstahlsorte 500 S L./M.: . . . €/ . . . €

3.22

m3 Stahlbeton-Unterzüge des Kellergeschosses herstellen. b/d = 30/45 cm Betonfestigkeitsklasse________ L./M.: . . . €/ . . . € m2 Schalung für die Unterzüge der Pos. 3. herstellen, vorhalten und beseitigen. Die unteren Ecken sind durch Einbauen von Dreikantleisten abzufasen. Die Flächen und Kanten sind nach dem Ausschalen zu entgraten. L./M.: . . . €/ . . . € kg Betonstabstahl als Bewehrung für die Unterzüge im KG der Pos. 3. schneiden, biegen und verlegen. d = 6 bis 25 mm Betonstahlsorte 500 S L./M.: . . . €/ . . . €

8

3.23

3.24

Projektaufgabe: 1. Zeichnen Sie den Bewehrungsplan für die Deckenkonstruktion. Untere Bewehrung Obere Bewehrung

415

8.11 Fußböden

8

Erstellen Sie die Stahllisten Die Decken über dem Büro und der Werkstatt sind durch eine durchgehende Fuge getrennt. 2. Zeichnen Sie den Schalplan für die Deckenkonstruktion.

416


3. Entwerfen Sie den Fußbodenaufbau für das Erdgeschoss und das Dachgeschoss. Nutzung Dachgeschoss nicht ausgebaut. Das Dachgeschoss soll begehbar sein. 4. Erstellen Sie nach den Beispieltexten ein Leistungsverzeichnis mit Angabe der Massen. 5. Zeichnen Sie die Details der Deckenauflager. Abbildung Grundriss

Angaben aus der Statik zur Deckenbewehrung

8

Aufgaben: 1. Welche Balken gibt es bei einer Holzbalkendecke? 2. Was ist beim Einmauern von Holzbalken zu beachten? 3. Welche neuen Holzelemente gibt es im Holzbau? 4. Was versteht man unter dem Begriff: Brettstapeldecke? 5. Nenne Sie verschiedene Decken aus Ziegelmaterial? 6. Beschreiben Sie die Konstruktion einer Flachdecke? 7. Skizzieren Sie den Querschnitt einer Plattenbalkendecke? 8. Welche Vorteile bieten Elementdecken mit Aufbeton? 9. Wonach richtet sich die Deckendicke von Stahlbetonmassivdecken? 10. Welche Möglichen der Mattendarstellung gibt es? 11. Welche Angaben enthält ein Positionsplan? 12. Erkläre die Bezeichnung Q131A 13. Welche Bewehrung ist an freien Plattenrändern vorzusehen? 14. Nenen Sie vier Beispiele für Plattenbezeichnungen! 15. Was ist der Unterschied zwischen Lagermatten und Listenmatten? 16. Erklären Sie den Begriff Randsparmatte! 17. Wie und wo wird Drillbewehrung angeordnet? 18. Beschreiben Sie eine Möglichkeit für die Einschalung einer Stahlbetondecke als Ortbetondecke! 19. Auf welche Dinge ist vor dem Betonieren einer Decke zu achten? 20. Welche Estricharten gibt es? 21. Nennen Sie Nachteile und Vorteile von Zementestrich und Caliumsulfatestrich! 22. Welche Heizestriche werden unterschieden? 23. Welche Angaben muss ein Deckenbewehrungsplan mindestens enthalten? 24. Welche Bedingungen müssen für den Brandschutz von Decken beachtet werden? 25. Skizzieren Sie die Bewehrung eines freien Plattenrandes! 26. Welche Vorteile hat eine Ziegelbalkendecke mit Aufbetonschicht gegenüber eine Decke ohne Aufbeton? 27. Berechnen Sie die erforderlichen Deckendicken. Durchlaufende Vierfelddecke im Wohnugsbau. Alle Auflager Mauerwerk aus Lichte Weiten: l1 = 4,51 m; l2 = 4,26 m; l3 = 4,76 m; LF 3,76 m 28. Beschreiben Sie die notwendigen Arbeitsschritte vom Einschalen einer Stahlbetondecke aus Ortbeton als Kellerdecke bis zum weiteren Aufmauern des Erdgeschoßmauerwerks! 29. Erstellen Sie die Schneideskizzen für den dargestellten Bewehrungsplan einer Decke.

417

8.11 Fußböden

8

Bild 8.63: Mattenverlegeplan (Maße in m, cm) a) Untere Bewehrung b) Obere Bewehrung

9 Entwerfen eines Dachtragwerks Holz ist seit Jahrtausenden ein wichtiger Baustoff. Im Rohbau benutzt man es für Decken, Dachgerüste, Fachwerkwände, Ställe und Scheunen. Kleinere Brücken werden ebenfalls ganz aus Holz hergestellt. Auch im Ausbau wird Holz in vielfältiger Weise für Treppen, Türen, Fenster, Fußböden und Vertäfelungen verwendet. Obwohl es heute für viele dieser Bauteile auch andere Baustoffe gibt, konnten sie das Holz nicht verdrängen. Im Schalungs- und Rüstungsbau des Beton- und Stahlbetonbaus behauptet es sich noch, ebenso wie bei Fertighäusern, Ferienhäusern und Hallenbauten. Durch die Umformung von Holz in Holzwerkstoffe (Furniere, Sperrholz, Spanplatten, Holzfaserplatten u.a.) haben sich die Verwendungsmöglichkeiten des Holzes noch erweitert. Die planmäßige Forstwirtschaft dient außer der Holznutzung auch der Regelung von Klima und Wasserhaushalt sowie der Erhaltung des Waldes als Erholungsraum. Holz ist leicht und gut zu bearbeiten. Es hat eine hohe Biege-, Druckfestigkeit und ein elastisches

Verhalten. Im Blick auf wärmedämmtechnischer und akustischer Eigenschaften ist Holz ein idealer Baustoff. Bleibt der Werkstoff sichtbar, kommen die Schönheiten der einzelnen Holzarten zur Geltung. Die Nachteile des Holzes, die Gefahr des Befalls durch tierische oder pflanzliche Schädlinge und seine Brennbarkeit, werden heute durch vorbeugende und konstruktive Maßnahmen gemildert. Der Begriff „Dach“ steht für Schutz und Geborgenheit. Kein festes Dach über dem Kopf zu haben gilt bei uns Menschen als größte Not nach Krankheit, Hunger und Durst. Noch bevor Häuser überhaupt gebaut wurden, gab es das Dach als erste schutzhafte menschliche Behausung. Die Redewendung „unter einem Dach wohnen“ kennzeichnet symbolhaft das Dach als schützende Hülle, aber auch als einen nach außen abgegrenzten Raum. Bevor das Material Holz verarbeitet wird zu einer Dachkonstruktion, sollten die wichtigsten Eigenschaften, Anforderung, das Entstehen und Schädlinge bekannt sein.

Bild eingefügt aus: Baukonstruktion, Schneider, Dierks, Wormuth, Werner Verlag, 4. Auflage

420

9 Entwerfen eines Dachtragwerks

9.1 Wachstum des Baumes

9

Der Regen gelangt in den Boden, in ihm sind sogenannte Nährsalze vorhanden (z.B. Stickstoff, Kalium, Phosphor u.a.). Von dem im Boden befindlichen Setzling (kleine Pflanze) werden die Nährsalze mit dem Wasser durch die wurzeln aufgenommen und durch die Zellen im Splintholz aufwärts geleitet. Durch die Spaltöffnungen an der Unterseite der Blätter wird Kohlenstoffdioxid CO2 aus der Luft aufgenommen und Sauerstoff O2 wird an die Luft wieder abgegeben. Assimilation ist der Aufbau körpereigener organischer Stoffe aus anorganischen Stoffen oder aus anderen organischen Stoffen. Häufig versteht man unter Assimilation im besonderen die Bildung von Stärke aus Kohlendioxid und Wasser mit Hilfe von Chlorophyll. Die Photosynthese ist der Aufbau von Kohlenhydraten aus Kohlendioxid und Wasser bei Lichteinwirkung. Das pflanzliche Blattgrün

(Chlorophyll) dient dabei als Überträger der Energie. Chlorophyll ist eine chemische, komplizierte Verbindung, die bei der Photosynthese die Sonnenenergie in chemische Energie umwandelt. Traubenzucker ist der Aufbaustoff aller pflanzlicher Stoffe, hieraus entstehen die Hauptbestandteile des Holzes Cellulose und Lignin. Diese Bestandteile werden in der Bastschicht abwärts geleitet und eingelagert. Die Holzsubstanz besteht aus ca. 50 % Cellulose, ca. 25 – 35 % Hemicellulose und ca. 20 – 35 % Lignin. Die Zellwand besteht vorwiegend aus Cellulose. Sie bedingt die Zugfestigkeit des Holzes. Das Lignin ist der sogenannte Holzstoff. Es ist zwischen den Cellulosemolekülen eingelagert und verleiht dem Holz die Druckfestigkeit. Die Hemicellulose dient der Verdichtung und Verkittung der Zellwände.

421

9.2 Äußerer Aufbau des Holzes

9.2 Äußerer Aufbau des Holzes Aufbau des Stamms:

a) Die Borke ist die äußerste Schicht des Baumes und besteht aus abgestorbenen Rindenzellen. Sie dient als Schutz gegen Wetter, Pilz- und Insektenbefall. b) Die Rinde bildet die Schutzschicht für die Bastschicht. c) In der Bastschicht erfolgt der Energietransport von den Blättern abwärts. d) Das Kambium ist die eigentliche Wachstumsschicht des Baumes. Sie bildet nach außen Bast- und Rinde und nach innen Splintholzzellen. Im Frühjahr und Sommer entstehen große, weite Zellen (helles Frühholz). Im Spätsommer und Herbst entstehen kleine, enge Zellen (dunkles Spätholz). Im Winter ruht das Wachstum. e) Das Splintholz ist die Versorgungsanlage des Holzes. Es ist junges Holz und in den Zellen werden die Nährstoffe und das Wasser nach oben in die Blätter transportiert (helle weiche Zellen)

f) Kernholz ist abgestorbenes, festeres Holz. Es bildet das Tragelement und besteht aus dunklen, festen Zellen. g) Markstrahlen leiten Nährstoffe in waagerechter Richtung vom Mark zur Bastschicht. Sie enthalten Harz, Fett und Farbstoffe h) Das Mark liegt in der Stammmitte und trocknet bei älteren Bäumen aus. Es kommt so zur Bildung einer Markröhre. i) Jahresringe werden gebildet aus dem Früh- und Spätholz in der Kambiumschicht. Die Wände der Holzzellen sind dunkler als die Zellhohlräume, so dass farblich ein Ring erscheint. Aus dem Splintholzring des Vorjahres wird nun ein Kernholz- oder Reifholzring. Durch Abzählen der Jahresringe lässt sich das Alter eines Baumes bestimmen.

9

422


Tabelle 9.4: Baumarten Baumart Kernholzbaum

Kennzeichen Baumart Dunkles, festes Kernholz; helles, Reifholzbaum weiches Splintholz; Kernholz fester und beständiger als Splintholz z.B. Kiefer, Lärche, Nussbaum, Eiche, Eibe, Douglasie, Robinie, Kirschbaum, Esche

Kennzeichen helles, festes Reifholz; Splintholz wie beim Kernholzbaum z.B. Tanne, Fichte, Rotbuche, Birnbaum, Linde

Splintholzbaum

kein Kernholz; Splintholz gleichmä- Kernreifholzbaum ßig, hell, fest und dicht; enge Jahresringe; weniger widerstandsfähig z.B. Birke, Weißbuche, Hainbuche, Ahorn, Erle

dunkles, festes Kernholz; helles, festes Reifholz; helles, weiches Splintholz z.B. Ulme (Rüster)

Splintholz

9

Reifholz

Kernholz

Baumarten Bäume zeichnen sich durch ihren unterschiedlichen Aufbau aus, wie die nachfolgende Tabelle zeigt: Hölzer aus Klimagebieten ohne ausgeprägte Jahreszeiten (Tropen) zeigen keine gleichmäßigen Jahresringe, weil sie über das ganze Jahr wachsen. An Stelle der Jahresringe sieht man unregelmäßige Zuwachszonen, die durch unterschiedliche Zeitabstände zwischen Trockenund Regenperioden entstehen.

Längenwachstum. Der Baum wächst nicht nur radial (in Jahresringen), sondern auch vertikal in der Längs- oder Faserrichtung. Schematisch können wir uns den Baum als einen Kegel vorstellen, der jedes Jahr um einen neuen Wachstumskegel größer wird (9.5). Holzfehler entstehen aus Wachstumsfehlern des Baumes, aus Witterungseinflüssen oder aus falscher Behandlung des Baumes beim Fällen, Lagern oder Transportieren (9.6).

Bild 9.5: Längenwachstum des Baumes

Bild 9.6: Wachstumsfehler

423

9.3 Innerer Aufbau des Holzes

Tabelle 9.7: Europäische Hölzer Holzart

Erkennungsmerkmale

Fichte rötliche Rinde, gleichmäßig (Rottanne) rötlich-weißes Kern- und Splintholz.; oft Durchfalläste und Harzgallen; manchmal rotstreifig Tanne graue Rinde, weißes Holz; (Weißt.) keine Harzgallen Kiefer Rinde am Stamm borkig, (Föhre) weiter oben gelbrot, schuppig; rötlicher Kern Lind gelblicher Splint; manchmal blaufleckiges Splintholz (Blaufäule) Eiche graue, borkige Rinde, bräunlicher Kern, gelblich-weißer Splint; sichtbare Poren, im Hirnschnitt als Löcher, im glatten Längsschnitt als geritzte Vertiefungen Rotbuche graue, meist glatte Rinde; frisches Holz gelblich-weiß, älteres rötlich

Eigenschaften

Verwendung

weich, langfaserig: gut zu bearbeiten, sehr biegefest, im Trocknen sehr dauerhaft, nicht aber im Wechsel zwischen nass und trocken wie Fichte

Rüstholz, Bohlen., Bretter, Leiterholme, Kantholz für Fachwerk, Balken und Dachverband; Tischlerarbeiten

ähnlich wie Fichte, doch fein verteilter Harzgehalt; widerstandsfähiger gegen Wechsel zwischen nass und trocken

wie Fichte: ferner Grundpfähle, Grubenholz, Schwellen, Außentüren.. Fenster, Fußboden, Teppen Wasserbau, Schwellen, Zaunpfähle, Außentüren., Fenster, Trittstufen, Parkett

Kernholz sehr hart., fest, zäh und infolge Gerbsäure fäulniswidrig; widerstandsfähig im Wasser und im Wechsel zwischen nass und trocken: Splintholz nicht dauerhaft hart und fest gegen Stoß, Druck und Abnutzung; leicht wurmstichig und stockig

Holzarten. DIN 1052 unterscheidet als Bauholz in Form von Bauschnittholz europäische Nadelhölzer sowie die beiden Laubhölzer Eiche und Buche.

wie Fichte

Treppenstufen, Keile, Werkzeugstiele, Sperrholz

9

Holz ist ein aus Zellen aufgebauter organischer Baustoff. Es besteht aus Cellulose, Lignin und Zucker. Der Baum bildet jedes Jahr einen Jahresring. Nach Farbe, Dichte und Festigkeit unterscheidet man im Stammquerschnitt Kernholz, Reifholz und Splintholz. Im Bauwesen werden vorwiegend die europäischen Nadelhölzer Fichte, Tanne und Kiefer sowie die Laubhölzer Eiche und Buche verwendet.

Bild 9.8: Fällen eines Baumes

9.3 Innerer Aufbau des Holzes Das Holzgefüge besteht aus einer Vielzahl von Zellen, die durch Teilung im Kambium (Dickenwachstum) und in den Zweigspitzen (Längenwachstum) entstehen. Die Kambiumschicht bildet 3 Arten von Zellen: • Zellen zur eigenen Vergrößerung • Bastzellen an der Außenwand

• Holzzellen an der Innenseite Wenn sich die Zellen nicht mehr teilen erfolgt die Streckung, d.h. die Zelle streckt sich um ein vielfaches in die Länge. Gleichzeitig lagert sich Lignin in das Cellulosegerüst der Zellwand ein, die Zellwand verholzt, es ist eine Holzzelle entstanden.

424


Die Zellen haben eine Aufgabenteilung: Zellart Leitzelle

Stützzelle

Speicherzellen Mehrzweckzellen (Nadelbäume)

Aufgabe

Zellform langgestreckte, hintereinansie sind das Leitungssys- dergereihte Wände an den tem für die Nährsalze und Verbindungsstellen fehlen das Wasser oder sind siebartig durchbrochen lange, zugespitzte, dickwangeben Festigkeit, Hauptdige und ineinander verzahnte bestandteil des Holzes Zellen speichern die Aufbaustof- dünnwandig, liegen zwischen fe Stütz- und Leitstellen Leitungs- und Stützfunkti- Frühholz hat große dünnwandige Zellen, Spätholz hat on Saftleitung erfolgt durch ventilartige Poren, kleine dickwandige Zellen den sogenannten Tüpfeln

Der wichtigste Bestandteil der Zelle ist der Zellkern. Im Zellkern befindet sich die Erbanlage der Zelle, die Chromosome und Farbstoffkörper. Der Ablauf der Lebensvorgänge

Zelllage in Faserrichtung, im Splintholz

in Faserrichtung quer zur Faserrichtung in den Markstrahlen in Faserrichtung

wird gesteuert durch das Protoplasma, welches eine zähflüssige Masse aus Wasser mit darin gelösten Salzen, Zucker, Eiweißen, Fetten, Säuren und weiteren Wirkstoffen ist.

9

Bild 9.9: Zellarten

9.4 Handelsformen von Bauholz Bauholz wird in die beiden Grundformen Baurundholz und Bauschnittholz eingeteilt. Baurundholz geht in der Verwendung zugunsten des Stahlrohrs zurück. Die Abmessungen und Gütebedingungen für Baurundholz (Nadelholz) sind in DIN 4074 genormt. Festgelegt sind die höchstzulässige Anzahl der Äste und deren Durchmesser in Abhängigkeit vom Rundholzdurchmesser, bezogen auf eine

Messstrecke. DIN 4074 unterscheidet 3 Sortierklassen. Im Baugewerbe werden in der Regel Rundhölzer mit einem mittleren Durchmesser von 10 bis 15 cm als Streben im Grabenverbau, Steifen oder Stützen bei Schalungen und Rüstungen im Beton- und Stahlbetonbau sowie als Gerüststangen für Montagegerüste verwendet.

425

9.4 Handelsformen von Bauholz

Bild 9.10: Einschneiden des Baumes im Vollgatter (Scharfschnitt)

Bild 9.11: Besäumen des Brettes

Baurundholz kann im Freien gelagert werden. Bei Stapelung muss man für Luftzutritt nach allen Seiten sorgen. Zweckmäßiger lagert und stapelt man es getrennt nach Länge und Durchmesser. 9

Bild 9.12: Blockstapel (Stirn- und Längsseite)

Bauschnittholz in Form von Kanthölzern, Balken, Brettern, Bohlen und Latten wird im gesamten Bauwesen vielfältig verwendet. Alle aufgeführten Formen entstehen durch das Einschneiden des Baumes im Sägewerk. Der Stamm geht durch das Vollgatter, wird also in einem Sägedurchgang (Scharfschnitt) sorgfältig aufgeschnitten (9.10). Dabei entstehen Herz-, Mittel- und Seitenbretter. Die Schwarten werden nur auf einer Seite von der Säge berührt. Die Bretter werden dann besäumt (9.11). Im Hinblick auf die

Verformung der Schnittholzquerschnitte durch Schwinden und Quellen haben Herzbretter die besten, Seitenbretter die schlechtesten Eigenschaften (9.26). Durch andere Einschnittarten erhält man mehr Bretter mit stehenden Jahresringen und damit besseren Eigenschaften.

Lagern und natürliche Trocknung von Bauschnittholz geschieht im Freien auf dem Lagerplatz, gestapelt und abgedeckt, oder in Schuppen ohne Längswände 9.12. Anforderungen an den Lagerplatz:

426


– – – –

Rasen und Mutterboden, abgedeckt, Befestigung mit Kiessand oder Splitt auf einem Schotter-Unterbau, leichtes Gefälle zur besseren Entwässerung, Stapelfelder mit Längs- und Querwegen eingeteilt,

Bild 9.14: Schutz des Hirnholzes a) vorstehende rechteckige Stapelleisten, b) Wellenband und S-Haken, c) aufgenagelte Leisten

Blockstapel sind im Scharfschnitt aufgeschnittene Stämme, die unbesäumt gestapelt werden. Durchgehende Stapelleisten verbinden mehrere Stämme miteinander und gewährleisten sicheren Stand (9.12). Kastenstapel baut man mit Lot und Wasserwaage aus Bohlen, Brettern und Kanthölzern auf.

9

Bild 9.13: Quadratische Stapelleisten mit dreieckigen und runden Einschnitten

– Stapelfelder nach der Hauptwindrichtung ausgerichtet, – ausreichender Luftzutritt von allen Seiten. Den Aufbau der Stapel zeigt Bild 9.12. Dabei ist zu beachten: – – – – – – –

–

Die Maße a und b werden nach der Dicke des Stapelguts festgelegt. Betonsockel (Stapelsteine, Stapelfüße) auf festem Untergrund. Die Lagerhölzer horizontal auf Dichtungsbahnen mit Neigung in Stapellängsrichtung 2 bis 5 % verlegen. Stapelgut von anhaftendem Sägemehl säubern. Quadratische Stapelleisten genau übereinander legen, Stapelleisten mit dreieckigen oder runden Einschnitten verbessern den Luftzutritt (9.13). Dicke Stapelleisten bei frischem Stapelgut (= weit stapeln), dünne bei älterem (= eng stapeln). Stapel zum Schutz gegen Niederschläge und Sonnenbestrahlung mit Schwarten und Dichtungsbahnen abdecken, falls nötig Stirnseiten durch Zeltplanen oder Kunststoffolien zusätzlich schützen. Hirnholz schützen durch überstehende rechteckige Stapelleisten, eingeschlagene Wellenbänder und S-Haken, aufgenagelte Leisten oder Schutzanstriche (9.32).

Bild 9.15: Trockenschuppen (Schema) Tabelle 9.16: Einteilung von Schnittholz nach DIN 4074/1 Form Latte Brett Bohle Kantholz Balken

Dicke d Höhe h ≤ 40 mm ≤ 40 mm > 40 mm b≤h≤3b

Breite b < 80 mm ≥ 80 mm >3d > 40 mm

Trockenschuppen bestehen nur aus Stirnwänden und Dach (9.15). Schuppen und Stapel stehen in Längsrichtung (Nord-Süd) und damit

427


Bauschnittholz nach DIN 4074 Teil 1. Diese DIN-Norm regelt die Sortierung von Nadelschnittholz für die Verwendung im Bauwesen. Tabelle 9.16 zeigt die Grenzwerte der Abmessungen von Latten, Brettern, Bohlen und Kanthölzern/Balken. Balken sind Kanthölzer mit einer Höhe h > 18 cm (9.18). Unter Einhaltung dieser Grenzwerte wird Bauschnittholz (Nadelholz) mit gebräuchlichen Abmessungen nach DIN 4070 und DIN 4071 eingeschnitten. Kanthölzer und Balken können als Ganzholz, Halbholz und Viertelholz (Kreuzholz) eingeschnitten werden. Bei Kanthölzern/ Balken wird stets Breite × Höhe in cm, bei Bohlen, Brettern und Latten wird die Dicke in mm, die Breite in mm oder cm angegeben (9.19). Bauschnittholz aus Laubhölzern ist fast ohne Bedeutung für den allgemeinen Baubetrieb. In Bild 9.19 werden 4 Maßbeispiele gezeigt und mit den Grenzwerten der Tabelle 9.16 verglichen.

rechtwinklig zur Hauptwindrichtung (OstWest, West-Ost). In Trockenschuppen lagert man meist bessere Schnittware im 2. bis 4.Jahr in Kastenstapeln.

Bild 9.17: Einschnittarten 1 Kanthölzer, Balken 2 Latten 3 Schwarten 4 Seitenbretter 5 Herzbretter

9

Tabelle 9.18: Bauschnittholz nach DIN 4070 und 4071 Art

Abmessungen

Verwendung

Kantholz

Amin = 36 cm2, Amax = 288 cm2

Dachgerüste, Fertighausbau, Formenbau, Fachwerkbau, Schalungen für Beton- und Stahlbetonbau, Gerüstbau

6/6, 6/8, 6/12, 8/8, 8/10, 8/12, 8/16, 10/10, 10/12, 12/12, 12/14, 12/16, cm

14/14, 14/16, 16/16, 16/18 Balken

2

2

Amin = 200 cm , > 4max = 480 cm

Dachgerüste, Gerüste, Fachwerkbau, Holzbalkendecken, Flachdächer, Aussteifungen, Unterfangungen

10/20, 10,22, 12/20, 12/24, 16/20, Bohlen (ungehobelt)

18/22, 20/20, 20/24

cm

Dicke: 44, 48, 50, 63, 70, 75

mm

Breite: 75 bis 300

mm

Gerüstbau, Abdeckungen, Absperrungen, Verbau im Kanalbau, Schalungen im Straßenbau, Treppen bau

Länge: 1,50 bis 6,00 m mit Stufen von 25 oder 30 Bretter (ungehobelt) Dicke: 16, 18, 22, 24, 28, 38 Breite: 75 bis 300

cm mm mm

Brettschalungen, Schalttafeln, Verkleidungen, Zäune, Dachdeckungen, Verschwertungen, Brettbinder

Länge: 1,50 bis 6,00 m mit Stufen von 25 oder 30 Latten (ungehobelt) 24/48, 30/50, 40/60

cm mm

Dachlatten, Zäune, Schalungs- und Formenbau

428


9

Bild 9.20: Einige Sortiermerkmale

Bild 9.19: Maßbeispiele für Schnittholzquerschnitte

DIN 4074 Teil 1 legt außer den Querschnittsformen und -abmessungen und der Feuchtigkeitswerten insbesondere die Sortiermerkmale fest, nach denen Nadelholzschnitt in die Sortierklassen eingeteilt wird. Es wird nach 11 Sortiermerkmalen geprüft und eingeteilt. 1 2 3 4 5 6

Baumkante Äste Jahrringbreite Faserneigung Risse Verfärbungen

7 8 9 10 11

Druckholz Insektenfraß Mistelbefall Krümmung Markröhre

a) b) c) d) e)

Baumkante Äste in Kantholz und Bohlen Risse

Längskrümmung Querkrümmung

Tabelle 9.21: Sortierklassen und technische Eigenschaften Sortierklasse S 7/MS 7 S 10/MS 10 S 13/MS 13 –/MS 17

Eigenschaften Schnittholz mit geringer Tragfähigkeit Schnittholz mit üblicher Tragfähigkeit Schnittholz mit überdurchschnittlicher Tragfähigkeit Schnittholz mit besonders hoher Tragfähigkeit

Die Sortierung erfolgt visuell (nach Augenschein) oder – in seltenen Fällen – maschinell mit einer Sortiermaschine. Nach Anzahl und Art der vorliegenden Sortiermerkmale wird das Nadelschnittholz (bei visueller Sortierung)

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in die Sortierklassen S7, S10 und S13 und (bei maschineller Sortierung) in die Sortierklassen M7, M 10, M 13 und M17 eingeteilt (9.21). Bild 9.22 zeigt als Beispiel das 1. Sortiermerkmal „Baumkante“ bei der Querschnittsform Kantholz/Balken für die Sortierklassen

S7/M7, S10/M10 uns S13/M13. Die Sortierung erfolgt im Sägewerk oder im Holzfachhandel. Sie wird von Fachkräften durchgeführt und die Käufer können sich auf die richtige Einteilung verlassen.

9

Bild 9.22: Sortiermerkmal (Baumkante für S 7, S 10 und S 13) Beispiel 7 Normgemäße Bezeichnung von Fichtenbohlen auf den Begleitpapieren (Lieferschein, Rechnung): Bohlen DIN 4074 – S 10 – Fl

Für Berechnungen im Holzbau nach DIN 1052 (9.17) gilt für europäische Nadelhölzer folgende Entsprechung: Sortierklasse nach DIN 4074/1 S 7/M 7 S 10/M 10 S 13/M 13

Güteklasse nach DIN 1052 GK III GK II GK I

Für Sortierklasse M 17 gelten besondere Regelungen. Vorratskantholz, Dimensions- und Listenware. Vorratskantholz sind Querschnitte, die im Sägewerk und im Holzhandel vorrätig sind und bevorzugt verwendet werden sollen (kurze Lieferzeiten, Kosteneinsparungen). Dimensionsware ist Schnittholz in nicht handelsübli-

chen Abmessungen, Listenware in normalerweise nicht vorrätigen Abmessungen. Halbfertigprodukte werden außer den gängigen Bauschnitthölzern für besondere Zwecke hergestellt und angeboten. Ihre Abmessungen und Qualitäten sind weitgehend genormt. Wichtige Halbfertigprodukte sind gehobelte und gespundete Bretter, Stülpschalungsbretter, Fußleisten, Akustikbretter, Rauhspundbretter, Parkett, Fensterprofile, Türzargen, Bauschwellen, Holzpflaster, Leisten.

Vollholz wird im Bauwesen in Form von Baurundholz und Bauschnittholz verwendet. Der Verbrauch von Baurundholz geht zurück. Bauschnittholz dagegen wird als Kantholz, Balken, Bohlen, Bretter und Latten vielfältig verwendet. Kantholz soll möglichst als Vorratskantholz verarbeitet werden.

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9.5 Eigenschaften von Bauholz Holzfeuchtigkeit. Holz ist hygroskopisch, d.h. es nimmt aus der Luft Feuchtigkeit auf und gibt sie auch wieder an die Luft ab. Ein bestimmter Feuchtigkeitsgehalt begünstigt die Festigkeit und die Bearbeitbarkeit des Holzes. Der Feuchtigkeitsgehalt des Holzes schwankt. Er ist abhängig von Art und Dauer der Lagerung, von der Feuchtigkeit der umgebenden Luft und den Querschnittsabmessungen. Bei natürlicher Trocknung, also im Freien gestapelt und überdacht, stellt sich je nach Holzart in 1 bis 4 Jahren ein Feuchtigkeitsgehalt u von etwa 15 % ein. für die Baupraxis geben DINNormen Feuchtigkeitsbezeichnungen und

Grenzwerte an (9.23). Geringere Holzfeuchtigkeiten kann man nur durch künstliche Trocknung erreichen. Dabei wird in Trockenkammern mit genau einstellbarer Temperatur und Luftfeuchtigkeit der Trocknungsvorgang auf wenige Tage oder sogar Stunden verkürzt. Verdunstungstrocknung. Bei einer Temperatur von etwa 70 ºC und einer relativen Luftfeuchte von 95 bis 100 % wird das Trockengut zuerst ganz durchfeuchtet. Dann wird die Luftfeuchtigkeit langsam abgesenkt, das Wasser verdunstet, und die Holzfeuchtigkeit sinkt in 30 bis 40 Stunden auf den gewünschten Wert.

Tabelle 9.23: Feuchtigkeitsgehalt u des Holzes

9

DIN 1052 Holzbauwerke Berechnung und Ausführung

Bauholz in geschlossenen Bauwerken mit Heizung in geschlossenen Bauwerken ohne Heizung bei überdachten offenen Bauwerken im Freien

4074/1 Sortierung von Nadelholz nach der Tragfähgkeit; Nadelschnittholz

frisch, Querschnitt ≤ 200 cm2 frisch, Querschnitt > 200 cm2 halbtrocken, Querschnitt ≤ 200 cm2 halbtrocken, Querschnitt > 200 cm2 trocken Holz für Bauteile an der Außenluft Holz für Bauteile in Räumen

18355 Tischlerarbeiten

u in % 6 bis 12 9 bis 15 12 bis 18 > 18 > 30 >35 > 20 bis 30 > 20 bis 35 ≤ 20 10 bis 15 8 bis 12

Bild 9.24: Wasserabgabe und Wasseraufnahme der Holzzelle

Verdampfungstrocknung. Bei einer Trockenkammertemperatur von 115° C verdampft das Wasser schneller als beim Verdunstungstrocknen. Genaue Steuerung der Luftfeuchtigkeit bei gleichmäßigem, aber schnellem Absenken

der Temperatur verkürzt den Trockenvorgang auf 10 bis 14 Stunden. Die Feuchtigkeitsgehaltsbestimmung erfolgt an einer Holzprobe durch Wiegen, vollständiges Trocknen und nochmaliges Wiegen. Der

431

9.5 Eigenschaften von Bauholz

Wassergehalt wird in % der trockenen Holzmasse angegeben. Beispiel 1 Berechnung der Holzfeuchtigkeit für eine Holzprobe, die feucht 216 g (mu) und trocken 180 g (mt) wiegt. Lösung u=

der Faserrichtung (etwa 0,1 %). Alle drei Verformungen treten zusammen auf und überlagern sich (9.25 und 9.26).

216g − 180g mu − mt ⋅ 100 = ⋅ 100 = 20% 180g mt

Fasersättigungspunkt. Das Wasser befindet sich frei in den Zellhohlräumen des Holzes und gebunden in den Zellwänden. Beim Trocknen verdunstet zuerst das freie Wasser aus den Zellhohlräumen. Den Feuchtigkeitsgehalt, bei dem die Zellhohlräume kein freies Wasser mehr enthalten, bezeichnet man als Fasersättigungspunkt. Er liegt bei etwa u = 30 %. Schwinden und Quellen („Arbeiten“). Wird das Holz über den Fasersättigungspunkt hinaus getrocknet, entweicht auch das in den Zellwänden gebundene Wasser; das Volumen verringert sich, das Holz „schwindet“. Nimmt – umgekehrt – Holz mit einem Feuchtigkeitsgehalt unter dem Fasersättigungspunkt wieder Wasser aus der Luft auf, wird dieses zuerst in den Zellwänden gebunden. Dabei vergrößert sich das Volumen des Holzes, es „quillt“. Sobald der Fasersättigungspunkt erreicht ist, sammelt sich das aufgenommene Wasser in den Zellhohlräumen, und das Volumen ändert sich nicht mehr (9.24).

Bild 9.25: Schwind- und Quellrichtungen an typischen Querschnitten 1 Faserrichtung 2 Richtung der Markstrahlen 3 Richtung der Jahresringe

Die Schwind- und Quellmaße sind abhängig von Art und Dichte des Holzes und von der Richtung der Volumenänderungen. Am stärksten arbeitet Holz in Richtung der Jahresringe (etwa 10 %), halb so viel in Richtung der Markstrahlen (etwa 5 %), ganz wenig nur in

9

Bild 9.26: Typische Verformungen von Schnittholzquerschnitten durch Schwinden a) Werfen von Brettern und Bohlen b) Verformung von Kanthölzern c) Rissbildung an einem Ganzholzquerschnitt

Werfen ist die Verformung des rechteckigen Holzquerschnitts. Die „linke“, dem Kern abgewandte Seite schwindet stärker als die „rechte“, dem Kern zugewandte Seite; dadurch wölbt sich der Querschnitt. Herzbretter mit zwei rechten Seiten können sich nicht werfen (9.26a und b). Reißen. Die außenliegenden Jahresringe schwinden beim Trocknen stärker und schneller als die innenliegenden. Wenn das Holz die dadurch entstehenden Spannungen nicht aufnehmen kann, reißt es. Im Querschnitt entsteht der Kernriss, an den Längsseiten als Seitenriss. Fachgerechte Trocknung verringert die Rissbildung. Andere Ursachen der Rissbildung können Wachstumsfehler, Fehler beim Fällen, Lagern, Transportieren und Einbau sein (9.26c).

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Diese unerwünschten, nachteiligen Eigenschaften des Holzes lassen sich grundsätzlich nicht ändern, durch richtiges Verarbeiten und durch konstruktive Maßnahmen aber auffangen und begrenzen. Sie sind mit ein Grund dafür, dass Bauschnittholz (besonders Bretter und Bohlen) in steigendem Maße durch Holzwerkstoffe in Plattenform ersetzt werden. Holz tauscht infolge seiner porösen Struktur mit der umgebenden Luft Feuchtigkeit aus. An der Außenluft stellt sich bei natürlicher Trocknung ein mittlerer Feuchtigkeitsgehalt von 15 % ein. Für die Verwendung in geheizten Räumen muss es künstlich getrocknet werden. Schwinden und Quellen verursachen Volumen- und Formänderungen, in Faserrichtung nur wenig, in Richtung der Markstrahlen etwa 5 %, in Richtung der Jahresringe etwa 10 %. 9

Die Rohdichte ρR des Holzes hängt ab von der Holzart, der Zellgröße, dem Anteil von Kern-, Reif- und Splintholz sowie der Breite der Jahresringe. Sie liegt zwischen 0,15 und 1,25, gemessen bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 12 % (ρR,12). Beispiel Berechnen Sie die Rohdichte für einen Holzquader mit den Abmessungen 14 cm · 16 cm · 35 cm und der Masse 4,5 kg. Lösung Rohdichte ρ R =

Masse Volumen

4500g 14cm ⋅ 16cm ⋅ 35cm 4500g = = 0,57 g/cm 3 = 0,57kg/dm 3 7840cm3 =

Die Dichte der porenlosen Holzsubstanz ist für alle Holzarten gleich und liegt bei ≈ 1,50 kg/dm3. Die Porosität des Holzes kann aus Rohdichte und Dichte berechnet werden mit der Formel

Lösung 0,50 ⎞ ⎛ Porosität = ⎜1 − ⎟ ⋅ 100 = 66,7% 1,50 ⎝ ⎠

Die Eigenlast von Nadel- und Laubholz wird bei statischen Berechnungen mit gerundeten Grenzwerten angenommen. Wenn die Eigenlast entlastend wirkt, wird der kleinere Wert eingesetzt, wirkt sie belastend, muss man den größeren Wert nehmen (9.27). Tabelle 9.27: Dichte, Rohdichte und Eigenlast von Bauholz Holzart

Dichte ρ

Rohdichte ρR 12

Fichte Tanne Kiefer Eiche Buche

kg/dm3 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50

kg/dm3 0,50 0,50 0,55 0,70 0,75

Eigenlast (nach DIN 1055) (V oder) kN/m3 4V6 4V6 4V6 6V8 6V8

Die Druck-, Zug- und Scherfestigkeit sind die für die Verwendung des Bauholzes in Baukonstruktionen wichtigsten Eigenschaften. Die zulässigen Höchstspannungen sind in DIN 1052 festgelegt. Zu berücksichtigen ist dabei, dass für Baukonstruktionen aus Kostengründen meist nur Nadelholz der Güteklasse II verwendet wird. Für Eiche und Buche gibt es nur eine mittlere Güteklasse (9.27). Die Druckfestigkeit des Holzes ist in Faserrichtung ( || ) erheblich größer als senkrecht zur Faser (⊥). Wenn bei Druck senkrecht zur Faser größere Eindrückungen unbedenklich sind, dürfen die höheren zulässigen Druckspannungen angenommen werden. Wenn die Druckkraft unter einem Winkel α zwischen 0º und 90º zur Faserrichtung (also zwischen || und ⊥) angreift, gelten abgeminderte, zulässige Druckspannungen zwischen σD|| und σD⊥ nach DIN 1052 (9.28).

⎛ ρ − ρR ⎞ ⎛ ρR ⎞ ⎟ ⋅ 100 = ⎜1 − ⎟ ⋅ 100in % ρ ρ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝

Porosität = ⎜

Beispiel Berechnen Sie die Porosität von Fichtenholz (9.27).

Bild 9.28: Druckbeanspruchung bei Kraftangriff schräg zur Faserrichtung

9.5 Eigenschaften von Bauholz

433

Tabelle 9.29: Zulässige Spannungen für Bauholz nach DIN 1052 Beanspruchung

Kurzzeichen

Biegung Zug in Faserrichtung Zug senkrecht zur Faserrichtung Druck in Faserrichtung Druck senkrecht zur Faserrichtung Druck senkrecht zur Faserrichtung, wenn größere Eindrückungen unbedenklich sind Abscheren/Schub

zul σB zul σz|| zul σz⊥ zul σD|| zul σD⊥ zul τD⊥ zul τD||

Für die Berechnung der vorhandenen Druckspannungen σD müssen die angreifende Kraft F, ihre Richtung zur Faserrichtung, die Querschnittsfläche A und eine evtl. zulässige geringfügige Eindrückung berücksichtigt werden (9.29).

Zulässige Spannungen in N/mm2 für europäische Nadelhölzer Eiche und Buche Güteklasse mittlere Güteklasse I II III 13,0 10,0 7,0 11,0 10,5 8,5 0 10,0 0,05 0,05 0 0,05 11,0 8,5 6,0 10,0 2,0 2,0 2,0 3,0 2,5 2,5 2,5 4,0 0,9

0,9

0,9

1,0

Beispiel Berechnen Sie die vorhandene Zugspannung in Faserrichtung (9.31). Losung vorh σZ|| < zul σZ|| = 8,5 N/mm2

Beispiel Berechnen Sie die vorhandene Druckspannung senkrecht zur Faserrichtung in der Unterlage, Eindrückung nicht erlaubt (9.30). Losung vorh σD⊥ = =

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F 80000 N = A 160 mm ⋅ 180 mm 80000 N = 2,78 N/mm 2 28800 mm 2

vorh σD⊥ < zul σD⊥ = 3 N/mm2

Bild 9.31: Beanspruchung auf Abscheren

Die Scherfestigkeit des Holzes ist bei Versatzund Hakenverbindungen zu berücksichtigen. Sie wird zum Unterschied von Druck- und Zugspannungen mit T bezeichnet und nur in Faserrichtung berechnet. Beispiel Berechnen Sie die vorhandene Scherspannung in Faserrichtung (9.32). Losung vorh τ =

F 24000 N = A 200 mm ⋅ 140 mm

Bild 9.30: Beanspruchung auf Druck

vorh τ =

Die Zugfestigkeit des Holzes in Faserrichtung ( || ) ist bei Güteklasse II genauso groß wie Druckfestigkeit in Faserrichtung. Senkrecht zur Faserrichtung (⊥) darf Bauholz nur geringfügig auf Zug beansprucht werden (9.29).

24000 N = 0,85 N/mm 2 28000 mm 2

vorh τ < zul τ = 0,9 N/mm2

Die Hakenverbindung reißt entweder in der Scherfläche A1 oder A2. In der Berechnung braucht sie nur einmal eingesetzt zu werden.

434


tigkeit und der Rohdichte zu. In Faserrichtung ist sie doppelt so groß wie quer zur Faserrichtung. Für die Berechnung der Wärmedämmung werden mittlere Werte angenommen. Die Rohdichte der im Bauwesen verwendeten europäischen Nadelhölzer beträgt 0,50 bis 0,55 kg/dm3, die von Eiche und Buche 0,70 bis 0,75 kg/dm3.

Bild 9.32: Beanspruchung auf Abscheren

Die Wärmeleitfähigkeit von Holz ist gering. Holz hat also gute Wärmedämmeigenschaften. Die Wärmeleitfähigkeit nimmt mit der Feuch-

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Die Druck-, Zug- und Scherfestigkeit hängen ab von der Holzart, der Güteklasse und der Richtung der angreifenden Kraft zur Faserrichtung. Holz ist ein schlechter Wärmeleiter und hat deshalb einen guten Wärmedämmwert.

9.6 Holzwerkstoffe Um die Nachteile des Bauholzes zu vermeiden und die guten Eigenschaften besser zu nutzen, stellt man Holzwerkstoffe her (9.37). Dabei wird die natürliche Struktur des gewachsenen Holzes (Vollholzes) zerstört. Es wird in dünne Scheiben geschnitten oder zu Spänen und Fasern zerkleinert und mit Bindemitteln zu neuen Formen – den Holzwerkstoffen – aufgebaut (9.33). Tabelle 9.33: Herstellung von Holzwerkstoffen Produktionsvorgang

Produkt

Vollholz in dünne Scheiben

Furniere

oder Platten schneiden oder schälen Dünne Scheiben oder Platten um 90° verdreht zusammenkleben

Sperrholz

Vollholz zu Spänen zerkleinern, mit einem Bindemittel zu Platten formen und pressen

Holzspanplatten

Vollholz zu Fasern zerkleinern, mit einem Bindemittel zu Platten formen und pressen

Holzfaserplatten

Vollholz zu Holzwolle zerkleinern, mit einem Bindemittel zu Platten formen, leicht pressen und erhärten lassen

HolzwolleLeichtbauplatten

Furniere sind dünne Holzblätter. Sie werden durch Sägen, Schälen oder Messern vom Stamm(teil) getrennt und sind genormt in DIN 4079 und DIN 68330. Je nach Herstellungsverfahren unterscheiden sich die Furniere geringfügig in Eigenschaften und Aussehen. Dies ist jedoch nur für den Innenausbau und die Mörtelherstellung von Bedeutung. DIN 4079 schreibt handelsübliche Dicken von 0,55 bis 1 mm vor. Dicken zwischen 1 und 8 mm sind nicht genormt. Sägefurniere lassen sich nur bis zu einer Mindestdicke von 1 mm anfertigen. Länge und Breite der Furniere richten sich nach den Stamm abmessungen und dem Herstellungsverfahren. Im Roh- und Ausbau werden Furniere kaum verwendet; sie sind aber eine wichtige Vorstufe für die Herstellung von Sperrholz.

Als Sperrholz werden alle Platten aus mindestens drei übereinanderliegenden Holzlagen bezeichnet deren Faserrichtung zueinander jeweils um 90º verdreht ist (9.34). Wir unterscheiden Furnierplatten und Tischlerplatten; beide sind nach DIN 4078 genormt. Für die besonderen Bedürfnisse des Beton- und Stahlbetonbaues werden Großflächen-Schalungsplatten aus Sperrholz hergestellt, die in DIN 68791 genormt sind.

435

9.6 Holzwerkstoffe

Bild 9.34: Aufbau und Herstellung von Sperrholz

Bei Furnierplatten bestehen alle Lagen aus Furnieren. Durch die kreuzweise Anordnung schränken die Lagen gegenseitig das Schwinden und Quellen ein - sie „sperren“ diese unerwünschten Bewegungen (deshalb der Name „Sperrholz“). Die Mindestzahl von 3 Lagen sichert dass sich die Platten nicht werfen (9.34). Dickere Platten erhält man durch dickere Furniere und/oder mehr Lagen, wobei die Lagenzahl immer ungerade sein muss: 3-5-7 usw. Lagen. Die Eigenschaften der Furnierplatten lassen sich durch die Holzart und die Verleimung in Aussehen, Festigkeit und Wetterbeständigkeit beeinflussen. Furnierplatten nach DIN 4078 haben Dicken von 4 bis 50 mm, Breiten von 1220 bis 3050 mm und Längen von 1220 bis 3050 mm, Baufurnierplatten nach DIN 68705 sind 8 bis 29 mm dick, wobei für bestimmte Dicken jeweils eine Mindestlagenzahl vorgeschrieben ist.

Bei Tischlerplatten sind die beiden Außenlagen Furniere, die erheblich dickere Mittellage besteht dagegen aus Holzleisten verschiedener Form und Anordnung (9.35) Je nach Ausbildung der Mittellage heißen die Platten Stabplatte (ST), Stäbchenplatte (STAE) oder Streifenplatte (SR). Bei Streifenplatten sind die Streifen der Mittellage nicht miteinander verleimt. Die Kurzzeichen legt DIN 4076 fest. Für die Verwendung am Bau werden Baufurnierplatten (BFU) und Bautischlerplatten (BTI) hergestellt. Ausgewählte Holzarten und wetterbeständige Verleimung machen diese Platten widerstandsfähig gegen hohe Temperaturen und Feuchtigkeit; sie verleihen ihnen auch höhere Festigkeit. Tischlerplatten nach DIN 4078 sind 13 bis 44 mm dick, 1220 bis 4100 mm lang und 2440 bis 5400 mm breit.

9

Bild 9.35: Aufbau der Tischlerplatten

Holzspanplatten ersetzen in zunehmendem Maße Furnier- und Tischlerplatten. Sie werden in ähnlichen Abmessungen und mit etwa gleichen Eigenschaften und Qualitäten, aber billiger hergestellt. Vollholz meist minderer Qualität wird mechanisch auf Spangröße zerkleinert und mit Leim in Plattenform gepresst. Nach dem Herstellungsverfahren gibt es Flachpressplatten (FPY) und Strangpressplatten (SV). Vor allem dickere Holzspanplatten mit Hohlräumen werden als SV gefertigt. Für Vollplatten steht das Zeichen SV, für Röhrenplatten SR, Strangpressplatten sind einschichtig, Flachpressplatten ein-, vorwiegend drei- oder fünfschichtig (9.36). Bei mehrschichtigen Platten liegen die feineren Späne in den äußeren Schichten (Deckschichten). Die Oberflächen können ungeschliffen bleiben (pressblank), geschliffen, furniert oder kunststoffbeschichtet werden. Geeignete Leime machen die Platten widerstandsfähig gegen Feuchtigkeit und Witterung. Geringer Pressendruck ergibt poröse Platten mit guten Wärmedämmeigenschaften. Stark gepresste, dichte und schwere Platten haben bessere Festigkeiten und lassen sich gut bearbeiten; Nägel und Schrauben halten besser als in porösen Platten.

436


Dennoch erreichen die Holzspanplatten nicht die Festigkeitswerte des Sperrholzes. Holzspanplatten sind genormt in DIN 68760 bis 68765. Nach Gewichtsklassen unterscheiden wir leichte (ρR < 0,45), halbschwere (ρR > 0,45 bis 0,75) und schwere (ρR > 0,75 bis 1,0) Holzspanplatten. Holzspanplatten sind 1300 bis 2070 mm breit, 2050 bis 5200 mm lang und 6 bis 70 mm dick.

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Holzfaserplatten. Zur Herstellung werden minderwertige Nadelholzabfälle und billiges Fichtenrundholz mechanisch unter Wasserdampfeinwirkung zerfasert. Den Faserbrei formt man unter Zugabe von Kunstharzen zu großflächigen Platten und entwässert sie durch leichten Druck auf einem engmaschigen Sieb. Der Eigenharzgehalt des Holzes wirkt mit als Bindemittel. Die Oberseite der Platte wird mit einem hochglanzpolierten Blech abgedeckt. In hydraulischen Pressen werden die Platten unter hohem Druck gepresst. So erhalten die Platten ihr typisches Aussehen: eine sehr glatte Oberfläche und eine Unterseite mit gewebeähnlichem Siebabdruck. Die Oberfläche kann mit Wachs, Öl oder Kunstharz vergütet werden. Wenn die Platten nur entwässert und leicht gepresst werden, erhält man poröse Holzfaserplatten für die Wärmedämmung.

Bild 9.36: Herstellung von Holzspanplatten Die Farbe der Holzfaserplatten ist gelblich- bis mittelbraun. Durch Bitumenzusatz erhält man wetter-

beständige Platten in etwas dunklerer Farbe. Hergestellt werden mittelharte (HFM), harte (HFH) und extraharte (HFE) Holzfaserplatten von 1,6 bis 6 mm Dicke sowie poröse (HFD) Holzfaserdämmplatten von 6 bis 50 mm Dicke. Die Rohdichten liegen je nach Plattenart bei 0,20 bis > 0,90 kg/ dm3. Holzfaserhartplatten lassen sich wie Sperrholz und Holzspanplatten furnieren, streichen und kunststoffbeschichten. Man verwendet sie im Formenbau, für Schalungen (besonders für Sichtbeton und gekrümmte Bauteile), für Schalttafeln, als Bodenbelag, für Verkleidungen und Vertäfelungen, leichte Trennwände und Fertighäuser. Sie sind genormt in DIN 52350 bis 52352, 68750 bis 68754.

Holzwolle-Leichtbauplatten (L) bestehen aus langfaseriger, längsgehobelter Holzwolle und einem mineralischen Bindemittel (Normzement Baugips oder Magnesit). Tabelle 9.37: Zusammenstellung von Kurzzeichen für Holzwerkstoffe Kurzz. FU BFU ST STAE SR BTI FPY SV SR HFM HFH HFE HFD BPH L M

Platte Furnierplatte Baufurnierplatte Tischlerplatte (Stabplatte) Tischlerplatte (Stäbchenplatte) Tischlerplatte (Streifenplatte) Bau-Tischlerplatte Holzspanplatte (Flachpressplatte) Holzspanplatte (Strangpress-, Voll platte) Holzspanplatte (Strangpress-, Röhrenplatte) Mittelharte Holzfaserplatte Harte Holzfaserplatte Extraharte Holzfaserplatte Poröse Holzfaserplatte Bitumengetränkte poröse Holzfaserplatte Holzwolle-Leichtbauplatte Mehrschicht-Leichtbauplatte aus Schaumkunststoffen und Holzwolle

Magnesit ist ein sonst nur noch wenig verwendetes Bindemittel. Magnesiumcarbonat wird zu Magnesia gebrannt (MgCO3 → MgO + CO2), dieses mit einer Magnesiumsulfatlösung angerührt (MgO + MgSO4). Diese Mischung erhärtet und verbindet sich dabei gut mit der Holzwolle. Nägel, Unterlagscheiben, Draht und andere Stahlteile zur Verarbeitung der Holzwolle-Leichtbauplatten müssen verzinkt sein, da sie sonst rosten. Holzwolle-Leichtbauplatten sind porös und haben deshalb gute Wärmedämmeigenschaften. Die rauhe Oberfläche macht sie zu ausgezeichneten Putzträ-

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9.6 Holzwerkstoffe

gern. Verwendet werden sie als verlorene Schalung im Mantelbetonbau, außerdem im Flachdachbau, für schwimmende Estriche, leichte Trennwände, Rollladenkästen sowie allgemein als wärmedämmende Schale und als Putzträger. Fertigung in der Vorzugsbreite 500 mm, der Vorzugslänge 2000 mm und den 6 Dicken 15 – 25 – 35 – 50 – 75 – 100 mm. Zunehmend werden Holzwolle-Leichtbauplatten mit Schaumkunststoffen zu Mehrschicht-Leichtbauplatten (M) kombiniert. Diese Platten vereinigen die guten Eigenschaften beider Baustoffe. HolzwolleLeichtbauplatten sind in DIN 1101, MehrschichtLeichtbauplatten in DIN 1104 genormt.

Die wichtigsten Holzwerkstoffe sind Furniere, Sperrholz, Holzspanplatten, Holzfaserplatten und Holzwolle-Leichtbauplatten. Holzwerkstoffe haben bessere Eigenschaften als Vollholz in Hinsicht auf Schwinden und Quellen, Gleichmäßigkeit und Maßhaltigkeit. Sie werden als Platten in verschiedenen Abmessungen hergestellt, sind vielseitig verwendbar, können Vollholz weitgehend ersetzen und lassen sich gut verarbeiten. Dazu sind sie oft preiswerter. Furniere braucht man für die Herstellung von Sperrholz oder beklebt (furniert) mit ihnen andere Holz Werkstoffe

Tafel 9.38: Holzbauspezifische Begriffe nach DIN 1052: 2004, 3.1 Anschluss

Verbindung eines Stabes mit einem Stab oder Verbindung eines Stabes mit einem Verbindungselement durch mechanische Verbindungsmittel, Kontakt oder Klebung

Ausgleichsfeuchte

Holzfeuchte, bei der Holz bezogen auf die umgebende Luft weder Feuchte aufnimmt noch abgibt

Balkenschichtholz

zwei oder drei flachseitig faserparallel miteinander verklebte Einzelhölzer gleichen Querschnitts aus bestimmten Nadelhölzern

Bauschnittholz

Holzerzeugnisse von quadratischem oder rechteckigem Querschnitt mit d 6 mm, Unterscheidung in Kanthölzer, Bohlen, Bretter und Latten aus Nadel- und Laubholz (DIN 4074-1, -5), dürfen keilgezinkt sein

Bauteile aus Holz

bestehen aus Vollholz, Brettschichtholz, Balkenschichtholz und Furnierschichtholz ohne Querlagen {Holzbauteile)

Brettschichtholz (BSH)

flachseitig faserparallel miteinander verklebte Bretter oder Brettlagen (Lamellen)

Dachschalungen

tragende, flächenartige Bauteile aus Brettern, Bohlen oder Holzwerkstoffen; tragen die Dachhaut; werden nur zu Reinigungs-, Instandhaltungs- und Wartungsarbeiten begangen

Gipskarton platten

werksmäßig gefertigte, im Wesentlichen aus Gips bestehende Bauplatten; Flächen und Längskanten sind mit festhaftendem, dem Verwendungszweck entsprechenden Karton ummantelt

Hauptrichtung einer Nagelplatte

Richtung der größten Plattentragfähigkeit bei Zugbeanspruchung

Holzfeuchte

Masse des im Holz enthaltenen Wassers, ausgedrückt als Anteil der Trockenmasse; auch die Feuchte von Holzwerkstoffen

Holztafeln

Verbundkonstruktionen unter Verwendung von Rippen aus Holzbauteilen oder Holzwerkstoffen und mittragenden oder aussteifenden Beplankungen aus Vollholz oder Holz Werkstoffen, die einoder beidseitig angeordnet sein können, Rippen und Beplankungen werden durch mechanische Verbindungsmittel oder Klebung miteinander verbunden

Holzwerkstoffe

Furnierschichtholz mit Querlagen, Brettsperrholz, Sperrholz, OSB-Platten, kunstharz- und zementgebundene Spanplatten, Faserplatten, Gipskartonplatten

Normalrohdichte

Rohdichte des Holzes im Zustand der Ausgleichsfeuchte im Normalklima 20/65 (DIN 50014)

Fortsetzung s. nächste Seite

9

438


Tafel 9.38: Fortsetzung Rundholz

entrindete oder rundgeschälte Stämme oder Stammabschnitte ohne Äste aus Nadel- und Laubholz (nach DIN 4074-2)

Rollschub

Schubspannung, die in einer Ebene rechtwinklig zur Faserrichtung zu Gleitungen führt

Stoß

Verbindung zweier Stäbe identischen Querschnitts mit gerade durchlaufender Stabachse

Verbindung

Zusammenfügen mehrerer Stäbe durch einen Anschluss (direkt) oder durch je einen Anschluss an mindestens ein Verbindungselement (indirekt)

Vollholz (VH)

Rundhölzer und Bauschnitthölzer aus Nadel- und Laubholz

Verbundträger

Stäbe, deren Tragfähigkeit und Steifigkeit sich aus dem Zusammenwirken mehrerer Einzelstäbe ergibt, die sich über die Länge des Verbundträgers erstrecken; Verbund durch mechanische Verbindungsmittel oder Klebung

9.7 Holzschädlinge

9

Holzschäden können bereits am lebenden Baum auftreten, aber auch verbautes Holz wird von Schädlingen befallen. Unterschieden wird in pflanzliche und tierische Schädlinge, wobei • Insekten Fraßschäden verursachen • Pilze zerstören das Holz durch Fäulnis

(Falter, Käfer und Hautflügler), deren Weibchen dann wieder Eier legen.

Bild 9.39: Holzschädlinge Bild 9.40: Entwicklungsstadien der Insekten

9.7.1 Tierische Holzschädlinge Bei den holzzerstörenden Insekten wird zwischen Faltern, Käfern und Hautflüglern unterschieden. Sie durchlaufen vier verschiedene Entwicklungsstadien. Aus den Eiern entwickeln sich die Larven bzw. die Raupen. Die Larven bzw. Raupen zerstören das Holz durch ihren unersättlichen Fraß. Wenn sie genug gefressen haben, verpuppen sie sich und aus den Puppen schlüpfen die fertigen Insekten

Die Weibchen suchen sich Spalten oder Risse im Holz und legen mithilfe ihrer Legeröhre bis zu 300 Eier. Die sich daraus entwickelnden Larven/Raupen werden 20 bis 30 mm lang, ca. 5 mm dick und haben eine Lebensdauer, je nach Holzfeuchte, von 3 bis 8 Jahren, bis sie sich verpuppen. Der Hausbockkäfer Er ist in unseren Breiten der gefährlichste tierische Holzschädling. Er wird bis zu 25 mm lang, ist dunkelbraun bis schwarz, mit weißen

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9.7 Holzschädlinge

Flecken auf den Flügeln. Der Käfer befällt vornehmlich das Splintholz von Nadelbäumen, insbesondere Tanne und Fichte. Die Gänge werden mit feinem Bohrmehl und walzenförmigem Kot gefüllt. Da die Larven unter der Holzoberfläche fressen, wird häufig der Schaden erst sehr spät erkannt. Bild 9.42: Klopfkäfer

Bild 9.41: Der Hausbockkäfer ist dunkelbraun bis schwarz, mit weißen Flecken auf den Flügeln. Er wird bis zu 25 mm lang. Seine elfenbeinfarbige Larve ist 30 mm lang.

Charakteristisch sind die bis bleistiftdicken, ovalen, zum Teil ausgefransten Ausfluglöcher. Ein weiteres Erkennungszeichen sind die Nagegeräusche der Larven. Befallene Holzteile müssen sorgfältig abgebeilt und das verbleibende Holz gründlich vom Bohrmehl gereinigt werden. Die abgebeilten Späne und das Bohrmehl müssen verbrannt werden. Die verbleibenden Holzteile müssen mit einem Holzschutzmittel gestrichen werden, zu schwache Holzteile ersetzt werden. Der Klopfkäfer Von den zahlreichen Klopfkäferarten ist der gemeine Klopfkäfer der gefährlichst Holzzerstörer. Die Käfer sind 2 bis 5 mm lang und verlassen das befallene Holz, nachdem das Weibchen bereits ihre Eier gelegt hat durch kreisrunde Ausfluglöcher. Der Käfer befällt Nadel- und Laubhölzer. Seine sehr kleinen Larven (bis 6 mm lang) sind vor allem in alten Möbeln, Treppenstufen und Holzkunstwerken zu finden. Zu erkennen ist der Befall am feinen Bohrmehl und an den siebartig angeordneten Fluglöchern. Da die Larven in den Fraßgängen sehr leise klopfartige Geräusche verursachen, ähnlich wie das Ticken einer Uhr, werden sie auch Totenuhr genannt.

Der Splintholzkäfer Der braune Splintholzkäfer ist 3 bis 6 mm lang und befällt ausschließlich das Splintholz von Laubbäumen. Das Weibchen legt ihre Eier in den Holzporen ab und die sich daraus entwickelnden Larven zerstören das Splintholz durch dicht aneinander liegenden Fraßgänge. Zu erkennen ist der Befall durch die kleinen, 1 bis 2 mm Ø kreisrunden Ausfluglöcher. Insekten sind die wichtigsten tierischen Holzschädlinge. Sie befallen sowohl das lebende als auch das gefällte Holz. Tierische Schädlinge sind der Hausbockkäfer, der Klopfkäfer und der Splintholzkäfer. Die Larven des Hausbockkäfers sind besonders gefährlich, weil sie zahlreiche Fraßgänge schaffen, lange leben und der Schaden erst spät erkannt wird. Der Klopfkäfer befällt vorwiegend Möbel aus Laub- und Nadelhölzer. Der Splintholzkäfer befällt ausschließlich den Splint von Laubhölzern und sitzt vornehmlich in Parkettfußböden.

9.7.2 Pflanzliche Holzschädlinge Pflanzliche Holzschädlinge sind Pilze, deren dünnes, kaum sichtbares Fadengeflecht (Mycel) auf oder in dem Holz wächst. Je nach Art und Alter bilden die Pilze Fruchtkörper in Form von Schwämmen oder watteartigen Überzügen. Pilze sind primitive Pflanzen, die kein Blattgrün bilden, keine Nährstoffe aus Luft und Wasser aufbauen können und deshalb nur schmarotzend auf organischen Stoffen existieren. Sie ernähren sich aus dem Abbau der Holzsubstanz, ihre Ausscheidungen sind zusätzlich holzzerstörend. Jede Pilzart wächst

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9

optimal bei einer bestimmten Temperatur und Holzfeuchtigkeit. Der Einbau trockenen Holzes mit einer Feuchtigkeit unter 18 % verhindert in der Regel bereits Pilzschäden. Vorbeugend setzt man chemische Holzschutzmittel ein. Befallenes Holz muss meist ausgebaut und verbrannt werden. Die wichtigsten Pilzkrankheiten sind Blaufäule und Echter Hausschwamm. Die Blaufäule ist erkennbar an der Verfärbung. Sie befällt vorwiegend das Splintholz der Kiefer. Der Pilz baut den Zellinhalt ab, die Zellwände bleiben erhalten. Deshalb beeinträchtigt die Blaufäule nicht die Holzfestigkeit. Das Holz wird jedoch poröser, nimmt mehr Feuchtigkeit auf und wird dadurch ungeeignet zum Tränken und Streichen mit Holzschutzmitteln und Farben. Der Bläuepilz wächst unter den Farbschichten weiter und kann mit vielen kleinen Fruchtkörpern Anstriche durchbrechen und zerstören. Blaufäule befällt gelagertes und eingebautes Holz. Zur Vorbeugung und Bekämpfung gibt es besondere „Bläueschutzmittel“. Ähnliche Pilzkrankheiten sind Rot- oder Braunfäule und Grausteifigkeit. Der Echte Hausschwamm ist die gefährlichste Pilzerkrankung des Bauholzes. Er befällt vor allem Nadelholz, gelegentlich auch Laubhölzer (außer Eiche). Sein Mycel wächst sichtbar auf

der Oberfläche des Holzes und bildet Fruchtkörper in verschiedenen Formen und Farben.

Bild 9.43: Hausschwamm-Befall

Am besten gedeiht er bei 20 °C und bei 20 % Holzfeuchtigkeit. Durch Austrocknen allein kann man ihn nicht vernichten, weil er das nötige Wasser im Mycel selbst produziert und so lange Trockenperioden übersteht. Sein Mycel wächst auf der Suche nach gesundem Holz über Beton und Mauerwerk. Diese beiden Eigenschaften – seine Widerstandsfähigkeit gegen Austrocknung und das Wachstumsvermögen des Mycels – machen den Echten Hausschwamm besonders gefährlich (9.43).

Bild 9.44: Vom Hausschwamm befallene Mauerstücke sehen so aus

Pilzbefall bewirkt Kopfschmerzen und kann zu Übelkeit führen, der Sporenstaub kann Allergien hervorrufen.

Zu den Holz zerstörenden Pilzen gehören auch die Blättlinge. Der Tannenblättling befällt Tannen- und Fichtenholz. Laubhölzer werden

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9.8 Holzschutz

vom Balkenblättling befallen. Das gelblich braune Myzel wächst nur im Holzinneren (Innenfäule). Der Befall wird aus diesem Grund erst spät bemerkt. Die Fruchtkörper

wachsen allmählich leistenförmig aus den Holzspalten. Durch Blättlinge werden vor allem Bauteile befallen, die im Freien sind, wie z.B. Zäune, Masten, Fenster oder Türen.

9.8 Holzschutz Wie schon erwähnt zählt Holz wegen seiner guten Eigenschaften zu den ältesten Baustoffen. Bei falscher Behandlung und unsachgemäßem Einbau oder Verwendung kann das Holz beschädigt werden. Beschädigungen werden wie schon beschrieben durch die Schädlinge hergerufen werden, sie können aber auch durch mechanische oder chemische Beanspruchungen verursacht werden. Grundsätzlich unterscheidet man beim Holzschutz zwischen vorbeugenden und bekämpfenden Maßnahmen.

9.8.1 Vorbeugender oder konstruktiver Holzschutz Holzschäden können bereits durch bauliche bzw. konstruktive Maßnahmen verhindert werden. Einerseits sind die richtige Wahl der Holzart, eine geeignete Konstruktion und die optimalen Querschnittsabmessungen entscheidend für den Schutz vor einer möglichen Zerstörung. Andererseits entwickeln sich pflanzliche Holzschädlinge sehr gut in feuchtem Holz. Deshalb sollten ausreichend getrocknete Hölzer verbaut werden und darauf geachtet werden das eine wieder eintretende Feuchtigkeit verhindert wird. Des Weiteren sollten folgende Einbauregeln beachtet werden: – Holz nicht in feuchtes Mauerwerk einbauen, – Holzteile so einbauen, dass sie gegen auftretende Feuchtigkeit geschützt sind, dass Eindringen von Feuchtigkeit aus benachbarten Stoffen oder Bauteilen muss verhindert werden (z.B. Sperrschichten aus Dachpappe unter den Auflagern von Balken, Schwellen, Pfetten und Pfosten auf Mauerwerk und Beton),

– Balkenköpfe so einbauen, dass die Stirnseite und Seitenflächen vom Mauerwerk einen Abstand von mind. 1 cm haben, – außenliegende Holzteile vor Regen- und Spritzwasser schützen (z.B. durch ausreichend große Dachüberstände, Mindestabstand vom Boden 30 cm) – gefährdete Holzteile mit chemischen Holzschutzmitteln behandeln. – Schwitzwasserbildung muss verhindert werden (Dampfsperren über ausgebauten dachgeschossen, Fassaden hinterlüften) – Holz muss vollständig entrindet sein Holzoberfläche möglichst klein halten zum Schutz vor leichter Entflammbarkeit

9.8.2 Bekämpfender oder chemischer Holzschutz Den chemischen Holzschutz unterteilt DIN 52175 nach der Eindringtiefe des Schutzmittels in das Holz (9.45): – Oberflächenschutz OS = kein Eindringen, Schutzmittel nur an der Oberfläche – Randschutz RS = Eindringtiefe von wenigen Millimetern – Tiefschutz TS = Eindringtiefe von mehreren Zentimetern, mindestens 1 cm – Vollschutz VS = Tiefschutz bis in alle zugänglichen Teile des Querschnitts (stark verharztes Kernholz nimmt kein Schutzmittel auf) – Teilschutz = Tiefschutz an besonders gefährdeten Stellen Normen. Über Arten, Prüfungen und Wirkungsweisen von Holzschutzmitteln gibt es viele Normen. Zusammenfassend informieren DIN 52175 und DIN 68800. Alle chemischen

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Holzschutzmittel sind in einem jährlich veröffentlichten „Holzschutzmittel-Verzeichnis“ aufgeführt; zur Zeit umfasst es mehr als 200 Mittel. Nach DIN 68800 muss jedes Holzschutzmittel eine vorgeschriebene Kurzbezeichnung führen, die Hinweise auf Wirksamkeit und Anwendung gibt (9. 46).

Das Einbringungsverfahren des Schutzmittels bestimmt, welcher Holzschutz höchstens erreichbar ist (9.47). Der Feuerschutz beginnt beim Rauchverbot im Sägewerk, auf dem Holzlagerplatz und in der Zimmerwerkstatt. Leichtentzündliche Stoffe müssen in der Nähe von Holz sachgemäß Tabelle 9.47: Einbringungsverfahren Einbringungsverfahren

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Bild 9.45: Eindringtiefe chemischer Holzschutzmittel Tabelle 9.46: Wirksamkeit und Anwendung der Holzschutzmittel Kurzzeichen

Wirksamkeit und Anwendung

P Iv (lv)

wirkt gegen Pilze wirkt vorbeugend gegen Insekten wirkt vorbeugend gegen Insekten bei Tiefschutz wirkt bei Bekämpfung von Insekten geeignet für der Witterung ausgesetztes Holz geeignet für extremer Beanspruchung ausgesetztes Holz geeignet für Feuerschutzbehandlung geeignet für Bekämpfung von Schwamm im Mauerwerk geeignet zum Streichen, Sprühen, Spritzen und Tauchen geeignet zum Spritzen und Tauchen in stationären Anlagen (nicht zum Streichen!) Verträglichkeit mit bestimmten Klebestoffen (Leimen) gewährleistet

Ib W E F M S (S) L

Das Aufbringen der Schutzmittel muss immer von einem Fachmann, meist sogar in Betrieben mit besonderen technischen Einrichtungen durchgeführt werden.

Streichen mit Naturborstenpinsel Sprühen und Spritzen mit Druckluftgeräten Kurztauchen (Hölzer mindestens 10 Minuten untergetaucht im Schutzmittel) Tauchen (Hölzer schwimmen mindestens 30 Minuten im Schutzmittel) Trogtränken (Hölzer mehrere Stunden, auch Tage untergetaucht im Schutzmittel) Kesseldrucktränkung (Schutzmittel im evakuierten Tränkkessel ins Holz gepresst) Vakuumtränkung (Sonderform der Kesseldrucktränkung)

erreichbarer Holzschutz OS OS OS/RS

RS/TS

RS/TS

TSA/S

TS

gelagert werden, Feuerlöschgeräte in ausreichender Zahl, richtiger Anordnung und ständig funktionsbereit vorhanden sein. Obwohl Holz brennbar ist, zeigt es beim Brand eine beachtliche Widerstandsfähigkeit. Es bildet an der Oberfläche durch Verkohlen eine Schutzschicht, die eine weitere Zerstörung verzögert, weil sie den Sauerstoffzutritt bremst. Außerdem verhindert das schlechte Wärmeleitvermögen des Holzes ein schnelles Ausbreiten des Feuers. Konstruktive Feuerschutzmaßnahmen sind glatte Oberflächen, abgerundete oder gebrochene Kanten, zweckmäßige Querschnitte (kleinste Oberfläche) und Verkleidungen mit feuerhemmenden Baustoffen, z.B. Faserzement- und Gipskartonplatten. An besonders gefährdeten Stellen, etwa bei Schornsteinen, muss ein Mindestabstand eingehalten werden. Dachgerüste und Dachbinder werden von außen durch eine nicht brennbare Dachhaut aus Ziegeln, Betondachstein oder Faserzementplatten geschützt. Von innen übernehmen

443

9.9 Dächer

untergehängte Decken aus Gipsplatten, Gipskartonplatten und Platz auf Putzträgern die gleiche Aufgabe. Stützen und Balken werden mit einem Putzträger verkleidet, auf den man normalen Innen- oder Außenputz aufbringt. Angaben und Vorschriften für den baulichen Brandschutz aller Baustoffe enthält DIN 4102. Chemischer Holzschutz gegen Feuer ist immer vorbeugend; er macht Holz schwer entflammbar nach DIN 4102. Wasserlösliche Feuerschutzmittel werden im Kesseldruckverfahren eingebracht, schaumschichtbildende Mittel (besonders geeignet für eingebautes Holz) gestrichen oder gespritzt. Chemische Feuerschutzmittel erzeugen bei Erhitzung einen Gasschleier oder eine Schaumschicht, die den Zutritt von Sauerstoff unterbindet. Der Feuchtigkeitsschutz bewahrt den organischen Baustoff Holz vor Fäulnis. Dies erreicht

man konstruktiv durch eine zweckmäßige, fachgerechte Ausbildung des Bauteils und/ oder physikalisch durch einen Anstrich. Ständig vom Wasser umgebenes Holz, wie Pfahlroste im Wasserbau, widersteht der Fäulnis sehr lange. Bei ständigem Wechsel zwischen nass und trocken fault Holz dagegen schnell. Niederschlagwasser muss deshalb sofort abgeleitet werden. Wasser darf nicht in Fugen, Löcher und Hohlräume eindringen, wo es nur langsam trocknet. Holzverkleidungen müssen durch richtige Falzung, durch schuppenförmige Anordnung (Stülpung) und Tropfnasen wasserableitend ausgebildet werden. Gute Hinterlüftung beschleunigt das Austrocknen bei Durchfeuchtungen. Stirnholzflächen mit ihren vielen offenen Poren bei Pfosten, Stützen und Balkenköpfen nehmen besonders begierig Wasser auf und müssen entsprechend sorgfältig geschützt werden.

9

9.9 Dächer Allgemeines Das Dach ist die obere Begrenzung der Gebäude. Neben der raumbegrenzenden Aufgabe hat das Dach auch die Aufgabe vor Regen, Schnee, Wind, Kälte und Hitze zu schützen. Bei hohem Sonnenstand ist der Dachvorsprung nicht nut ein guter Schattenspender für die darunter liegenden Fenster, sondern er schützt auch die Umfassungswände des Gebäudes. Dächer haben durch ihre Variantenvielfalt einen großen Einfluss auf das Aussehen und das Erscheinungsbild des Gebäudes. Sie können durchaus das Landschaftsbild prägen und erhalten somit eine Bedeutung für die Gestaltung der Umwelt. Form, Neigung, Konstruktion, Deckungsart und Farbe des Daches sind mit ausschlaggebend, ob und wie sich ein Baukörper in seine Umgebung einpasst oder nicht. Es gibt für die Dächer eine Vielzahl von Konstruktionen. Im Wohnungsbau überwiegend bei geneigten Dächern die zimmermannsmäßigen Konstruktionen. Für weitgespannte Dachkonstruktionen, vor allem bei flachgeneigten oder flachen Dächern, sind Konstruktionen des Ingenieurholzbaus wirtschaftlich, da der Bau-

stoffbedarf und damit die Eigenlast der Konstruktion geringer sind. Zur eindeutigen Kennzeichnung eines Daches gehören Angaben über: – Dachform – Dachtragwerk – Dachdeckungsmaterial – Dachentwässerung – Dachgrundriss – Dachneigung – Dachdeckungsart Aufbau eines Daches Jedes Dach besteht aus dem Dachtragwerk oder Dachgerüst und der Dachhaut. Beim Flachdach dient eine Holzbalken- oder eine Stahlbetondecke als Dachtragwerk. Bei Steildächern oder flachgeneigten Dächern spricht man von einem Dachgerüst bzw. Dachstuhl. Meistens besteht dieser aus dem Werkstoff Holz, seltener aus Stahl. Die Dachhaut ist je nach Konstruktion wasserdampfdurchlässig oder – undurchlässig, aber immer wasserdicht. Bei geringerer Dachneigung muss sie stets wasserabdichtend sein, bei größerer Neigung genügt es, wenn sie wasserableitend ist.

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Bild 9.48: Dachkonstruktion bei Flachdächern

9

Bild 9.49: Dachkonstruktion des Steildachs (Kehlbalkendach)

Bild 9.50: Schema der Dachhaut a) wasserableitend und wasserdampfdurchlässig b) wasserabdichtend und wasserdampfundurchlässig

Dachabdichtung heißt die wasserabdichtende Dachhaut aus Bitumendachbahnen, -dichtungsbahnen, -schweißbahnen oder Kunststoffbahnen. Dachabdichtungen sind absolut wasserdicht und neigungsunabhängig. Man ordnet sie daher vorwiegend bei flachen und flachgeneigten Dächern an.

Dachdeckung heißt die wasserableitende Dachhaut aus sich schuppenförmig überdeckenden Elementen, die Niederschläge in Neigungsrichtung ableiten. Die Dachneigung ist nicht genormt. Eine zweckmäßige Einteilung zeigt diese Tabelle:

Tabelle 9.51: Dachneigung Dachneigungsgruppe

Dachneigung in Grad

in Prozent

Bezeichnung

Bevorzugte Dachhaut

Baustoffe für die Dachhaut

I II III

≤3 > 3 bis ≤ 5 > 5 bis ≤ 20

≤ 5,2 > 5,2 bis ≤ 8,7 > 8,7 bis ≤ 36

Flachdach

Dachabdichtung

Bitumendachbahnen, -dichtungsbahnen, schweißbahnen, Kunststoffbahnen

IV

> 20

> 36

Steildach

Dachdeckung

flache Metallblechund Wellblechtafeln, Faserzementplatten, Dachziegel, -schiefer, Betondachsteine

flachgeneigtes Dach

445

9.9 Dächer

9.9.1 Dachformen Dachform, Dachneigung, Dachdeckung und Dachränder mit Ortgang- und Traufenausbildung haben entscheidenden Einfluss auf die äußere Gesamtwirkung eines Bauwerks. Sie sollen im Einklang stehen mit dessen Funktion und sind damit weitgehend abhängig von örtlichen Bauvorschriften, vom Grundriss, dem

Wunsch des Bauherren, der Konstruktionsart des Dachtragwerkes und der Gebäudehöhe. Herstellungs- und Unterhaltungskosten eines Daches können von der Gestaltung beeinflusst werden. Komplizierte Dachformen erfordern eine aufwendige Detaillösung, bei denen kleine Planungs- oder Ausführungsfehler zu Bauschäden führen können.

9

Bild 9.52: Dachformen und -bezeichnungen a) Flachdach, b) Pultdach, c) Satteldach, d) Mansarddach, e) Walmdach, f) Krüppelwalmdach, g) Mansardwalmdach, h) Zeltdach 13 Anfallpunkt 9 Oberdach 5 Giebel 1 Gesims 14 Krüppelwalm 10 Hauptdachfläche 6 Ortgang 2 Dachfläche 15 untere Walmfläche 11 Walmfläche 7 Mansardlinie 3 Traufe 16 obere Walmfläche 12 Grat 8 Unterdach 4 First

Bezeichnungen der Dachformen Die Grundform von geneigten Dächern mit ebenen Flächen sind im Bild 9.52 gezeigt. Unterschieden werden einachsige (über eine Gebäuderichtung) gespannte Formen wie Sattel-, Pult-, und Mansarddächer und zweiachsige (über zwei Achsen entwickelte) Dächer wie Walm- oder Zeltdächer. Varianten , Misch- und Sonderformen dieser Grundformen sind durchaus möglich. Sie ent-

stehen, wenn z.B. geneigte Dachflächen auf nicht rechtwinkligen Baukörpern vorgesehen werden. Geneigte Dächer mit gekrümmten Flächen können einachsig als Tonnendächer (Voll-, Halb-, Segmenttonne) oder zweiachsig als parabel- oder hyperbelförmige Schalendächer über fast jeder Grundrissform angeordnet werden.

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9.9.2 Bezeichnungen von Dachteilen

9

Bild 9.53:

9.9.3 Dachkonstruktionen Dachflächen werden durch zwei Belastungsarten beansprucht: Das Eigengewicht und die Schneelast. Diese beiden Lastarten wirken senkrecht auf das Tragwerk, -Windlasten gemäß DIN 10554 erzeugen hingegen von der Dachfläche abhängige horizontale Lasteinwirkungen als Drucklast (Staudruck) auf der windzugewandten Seite und als Soglast auf der windabgewandten Seite. Die Sogwirkung kann größer sein als der Staudruck und tritt an angeströmten Gebäudekanten und -ecken durch Windwirbelbildung besonders stark auf. Aus diesem Grund sind Dachkonstruktionen gegen Abheben durch Soglasten zu sichern. Die Größe der Schneelasten richtet sich nach der geographischen Lage des Gebäudes (Deutschland ist nach DIN 1055-5 in vier Schneelastzonen, abhängig von der Höhenlage des Standortes über NN unterteilt) und nach der Dachneigung.

Bild 9.54: a) Die Queraussteifung des Sparrenund Kehlbalkendachs ist durch die Dreigelenkkonstruktion gesichert, b) mit Windrispen entstehen kraftschlüssige Dreiecke für die Längsaussteifung

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9.9 Dächer

Die Windbelastungen sind abhängig von der Windgeschwindigkeit (geographische Lage), der Dachform und Höhenlage über Gelände.

Das Grundprinzip einer Dachkonstruktion besteht immer aus Dachlatten auf Dachsparren und Sparren auf Pfetten oder Schwellen. Die Grundformen für die Dachkonstruktionen werden bezeichnet als: Sparrendächer und Pfettendächer

9.9.4 Sparrendach

Bild 9.55: Grundtypen der geneigten Dachkonstruktionen

Bild 9.56: Sparrendach a) statisches System, b) Längsaussteifung durch Windrispen

Sparrendächer sind auf rechteckigen einfachen Gebäudegrundrissen mit Dachneigungen ab ca. 30° bis 60° einsetzbar. Sie bestehen aus unverschieblichen Dreieckgebinden (Gespärre), d.h. ein Gespärre besteht aus zwei gegeneinander geneigt liegenden Sparren und dem dazwischen liegenden Deckenteil (z.B. ein Holzbalken). Sie bilden zusammen ein statisches System. Das Dachtragwerk wird gebildet aus den im Abstand von 60 bis 90 cm hintereinander angeordnetem Gespärre. Die Längsaussteifung erfolgt durch schräg verlaufende Windrispenbänder. Sparrendächer bilden einen stützenfreien Dachraum aus. Die Sparren nehmen die Dachlasten auf und leiten sie in die Deckenbalken bzw. Stahlbetondecke und in die Außenwände ab. Am Fußpunkt müssen die Sparren ein tragfähiges Auflager erhalten und mit diesem zugfest verbunden werden. Beim Einbau von Dachflächenfenster oder Gauben müssen die entsprechenden Sparren ausgewechselt werden. Die zusätzlichen Lasten der ausgewechselten Sparren müssen von den angrenzenden

9

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Feldern übernommen werden, welches zu großen Sparrenabmessungen und zur Unwirtschaftlichkeit führen kann. Die Wirtschaftlichkeit des Sparrendaches liegt bei einer Sparrenlänge von bis zu 4,50 m. Die Firstausbildung erfolgt durch beidseitig genagelte Laschen und Firstbohle, durch die zimmermannsmäßige Verbindung des Eckblat-

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Bild 9.57: Scherzapfenausbildung im First

tes, des geraden Blattes oder des Zapfens. Die Firstbohle hat dabei keine tragende Funktion, sie dient zur Stabilisierung der Gespärre in Längsrichtung. Die Laschen werden von beiden Seiten nach einem bestimmten Nagelbild genagelt und halten somit die beiden Sparren in der vorgegebenen Position.

Firstpunktausbildung mit Laschen und Firstbohle

Bild 9.58: Eckblattausbildung für die Sparren im First

Bild 9.59: Druckkraftzerlegung des Sparrens am Fußpunkt des Sparrendachs a) kleine Horizontalkraft FH bei steilerer Dachneigung b) größere Horizontalkraft FH bei flacherer Dachneigung

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9.9 Dächer

Eckverbindungen werden nötig, wenn zwei Bauhölzer an einer Ecke rechtwinklig oder annähernd rechtwinklig in einer Ebene zusammentreffen. Gebräuchliche Eckverbindungen sind der Scherzapfen, das glatte Eckblatt und das Druckblatt. Mit dem Scherzapfen oder mit dem glatten Eckblatt werden aufliegende oder auskragende Enden von Schwellen, Pfetten und Sparren verbunden. Zur Sicherung der Verbindungen können Nägel oder Schraubenbolzen verwendet werden. Da die Sparren bei dieser Dachkonstruktion die Dachlasten aus Eigen-, Wind-, und Schneelasten allein aufnehmen und in die Außen-

wände ableiten, muss der Fußpunkt entsprechend ausgebildet werden. Die Druckkraftzerlegung des Sparrens am Fußpunkt ist günstiger bei einer steileren Dachneigung als bei einer flacheren. In der Ausbildung des Fußpunktes wird nach der Deckenkonstruktion unterschieden. Bei einer Holzbalkendecke werden die Schubkräfte des Sparrens durch einen „Versatz“ auf die Holzbalken der Decke übertragen. Der Sparrenanschluss muss vom Balkenende zurückgesetzt werden, damit eine ausreichende Scherfläche (Vorholzlänge) von min. 20 cm entsteht.

9

Bild 9.60:

Der Stirnversatz wird wegen seines hohen Arbeitsaufwands und seiner relativ großen Vorholzlänge seltener ausgeführt. Der Fersen-, oder Doppelversatz benötigen eine kleinere Vorholzlänge und deshalb bevorzugt ausgeführt wird. Beim Rück- oder Fersenversatz wird die Versatzfläche rechtwinklig zur Unterfläche des

Druckstabs angeschnitten. Da beim Fersenversatz wegen des außermittigen Anschlusses für den Druckstab Spaltgefahr besteht, darf dieser mit der freien Schnittfläche nicht aufsitzen, sondern muss eine Fuge aufweisen. Der doppelte Versatz setzt sich aus dem Stirn- und dem Fersenversatz zusammen.

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Bild 9.62: a) Fersenversatz b) Fußausbildung am Sparrendach mit Versatz 9

Die Fußpunktausbildung bei einer Stahlbetondecke erfolgt über eine Fußschwelle und eines Stahlblech – Sparrenschuhs. Der Sparrenschuh wir mit einer am Deckenrand einbetonierten Ankerschiene befestigt.

Bild 9.63: a) Doppelter Versatz b) Fußausbildung mit Lasche oder Sparrenanker

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9.9 Dächer

Bild 9.64: Sparrenfuß mit Einschnitt

Bild 9.65: Sparrenfuß mit Knagge

9

Bild 9.66: Sparrenfuß ohne Dachvorsprung

Fußpunkte für Sparrendächer über Stahlbetondecken 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Sparren Stahlbetondecke Wärmedämmung Gleitlager Ringanker Fußschwelle mit Verankerung im Widerlager, Sparren genagelt 7 Ankerschiene, einbetoniert

8. Stahlblech-

Bild 9.67: Fußschwelle auf Betonwiderlager mit Veran- Kerung, Schwelle verankert mit Sparrennagel, Zwischen Ringanker und Widerlager Anordnung eines Gleitlagers

Fußpunkt mit Stahlblechschuh, Ankernägel und Ankerschiene, zwischen Ringanker und Decke Anordnung eines Gleitlagers

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Traufenüberstände sind in Verbindung mit der Holzbalkendecke statisch ungünstig, weil in den Deckenbalken bei größerem Überstand zusätzliche Biegemomente entstehen. Sollte dennoch ein Überstand gewünscht werden, ist ein langer Aufschiebling erforderlich. Werden die Fußpunkte mit einer Stahlbetondecke ausgebildet, ist eine Überstand problemlos möglich. Ortgangüberstände sind bei Sparrendächer konstruktiv nicht begründet, da das letzte Gespärre auf der Innenseite der Giebelscheiben steht. In der Regel wird die Dachdeckung über die Giebelscheiben hinweggezogen.

9.9.5 Kehlbalkendach

9

Bei Sparrenlängen über ca. 4,50 m Länge sollten die Sparren gegen Durchbiegung gesichert werden. Um die Durchbiegung abzumindern wird ein Kehlbalken eingebaut. Am Günstigsten wäre seine Lage in der Mitte der Sparren, da hier die Durchbiegung am größten ist. Beim ausgebauten Dachgeschoss wird die Lage des Kehlbalkens durch die Geschosshöhe bestimmt. Das über dem Kehlbalken liegende Sparrenende kann bis etwa 3,50 m lang sein, das unter dem Kehlbalken liegende Sparrenende kann bis etwas 4,50 m lang sein. Sollte das obere Ende der Sparren doch länger als 3,50 m sein kann eine zweite Kehlbalkenlage als sogenannter „Hahnenbalken“ in Frage kommen.

Bild 9.68: Sparrendach mit einem Kehlbalken und zwei Stielen

Quer- und Längsaussteifung des Sparrenund Kehlbalkendachs sichern die Unverschieblichkeit des Dachtragwerks. Dreiecksverbindungen bieten dafür die beste Gewähr. Die Queraussteifung ist durch die Dreigelenkkonstruktion jedes Sparrenpaares gegeben (5.54a). Die Längsaussteifung muss durch Windrispen hergestellt werden. Diagonal zur Dachfläche angeordnet, bilden sie im Zusammenwirken mit Schwelle (Decke) und Sparren unverschiebliche Dreiecke (5.54b). Windrispen aus Bohlen sind zugund druckfest zugleich, solche aus Ankerblechen nur zugfest und daher auf jeder Dachseite entgegengesetzt diagonal aufzunageln. Auch vollflächig und versetzt angeordnete (scheibenbildende) Span- oder Sperrholzplatten sowie diagonal aufgenagelte vollflächige Brettschalungen wirken als Längsaussteifung und stören weniger beim Ausbau.

Die Windlast unausgesteifter Dachgiebelwände muss ebenfalls vom Dachtragwerk aufgenommen werden. Meist übertragen zwei bis drei Wandanker in Kehlbalkenhöhe die Windkräfte in die Kehlbalkenlage. Giebelaussteifende Längswände (d > 11,5 cm) sind gleichwertig. Vorteile. Geringer Arbeits- und Materialaufwand spricht bei kleineren Gebäudebreiten für das Sparren-, bei mittleren Breiten ab etwa 7,0 m für das Kehlbalkendach. Rahme, Stützen und Streben entfallen beim Sparrendach, meist auch beim Kehlbalkendach. Für die Planung des Dach- und des darunterliegenden Geschosses bedeutet dies mehr Freiraum. Nachteile. Dachgaupen unterbrechen das in sich geschlossene Dreigelenksystem. Gaupen über zwei Sparrenfelder können noch vergleichsweise einfach durch Wechselhölzer gelöst werden. Breitere Gaupen erfordern meist erheblich mehr Aufwand, denn die Kräfte müssen gesondert ermittelt und über Pfetten an die beiden angrenzenden Dachgespärre abgetragen werden (5.69b). Die Mehrbelastung führt zu deutlich größeren Querschnitten für die beiden Grenzgebinde. Dazwischen lässt sich nur ein Pfettendach ausbilden. Stets sind daher zwei gegenüberliegende Mittelpfetten einzubauen, auch wenn nur eine Dachgaupe vorgesehen ist (5.69a). Der horizontale Dachschub der hochbelasteten Grenzsparren erfordert tragfähige Widerlager an den Sparrenfußpunkten und zugfeste durchgehende Decken(-balken).

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9.9 Dächer

Bild 9.69: a) Gbrößere Dachgaupen erfordern beim Sparren- und Kehlbalkendach kräftige Mittelpfetten und Grenzgebinde 1 Mittelpfetten 2 doppelte Kehlbalken 3 Grenzsparren b) Beispiel für die Pfettenauflagernng am Grenzgebinde

Bei Sparren- und Kehlbalkendächern bilden Sparrenpaare und Decken(-balken) unverschiebliche Dreiecke. Kehl- und Hahnbalken stützen die Sparren. Die Dachlast beansprucht Sparren auf Biegung und Knicken, die Decke auf Zug und den Kehlbalken auf Knicken. Ausbau und Nutzlasten beanspruchen den Kehlbalken auch auf Biegung. Unverschiebliche Kehlbalkendächer erfordern starre Kehlbalkenscheiben.

Bild 9.70: Firstpunkt a) als genageltes Blatt, b) mit genagelten Doppellaschen (ungleiche Sparrenlängen

Am Kehlbalkenanschluss hat der Sparren im Allgemeinen seine größte Biegebeanspruchung. Jede sparrenschwächende Verbindung mit .dem Kehlbalken (z.B. durch Versätze, Zapfen oder Überblattungen) ist daher zu vermeiden. Die statische Berechnung liefert genaue und verbindliche Konstruktionsangaben. Ausnahme: Bei Sanierungsarbeiten an historischen Gebäuden, wo sich die alten, handwerklichen Verbindungen über lange Zeit bewährt haben, sind sie nach wie vor anzuwenden. Einteilige Kehlbalken erhalten statt des Versatzes Auflager aus genagelten Knaggen von etwa 3 cm Dicke. Seitliche Brett- oder Nagelblechlaschen sichern den Kehlbalken gegen seitliches Abkippen. Bei weniger beanspruchten Verbindungen kann der Anschluss auch ohne störende Holzknaggen und nur mit beidseitig genagelten Laschen erfolgen, bevorzugt mit Blechlaschen. Zweiteilige Kehlbalken lassen sich zweckmäßig und Zeit sparend mit Hilfe von Dübelverbindungen anschließen. Futterhölzer in den 1/3-Punkten mindern die Knickgefahr (5.40). Dem gleichen Zweck dienen auch quer eingebaute, durchgehende Mittelstege aus Dübel.

9

454


Sechskantschrauben nach DIN 601 dienen als Heftbolzen und sind zusammen mit stählernen Unterlegscheiben Bestandteil jeder Dübelverbindung. Sie sollten nach dem Austrocknen des eingebauten Holzes um das Schwindmaß nachgezogen werden. Kehlbalkenanschlüsse mit geringerer Belastung können auch durch Nagelung erfolgen.

Bild 9.71: Die Nagelknagge dient Kehlbalkenauflager

Versatztiefe Dachneigung α

9

Dübelarten. Einpressdübelin Form von runden oder quadratischen Krallenblechen (z.B. nach dem System Bulldog) eignen sich des Zeit sparenden Einbaus wegen besonders gut (9.72a). Einpress-/Einlassdübel (z.B. System Geka) haben eine größere Stegdicke und müssen um dieses Maß durch Fräsen eingelassen werden (9.72b). Einlassdübel (z.B. Ringkeildübel nach dem System Appel) sind in voller Tiefe einzufräsen (9.73c). Nach wie vor sind herkömmliche rechteckige Hartholzdübel (nur trocken!) als Einlassdübel zulässig. Die notwendigen Heftbolzen sind jedoch neben den Dübeln anzuordnen.

tv =

h 4

≤

h 4

bis

h 6

60°

tv ≤ h/6 gilt für alle beidseitig angeordneten Versätze, unabhängig vom Anschlusswinkel (vgl. Bild 5.54)

Dachüberstände an Holzbalkendecken erzielt man am zweckmäßigsten über Sparrenhalter aus verzinktem Blech (9.74a). An Massivdecken ersetzen sie das Beton-Deckenwiderlager (9.74b).

Bild 9.74: Sparrenfußanschlüsse durch Ankerbleche a) auf Holzbalken genagelt b) in der Massivdecke verankert

Bild 9.73: Dübel besonderer Bauart a) Einpressdübel, b) Einpress-/Einlassdübel, c) Einlassdübel

Die verankerte Holzschwelle auf neigungsgerechtem Deckenwiderlager gilt als übliche Konstruktion für das Sparrenfußauflager bei Massivdecken. Sparren ohne Überstand stehen vollflächig auf den Schwellen. Meist wird jedoch ein Sparrenüberstand eingeplant bei

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9.9 Dächer

ausreichend dicken Sparren durch Ausklinken des Sparrenendes um die erforderliche Auflagertiefe (5.64a). Größere und daher stärker belastbare Sparrenüberstände erreicht man durch Keilknaggen oder durch Stemmklötze (5.65b bis d). Beide übernehmen die Sparrenauflagerkräfte durch geraden Versatz von etwa 3 cm Tiefe. Nägel bzw. Heftbolzen verhindern das gegenseitige Ausweichen der Hölzer durch ausreichenden Anpressdruck. Der Stemmklotz kann auch mit zwei Holzverbindern (z.B. Geka oder Bulldog) am Sparren angeschlossen werden. Ferner vergrößert die Stemmklotzverbindung den Dachraum beidseitig um etwa je eine Sparrendicke. Eine neuzeitliche Verbindung mit Blechen und gehärteten Spezialnägeln (ohne Vorbohrung!) wird mit Hilfe von Druckluftnagelgeräten hergestellt. Nagelung oder Verbindungsbleche verbinden Schwelle und Sparrenfuß bzw. Stemmklotz oder Keilknagge. Heftbolzen oder Haltelatten sichern den ausgeklinkten Sparren gegen Aufspalten (9.74a). Verkröpfte Ankerbolzen, nachträglich einbetoniert, verankern die Schwellen. Es eignen sich auch Ankerschienen mit Hammerkopfschrauben wie in Bild 9.74b. Firstpunkte von Sparren- und Kehlbalkendächern sind meist konstruktiv, Kehlbalken und Fußpunktanschlüsse immer nach statischer Berechnung auszuführen. Einteilige Kehlbalkenanschlüsse erfolgen meist über Nagelknagge und seitlichen Haltelaschen, zweiteilige Kehlbalken durch je 2 Dübel mit Heftbolzen. Die Sparren übertragen ihre Auflagerkräfte direkt auf Decken bzw. -balken oder über kraftschlüssig angebrachte Stemmklötze oder Keilknaggen.

9.9.6 Pfettendach Anders als beim Sparrendach entstehen bei der Pfettendachkonstruktion lediglich vertikale Auflagerkräfte durch die Eigenlasten. Die Dachdeckung tragenden Sparren liegen auf Lagerhölzern (Pfetten) auf, welche unmittelbar auf tragenden Wänden ruhen. Abstand und Lage der Sparren sind von der Art und dem Gewicht der Dachdeckung bestimmt.

Pfettendachkonstruktionen bevorzugen wir für flacher geneigte Dächer bis etwa 35°. Ihre Sparren ruhen auf unterstützten Pfetten aus tragfähigen Balken und sind als überwiegend biegebeanspruchte schräge Ein- oder Zweifeldträger, häufig auch als Einfeldträger mit Kragarm aufzufassen (9.75). Gegenüberliegende Sparren dürfen daher auch versetzt angeordnet sein. Die Pfetten werden durch Stiele, Kopfbänder oder Streben unterstützt oft auch durch tragende Querwände. Der Lage nach unterscheiden wir Fuß-, Mittel- und Firstpfetten, nach Zahl der Pfetten (ohne Fußpfetten) Dächer mit ein-, zwei- oder dreifach stehendem Stuhl (9.75). Als Stuhl gelten Pfetten und Pfettenstütze.

9

Bild 9.75: Pfettendachkonstruktion a) mit 1fach, b) mit 2fach, c) mit Stach stehendem Stuhl; die Sparren wirken als Ein- oder Mehrfeldbalken, d) mit liegendem Stuhl 1 Fußpfette 2 Mittel pfette 3 Firstpfette

Vorteil. Die Decken bleiben frei von Dachschub, so dass außermittige Firstlinien, unterschiedliche Traufhöhen, versetzte Geschossdecken und abgeschleppte Dachteile sowie beliebig breite Dachgaupen problemlos möglich sind (5.76). Nachteil. Pfetten, Stützen, Streben, Kopfbänder stören manchmal beim Dachausbau. Der Grundriss des Vollgeschosses muss tragende Wände bzw. Pfeiler zur Aufnahme der Pfettenstützen vorsehen. Andernfalls ergibt sich eine aufwendige Deckenstatik.

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Bild 9.76: Gebäude mit unsymmetrischem Querschnitt lassen sich meist einfach nach dem Pfettendachprinzip konstruieren

Das abgestrebte Pfettendach traditioneller Bauart wird unter bestimmten Bedingungen noch bis 40º Dachneigung empfohlen. Die Mittelpfette dient als festes Sparrenauflager. Sie hat waagerechte und senkrechte Kräfte aufzunehmen und ist deshalb auf Doppelbiegung beansprucht. Ihre Auflagerpunkte liegen in den abgestrebten Dachbindern. Der übliche Binderabstand beträgt ~ 4,5 m (9.78).

Längsaussteifung. Mittel- und Firstpfetten bilden zusammen mit den angeschlossenen Streben, Stielen und Kopfbändern unverschiebliche Dreiecke (9.77a). Windrispen können so oft entfallen.

Bild 9.78: Zweifach stehender Stuhl des früher verbreiteten abgestrebten Pfettendachs. MitteIpfette auf Doppelbiegung beansprucht. Detail s. Bild 9.84

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Bild 9.77: Pfettendach mit festem Fußpunkt a) Der Pfettenstrang stützt die Sparren. Unverschiebliche Dreiecke aus Stützen, Streben und Kopfbändern steifen das Dach in Längsrichtung aus 1 Strebe 2 Stütze 3 Kopfband b) Das Dreieck aus Pendelstütze und Sparren reicht für die Queraussteifung c) Wind beansprucht die Pfette dann überwiegend lotrecht

Die Queraussteifung erfolgt zweckmäßig über den Pfettenstrang aus Pfette und Pfettenstützung. Als Pendelkonstruktion bildet sie mit den zugfest angeschlossenen Sparren und dem zugehörigen Deckenteil ein unverschiebliches Dreieck (9.77b). Die Pfetten übertragen dann auch bei Winddruck überwiegend senkrechte Kräfte. Dabei zieht der Sparren an seinem Fußpunkt, der deshalb fest anzuschließen ist (9.77c).

Bild 9.79: Binder in ~ 4,50 m Abstand dienen zur Queraussteifung des traditionellen Pfettendachs und zur Aufnahme der Windlast a) durch den Windbock oder b) den Windstuhl

Für die Windlastaufnahme dienen – der beidseitig ausgebildete Windbock aus zugund druckfest angeschlossener Stütze und Strebe (der zugfeste Anschluss ist aufwendig, 9.79a) oder – der Windstuhl aus Streben, Stützen und knickfester Doppelzange bzw. einteiligem Spannbalken. Es genügen hier druckaufnehmende Verbindungen (9.79b).

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9.9 Dächer

Das abgestrebte Pfettendach ist aufwendiger als die oben beschriebene Pfettendachkonstruktion mit festem Sparrenfuß und gilt aus statischer Sicht als veraltet. Sinnvoll ist es nur noch bei Pfettendächern mit Holzdrempel und natürlich in der Altbausanierung. Anschlüsse. Der Sparren mit ausgesparter „Klaue“ (auch Kerve oder Sattel) findet an den Pfetten ausreichende Auflagerflächen. Sparrennägel sichern ihn gegen Abheben und Verschieben (5.50). Seitlich angesetzte Sparrennägel haben eine größere Ausreißfestigkeit als gerade eingeschlagene, Schraubnägel (SNa) und Rillennägel (RNa) eine größere als glatte Nägel.

Fuß-, Mittel- und/oder Firstpfetten dienen den Sparren der Pfettendächer als Auflager. Sie übertragen die Dachlasten über Stützen und Streben auf die tragfähigen Gebäudeteile. Der Pfettenstrang ist kennzeichnendes Tragelement moderner Pfettendächer, die Dachbinder in ca. 4,5 m Abstand hingegen sind typisch für das herkömmliche Pfettendach. Dächer mit ein-, zwei- oder dreifach stehendem Stuhl erkennen wir im Dachquerschnitt nach der Anzahl der Mittel- und Firstpfetten.

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Bild 9.80: Die Sparren liegen (paarweise oder versetzt) mit der Klaue auf der Firstpfette

Bild 9.81: Nagelknaggen ersetzen oft die holzschwächende Klaue an Mittelpfetten. Gegen Abheben wirken a) Haltelatten oder b) Sparrenpfettenanker

Bild 9.82: Sparrenfußpunkte a) auf Holzbalkenlage, b) auf Stahlbetondecke mit einbetonierten Bolzenankern, c) auf Stahl beton platte mit Ankerschienen

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Typisierte, mit Ankernägeln befestigte Sparrenpfettenanker sichern den Sparren gegen abhebende Windkräfte besonders gut (9.81b, 9.82b, c). Es eignen sich auch Laschen nach Bild 9.81a. Im First enden kurze Kragsparren frei. Längere Kragsparren (> 1,5 m oder > 1/3 der Sparrenlänge) erhalten eine Firstbohle als Richtholz (9.83). Über der Mittelpfette werden Krag- oder Durchlaufsparren am stärksten auf Biegung beansprucht. Statt der querschnittschwächenden Klaue wie in Bild 9.84 bieten

Bild 9.83: a) Kurze Kragsparren enden im First frei, b) längere Kragsparren erhalten eine aussteifende Firstbohle

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Bild 9.84: Mittelpfettenbereich des traditionellen abgestrebten Pfettendachbinders. Er stützt die MitteIpfetten

Bild 9.85: Pfettenstützung a) mit Zapfen und Holznagel, b) mit Nagellasche, c) mit Nagellaschen am Pfettenstoß

Bild 9.86: Kopfband- oder Strebenanschluss a) mit Versatzknagge, b) mit Versatz

Nagelknaggen die wirtschaftlichere Lösung (9.81). Die Klaue darf hier nur ausgeführt werden, wenn es die Statik ausdrücklich zulässt.

Sparrenfußpunkte erhalten in der Regel Klauen. Für die weniger beanspruchten Fußpfetten genügen kleinere Pfettenquerschnitte. Feste Fuß-

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9.9 Dächer

punkte bekommen zugfeste Verbindungen und Verankerungen nach Bild 9.82. Größere Dachüberstände erfordern hier wegen erhöhter Windsogkräfte besondere Sorgfalt. Pfettenstranganschlüsse. Stiele (Pfosten, Stützen erhalten ihre Stützlasten durch direkten Kontakt mit der Pfette. Deshalb genügen hier Verbindungslaschen statt der früher üblichen Zapfenverbindung (9.85). Für Kopf-

band- und Strebenanschlüsse eignet sich der bereits beschriebene Stirnversatz (9.86). Häufig reichen auch Nagellaschen allein. Die handwerklich traditionelle Verbindung mit Zapfen und Holznagel ist aufwendiger, bei Sanierungsarbeiten aus Gründen der Stiltreue jedoch unerlässlich. Fußpunkte für Stützen und Streben zeigen die Bilder 9.87a und b als Beispiel.

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Bild 9.87: Fußpunkte von Strebe und Stütze a) auf verankerter Fußschwelle, b) auf verankertem Stahlwinkel

Bild 9.88: Gelenkpunkte von Gerberpfetten a) mit schrägem Blatt, b) mit Gerberverbindern aus verzinktem Blech, c) Gelenkanordnung im Pfettenstrang

Pfettenstöße über Stützen werden meist stumpf und mit Haltelaschen ausgebildet (9.85c). Gerberpfetten erhalten Stöße in den Momentennullpunkten neben den Stützen. Bei überlegter Planung ergeben sich gleich große Biegespannungen im Feld und über der Stütze und damit wirtschaftlich genutzte Pfettenquerschnitte. Am Gerber-Pfettenstoß entfallen die Biegespannungen. Als Verbindung eignen sich daher das schräge Blatt mit Dübel und Heftbolzen oder Gerberverbinder (9.88a und b).

an den Gratlinien und Kehlsparren oder Kehlbohlen an den Kehllinien. Schiftsparren übertragen die Hälfte ihrer Last über angeschmiegte Anschlussflächen auf den Kehlsparren, meist auch auf den Gratsparren (9.89a, c, f). Gratsparren finden beim Pfettendach tragfähige Auflager an den Pfettenenden (9.90). Bei Dächern ohne Firstpfette stützen sie sich im Anfallpunkt auf das angrenzende Sparrengebinde (Anfallgebinde, 9.89c). Bei Dächern mit kurzer Firstlinie können sich gegenüberliegende Gratsparrenpaare auch über einen Druckriegel im First gegenseitig und im Fußpunkt gegen ein Deckenwiderlager abstützen (9.89d). Gegen Verformungen aus einseitiger Belastung wirkt bei größeren Dächern ein diagona-

Pfettendachsparren übertragen ihre Lasten über Klaue oder Nagelknagge auf die Pfetten. Walmdächer über rechteckigen und zusammengesetzten Grundrissen haben Gratsparren

460


les Strebenpaar (8.89d). Oft ist es zweckmäßig, den Walmbereich der Sparren- und Kehlbalkendächer nach dem Pfettendachsystem auszubilden. Mit größerem Aufwand lässt sich der Gratsparren von den Schiftsparren abstützen, die dann außer auf Biegung noch auf

Knickung beansprucht werden. Am Fußende ist der Gratsparren dann jedoch gegen Abheben zu verankern (8.89b). Eine weitere Möglichkeit der Stützung bieten kräftige Strebenpaare (wie in 8.89d) oder stählerne Sprengwerkkonstruktionen (8.89e).

9

Bild 9.89: Möglichkeiten der Grat- und Kehlsparrenstützung a) Die Schifter belasten den an seinen Endpunkten gestützten Gratsparren, b) Die Schifter stützen den am Fuß verankerten Gratsparren, c) Das Anfallgebinde bildet das obere Gratsparrenauflager, d) Die Gratsparren stützen sich gegen Decke und Druckriegel, manchmal genügen auch kräftige Streben allein, e) Eckverschweißte Stahlrahmen stützen den Gratsparren, f) Der Kehlsparren ist immer durch die Schiftsparren belastet und daher stets zu unterstützen

Bild 9.90: Gratsparren und Walmschifter a) Schifter mit Backenschmiege, b) Klauenschifter

461

9.9 Dächer

Die Gratsparrendicke entnimmt man der Statik. Bei fachgerechter Abgratung (Abdachung) ist der Höhenverlust zu berücksichtigen. Ferner sollte die Gratsparrendicke zum Aufsetzen der Schiftsparrenschmiege (Backenschmiege) ausreichen, mindestens aber eine fachgerechte Klauenschiftung zulassen (9.90). Häufig wählt man die holzsparende Alternative nach Bild 9.91a als Gratausbildung oder verzichtet ganz auf die Abgratung und nagelt statt dessen eine Gratlatte oder -bohle auf den etwas tiefer gelegten Gratsparren (9.91b). Bild 9.92: Die verlängerte MitteIpfette dient dem Nebendach als Firstpfette

Bild 9.91: Gratsparren (Querschnitt) a) mit holzsparender Abgratung, b) mit Gratlatte als Abgratungsersatz

Kehlsparren werden immer von ihren Schiftern belastet und daher auf Biegung beansprucht. Pfettendächer bieten dazu sichere Kehlsparrenauflager auf den Pfettenenden (9.89f). Bei Dächern mit Wiederkehr (Nebendach) und Dachverfallung empfiehlt es sich, die verlängerte MitteIpfette des Hauptdachs zugleich als Firstpfette des Nebendachs zu benutzen (9.92). Kehlbalken- und Sparrendächer werden im Bereich ihrer Kehlen und Grate nach Möglichkeit auch als Pfettentragwerk ausgebildet. Dies erleichtert die Stützung der Kehl- und Gratsparren. Die Bohlenschiftung empfiehlt sich bei Kehlbalken- und Sparrendächern über zusammengesetztem Grundriss (9.93). Die Schiftsparren des Nebendachs setzen sich hier mit ihren Fußpunkten über eine Kehlbohle auf die Hauptdachfläche. Für die Wirtschaftlichkeit dieser Konstruktion muss die begrenzte Dachausnutzung in Kauf genommen werden. Handwerksgerechte Kehlsparren erhalten ausgearbeitete Kehlen auf der Oberseite (das Gegenstück zur Abgratung) und Schiftsparrenanschlüsse mit Backenschmiege (9.94a). Häufig wird auf die Kehle verzichtet. Die Schiftsparren lassen sich dann auch durch Backen- oder Klauenschiftung an dem etwas tiefer gelegenen Kehlsparren anfügen (9.94b).

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Bild 9.93: Die Bohlenschiftung empfiehlt sich auf Sparren- und Kehlbalkendächern

Bild 9.94: Kehlsparren a) mit fachgerechter Kehle (Schifter mit Backenschmiege) b) ohne Kehle und mit aufgesetzten Klauenschiftern

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Die Pfettenenden der Pfettendächer bieten die besten Stützmöglichkeiten für Gratund Kehlsparren. In diesen Bereichen werden deshalb auch Sparren- und Kehlbalkendächer oft nach dem Pfetten dach System ausgebildet. Die Schiftsparren erhalten Backenschmiegen als Anschlussflächen an Grat- und Kehlsparren, evtl. auch Klauenschiftung.

dernen, ingenieurmäßigen Dachkonstruktionen einfacher und vielseitiger ausführen.

9.9.6 Spreng- und Hängewerk

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Das Sprengwerk leitet (sprengt) Pfettenauflagerkräfte aus First und Dachmitte über Streben bzw. Streben und Spannbalken auf die Außenwände. Der Horizontalschub erfordert feste Strebenwiderlager oder ein Zugband als Auflagerverbindung. Streben und Spannbalken werden überwiegend auf Knicken beansprucht. Das einfache Sprengwerk ergibt eine stabile Dreieckskonstruktion (9.95a). Im doppelten Sprengwerk geben die Gelenke und Hängepfosten bei unsymmetrischer Belastung nach (9.96). Pfosten mit Schwebezapfen nach Bild 9.95b setzen sich dabei wechselseitig auf den Deckenbalken (9.96b). Zugfest angeschlossene Pfosten sind zweckmäßiger, denn sie entlasten Dach und Decke. Die hohen Anschlusskräfte der Sprengwerke erfordern aufwendige Anschlusskonstruktionen. Einfache Sprengwerke sind gelegentlich noch zweckmäßig, doppelte nur noch von historischer Bedeutung. Biegesteif ausgebildete Sprengböcke sind ganz aus Stahlprofilen verschweißt oder mit stählernen Ecklaschen ausgebildet. Nach innen abgesprengte Dächer leiten einen Teil der Lasten auf Innenwände oder Stützen. Sie sind weniger aufwendig und bei entsprechenden Gegebenheiten vorzuziehen (9.97). Hängewerke gleichen den Sprengwerken. Sie unterscheiden sich nur durch die zusätzliche Belastung aus der Decke, die an den freien Pfostenenden aufgehängt ist (9.95c). Diese belastet die Knoten zusätzlich und erschwert ihre kraftschlüssige Verbindung. Stützenfreie Innenräume von größerer Spannweite, die man früher nur mit Sprenge- oder Hängewerken überdecken konnte, lassen sich heute mit mo-

Bild 9.95: a) Das einfache Hängewerk unterscheidet sich vom Sprengwerk durch die Anschlusskonstruktion von Pfosten und Deckenbalken b) Beim Sprengwerk sind Pfosten und Deckenbalken durch den Schwebezapfen statisch getrennt c) Das Hängewerk erfordert oft viel Aufwand bei der Deckenaufhängung

Bild 9.96: a) Doppeltes Sprengwerk mit Schwebezapfen b) Zugfest angeschlossene Pfosten wirken sich bei unsymmetrischer Belastung statisch günstig aus

463

9.9 Dächer

Bild 9.97: Nach innen abgestrebtes Dach

Das Sprengwerk leitet innere Auflagerkräfte auf äußere Widerlager ab. Hängewerke übernehmen außerdem Deckenlasten an den Hängepfosten.

bände bestehen aus knickfesten Windripsen, gekreuzten Zugbändern, Fachwerken oder Scheiben (9.100a + 9.101a). Die vertikale Aussteifung eines Bauwerks ist möglich durch Zugdiagonalen, Windböcke, eingespannte Stützen, Fachwerke, Rahmen, Scheiben oder auch Massivkerne (z.B. Treppenhausschächte aus Stahlbeton, 9.100a bis f, 9.101a, b). Ein Beispiel zur Kippaussteifung hoher Träger zeigt Bild 9.100g.

9.9.7 Rahmen Rahmen vereinigen das Dach- und Wandtragwerk in einer Konstruktion. Aus statischen und transporttechnischen Gründen sind sie meist als Dreigelenkkonstruktion geplant (9.98a-e). Die biegesteifen Ecken ersparen zusätzliche Queraussteifungskonstruktionen. Dank fortgeschrittener Holztechnik sind Tragwerke für weitgespannte Hallen möglich. Nahezu beliebige Holzquerschnitte und vielfältige, auch gekrümmte Rahmenteile lassen sich mit geleimtem Brettschichtholz (Leimbinder, 9.98f) herstellen, andere sind als Fachwerkrahmen gefertigt (9.98e). Bild 9.99 zeigt Beispiele für biegesteife Rahmenecken, Fuß- und Firstgelenkkonstruktionen von Brettschichtrahmen. Aussteifung. Windverbände leiten die Windlasten in die Fundamente, Aussteifungsverbände sichern die Standfestigkeit des Gesamttragwerks und der Einzelteile gegen Kippen und Knicken (9.100 und 9.101). Die notwendigen Aussteifungsmaßnahmen dienen meist beiden Zwecken. Horizontalverbände sichern die Unverschieblichkeit der Dachfläche, Vertikalverbände übertragen die Lasten aus der Dachebene in die Fundamente. Horizontalver-

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Bild 9.98: Rahmen als Dreigelenkbinder a) und b) mit biegesteifen Rahmenecken c) und d) mit aufgelösten Rahmenstielen e) als Fachwerk f) Querschnittsformen für Brettschichtholz

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Bild 9.99: Biegesteife Rahmenecken, Firstund Fußpunkte a) gekrümmt verleimt, b) gedübelt, c) keilgezinkt, d) Firstgelenke für schwere (oben) und leichtere (unten) Rahmenkonstruktionen, e) Fußpunkt, schwere Ausführung, f) Fußpunkt, leichte Ausführung

Bild 9.100: Aussteifungsmöglichkeiten für Gebäude a) durch Diagonalverstrebung; sie sichert Stützen und Binder gegen Umfallen und Ausknicken (s. Detail A in Bild 9.101), b) durch eingespannte Stützen, c) und d) durch Böcke, e) durch Scheiben, f) durch biegesteife Rahmen mit Pendelstütze, g) Kippaussteifung hoher Träger durch Kopfband

465

9.9 Dächer

Rahmen aus Fachwerk oder Brettschichtholz werden meist als Dreigelenkkonstruktion hergestellt und im Hallenbau bevorzugt. Sie vereinigen Wand- und Dachtragwerk in einer Konstruktion und bieten zugleich ausreichende Queraussteifung.

Dachbinder sind Dachtragwerke, denen Wände, Balken und Stützen als Auflager dienen. Sie überbrücken größere Stützweiten. Vollwandbinder aus Brettschichtholz in gerader,gekrümmter, abgeknickter oder gerundeter Form zeichnen sich durch ansprechendes Aussehen, hohe Stabilität und ausreichende Anschlussflächen aus Bild 9.102.

9.9.8 Dachbinder

9

Bild 9.102: Dachbinder aus Brettschichtholz a) mit geradem Untergurt b) als Parallelträger c) als gekrümmter Träger

Bild 9.101: a) Längsaussteifung einer Halle (vertikal und horizontal) b) Queraussteifung durch Streben oder Zugdiagonalen

Fachwerkbinder sind leichter und je nach Zweck in Parallel-, Trapez- oder Dreiecksform gefertigt (9.103). Systemträger in Fachwerkbauweise haben statisch günstige I-Querschnitte (9.104).

Bild 9.103: Fachwerkbinder (Stabbezeichnungen s. 5.75) a) dreieckförmig, b) trapezförmig, c) parallelgurtig

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9

Bild 9.104: Systemträger a) gezapft, verleimt (System DSB), b) keilgezinkt, verleimt (System Trigonit), c) mit durchgenagelten Verbindungsblechen in Schlitzen (System Greim), d) mit aufgepressten Nagelplatten (System Gangnail), e) einpressbare Nagelplatte für GangnailTräger in d), f) Wellstegträger (mit gewellter Baufurnierplatte)

Dreiecks-Fachwerkbinder unterscheiden wir überwiegend nach ihrer regional typischen Stabführung (deutsche, belgische, englische Binder). Die gleichmäßig verteilten Knoten der Obergurte nehmen zugleich die dachhauttragenden Querhölzer (Pfetten) und die jeweils anteiligen Dachlasten auf. Alle auftretenden Dachlasten sind in den Obergurtknoten zu Einzelkräften zusammengefasst. Sie beanspruchen die Stäbe nur auf Zug oder Knickung (nicht auf Biegung). Die Stabkräfte der Zugstäbe erhalten positive Vorzeichen, die der Druckstäbe negative. Obergurtstäbe erhalten in der Regel Druck, Untergurtstäbe Zug, Diagonal- und Vertikalstäbe je nach Lage und Richtung Druck oder Zug. Bezeichnet werden die Stäbe durch Großbuchstaben und Stab-Nr. vom linken Auflager an mit O1, O2... im Obergurt, U1, U2... im Untergurt, V1, V2... und D1, D2... für die Vertikalund Diagonalstäbe. Bei symmetrischer Anordnung sind die entsprechenden Stäbe der gege-

nüberliegenden Binderhälfte mit O'1 U'1 D'1 und V'1 ... benannt (5.75).

Bild 9.105: Stabbezeichnung bei Fachwerkträgern und Krafteinleitung in die Obergurtknoten

Konstruktive Grundsätze. Die Systemskizze eines Binders stellt die Mittelachsen der Stabhölzer dar. Davon abweichende (exzentrische) Stablagen erhöhen die Knickgefahr. Zentrisch angeordnete, möglichst aber gleichmäßig um die Knoten gelagerte Verbindungsmittel werden der rechnerischen Annahme der Knoten als Gelenke am besten gerecht. Bei Brettbin-

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9.9 Dächer

dern mag eine nachgiebige Einspannung der Stäbe durch die größeren Nagelanschlussflächen unbedenklich sein, bei Kantholzbindern mit größeren Stabkräften sollte man sie vermeiden.

Bild 9.106: Mit Rücksicht auf die Durchbiegung werden Fachwerkbinder mit Überhöhung hergestellt (Überhöhungsmaße an den Untergurtknoten)

Die lastabhängige Durchbiegung der Fachwerkbinder vergrößert sich durch das Schwinden des Holzes, besonders aber durch die Nachgiebigkeit der Verbindungsmittel. Eine angemessene Überhöhung beim Konstruieren des Binders ist daher geboten (9.106). Nagelbinder bestehen aus mindestens 24 mm dicken Brettern, meist zweiteiligen Ober- und Untergurten und einteiligen Füllstäben. Jede Nagelverbindung hat wenigstens 4 runde Nägel nach DIN 1151. Wegen der Spaltgefahr richten sich die Nagelgrößen nach dem jeweils dünneren Brett. Mindestabstandsmaße gelten für die Nägel einer Nagelreihe, die Nagelreihen untereinander, den beanspruchten und unbeanspruchten sowie für den seitlichen Rand (9.107). Nagelabstände sollten möglichst gleichmäßig verteilt und beim Planen und Herstellen durch ein Nagelraster kenntlich gemacht werden.

Tabelle 9.107: Mindestnagelabstände (im dünnsten Holz, Nägel versetzt angeordnet) Werte in ( ) gelten für dn > 4,2 mm

Lage zur Faserrichtung

untereinander vom belasteten Rand vom unbelasteten Rand

nicht vorgebohrt

vorgebohrt

||

10 dn (12 dn)

5 dn

⊥

5 dn

||

15 dn

10 dn

⊥

7 dn (10 dn)

5 dn

5 dn

3 dn

|| ⊥

Bild 9.108: Schnittigkeit von Nagelverbindungen a) einschnittig b) zweischnittig c) vierschnittig mit Nagelblechen

Nagelabstände parallel der Kraftrichtung

Bild 9.109: Fachwerk-Knotenpunkte a) einteilig mit Knotenplatte (z.B. aus Blech oder Furnierholz) b) mehrteilig aus doppeltem Untergurt und dreiteiligen Diagonalen

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468


Mehrschnittige Nagelverbindungen tragen das entsprechende Mehrfache von einschnittigen und sind deshalb wirtschaftlicher (9.108). Binder mit stumpf zusammengefügten und durch Knotenplatten aus Blech oder Furnierholz verbundenen Hölzern sind rationeller und preiswerter als mehrteilige Konstruktionen (9.109a). Dachbinder mit kräftigen Stabhölzern (Kantholzbinder) und höher belastbaren Holzverbindern (Dübel) ergeben stabilere Konstruktionen mit größerer Tragkraft als vergleichbare Nagelbinder (9.109b). Ausführungsrichtlinien für alle Dübeltypen und großen enthalten die Tabellenbücher. Planungsgerechte Gelenke von hoher Tragkraft ergeben Gelenkbolzenverbindungen nach Bild 9.110. Eine Übersicht der gebräuchlichen Verbindungsmittel einschließlich ihrer zeichnerischen Darstellung zeigt Tabelle 9.111.

Die Queraussteifung der Dachbinder ist durch die Konstruktion der Dachbinder gegeben. Ihre Längsaussteifung erfolgt je nach Erfordernis in der bereits erwähnten Art durch diagonal angeordnete Windrispen, fachwerkartige Windverbände oder Scheiben aus vollflächig aufgenagelten Sperrholz- oder Spanplatten. Dachbinder eignen sich als Dachtragwerk für große Spannweiten. Es gibt Vollholzund Fachwerkbinder sowie Systemträger mit aufgelösten Querschnitten. Mehrteilige Fachwerkknoten werden durch Nägel und/oder Dübel (auch Schrauben) verbunden, hochbelastete Knoten durch Gelenkbolzen. Knotenplatten aus Blech oder Furnierholz erleichtern das Herstellen der Stabanschlüsse.

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Bild 9.110: Gelenkbolzenverbindung für den Obergurtknoten eines schweren Fachwerkbinders (Beispiel) a) Nagelplatten übertragen die Stabkräfte auf die Fachwerkbalken b) Bolzen und aufgenagelte Stahlplatten ermöglichen einen planungsgerechten Gelenkknoten Tabelle 9.111: Holzverbindungsmittel Symbol und Benennung

Schraubbolzen M Sechskantschrauben nach DIN 601 für tragende Verbindungen, mit runden Scheiben nach E DIN 1052-2, Tabelle 3

Darstellung und Bezeichnung auf Konstruktionsplänen auf Ausführungszeichnungen (Ingenieurplänen) (Werkstattzeichnungen) Anzahl, Gewindekurzzeichen M wie links, ergänzt durch Bolzenlänund Nenn-∅ in mm (Scheibenabge in mm messungen, falls abweichend von DIN 1052)

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9.9 Dächer

Tabelle 9.111, Fortsetzung Symbol und Benennung

Passbolzen PB Stabdübel mit Kopf und Mutter oder beidseitigen Muttern, mit runden Scheiben nach DIN 440

Darstellung und Bezeichnung auf Konstruktionsplänen auf Ausführungszeichnungen (Ingenieurplänen) (Werkstattzeichnungen) Anzahl, Kurzbezeichnung PB, wie links, ergänzt durch PassbolNenn-∅ in mm (Scheibenabmeszenlänge in mm (Gewindebezeichsungen, falls abweichend von nung, falls abweichende Nenn-∅ DIN 440)

Dübel besonderer Bauart Dü Typen A bis E nach DIN 1052-2 einschl. Verbolzung: ∅ 40 bis 55 mm ∅ 56 bis 70 mm ∅ 71 bis 85 mm ∅ 86 bis 100 mm Nennmaße über 100 mm

Anzahl, Kurzbezeichnung Du, Dübelnennmaße in mm – Typ A bis E (Bolzen- und Scheibenabmessungen, falls abweichend von DIN 1052)

wie links, ergänzt durch Anzahl, Bezeichnung und Länge der zugehörigen Schraubenbolzen

Stabdübel Sdü nach DIN 1052-2, Abschnitt 5

Anzahl, Kurzbezeichnung Sdü, Nenn-∅ in mm

wie links, ergänzt durch Stabdübellänge in mm

Sechskant-Holzschrauben Sr nach DIN 571 (aus Stahl) bzw. Holzschrauben A Schlüsselschrauben, mit runden Scheiben nach DIN 440

Anzahl, Kurzbezeichnung Sr, Nenn-∅ mal Länge in mm – A (Scheibenabmessungen, falls abweichend von DIN 440) Darstellung wie rechts

Holzschrauben Sr Halbrundholzschrauben nach DIN 96 (Typ B) oder Senkholzschrauben nach DIN 97 (Typ C) aus Stahl

Anzahl, Kurzbezeichnung Sr, Nenn-∅ mal Länge in mm – B oder C Darstellung wie rechts

Nägel Na runde Drahtstifte nach DIN 1151 aus Stahl oder runde Maschinenstifte nach DIN 1143-1 Nagel-Vorderseite Nagel-Rückseite

Anzahl, Kurzbezeichnung Na, Nenn-∅ in 1/10 mm mal Länge in mm, ggf vb = vorgebohrt Darstellung wie rechts

Sondernägel SNa, RNa nach DIN 1052-2, Tabelle 11 Sna = Schraubennagel Rna = Rillennagel aus Stahldraht nach DIN 1052-2 (beharzt)

Anzahl, Kurzbezeichnung SNa oder RNa, Nenn-∅ mal Länge in mm –Tragfähigkeitsklasse I bis III, ggf. vb = vorgebohrt

Nagelplatten NaPl nach DIN 1052-2 aus feuerverzinktem oder korrosionsbeständigem Stahlblech

Anzahl, Kurzbezeichnung NaPI, Abmessungen b · l in mm (Plattentyp, Fabrikat) Darstellung wie rechts

9

Kurzbezeichnung Kl, Nenn-∅ mal Länge in mm – Klammerabstand e in cm Darstellung wie rechts


470


9.10 Plandarstellung im Holzbau Die Rückbesinnung auf natürliche und ästhetisch ansprechende Baumaterialien sowie der technologische Fortschritt und die rationellen Fertigungsmethoden im Holzbau haben dem Bauen mit Holz wieder mehr Verbreitung und erweiterte Anwendungsmöglichkeiten erschlossen.

Auch die Anstrengungen zur Energieeinsparung und zum Umweltschutz sprechen für die Verwendung von Holz als Baustoff, denn – – –

9

als nachwachsender Rohstoff ist Holz dauerhaft verfügbar Gewinnung und Verarbeitung verursachen geringste Energiekosten als CO2-Speicher trägt Holz wesentlich zum Umwelt- und Klimaschutz bei.

Während früher die Holzkonstruktionen nach handwerklicher Erfahrung direkt aus dem Bauentwurf in die Praxis umgesetzt wurden, sind die modernen Holzbauwerke ingenieurmäßig berechnet und durch sorgfältige Planungen bis ins Detail genau und eindeutig festgelegt. Für die Plangestaltung im konstruktiven Holzbau reichen die z.Z. bestehenden Planungsnormen nicht mehr aus. Beispielhafte, dem neuen Stand der Technik und Normenentwicklung entsprechende, von den beteiligten Fachkreisen anerkannte Gestaltungsgrundsätze für Bauzeichnungen im Holzbau und

Musterzeichnungen hat die Arbeitsgemeinschaft Holz e.V. erarbeitet (9.111 bis 9.113). Entwurfszeichnungen M 1 : 100 sind nach den Vorschriften der Bauvorlagenverordnung ausreichend darzustellen. Positionspläne für die statische Berechnung entstehen meist durch ergänzende Eintragungen in den Entwurfsplan, aber auch als gesonderte Pläne M = 1 : 100. Konstruktionspläne enthalten alle notwendigen Darstellungen und Angaben für den Zusammenbau tragender Bauteile und ihrer Verbindungen. Wir unterscheiden zwei Darstellungsmöglichkeiten: –

–

Konstruktionspläne mit maßstäblicher Gesamtdarstellung (meist M 1 : 10) zeigen die Tragwerksteile in voller Länge, die wichtigsten Maße (z.B. Achs- und Höhenmaße) sowie statische Angaben für die Anschluss- bzw. Knotenpunkte. Konstruktionspläne mit nur auszugsweiser Darstellung der statisch maßgeblichen Tragwerksteile bestehen aus einer Übersichtszeichnung M 1 : 100 (auch 1 : 50) und herausgezeichneten Knoten bzw. Anschlusspunkten (meist 1 : 10). Die Einzelbauteile sind also nicht in voller Länge dargestellt.

Tabelle 9.112: Darstellungshinweise für Holzbaukonstruktionen Risslinien für hinter- und nebeneinander liegende Verbindungsmittel werden durch dünne Volllinien in der Ansicht dargestellt

Zwischen-/Futterhölzer werden in der Ansicht durch mittelbreite Strichlinien begrenzt (a) oder klarer durch Randschraffur hervorgehoben (b). Mittig liegende Verbindungsmittel können wie in b) mit Bezug auf die Symmetrieachse bemaßt werden

Ansichten bleiben meist weiß, können aber auch schwach braun angelegt werden. Abbruchlinien sind in a) und b) richtig, in c) dagegen falsch abgebildet

471

9.10 Plandarstellung im Holzbau

Tabelle 9.110: Fortsetzung Stöße ohne Passung werden in der An- und Draufsicht durch Doppellinie mit schmalen Abstand dargestellt

Kontaktstöße (passgenaue Stöße) werden in der An- und Draufsicht durch eine Linie mit Hinweispfeil gekennzeichnet, evtl. noch durch Randschraffur

Holzwerkstoff platten: in der Regel weiß, ab 4 mm Zeichendicke Schraffur

Faserverlauf durch die Symbole a) und b)angegeben

Schnittflächenschraffur Vollholz (Schnittholz): Hirnholzflächen durch Freihandlinien unter 45° (a), Längsholz II zur Faserrichtung anlegen Brettschichtholz: Eintragen der Schichtfugen (b)

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Bild 9.111: Beispiel eines Konstruktionsplan (Ausschnitt)

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Konstruktionspläne sind in der Regel vom Ingenieurbüro zu erstellen (9.113). Dazu gehören u.U. auch notwendige Detailangaben im Maßstab 1 : 1 bis 1 : 5. Ausführungszeichnungen (Werkstatt- bzw. Abbundzeichnungen) zeigen die gesamte Holzkonstruktion mit vollständigen und zweifelsfrei eingetragenen Angaben. So die genauen Abbundmaße, Lage und Achsabstände der Verbindungsmittel, Beschaffenheit der Holzoberfläche (z.B. geh = gehobelt), Bolzenlängen, Zubehörteile (z.B. Unterlegscheiben) und Materialangaben. Häufig erstellt sie der auszuführende Holzbaubetrieb, meist durch ergänzende Eintragungen in den Konstruktionsplan.

9.10.1 Sicherung der Giebelwände

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Frei stehende, das heißt Giebel, die nicht durch Längswände oder Pfeiler ausgesteift wurden, sind nur bis zu geringen Höhen standsicher. Da im Dachraum Längswände selten gebraucht werden und die Giebel in der Regel hoch sind, muss meistens das Dachtragwerk die erforder-

liche Aussteifung übernehmen. In diesen Fällen werden die Giebel erst nach dem Richten des Daches aufgemauert und mit den Sparren oder Pfetten verbunden. Bei Sparrendächer kann sich der Giebel unter Winddruck auf ganzer Länge gegen den ersten Sparren lehnen; Sogkräfte werden durch ein unter die Dachlatten genageltes Holz in die Dachlatten und von dort in die Sparren geleitet (Abb. a). Ein Ringbalken ist besonders bei bündigem Abschluss des Daches mit dem Giebel zu empfehlen (Abb. b, c). Auf dem Ringbalken wird eine Mauerlatte befestigt, die hinter einer Klaue der Dachlatte liegt. Unter Umständen genügt auch die Verankerung im Firstpunkt an den Firstholmen (Abb. c). Bei Pfettendächern wird der Giebel meistens mit Mauerankern an die Pfetten angeschlossen (Abb. d). Da das Mauerwerk im Giebel aus Eigenlast nur gering belastet ist, kann es im Bereich des Ankers zu Lockerungen des Gefüges kommen. Auch hier trägt ein Ringbalken längs des Ortganges wesentlich zur Steifigkeit des Giebelmauerwerks bei.

Bild 9.114: Verankerung von Giebelwänden a) Sicherung eines Giebels bei überstehendem Dach; b) Sicherung eines Giebels bei bündig abschließendem Dach; c) Anschluss eines Giebels an den Firstholm eines Sparrendaches; d) Anschluss eines Giebels an die Pfetten eines Pfettendaches

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9.11 CAD: Dacherzeugung

9.11 CAD: Dacherzeugung Innerhalb eines Gebäudemodells wird jedes Geschoss separat erzeugt. Dies kann innerhalb einer Zeichnungsdatei als Modell oder in mehreren verknüpften Zeichnungsdateien (Referenzen, xrefs) geschehen. Bei Anwahl fügt das CAD-System die einzelnen Geschosse zu einer Gesamtzeichnung, einem Gesamtmodell, zusammen. Nicht nur jeder Grundriss kann dadurch separat bearbeit werden, sondern beliebige Schnittführungen, Ansichtserzeugungen und Perspektiven sind möglich. Geschossmanager. Die Voraussetzung für dieses Vorgehen ist ein Geschossmanager. Für

jedes Geschoss wird hierbei die Bezugshöhe (meist OKRFb) definiert (9.115). Vorteile: – Jedes Geschoss besitzt eine Null-Linie, auf die alle Wand-, Öffnungs-, Decken- und Dacheingaben bezogen werden. – Korrekturen innerhalb des Geschossmanagers wirken sich durchgängig auf alle Elemente aus. Geschosshöhen werden schnell geändert, selbst komplette Geschosse können nachträglich eingefügt werden.

Bild 9.115: Geschossmanager 9

Auch ein Dachgeschoss ist folglich ein separates Modell bzw. eine Zeichnungsdatei. Alle Höhenzuweisungen beziehen sich auf die NullLinie des jeweiligen Geschosses. Ein effektives Arbeiten im Gebäudemodell erfordert einen Geschossmanager, in dem alle notwendigen Geschosshöhen einzugeben sind Die Dacheingabe erfolgt im CAD wie bei den Treppen in der unterschiedlichsten Art und Weise: a) zweidimensional mit den geometrischen Grundelementen (s. LF 01 – 05) b) dreidimensional als Volumenkörper oder mit Ausstoßfunktionen (solid modeling bzw. sweep, s. LF 06),

c) mit einem an die Belange der Bautechnik angepassten Dachmodul bzw. einer entsprechenden Applikation. Unterscheiden muss man bereits an dieser Stelle das Konstruktionsziel: Dient das Dach nur Entwurfs- bzw. Bauantragszwecken oder sollen alle Hölzer bis hin zu den Steuerungsdaten der Abbundanlage (CNC = Computer Numeric Control) bearbeitet werden?

9.11.1 Dachmodule Die Dacherzeugung kann erfolgen – über einzelne Dachflächen (unökonomisch), – über die Definition des Dachrisses (Regelfall) – über eine automatische Dachausmittlung. Mit einer Konturverfolgung wird aber auch

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hier der Dachriss erzeugt (abhängig von Voreinstellungen, nachträgliche Zuweisungen sind in der Regel erforderlich). Notwendige Eingaben: – Ausgangspunkt aller Dacheingaben ist der Dachriss. Durch Fangen der Eckpunkte

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bzw. Zuweisung der Außenwände wird die Dachgrundfläche definiert. – Dachüberstände für jede Dachfläche – Dachneigung jeder Dachfläche. Auch asymmetrische Dächer bzw. ungleich geneigte Dächer sind damit möglich (9.116)

Bild 9.116: Automatisch generiertes Walmdach (Draufsicht) mit Dialogfeld der Höhenzuweisungen und Neigungen

– Bezugshöhe (bei der Arbeit mit einem Geschossmanager bezogen auf OKRFb des Dachgeschosses). Meist nutzt man die Kniestock- bzw. Drempelhöhe, alternativ sind auch First- oder Traufhöhen möglich. Da das System bereits Dachabmessungen und Dachneigungen kennt, ermittelt es sich wie in einer Exceltabelle (vgl. LF 03) mit Winkelfunktionen die fehlenden Höhen. – Dachaufbau. Kennt das System zusätzlich die Höhe des Dachaufbaus (Sparren, Konterlattung, Deckung usw.) entsteht automatisch ein entschalter Volumenkörper. Ob Sattel- Walm- oder Krüppelwalmdach, selbst zusammengesetzte Dächer, alles folgt der identischen Logik. Erhöht man z.B. am Giebel die Kniestockhöhe auf die Kehlbalkenhöhe, erhält man ein Krüppelwalmdach.

Bild 9.117: Automatisch generiertes Krüppelwalmdach

Weitere optionale Eingaben: – Die Kehlbalkenlage erfordert lediglich die Bezugshöhe und die Dicke, da alle anderen Dachwerte bereits bekannt sind. – Datenbankkennwert (Materialnummer), um Material, Preis, AVA-Text usw. zuzuweisen. Dächer werden effektiv und ökonomisch mit Dachmodulen erzeugt. Aus Dachriss, Bezugshöhe, Dachüberständen, Dachneigungen und Dachaufbauhöhe entsteht ein entschalter Volumenkörper.

9.11.2 Gauben Dachaufbauten werden nach dem gleichen Prinzip erzeugt. Sie erfordern aber zusätzlich den Bezug zur Dachfläche (9.116). – Dachfläche zuweisen – Gaubenart wählen (Walmdachgaube, Tonnendachgaube usw.). – Einfügepunkt/Positionierung innerhalb der Dachfläche bestimmen,

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9.11 CAD: Dacherzeugung

– Geometrie der Gaube definieren (Breite, Firsthöhe, Brüstungshöhe, Wandhöhe, Dachüberstände, Neigungen usw., 9.119). Die meist automatisch erzeugten Wände der Gauben erlauben die Eingabe beliebiger

Öffnungen (s. LF 06). Die Eingabetechnik entspricht der Öffnungseingabe in Grundrissen. Zu beachten ist allerdings die Brüstungshöhe.

Bild 9.118: Satteldach mit Schleppdachgaube, Untersicht mit Decke und Treppenöffnung

Bild 9.119: Ausschnitt Dialogfeld der Gaubeneingabe

9.11.3 Dachhölzer Sparren, Kehlbalken usw. werden innerhalb der einzelnen Volumenkörper (Dachflächen) erzeugt. Die Eingabe dient in der Regel nur gestalterischen Aspekten (9.120). Bei Sparrenplänen weicht man auf die 2D-Darstellung aus. Müssen die Konstruktionsdaten (Koordinaten der Dachhölzer) aber dreidimensional vorliegen, ist man auf Abbundprogramme, mit denen der Zimmerer computergesteuerte Werkzeugmaschinen (Abbundanlagen) steuert, angewiesen.

9

Bild 9.120: Dach mit Sparren/Schiftern; Dach als Volumenkörper zusätzlich eingeblendet.

Aufgaben zu LF 09 1. Beschreiben Sie Wirkungsweise und Vorteile eines Geschossmanagers? Warum wird er zur Erzeugung eines Dachgeschosses benötigt? 2. Welche Informationen benötigt ein CAD-System zwingend zur Erzeugung eines Daches. Welche Eingaben können zusätzlich erfolgen? 3. Führen Sie eine Internetrecherche durch. Listen Sie alle Gaubenarten auf. Welche Gaubenarten stellt Ihr CAD-System zur Verfügung? 4. Warum muss bei der Gaubeneingabe die Dachfläche zugewiesen werden? 5. Was leisten Abbundprogramme. Warum beschränken sich Abbundprogramme meist auf das Drahtmodell. 6. Auf der CD LF 09\CAD befindet sich eine Übungsdatei . a) Erzeugen Sie zu den vorgegebenen Dachrissen die geforderten Dachformen. Wählen Sie einen Giebelüberstand von 25 cm und einen Traufüberstand von 50 cm, Dachneigung beliebig. b) Erzeugen Sie auf den Dachflächen beliebige Gauben. Überprüfen Sie, welche Gaubenarten Ihnen zur Verfügung stehen (9.121). c) Testen Sie, ob bzw. wie Dachflächenfenster mit Ihrem System eingegeben werden?

476


7. Auf der CD\Lernfeld 09\CAD befindet sich eine Datei mit wahllos zusammengestellten Detailzeichnungen. Ordnen Sie die Details: a) Traufe, First, Ortgang usw. b) nach Konstruktionsart Pfettendach oder Gespärredach bzw. für alle Konstruktionen nutzbar.

9

Bild 9.121: Dachformen mit Gauben c) Vollsparrendämmung, Aufsparrendämmung, unzureichende Dämmung. d) Erarbeiten Sie Verbesserungsvorschläge für die Dachdetails! 8. Was versteht man unter CNC? Wo ist diese Technik im Bauwesen von Bedeutung?

10 Erstellen eines Bauantrags Als Friedrich der Große 1745 sein Schloss Sanssouci in Potsdam errichten ließ, oder Ludwig II. 1869 sein Märchenschloss Neuschwanstein in Bayern, brauchten sie beide keine Baugenehmigung. Dies lag keineswegs nur an ihrer Stellung. Erst etwas um die Mitte des vorigen Jahrhunderts machten die starke Bevölkerungsvermehrung, aber auch die Zunahme der Industrialisierung es zunehmend notwenig, die Bautätigkeiten gesetzlichen Regelungen zu unterwerfen. Noch das Preußische Allgemeine Landrecht von 1794 bestimmte in einem Paragraphen: „In der Regel ist jeder Eigentümer seinen Grund und Boden mit Gebäuden zu besetzen oder ein Gebäude zu verändern wohl befugt.“ Die Ursprünge des Baurechts bestanden ausschließlich in der Gefahrenabwehr. Durch Baumaßnahmen sollten weder die Bewohner noch die Allgemeinheit Schaden nehmen. Baurecht war Baupolizei-

recht. Dies galt sogar für die Festsetzung von Fluchtlinien, die die Straßen und Plätze von sonstigen Flächen abgrenzen sollten. Erst um die Mitte des 19. Jahrhunderts durften die Gemeinden bei der Festsetzung dieser Fluchtlinien gestalterisch mitwirken. Wer heute seinen Keller zu Wohnraum ausbauen oder sein Dachgeschoss ausbauen, geschweige ein unbebautes Grundstück erstmals bebauen will, braucht hierfür eine Baugenehmigung. In den Länderbauordnungen kann man gleichlautend lesen: „Die Errichtung, die Änderung, die Nutzungsänderung und der Abbruch baulicher Anlagen bedürfen der Baugenehmigung.“ Und weiter: „Die Baugenehmigung ist zu erteilen, wenn dem Vorhaben keine öffentlich – rechtlichen Vorschriften entgegenstehen.“

10.1 Allgemeines Im Lernfeld 1 und 2 sind die planerischen Grundlagen zum Flächennutzungsplan und zum Bebauungsplan bearbeitet worden. Ebenso ist die Baugesetzgebung erörtert und abgehandelt worden. Im Lernfeld 10 geht es darum Bauantragsunterlagen zusammenzustellen und eventuelle Schwierigkeiten darzustellen. Jedes Bauvorhaben – sei es auch noch so klein – muss sorgfältig geplant werden, bevor es in

die Ausführung gehen kann. Die Wünsche der Bauherren sollten ebenso in die Planung einfließen wie auch seine finanziellen Möglichkeiten. Mit der fachkundigen Hilfe eines Architekten werden Lösungen angestrebt, die einerseits die Wünsche des Bauherren und andererseits die Vorschriften des Baurechts berücksichtigen.

10.2 Bauvorlage und Baugenehmigungsverfahren Wenn die Vorstellungen des Bauherrn und Architekten abgestimmt sind, folgen die Besprechungen mit dem Statiker, den Ingenieuren für Heizung, Lüftung und Installation, d.h. die endgültige Festlegung von Konstruktion und Ausbau. Jetzt müssen auch alle notwendigen Erschließungsmaßnahmen festgelegt und die Entwurfszeichnungen im Maßstab 1:100 (gemäß DIN 1356 – Bauzeichnungen) ausgearbeitet werden.

10.2.1 Allgemeine Unterlagen Der Lageplan besteht aus einem zeichnerischen und einem schriftlichen Teil. Er sollte im Maßstab 1:500, aber nicht kleiner als 1:1000 dargestellt werden. Man benötigt einen Auszug aus der entsprechenden Flurkarte vom Katasteramt, welche gebührenpflichtig ist. Sollten Nachbargrundstücke durch Abstandsflächen mit einbezogen werden müssen, so

478

darf nur ein Sachverständiger (Vermessungsingenieur) die Eintragungen vornehmen. Die Eintragungen werden mit den vorgesehenen Planzeichen der Bauleitpläne versehen. Zusätzlich sind Flächen und Grenzen in Farbe darzustellen. Der zeichnerische Teil des Lageplans muss, soweit es für die Beurteilung des Bauvorhabens wichtig ist, folgendes enthalten: – Lage des Grundstücks zur Himmelsrichtung (Nordpfeil), die katastermäßigen Grenzen des Grundstücks und der Nachbargrundstücke und deren Bezeichnung; – die im Bebauungsplan festgesetzten Abgrenzungen der überbaubaren Flächen und der Flächen für Stellplätze und Garagen auf dem zu bebauenden Grundstück und auf den Nachbargrundstücken; – die bestehenden baulichen Anlagen auf dem Grundstück und den benachbarten Gründstücken unter Angabe der Nutzung, Geschosszahl, Dachform und ggf. die Firstrichtung; – das geplante Gebäude (rot angelegt) mit allen Außenmaßen und Abständen, die Höhenlage des Erdgeschossfußbodens bezogen auf Normalnull; – Flächen mit ihren Angrenzungen, die einem besonderen Zweck dienen sollen (z.B. Kinderspielplätze, Feuerwehrzufahrten) – Flächen mit ihren Angrenzungen, auf denen Baulasten eingetragen sind; – Ggf. auch Versorgungseinrichtungen sowie Anlagen zur Entsorgung von Abwässer.

Ga

us

ha Wohn

4136 4135 1,25 3,56

us

ha Wohn

7,11

5,56

Ga

12,475 4,17

5

3,25

5,23

4,25

0,5

5

5,49

4124

4123

,7m

0,50 6,00

4122

154

e

nstraß

Eiche

6%

3,2

468,28 1,50

WA I 0,4 0,5 5º o 30º-3

s

hau Wohn

10,67

4,00

12,73 5 7,48

1,00

7,56

5,49 0 3,99 4,25 1,5

5

5

4134

2,66

10 A

10 Erstellen eines Bauantrags

Bild 10.1: Darstellung eines Lageplans im Maßstab 1:500

Im schriftlichen Teil des Lageplans sind folgende Punkte wichtig: – nach Liegenschaftskataster und Grundbuchblatt die Bezeichnung des Grundstücks mit Flächengröße und Angabe der Eigentümer – nach dem Liegenschaftskataster auch die Bezeichnung der Nachbargrundstücke mit Angabe der Eigentümer und deren Anschrift – Baulasten oder andere öffentliche Lasten oder Einschränkungen (Flurbereinigungsgebiet, Landschafts- Natur- Denkmal oder Grabungsschutz) – Festsetzungen aus dem Bebauungsplan wie Bauweise, Art und Maß der baulichen Nutzung, wenn sie im zeichnerischen Teil nicht vorhanden sind – eine nachvollziehbare Berechnung der Grundflächen- Geschossflächen- und Baumassenzahl für vorhandene und geplante Bauten Die Bauvorlagenverordnung stellt darüber hinaus noch weitere Forderungen. Sie befindet sich auf der CD. Nachweis der Grundflächenzahl (GRZ) und der Geschossflächenzahl (GFZ) Grundstücke können nicht beliebig groß bebaut werden. Dafür gibt es Gesetze und bauliche Auflagen, die man bei der Planung berücksichtigen muss und deren Nachweis erforderlich ist. Sie sind durchaus von Bundesland zu Bundesland unterschiedlich. Die zwei Maße für die bauliche Nutzung die Grundflächenzahl (GRZ) und die Geschossflächenzahl (GFZ) sind allerdings überall gleich. (Berechnung siehe Lernfeld 1) Für einen Bauantrag umfassen die Bauzeichnungen die Grundrisse aller Geschosse einschließlich eventuell eines nutzbaren Dachraumes, Schnitte und Ansichten im Maßstab 1:100. Die Zeichnungen werden nach DIN 1356 erstellt mit allen erforderlichen Maßen und Baustoffangaben. Der im Erdgeschossgrundriss eingetragene Nordpfeil gibt die Lage des Gebäudes zur Himmelsrichtung an. Folgende Einzelheiten müssen dargestellt bzw. angegeben werden:

479

10.2 Bauvorlage und Baugenehmigungsverfahren

1)

Studt - Landkreis: ..................Gemeinde:..................Gemerkung..........................

LAGEPLAN

Bearbeitungsvermerke

- SCHRIFTLICHER TEIL zum Baumantrag (§ 2 BauVorIVO)

1 Bauherr

Bearbeitungsvermerke

(Name und Anschrift) 2 Bauliche Nutzung geplant des Baugrundückes (§ 2 Abs. 6 Nr. 6 BauverIVO) vorhanden 3

4

Flurstück(a) Nr. Baugrundstück (§2 Abs. 6 Nr. 1 Grundbuch BauVorIVO) Fläche

qm qm qm qm

Eigentümer lt. Grundbuch mit Anschrift (§ 2 Abs. 6 Nr. 1 BauVorIVO)

5

qm qm

Baulasten und sonstige öffentl. Lasten oder Beschränkungen mit Fondstelle (§ 2 Abs. 6 Nr. 3 BauVorIVO 6 Bemerkungen und Hinweis zul Schutzreumbauten (§ 2 Abs. 6 Nr. 4 BaumVorIVO)

............ qm ............qm

............ qm ............ qm

............ chm ............ chm

7 Nachbargrundstücke (§ 2 Abs. 8 Nr. 2 BauVorIVO) Flrstück Nr. Eigentümer lt. Grundbuch mit Antschrift

............ chm ............ qm ............qm ............qm ............chm ............ qm ............qm ............qm ............ qm ............ qm ............qm

............ qm

............ qm qm

............chm

............ chm ............ chm

............qm ............ chm ............qm ............chm ............qm ............qm ............ ............ ............

Bild 10.2: Schriftlicher Teil eines Lageplans

– in den Grundrissen die Treppen, die Lage der Schonsteine unter Angabe der Reinigungsöffnung, die Lage der Feuerstätten und der Behälter für brennbare Flüssigkeiten unter Angabe des Fassungsvermögens, Aufzug-, Lüftungs-, Abfall- und Untergeschosslichtschächte, Toiletten, Badewannen, Duschen und Waschbecken. – in den Schnitten Geschoss- und lichte Raumhöhen, Treppenverlauf unter Angabe des Treppensteigungsverhältnisses sowie

der Anschnitt des vorhandenen und künftigen Geländes. – in den Ansichten der Anschluss an eventuelle Nachbargebäude unter Angabe des vorhandenen und künftigen Geländes und des Straßenlängsgefälles, die Höhenlage der Gebäudeeckpunkte auf Normalnull bezogen sowie bei geneigten Dächern die Angabe der Dachneigung und der Firsthöhe.

10 A

480


10 A

Bild 10.3: Beispiel für eine Bauzeichnung

481

10.2 Bauvorlage und Baugenehmigungsverfahren

– Aus der Baubeschreibung müssen Art, Zusammensetzung und Menge der Abwässer ersichtlich sein. Der Entwässerungsantrag muss nach der Anwasserordnung mindestens 6 Wochen vor dem beabsichtigten Baubeginn der Entwässerungsanlage eingereicht sein. Der Entwässerungsantrag wird nach Vorlage der vollständigen Unterlagen geprüft und genehmigt. Mit der Herstellung der Entwässerungsanlage darf erst nach Zustellung der Entwässerungserlaubnis begonnen werden. Nach Erteilung der Anschluss- Erlaubnis dauert es noch ca. 6 bis 8 Wochen bis die Anschlusskanäle und der Schmutzwasser- Revisionsschacht hergestellt werden können, da die Bauleistungen von der Stadt/Gemeinde ausgeschrieben werden müssen.

Sammlanschlußleitung Lüftungsleitung Schmutzwasserfalleitung

10 A

Grenze Regenfalleitung KD+...

Mischwasserkanal KS+... Sammelleitung Schmutzwasserfalleitung

Anschlußkanal Kontrollschacht

Grundleitung 1% Ø100 PVC

Ø100

II Ø150

OK RFB 601,25 2%

600,49

KD 603,55 KS 600,61

2% Ø150 PVC

Ø100

M = 1:100

Ø 300 Mischwasserkanal

Die Baubeschreibung ergänzt die Zeichnungen. In ihr werden besonders die Konstruktionen, die Feuerungsanlagen, die haustechnischen Anlagen, die Ausstattungen und die Nutzung erläutert. Bei gewerblich genutzten Anlagen wird eine Vielzahl weiterer Angaben verlangt. Des Weiteren sind die Wohnflächenberechnung, die Berechnung des umbauten Raumes und die Baukosten aufzulisten. Für die Wasserver- und Entsorgungsanlagen müssen Anträge eingereicht werden. Der Standsicherheitsnachweis und andere bautechnische Nachweise sind, soweit notwendig, durch Berechnungen und durch Konstruktionszeichnungen zu erbringen. Weitere bautechnische Nachweise betreffen den Wärme-, Schall- und Brandschutz. Die Grundstücksentwässerung wird durch den Entwässerungsplan im Maßstab 1:500, erweiterte Grundriss- und Schnittzeichnungen im Maßstab 1:100 und eventuelle Zeichnungen der Entwässerungsanlagen dargestellt sowie durch eine Baubeschreibung ergänzt. – Der Entwässerungsplan enthält als Lageplan die Führung der vorhandenen und geplanten Leitungen außerhalb des Gebäudes einschließlich der Schächte und Abscheidern. Es ist die Lage des Anschlusses an die öffentliche Kanalisation mit den Rohrdurchmessern, der Sohlen- und Einlaufhöhen sowie dem Gefälle anzugeben. – Die Grundrisse und Schnitte der Bauzeichnungen werden ergänzt durch schematische Darstellungen von Lage, Querschnitt und Gefälle von Anschluss-, Fall – und Grundleitungen sowie der Anschlusskanäle. Die Grundleitungen, Anschlusskanäle, die tiefste zu entwässernde Stelle und die Einleitungsstelle in den öffentlichen Kanal sind mit Höhen über Normalnull anzugeben. Es müssen die Lüftung der Leitungen, die Reinigungsöffnungen, Schächte, Abscheider, Rückstauvorrichtungen, Art der Wasserablaufstellen (Waschbecken, WC etc.) sowie die Anlagen zur Reinigung, Vorbehandlung und Hebung des Abwassers eingetragen werden. Soweit erforderlich sind Bauteile mit Werkstoffkurzbezeichnungen zu versehen.

III

1% Ø100 PVC

Bild 10.4: Inhalt eines Entwässerungsplanes

Herstellung der Anschlüsse für ein Grundstück – Der Anschlusskanal für die Niederschlagswasserableitung wird von der Stadtentwässerung bis zur Grundstücksgrenze gelegt. – Der Anschlusskanal für Schmutz- und Mischwasserableitung wird einschließlich

482


des Revisionsschachtes durch die Stadtentwässerung hergestellt. – Die Verbindung zwischen Anschlusskanal bzw. Revisionsschacht und Grundstücksentwässerungsanlage lässt der Grundstückseigentümer selbst herstellen. Die Inbetriebnahme und die Schlussabnahme sowie die Wasserdichtheitsprüfung muss schriftlich beantragt werden. Entsprechende Antragsformulare können aus dem Internet geladen werden.

10.2.2 Baukosten und Finanzierung

10 A

Die Baukosten werden nach DIN 276 ermittelt. Sie sind vielen Faktoren wie Region, Konjunktur und Standard usw. unterworfen. Für den Bauherrn sind Kostenüberschreitungen meist nur in geringem Umfang tragbar. Die reinen Baukosten werden deshalb in den einzelnen Leistungsphasen nach der Honorarordnung für Leistungen der Architekten und Ingenieure (HOAI) ermittelt. Die Leistungsphasen werden unterteilt in: Grundlagenermittlung, Vorplanung, Entwurfs- und Genehmigungsplanung, Ausführungsplanung, Vorbereitung der Vergabe, Mitwirkung bei der Vergabe, Objektüberwachung und Objektbetreuung bzw. Dokumentation. Man unterscheidet fünf Verfahren zur Kostenermittlung: – Der Kostenüberschlag ist eine sehr grobe Ermittlung der Gesamtkosten. Die Berechnung erfolgt aufgrund von Kennwerten für Bruttogrundflächen oder Bruttorauminhalten. – Die Kostenschätzung ist in der Berechnung genauer. Das Ergebnis erreicht man über Kennwerte der Kosten von Bauelementen, wie z.B. Baugrube, Fundamente, Außenmauerwerk, Innenmauerwerk, Decken, Dach, Fenster usw. – Die Kostenberechnung wird erstellt aus den zur Verfügung stehenden Planungsdaten nach DIN 276. Die Grundlage der Ermittlungen geben Kennwerte über Ausführungsarten der einzelnen Bauteile. – Der Kostenanschlag bezieht Werte aus dem Leistungsverzeichnis in die Kostenberechnung mit ein und übernimmt so eine

erste Kostenkontrolle während der Bauausführung. – Die Kostenfeststellung erhält man durch die Abrechnung nach Fertigstellung des Bauwerks. Die auf der Grundlage einer Kostenfeststellung ermittelten Kostenrichtwerte, wie z.B. Kosten je Flächeneinheit (€/m2 NF), Kosten je Rauminhalt (€/m3 BRI) oder Kosten je Nutzungseinheit (€/Wohnung), können wiederum bei Kostenschätzungen für ähnliche Bauwerke eingesetzt werden. Dabei ist jedoch zu beachten, dass die Richtwerte dem sich ändernden Kostengefüge der Wirtschaft, z.B. infolge von Preissteigerung, angepasst oder fortgeschrieben werden. Beispiel: Für ein Betriebsgebäude sind die Kosten der Baumaßnahme in Form einer Kostenschätzung zu ermitteln. Dabei sind folgende Kostengruppen zu berücksichtigen: 100 Baugrundstück (5,40a mit 35,00 €/m2) 200 Herrichten und Erschließung pauschal mit 5000,00 € 300 Bauwerk, Konstruktion BRI gerundet 947,00 m3 mit 95,00 €/m3 400 Bauwerk-tech. Anlagen Pauschal mit 8000,00 € 500 Außenanlagen pauschal mit 15000,00 € 600 zusätzliche Maßnahmen, Ausstattung pauschal mit 3000,00€ 700 Baunebenkosten 12 % aus Kostengruppe 3 bis 6 Lösung: Kostenschätzung DIN 276 Kostengruppe 100 Baugrundstück 200 Erschließung 300 Bauwerk, Konstruktion 400 Bauwerk, tech. Anlagen 500 Außenanlagen 600 Zusätzliche Maßnahmen 700 Baunebenkosten

Projekt: Betriebsgebäude

Einheit · Richtwert 540,00 m2 · 35,00 €/m2 pauschal 947,00 m3 · 95,00 €/m3 pauschal

Gesamtbetrag 15750,00

pauschal

15000,00

pauschal

3000,00

5000,00 89965,00 8000,00

115965,00 € · 0,12 13915,80

Gesamtkosten gerundet

150630,80 151000,00

483

10.2.3 Baugenehmigungsverfahren

Bild 10.5: Jede Kostengruppe gliedert sich in weitere Gliederungsebenen auf.

Die Gesamtkosten von Hochbauten setzen sich aus sieben Kostengruppen zusammen. Eine Kostengruppe ist die Summe zusammengehöriger Kosten.

10.2.3 Baugenehmigungsverfahren a. Genehmigungsfreie Baumaßnahmen Kleinere oder baurechtlich weniger bedeutsame Bauvorhaben, die z.B. in § 69 der Niedersächsischen Bauordnung sowie dessen Anhang aufgeführt sind, dürfen ohne Baugenehmigung oder Bauanzeige ausgeführt werden. An die Bauaufsichtsbehörde über die Gemeinde Genehmigungsfreie Baumaßnahme nach § 69 a NBauO – Bauherr (Name, Anschrift)

– Bezeichnung der Baumaßnahme (Errichtung/Änderung/ Nutzungsänderung von Wohngebäuden/ Nebengebäuden/Nebenanlagen)

– Baugrundstück (Gemeinde, Straße, Hausnummer oder Gemarkung, Flur, Flurstück)

Merkblatt Einzureichende Unterlagen gem. § 69 a NBauO: 1. Mitteilung über die geplante Baumaßnahme mit Datum und Originalunterschrift des Antragstellers (einfach). 2. Entwurf, ausgenommen bautechnische Nachweise. Zum Entwurf gehören: – Übersichtsplan bzw. Stadtkartenausschnitt – einfacher Lageplan M 1 : 500 mit Eintragung und Vermaßung der geplanten Baumaßnahme, – Bauzeichnungen (Grundrisse, Schnitte, Ansichten farbig angelegt im Maßstab 1 :100), – Berechnungen (GRZ, GFZ, umbauter Ra,um, Rohbaukosten), – Baubeschreibung. Der Entwurf ist einfach, mit Datum und Originalunterschrift der Entwurfsverfasserin/des Entwurfsverfassers versehen, vorzulegen. 3. Erklärung der Entwurfsverfasserin/des Entwurfsverfassers (einfach), dass a) die Voraussetzungen für die Freistellung vom Baugenehmigungsvorbehalt nach § 69 a Abs. 1 Nr. 1 und 3-5 vorliegen, b) der Entwurf dem öffentlichen Baurecht entspricht und c) die von Sachverständigen im Sinne des § 58 Abs. 2 S. 2, dass die von ihnen gefertigten Unterlagen dem öffentlichen Baurecht entsprechen (einfach). 4. Erklärung von Sachverständigen im Sinne des § 58 Abs. 2 S. 2, dass die von ihnen gefertigten Unterlagen dem öffentlichen Baurecht entsprechen (einfach). 5. Erhebungsbogen erforderlich für Wohnraum/Hallen über 10 m2. 6. Notwendige Ausnahmen oder Befreiungen müssen vor Einreichung der Anzeige bereits erteilt sein (§ 69 a Abs. 1 Nr. 1 NBauO).

– Folgende Anlagen sind beigefügt: - der Entwurf nach § 69 a Abs. 3 Nr. 1 i. V. m. § 58 Abs. 1 Satz 2 NBauO, - die Erklärung der Entwurfsverfasserin/des Entwurfsverfassers nach § 69 a Abs. 3 Nr. 2 NBauO, - die Erklärung von Sachverständigen nach § 69 a Abs. 3 Nr. 3 NBauO.

Der Bauherr/Die Bauherren Datum

Unterschrift

Antragsformular und Merkblatt Formulare sind bei den entsprechenden Bauämtern erhältlich oder über das Internet erhältlich.

10 A

484

10 A


Hierunter fallen zum Beispiel: – Abbruch von Gebäuden (ausgenommen Hochhäuser) – Nutzungsänderungen, soweit das öffentliche Baurecht an die neue Nutzung keine anderen oder weitgehenden Anforderungen stellt. – Gebäude und Vorbauten ohne Aufenthaltsräume, Toiletten und Feuerstätten bis 40 m3 (im Außenbereich 20 m3 – außer für Verkaufs- und Ausstellungszwecke). Unter diese Kategorie fallen auch kleinere Garagen und Carports. Enthalten diese jedoch notwendige Einstellplätze, dürfen sie nur anstelle von bereits genehmigten oder angezeigten Einstellplätzen genehmigungsfrei errichte werden. – Einfriedungen (z.B. Zäune, Mauern) bis 1,80 m Höhe über Geländeoberfläche im Innenbereich. – Wände, Decken, Pfeiler, Stützen und Treppen (ausgenommen sind Außenwände und Gebäudetrennwände) in fertiggestellten Wohngebäuden und Wohnungen jedoch nicht in Hochhäusern. – Verkleidungen und Dämmschichten in fertiggestellten Wohngebäuden und Wohnungen. – Öffnungen für Fenster und Türen in fertiggestellten Wohngebäuden und Wohnungen – Personenaufzüge für die Beförderung von maximal einer Person. Auch genehmigungsfreie Baumaßnahmen müssen den Anforderungen des öffentlichen Baurechts entsprechen. Die Höhe von Einfriedungen kann z.B. durch eine Ortssatzung beschränkt sein. Bei Abstellschuppen müssen z.B. Abstandsvorschriften oder Festsetzungen eines Bebauungsplanes beachtet werden. Außerhalb von Ortschaften sind auch genehmigungsfreie Gebäude z.B. für Freizeitaktivitäten unzulässig. Verantwortlich für die Einhaltung des Baurechts ist hier allein der Bauherr. Die Abgrenzung von genehmigungsfreien Bauvorhaben zu genehmigungspflichtigen Bauvorhaben ist oft nicht ganz einfach, deshalb empfiehlt es sich bei der Bauaufsichtsbehörde nachzufragen.

b. Mitteilungsverfahren für Wohngebäude Ist das Baugrundstück in einem Baugebiet gelegen, das durch einen qualifizierten Bebauungsplan als Wohngebiet (WS, WR, WA, WB) ausgewiesen ist, können Wohngebäude geringer Höhe einschließlich der zugehörigen Nebengebäude und Nebenanlagen nach erfolgter Bestätigung durch die Gemeinde ohne Baugenehmigung errichtet werden. Die Bestätigung erfolgt spätestens einen Monat nach Eingang der Unterlagen bei der Gemeinde. Lediglich wenn die Gemeinde eine gesicherte Erschließung des Baugrundstücks nicht bestätigen kann oder in seltenen Fällen eine vorläufige Untersagung zur Sicherung einer beabsichtigten Planung beantragen will, darf mit dem Bau nicht begonnen werden. Bei diesen Bauvorhaben ist es dem Bauherrn freigestellt, ob er das Mitteilungsverfahren (in der Regel geht das schneller) oder ein Baugenehmigungsverfahren (größere rechtliche Sicherheit) wählt. Beim Mitteilungsverfahren ist u.a. Folgendes zu beachten: – Der Bauherr muss einen qualifizierten Entwurfsverfasser (Architekt oder Ingenieur) mit dem Entwurf beauftragen. – Der Bauherr teilt der Gemeinde mit, dass er eine entsprechende Maßnahme durchführen möchte und fügt seinen Entwurf (außer Statik und Wärmschutznachweis) in 2facher Ausfertigung bei. – Der Entwurfsverfasser gibt gegenüber der Bauaufsichtsbehörde eine Erklärung ab, in der er bestätigt, dass die Voraussetzungen für die Freistellung vom Baugenehmigungsvorbehalt vorliegen und sein Entwurf dem öffentlichen Baurecht entspricht und mit den Unterlagen des Sachverständigen (Statiker) abgestimmt ist. – Der Sachverständige (Statiker oder Architekt, die jeweils in einer entsprechenden Liste geführt sein müssen) bestätigt durch eine weitere Erklärung, dass die von ihm gefertigten Unterlagen ebenfalls dem öffentlichen Baurecht entsprechen. – Während der Durchführung der Baumaßnahme müssen der Entwurf (einschließlich der Statik und des Wärmeschutznachwei-

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ses) stets an der Baustelle vorgelegt werden können. Im Mitteilungsverfahren übernehmen der Bauherr und der Entwurfsverfasser die volle Verantwortung für die Einhaltung des öffentlichen Baurechts, da die Bauvorlagen, obwohl der Entwurf eingereicht wurde, nicht mehr durch die Bauaufsichtsbehörde und auch nicht durch die Gemeinde geprüft werden muss. Da Planungsfehler im Einzelfall gravierende Auswirkungen haben können, sollte sich der Bauherr unbedingt vergewissern, dass vom Entwurfsverfasser und vom Aufsteller der technischen Nachweise eine ausreichende Haftpflichtversicherung abgeschlossen wurde. Handwerksmeister und Bautechniker können im Mitteilungsverfahren oft nicht als Entwurfsverfasser beauftragt werden. § 9 Bauvorlagen zum Bauantrag im vereinfachten Baugenehmigungsverfahren (1) Abweichend von § 8 Abs. 1 sind im vereinfachten Baugenehmigungsverfahren nach § 67 BauO LSA die Bauvorlagen nach § 1 Abs. 1 Satz 1 Nrn. 5 und 6 in einfacher Ausführung spätestens vor Beginn der jeweiligen Bauarbeiten bei der Bauaufsichtsbehörde einzureichen, soweit eine Prüfung durch die Bauaufsichtsbehörde nicht erforderlich ist. (2) Den Bauvorlagen ist die Erklärung des Entwurfsverfassers oder der Entwurfsverfasserin und der Fachplaner und der Fachplanerinnen nach § 67 Abs. 8 BauO LSA beizufügen. (3) Beantragt der Bauherr oder die Bauherrin die Prüfung des Standsicherheitsnachweises oder der Anforderungen an den Brandschutz nach § 67 Abs. 7 BauO LSA, ist der Antrag auf Prüfung mit dem Bauantrag einzureichen. § 75 Vereinfachtes Baugenehmigungsverfahren (1) Die Errichtung, Änderung, Erweiterung und der Abbruch baulicher Anlagen mit Ausnahme der Sonderbauten wird nur nach Maßgabe der Absätze 2 bis 5 geprüft; § 71 Abs. 4 und § 74 Abs. 1 bleiben unberührt. Satz 1 erster Halbsatz gilt auch, wenn durch Nutzungsänderung eine bauliche Anlage entsteht, die kein Sonderbau (§ 58 Abs. 2) ist.

(2) Im vereinfachten Baugenehmigungsverfahren werden nicht geprüft 1. die Vereinbarkeit der Vorhaben mit den Vorschriften dieses Gesetzes und den Vorschriften aufgrund dieses Gesetzes; das gilt nicht für die Vereinbarkeit der Vorhaben mit den §§ 6, 7, 37 Abs. 2 und § 55, bei Gebäuden mittlerer Höhe zusätzlich mit § 19, 2. die bautechnischen Nachweise und 3. die Einhaltung der zulässigen Grund- und Geschossfläche und der zulässigen Baumasse, wenn die Vorhaben im Geltungsbereich eines Bebauungsplanes liegen, der hierüber Festsetzungen enthält. Die bautechnischen Nachweise werden abweichend von Satz 1 Nr. 2 geprüft bei Gebäuden mittlerer Höhe, bei unterirdischen Garagen mit mehr als 100 m2 Nutzfläche, bei Gebäuden mit unterirdischen Garagen mit mehr als 100 m2 Nutzfläche und, mit Ausnahme von Wohngebäuden, bei baulichen Anlagen mit mehr als 10 m Höhe, bei Gebäuden mit mehr als 10 m Wandhöhe oder mit mehr als 12 m Spannweite, wie z. B. bei Hallen. (3) Über Ausnahmen und Befreiungen entscheidet die Bauaufsichtsbehörde auf besonderen Antrag. (4) Die bautechnischen Nachweise müssen von Personen aufgestellt sein, die in der Liste nach § 73 Abs. 4 Nr. 3 eingetragen sind. Werden diese Nachweise von verschiedenen Personen aufgestellt, ist jede Person für die von ihr gefertigten Unterlagen verantwortlich; für das ordnungsgemäße Ineinandergreifen dieser Nachweise hat eine dieser von der Bauherrin oder dem Bauherrn der Bauaufsichtsbehörde zu benennenden Personen die Verantwortung zu übernehmen. Die in Satz 1 genannten Personen haben bei der Bauausführung die Einhaltung der bautechnischen Anforderungen zu überwachen; Satz 2 letzter Halbsatz gilt entsprechend. Abweichend von Satz 1 ist die Aufstellung der bautechnischen Nachweise auch von Personen zulässig, die nicht in der Liste nach § 73 Abs. 4 Nr. 3 eingetragen sind; die von diesen Personen aufgestellten Nachweise sind zu prüfen. (5) Auch soweit eine Prüfung entfällt, sind die Bauvorlagen, mit Ausnahme der nicht prüf-

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pflichtigen bautechnischen Nachweise, einzureichen. Die nicht prüfpflichtigen bautechnischen Nachweise müssen bei Baubeginn der Bauherrin oder dem Bauherrn, die geprüften bautechnischen Nachweise nach Absatz 2 Satz 2 und Absatz 4 Satz 4 müssen spätestens zehn Werktage vor Baubeginn bei der Bauaufsichtsbehörde vorliegen. (6) Die Bauvorlagen, mit Ausnahme der bautechnischen Nachweise, müssen von Entwurfsverfasserinnen oder Entwurfsverfassern gefertigt werden, die nach § 71 Abs. 3 bauvorlageberechtigt sind. Die Entwurfsverfasserinnen oder Entwurfsverfasser, die Aufstellerinnen oder Aufsteller der bautechnischen Nachweise und die sachverständigen Personen im Sinne des § 62 Abs. 2 haben die Erklärung abzugeben, dass die von ihnen gefertigten Bauvorlagen den öffentlich-rechtlichen Vorschriften entsprechen. (7) Beim Eingang unvollständiger Bauvorlagen bei der Bauaufsichtsbehörde soll sie innerhalb von drei Wochen schriftlich der Bauherrin oder dem Bauherrn die noch einzureichenden Bauvorlagen angeben. (8) Die Bauaufsichtsbehörde hat über den Bauantrag spätestens innerhalb einer Frist von drei Monaten nach Eingang der Bauvorlagen bei ihr, bei unvollständigen Bauvorlagen innerhalb einer Frist von drei Monaten nach Eingang der noch einzureichenden Bauvorlagen zu entscheiden. (9) Sind für das Vorhaben Ausnahmen oder Befreiungen erforderlich oder liegt es in einem Landschaftsschutzgebiet, verlängert sich die Frist nach Absatz 8 um einen Monat. (10) Ergibt sich bei der weiteren Prüfung der Bauvorlagen, dass noch zusätzliche Unterlagen erforderlich sind, oder macht es die Beteiligung anderer Behörden, öffentlicher Stellen, anderer Stellen oder von Nachbarinnen oder Nachbarn erforderlich, kann die Bauaufsichtsbehörde die sich aus den Absätzen 8 und 9 ergebende Frist angemessen, längstens um drei weitere Monate, verlängern und auch die zusätzlichen Unterlagen von der Bauherrin oder dem Bauherrn nachfordern. (11) Die Genehmigung gilt als erteilt, wenn sie nicht innerhalb der Frist versagt wird. Nach Ablauf der Frist ist dieses auf Antrag der Bau-

herrin oder des Bauherrn schriftlich zu bestätigen. (12) Für die Feuerungsanlagen im Sinne des § 45 Abs. 1 muss die Bauherrin oder der Bauherr zehn Werktage vor Baubeginn der Feuerungsanlage eine Bescheinigung der Bezirksschornsteinfegermeisterin oder des Bezirksschornsteinfegermeisters einholen, aus der hervorgeht, dass sie den öffentlich-rechtlichen Vorschriften entsprechen und die Abgasanlagen, wie Schornsteine, Abgasleitungen und Verbindungsstücke, und die Feuerstätten so aufeinander abgestimmt sind, dass beim bestimmungsgemäßen Betrieb Gefahren oder unzumutbare Belästigungen nicht zu erwarten sind. Außerdem hat die Bauherrin oder der Bauherr Bescheinigungen im Sinne des § 88 Abs. 1 Satz 4 und 6 einzuholen, die unverzüglich der Bauaufsichtsbehörde vorzulegen sind. (13) Liegen die Voraussetzungen für das Baugenehmigungsverfahren nach § 73 vor, soll die Bauaufsichtsbehörde das Vorhaben unter Benachrichtigung der Bauherrin oder des Bauherrn in dieses Verfahren übernehmen, wenn die Bauherrin oder der Bauherr nicht innerhalb von drei Wochen nach Zugang der Benachrichtigung widerspricht. c. Baugenehmigung Für alle Baumaßnahmen, die nicht genehmigungsfrei oder anzeigepflichtig sind, ist vor Baubeginn eine Baugenehmigung bei der Bauaufsichtsbehörde einzuholen. Die Bauaufsichtsbehörde prüft im Genehmigungsverfahren, ob die beantragte Baumaßnahme dem öffentlichen Baurecht entspricht. Im Vereinfachten Baugenehmigungsverfahren für bestimmte Gebäudetypen (z.B. Wohngebäude – keine Hochhäuser) werden die bauordnungsrechtlichen Anforderungen nur eingeschränkt geprüft. Für die nicht mehr von der Bauaufsichtsbehörde geprüften Teile des Entwurfs übernimmt der Entwurfsverfasser allein die Verantwortung, dass das Bauvorhaben dem öffentlichen Baurecht entspricht. Dies hat er durch eine spezielle Erklärung, die mit dem Bauantrag vorgelegt wird, zu bestätigen. Die Baugenehmigung wird erteilt, wenn das Bauvorhaben dem öffentlichen Baurecht entspricht. Die Baugenehmigung erlischt, wenn

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nicht innerhalb von 3 Jahren nach ihrer Erteilung mit der Baumaßnahme begonnen wird und wenn die Ausführung 3 Jahre unterbrochen worden ist. Auf Antrag kann die Gültigkeit der Baugenehmigung verlängert werden. Der Bauantrag ist schriftlich mit den erforderlichen Bauvorlagen in dreifacher Ausfertigung bei der betreffenden Stadt- oder Gemeindeverwaltung einzureichen, die ihn dann mit ihrer Stellungnahme an die Bauaufsichtsbehörde weiterleitet. Dem Bauantrag sind neben den ausgefüllten Bauantragsformular folgende Bauvorlagen beizufügen: – Amtlicher, in Ausnahmefällen einfacher Lageplan im Maßstab 1:500 bzw. 1:1000 – Freiflächenplan, Maßstab 1:500 – Baubeschreibung – Betriebsbeschreibung (für gewerbliche Bauvorhaben) – Berechnungen und Nachweise der Grundflächenzahl und der Geschossflächenzahl, Wohnfläche, umbauter Raum, Vollgeschosse und der Anzahl der notwendigen Einstellplätze – Bauzeichnungen mit Grundrissen, Ansichten und Schnitten des Gebäudes i.d.R. Maßstab 1:100 – Standsicherheitsnachweis mit anderen bautechnischen Nachweisen und Darstellung der Grundstücksentwässerung – Erklärung des Entwurfsverfassers und des Statikers Weitere Bauvorlagen können nachgefordert werden, wenn sie zur Prüfung des Bauvorhabens erforderlich sind. § 8 Bauvorlagen zum Bauantrag (1) Mit dem Bauantrag gemäß § 70 Abs. 1 BauO LSA oder dem Antrag auf eine behördliche Entscheidung nach anderen Vorschriften des Bundes- oder Landesrechts sind für die Errichtung, Änderung und Nutzungsänderung baulicher Anlagen sowie andere Anlagen und Einrichtungen die in § 1 Abs. 1 Satz 1 Nrn. 1 bis 4 und 8 genannten Bauvorlagen in dreifa-

cher Ausführung und die in § 1 Abs. 1 Satz 1 Nrn. 5 bis 7 genannten Bauvorlagen in zweifacher Ausführung bei der zuständigen Behörde einzureichen. (2) Dem Bauantrag für die Änderung oder die Nutzungsänderung braucht der Lageplan nach § 3, soweit mit den Baumaßnahmen keine Änderung der Außenwände und Dächer erfolgt, und der Übersichtsplan nach § 2 nicht beigefügt zu werden. Die Formulare sind bei allen Bauämtern erhältlich oder stehen im Internet zur Verfügung. d. Baulasten Baulasten sind öffentlich-rechtliche Verpflichtungserklärungen, mit denen sich die jeweiligen Grundstückseigentümer in der Regel zu einem Tun, Dulden oder Unterlassen auf ihrem Grundstück verpflichten, um die Bebaubarkeit bzw. Erweiterung der Nutzbarkeit eines anderen Grundstücks zu ermöglichen. Typische Baulasten sind die Wegebaulast, die Abstandsbaulast und die Vereinigungsbaulast, durch die mehrere Flurstücke zu einem einheitlichen Baugrundstück im Sinne des Bauordnungsrechts zusammengeschlossen werden. Die Baulasterklärung belastet also in der Regel das eine Grundstück zugunsten eines anderen Grundstücks. Das Baulastenverzeichnis wird bei der Bauaufsichtsbehörde geführt. Die Unterschrift unter einer Baulasterklärung muss öffentlich beglaubigt sein. Dies wird von einer Notarin oder einem Notar vorgenommen. Die Baulast wird mit der Eintragung in das Baulastenverzeichnis rechtswirksam und kann nur dann gelöscht werden, wenn der Grund für die Eintragung nicht mehr besteht (z.B. Gebäudeabriss). Die Eintragung einer Baulast ist gebührenpflichtig. Von einer Baugrenze umschlossene Fläche, auf der unter Berücksichtigung der GRZ und der Abstandsflächen überall gebaut werden darf. Der Begriff des „Baufensters“ wird nur im Sprachgebrauch häufig angewendet, ist kein offizieller Rechtsbegriff

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Bauantrag

über die Gemeinde/Stadt Eingangsvermerk der Gemeinde/Stadt Eingangsvermerk Region Hannover

Bauherr/-in Aktenzeichen/Systemnummer Entsprechend den beigefügten Bauvorlagen wird für die nachstehend bezeichnete Baumaßnahme die Baugenehmigung beantragt Vorname, Name, PLZ, Ort, Strasse, Tel., Fax, E-Mail-Adresse Baumaßnahme

Entwurfsverfasser/-in

Qualifikation nach § 58 und Abs. 3 und Nr. 2,3,4,5 NBauO Architekten Entwurfsverfasser/-in Bauingenieuren Innenarchitekt/-in Nr. der Eintragungsliste:

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Vorname, Name, PLZ, Ort, Strasse, Tel., Fax, E-Mail-Adresse

Meister/-in

Techniker/-in Hochbau

Baugrundstück

Gemeinde, Ortsteil, Straße, Hausnummer Gemarkung

Flur:

Flurstück:

Früher erteilte Bescheide

Datum

Aktenzeichen

Blatt

Baulastverzeichnis

Bauvorbescheid Baugenehmigung Teilungsgenehmigung nach § 19 BauGB

Baulasten Auf dem Grundstück liegen folgende Baulasten *)

Nach § 1 Abs. 4 BauVoriVO sind für Werbeanlagen und Warenautomaten, die an einem Gebäude angebracht werden sollen, das nach Straße und Hausnummer bezeichnet werden kann, Angaben aus dem Liegenschaftskataster nicht erforderlich.

**) Die Bescheide und Baulasten brauchen nur angegeben zu werden, wenn sie für die Baumaßnahme von Bedeutung sind.

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2 Seite Bauantrag 1

Bautechnische Nachweise

Es wird beantragt, die angekreuzten Nachweise sofort nach Eingang zu prüfen, sofern eine Prüfung notwendig ist. Standsicherheitsnachweis

Wärmeschutznachweis

Schallschutznachweis

Nachweis der Feuerwiderstandsdauer

Es ist mir/uns bekannt, dass dadurch entstehende Verwaltungskosten auch bei Änderung oder Ablehnung des Bauantrages von dem/der Bauherr/-in zu zahlen sind. 2

Zustellung der Baugenehmigung an Nachbarn

3. Übersendung der Baugenehmigung

Es wird beantragt, die Baugenehmigung nach § 75 Abs. 5 NBauO den in der an die Deutsche Bundespost und an die EnergieversorgungsAnlage näher bezeichneten Nachbarn zuzustellen:

unternehmen wird zugestimmt:

ja 4

nein

ja

nein

Erschließung

Zugang/Zufahrt zum Grundstück erfolgt von öffentlicher Verkehrsfläche

über Grundstück im Miteigentum

über fremdes Grundstück (Baulast erforderlich)

5.

Notwendige Einsteilplätze

Anzahl

davon auf dem

Anzahl

Baugrundstück 6.

davon auf einem anderen Grundstück in

Anzahl

der Nähe (Baulast erforderlich)

Entfernung

m

Abwasserbeseitigung erfolgt durch Sammelkanalisation

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Kleinkläranlage

sonstiges

Einleitung in ein Gewässer

Versickerung auf dem

6.1 Niederschlagswasserbeseitigung erfolgt durch Einleitung in die Sammelkanalisation.

Grundstück

6.2 Trinkwasserversorgung erfolgt durch Öffentliche Wasserver-

Hauswasserversorgung

Gemeinschaftsanlage

sorgung 6.3 Löschwasserversorgung erfolgt durch Entnahme aus Öffentliche Wasserversorgung

Offenen Gewässern Entfernung

Feuerlöschteich 7

Feuerlöschbrunnen

Heizung Heizungsart Fernwärme

Zentralheizung

Elektroheizung

Stockwerksheizung

Wärmepumpe

Einzelfeuerstelle ohne zentrale Brennstoffversorgung Nennwärmeleistung

kW

Antriebsleistung

kW

Einzelfeuerstelle mit zentraler Brennstoffversorgung

8

Brennstoffe feste

Heizoel leicht

Gas

Flüssiggas

Lagermenge

m3

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10 Erstellen eines Bauantrags Dem Bauantrag Sind folgende Unterlagen beigefügt:* Flur:

Flurstück:

Prüfvermerk, von Behörde auszufallen;

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Prüfvermerk, von Behörde auszufallen;

Übersichtsplan (Maßstab 1:5000) oder Stadtkartenausschnitt mit Kennzeichnung des Baugrundstücks

Dem Bauantrag werden in einfacher Ausfertigung beigefügt:

Legeplan (§§ 2 und 3 BauVorIVO):

Erhebungsbogen für Baustatistik (§ 1 Hochbaustatistikgesetz)

Auszug aus dem rechtskräftigen (aktuell beglaubigtem) Bebauungsplan (§ 3 Abs. 1 BauVorIVO analog)

Begründeter Antrag auf Befreiungen z.B.: § 86 Abs. 1 NBauO oder § 31 BauGB

Bauzeichnungen (GrundrissAnsichten-Schnitte) Maßstab 1:100 (§ 4 BauVorIVO)

Begründeter Antrag auf Ablösung notwendiger Einsteilplätze (§ 47 Abs. 5 NBauO)

Baubeschreibung (§ 5 Abs. 1 BauVorIVO)

Erklärung des/der Entwurfsverfassers/-in gem. § 75 a Abs. 9 BauVorIVO

Betriebsbeschreibung (§ 5 Abs. 2 BauVorIVO)

Erklärung des Sachverständigen für bautechnische Nachwelse (Statiker) gemäß § 75 a AbSi 9 BauVorIVO

Berechnung des Rauminhaltes (DIN 227) und des Rohbau- bzw. Herstellungswertes (§5 Abs. 3 BauVorIVO)

Beglaubigte Baulasterklärung

Berechnung der Grund- und Geschoss flächenanzahl bzw. Baumassen (§5 Abs. 4 BauVorIVO)

Weitere Anlagen

Berechnung der Geschosse, die keine -Vollgeschosse sind. (§ 5 Abs. 4 BauVorIVO) Nachweis der Federwiderstandsdauer der Bauteile (§6 BauVorIVO)

Dem Bauantrag werden in 2-facher Ausfertigung beigefügt:

Unterlagen über Feuerstätten – soweit genehmigungspflichtig –

Standsicherheitsnachweis (§ 6 BauVorIVO)

Unterlagen über Brennstofflagerung – soweit genehmigungspflichtig –

Nachweis des Wärmeschutzes (§ 6 BauVoriVO)

Nachweis der notwendigen Fahrradabsteil-Anlagen gem. § 47b NBauO (§1 Abs. & BauVorIVO)

Nachweis des Schallschutzes (§ 6 BauVorIVO)

Nachweis der notwendigen Einsteilplätze (§47 NBauO) (§ 5 Abs. 4 BauVorIVO)

Weitere Anlagen

Nachweis der Spielplätze für Kleinkinder (§5 Abs. 4 BauVorIVO) Der/die Bauherr/-in/-en/-innen erklären, dass der/die Entwurfsverfasser/-in bevollmächtigt ist, Bauvorlagen nachzureichen und abzuändern. Ich/Wir erkläre/-n, dass der dazu erforderliche Schriftwechsel direkt mit dem/der Entwurfsverfasser/-in geführt werden kann. Datum:

Datum:

Unterschrift der Bauhemn/-innen – des/der Bauherren

Unterschrift des/der Entwurfsverfassers/-in

Hinweis: 1. Bauantrag und Bauvorlagen sind in 3-facher Ausfertigung einzureichen, wenn die Region Hannover Bauaufsichtsbehörde ist. Lediglich für die bautechnischen Nachweise genügt 2-fache Ausfertigung. Ist die Gemeinde/Stadt selbst Bauaufsichtsbehörde, genügt für alle Unterlagen 2-fache Ausfertigung (§ 1 Abs. 8 BauVorIVO). 2. Sollen auf dem Baugrundstück wassergefährdende Stoffe gelagert, abgefüllt oder umgeschlagen werden, so ist dieses der Unteren Wasserbehörde - Team Anlagenüberwachung - anzuzeigen.

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10.2.3 Baugenehmigungsverfahren Erklärung der Entwurfsverfasserin oder des Entwurfsverfassers nach §75 a Abs. 9 Nr. 1 NBauO 1.

Entwurfsverfasserin Entwurfsverfasser (Name, Anschrift)

................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................

2.

Bezeichnung der Baumaßnahme (Gemeinde, Straße, Hausnummer oder Gemarkung, Flur, Flurstück ........................................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................................

3.

Baugrundstück (Gemeinde, Straße, Hausnummer oder Gemarkung, Flur, Flurstück) ........................................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................................

4.

Die Entwurfsverfasserin/Der Entwurfsverfasser erklärt:

4.1 Die Voraussetzungen für das vereinfachte Baugenehmigungsverfahren liegen vor. Die Baumaßnahme fällt unter § 75 a Abs. 1 i. V. m. Abs. 6 NBauO, § 75 a Abs. 5 i. V. m. Abs. 6 NBauO. 4.2 Ich bin auch Aufstellerin/Aufsteller nicht zu prüfender Nachweise über die Standsicherheit; hierfür bin ich qualifiziert aufgrund a) der Eintragung in die von der Architektenkammer Niedersachsen geführte Liste der Tragwerksplanerinnen und Tragwerksplaner, b) der Eintragung in die von der Ingenieurkammer Niedersachsen geführte Liste der Tragwerksplanerinnen und Tragwerksplaner, bei Standsicherheitsnachweisen, die bis zum 31.12.2006 aufgestellt werden: c) der Eintragung in die von der Ingenieurkammer Niedersachsen geführte Liste der Entwurfsverfasserinnen und Entwurfsverfasser, d) der Bestätigung nach § 1 Abs. 2 Satz 4 PrüfeVO vom 15.05.1986. 4.3 Ich bin auch Aufstellerin/Aufsteller nicht zu prüfender Nachweise über den Schallschutz, den Wärmeschutz; hierfür bin ich qualifiziert nach § 58 Abs. 3 Nm. 1, 2 oder 3 NBauO, nach Nr. 4.2 a) , b) , d) . 4.4 Die von mir gefertigten Unterlagen entsprechen dem öffentlichen Baurecht, soweit eine Prüfung nicht nach § 75 Abs. 2 und 5 NBauO erfolgt. 4.5 Die von Sachverständigen i. S. des § 58 Abs. 2 Satz 2 NBauO gefertigten Unterlagen sind dem öffentlichen Baurecht entsprechend aufeinander abgestimmt und im Entwurf berücksichtigt, soweit eine Prüfung nicht nach § 75 Abs. 2 und 5 NBauO erfolgt. Die Entwurfsverfasserin/Der Entwurfsverfasser ........................................................................................................................................................................................ (Datum, Unterschrift)

Baufenster: Als Baufenster bezeichnet man die planerische Darstellung des Flächenteils eines Baugrundstücks in einem Bebauungsplan, innerhalb der die Gebäude errichtet werden dürfen („überbaubare Grundstücksfläche“). Baufenster werden begrenzt durch Baugrenzen, Baulinien und Bebauungstiefen. Zu unterscheiden ist die überbaubare Grundstücksfläche von der zuläs-

sigen Grundfläche, die sich aus der „Grundflächenzahl“ ergibt. Außerhalb des Baufensters können Garagen (Grenzgaragen), Carports, Gartenhäuschen u. dergl. errichtet werden. Das Baufenster kann die sich aus der Grundflächenzahl (GRZ) ergebende Bebauungsmöglichkeit einschränken. Baufenster ist kein baurechtlich definierter Begriff, sondern ein Begriff aus der Baupraxis.

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Katasteramt oder ein öffentlich bestellter Vermessungsingenieur durch. Sicherung der Bauleitplanung Veränderungssperre, Zurückstellung, Teilungsgenehmigung und gemeindliche Vorkaufsrechte

Bauflucht

Bild 10.6: Bauflucht ist die Bezeichnung für die in einer geraden Linie (Baufluchtlinie) verlaufende Stellung von Baukörpern.

Sofern im Bebauungsplan nichts anderes bestimmt, ist die Baufluchtlinie in Nachbarschaft und Umgebungsbebauung bereits bestehender Gebäude, im Straßenbereich, aufzunehmen und einzuhalten. 10 A

Festgelegt und gekennzeichnet werden die bebaubaren und nicht bebaubaren Grundstücksflächen eines Grundstückes im, durch Gemeinden aufgestellten, rechtskräftigen Bebauungsplan durch: Baulinien (auf diesen Linien muss gebaut werden) Baugrenzen (Grenze, die mit Gebäuden oder Gebäudeteilen nicht überschritten werden darf)

Kennzeichnung im Bebauungsplan _._._._ Rote Linie _._._._ Blaue Linie

e. Teilungsgenehmigung Der Kauf eines Baugrundstücks ist manchmal davon abhängig, ob eine größere Parzelle dafür geteilt werden darf. Ist das Grundstück, das geteilt werden soll, bebaut oder ist auf ihm eine Bebauung genehmigt, so muss die Teilung genehmigt werden. Dadurch wird verhindert, dass durch Teilung baurechtswidrige Zustände entstehen. Erst wenn die notwendigen Teilungsgenehmigungen vorliegen, wird die Teilung rechtswirksam und kann im Liegenschaftskataster und im Grundbuch vollzogen werden. Teilungsvermessungen führen das

Allgemeines Unter der Überschrift Sicherung der Bauleitplanung werden im 2. Teil des Baugesetzbuches in den §§ 14–28 die Vorschriften über die Veränderungssperre und Zurückstellung, die Teilungsgenehmigung und das gemeindliche Vorkaufsrecht behandelt. Hintergrund dieser Vorschriften ist die Tatsache, dass die Aufstellung eines Flächennutzungsplans oder Bebauungsplans ein langwieriger Prozess ist, der sich über viele Jahre hinziehen kann. In dieser Vorbereitungsphase der Bauleitplanung können faktische oder rechtliche Veränderungen eintreten, die die Planungsziele der Gemeinde durchkreuzen. So kann die beabsichtigte Ausweisung eines Gebietes für gewerbliche Ansiedlungen dadurch zunichte gemacht werden, dass in der Zwischenzeit dort Wohngebäude entstehen. Diese Wohngebäude erhalten mit ihrer Genehmigung Bestandsschutz und können dadurch unter Umständen die Ansiedlung gewerblicher Betriebe verhindern. Die wichtigsten Instrumente der Gemeinde zur Sicherung ihrer Planungsziele sind die Veränderungssperre und die Zurückstellung von Baugesuchen in Gebieten, für die die Gemeinde die Aufstellung eines Bebauungsplans betreibt. Daneben gibt das Vorkaufsrecht den Gemeinden die Möglichkeit, schon im Vorfeld der Bebauung, nämlich beim Verkauf von Grund und Boden, tätig zu werden und unerwünschte Veränderungen der Eigentumsverhältnisse zu verhindern. Im Vorfeld der Bebauung sind auch die Vorschriften über die Teilungsgenehmigung angesiedelt, mit der Grundstücksteilungen, die mit einem Bebauungsplan nicht vereinbar sind, verhindert werden können. Veränderungssperre und Zurückstellung von Baugesuchen Mit der Veränderungssperre und der Zurückstellung soll verhindert werden, dass die im

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Bereich eines künftigen Bebauungsplans liegenden Grundstücke Veränderungen erfahren, die die Durchführung des Bebauungsplans beeinträchtigen oder gar unmöglich machen. Voraussetzung für den Erlass einer Veränderungssperre, wie auch für eine Zurückstellung eines Baugesuchs ist also, dass bereits ein Bebauungsplanverfahren am Laufen ist. § 14 Abs. 1 verlangt daher, dass vor einer Veränderungssperre ein Beschluss über die Aufstellung eines Bebauungsplans gefasst worden ist, der auch nach § 2 Abs. 1 Satz 2 ordnungsgemäß bekannt gemacht sein muss. Die Veränderungssperre wird vom Gemeinderat als gemeindliche Satzung erlassen und wirkt damit für und gegen jeden innerhalb ihres Geltungsbereichs. Die Veränderungssperre soll immer eine konkrete Planungsabsicht der Gemeinde für ein konkretes Areal sichern. Daher muss im Aufstellungsbeschluss der Veränderungssperre der Geltungsbereich genau umschrieben werden, es müssen aber auch die Grundgedanken der künftigen Planung sichtbar werden. Natürlich kann zum Zeitpunkt des Aufstellungsbeschlusses noch nicht ein präzises Bebauungsplankonzept verlangt werden, die Gemeinde muss aber ihre Planungsziele – z.B. Wohngebiet oder Gewerbegebiet – offenbaren. Konsequenz einer Veränderungssperre ist ein Verbot, in ihrem Geltungsbereich Vorhaben nach § 29 BauGB (also im Wesentlichen Bauvorhaben) zu errichten oder zu beseitigen, sowie sonstige wesentliche wertsteigernde Veränderungen an Grundstücken und baulichen Anlagen (z.B. Aufforstungen, Geländeveränderungen) vorzunehmen. Von diesen Verboten kann im Einzelfall Dispens erteilt werden. Diese Ausnahmegenehmigung setzt voraus, dass die geplante Baumaßnahme den künftigen Festsetzungen des Bebauungsplans nicht entgegenstehen wird. Eine Änderungssperre gilt zunächst 2 Jahre, sie kann aber um bis zu weitere 2 Jahre verlängert werden. Sollte die Gemeinde nach 4 Jahren Geltungsdauer nochmals eine Veränderungssperre beschließen, so verlangt § 18 Abs. 1 Satz 1, dass den Betroffenen Entschädigung für die Vermögensnachteile, die ihnen durch die Veränderungssperre entstanden sind, zu leisten ist.

Veränderungssperre Die Veränderungssperre ist eine Möglichkeiten der Gemeinden, sich während der Erstellung von Flächennutzungs- und Bebauungsplänen vor tatsächlichen Veränderungen zu schützen. Bauliche Vorhaben, wie die Errichtung, die Änderung und die Nutzungsänderung einer baulichen Anlage dürfen dann nicht mehr durchgeführt werden. Auch sonstige wesentliche Veränderungen von Grundstücken oder baulichen Anlagen sind unzulässig. Als Alternative zur Veränderungssperre kann die Gemeinde bei der Baurechtsbehörde die Zurückstellung eines Baugesuchs um maximal ein Jahr beantragen. Voraussetzung für beide Möglichkeiten ist jedoch, dass – die Gemeinde bereits ausdrücklich die Aufstellung oder Änderung eines Bebauungsplans beschlossen und – den Beschluss auch öffentlich bekannt gemacht hat. Es braucht aber noch keine Klarheit über die endgültige Konzeption des Bebauungsplans gegeben sein; es können sogar Mängel in der Konzeption des Bebauungsplanes vorliegen, soweit diese im Verfahren zur Aufstellung des Bebauungsplanes noch zu beheben sind. Der Beschluss über die Aufstellung des Bebauungsplanes kann auch erst zusammen mit dem Erlass der Veränderungssperre vom Gemeinderat gefasst werden. Allerdings darf die Veränderungssperre erst nach dem Aufstellungsbeschluss öffentlich bekannt gegeben werden. Die Rechtsform der Veränderungssperre ist die Satzung. Sie muss auf die ortsübliche Weise bekannt gemacht werden. Eine Ausnahme von der Veränderungssperre kann von der Baurechtsbehörde im Einvernehmen mit der Gemeinde zugelassen werden, wenn öffentlichen Belange dem nicht entgegen stehen

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f. Bauaufsichtsbehörde Die Landkreise, die kreisfreien und die großen selbständigen Städte nehmen die Aufgaben der unteren Bauaufsichtsbehörden wahr. Obere Bauaufsichtsbehörden sind die Bezirksregierungen und die oberste Bauaufsichtsbehörde ist das Fachministerium. Die Bauaufsichtsbehörden müssen Bedienstete mit der Befähigung zum höheren technischen Verwaltungsdienst angehören, die erforderlichen Kenntnisse der Bautechnik, der Baugestaltung und des öffentlichen Baurechts haben.

Bauvoranfrage Zutreffendes bitte ankreuzen (x) oder ausfüllen Gesc'häftszeichen/Aktenzeichen 1.

Empfänger sowie Antragsteller An die Landeshauptstadt Hannover Bauordnungsamt Rudolf-Hillebrecht-Platz 1 30159 Hannover

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Antragstellerin/Antragsteller

Auf die nachstehenden Einzelfragen zu einem etwaigen künftigen Baugenehmigungsverfahren beantrage ich einen Bauvorbescheid. 2.

Einzelfragen

3.

ggf. Entwurfsverfasserin/Entwurfsverfasser (Name, Berufsbezeichnung, Anschrift. Telefon. Telefax, @) Frau

g. Bauvoranfrage Für die Entscheidung über einen Grundstückskauf oder um Einzelfragen für den Entwurf abzuklären, kann es erforderlich sein, über einzelne im späteren Baugenehmigungsverfahren zu entscheidende Fragen eine verbindliche Vorabauskunft der Bauaufsichtsbehörde zu erhalten. Meistens geht es bei Bauvoranfragen um die grundsätzliche Zulässigkeit eines Bauvorhabens auf einem bestimmten Grundstück nach den städtebaulichen Planungsrecht. Die Bauvoranfrage muss eine oder mehrere, selbstständig zu prüfende Fragen enthalten. Die zugehörigen Bauvorlagen müssen alle Informationen enthalten, die die Bauaufsichtsbehörde zur Prüfung der gestellten Einzelfrage benötigt. Die Bauvoranfrage wird in zwei- oder dreifacher Ausfertigung bei der betreffenden Stadt-/ Gemeindeverwaltung eingereicht, die sie dann mit ihrer Stellungnahme an die Bauaufsichtsbehörde weiterleitet. Für die Bauvoranfrage ist die schriftliche Form vorgesehen. Der Voranfragebescheid ist gebührenpflichtig. Im Unterschied zu der unverbindlichen mündlichen Auskunft ist der Voranfragebescheid rechtsverbindlich und die Bauaufsichtsbehörde ist an die darin getroffene Aussage innerhalb der dreijährigen Gültigkeitsfrist gebunden.

Eingangsvermerk des Bauordnungsamtes I

Herr

4.

Baugrundstück in Hannover

4.1

Ortsteil, Straße, Hausnummer

4.2

Gemarkung

Flur

Flurstück(e)

Die Bauherrin/Der Bauherr erklärt außerdem, dass die Entwurfsverfasserin/der Entwurfsverfasser bevollmächtigt ist, Bauvorlagen nachzureichen und zu ändern. Datum Unterschrift der Bauherrin/des Bauherrn

Datum, Unterschrift der Entwurfsverfasserin/des Entwurfsverfassers)

Merkblatt zur Bauvoranfrage Bauvorlagen - Mindestanforderung Alle Unterlagen 2 - fach Antragsformular oder formlos Vor- und Zuname, Anschrift, Telefonnummer, ggf. e-mail Grundstücksgabe mit Gemarkung Flur und Flurstück(e) Antragsformular, muss vom Antragsteller mit Originalunterschrift versehen sein Der Antrag detaillierte Einzelfragen (Baurecht/Planungsrecht) mit Originalunterschrift des Entwurfsverfassers/Antragsteller Lagepläne Stadtkartenausschnitt im Maßstab 1:1000 mit Baukörpereintragung Kennzeichnung des Grundstücks auf dem Lageplan/Stadtkarte in gelb. mit Orig.-Unterschrift des Entwurfsverfassers/Antragsteller Anlagen, die teilweise erforderlich sind – je nach Bauvorhaben – ggf. telefonische Rückfrage in der Bauantragsannahme des Bereichs Bauordnung unter Telefon-Nr. 168 - 4 69 18 Berechnung Nutzflächenberechnung mit Orig.-Unterschrift des Entwurfsverfassers/Antragsteller Bauzeichnung (Maßstab 1:100) Grundrisse D Schnitt mit Orig.-Unterschrift des Entwurfsverfassers/Antragsteller Baubeschreibung/Betriebsbeschreibung mit Orig.-Unterschrift des Entwurfsverfassers/Antragsteller Eine weitere Forderungen von Bauvorlagen bleibt vorbehalten. Bauvorlagenverordnung(BauVorIVO) 03.10.89

Bild 10.7: Formular und Merkblatt für eine Bauvoranfrage

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§ 6 Standsicherheitsnachweis, Konstruktionszeichnungen und andere bautechnische Nachweise (1) Der Nachweis der Standsicherheit muss eine Darstellung des gesamten statischen Systems und die erforderlichen Berechnungen enthalten. Berechnungen und Zeichnungen müssen übereinstimmen und gleiche Positionsangaben haben. Der Nachweis der Standsicherheit umfasst auch den Nachweis der Feuerwiderstandsdauer der tragenden Bauteile. (2) Die statischen Berechnungen müssen die Standsicherheit des Bauvorhabens und seiner Teile nachweisen. Die Beschaffenheit und die zu Grunde gelegte Tragfähigkeit des Baugrundes sind anzugeben. Es kann gestattet oder verlangt werden, dass die Standsicherheit auf andere Weise als durch statische Berechnungen nachgewiesen wird. Auf die Vorlage eines besonderen Nachweises der Standsicherheit kann verzichtet werden, wenn das Bauvorhaben oder seine Teile nach Bauart, statischem System, baulicher Durchbildung und Abmessungen sowie hinsichtlich ihrer Beanspruchung einer bewährten, insbesondere durch Technische Baubestimmungen im Einzelnen festgelegten Ausführung entsprechen; soweit erforderlich, sind Verwendbarkeitsnachweise für Bauprodukte und Bauarten vorzulegen. (3) Die statisch-konstruktiven Einzelheiten für schwierige Baumaßnahmen oder Bauteile sind in Konstruktionszeichnungen (Ausführungszeichnungen, Werkstattzeichnungen und Elementpläne) darzustellen. (4) Die bautechnischen Nachweise über den Wärme-, Schall- und Erschütterungsschutz sowie über das Brandverhalten der Bauprodukte und die Feuerwiderstandsdauer der Bauteile müssen, soweit erforderlich, durch Einzelnachweise in Form von Zeichnungen, Beschreibungen, Berechnungen, allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen, allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnissen oder Gutachten erbracht werden. § 7 Brandschutzkonzept (1) Das Brandschutzkonzept ist eine zielorientierte Gesamtbewertung des baulichen und abwehrenden Brandschutzes bei baulichen

Anlagen und Räumen besonderer Art und Nutzung, insbesondere für Vorhaben nach § 56 Abs. 2 und § 67 Abs. 1 Satz 2 BauO LSA. (2) Das Brandschutzkonzept muss insbesondere folgende Angaben enthalten: 1. die Zu- und Durchfahrten, Zu- und Durchgänge sowie Aufstell- und Bewegungsflächen für die Feuerwehr, 2. die Lage der zum Anleiten bestimmter Fenster, Öffnungen oder Stellen, 3. den Nachweis der erforderlichen Löschwassermenge und der Löschwasserversorgung, 4. die Bemessung, Lage und Anordnung der Löschwasser-Rückhalteanlagen, 5. das System der äußeren und inneren Abschottungen in Brandabschnitte oder Brandbekämpfungsabschnitte sowie das System der Rauchabschnitte mit Angaben über die Lage und Anordnung und zum Abschluss von Öffnungen in abschottenden Bauteilen, 6. die Lage, Anordnung, Bemessung und Kennzeichnung der Rettungswege auf dem Baugrundstück und in Gebäuden mit Angaben zur Sicherheitsbeleuchtung, zu automatischen Schiebetüren und zu elektrischen Verriegelungen von Türen, 7. die höchstzulässige Zahl der Nutzer der baulichen Anlage, 8. die Lage und Anordnung haustechnischer Anlagen, insbesondere der Hausanschlüsse mit der Hauptabsperreinrichtung und der Leitungsanlagen, gegebenenfalls mit Angaben zum Brandverhalten im Bereich von Rettungswegen, 9. die Lage und Anordnung der Lüftungsanlagen mit Angaben zur brandschutztechnischen Ausbildung, 10. die Lage, Anordnung und Bemessung der Rauch- und Wärmeabzugsvorrichtungen mit Eintragung der Querschnitte oder der Luftwechselraten sowie der Überdruckanlagen zur Rauchfreihaltung von Rettungswegen, 11. die Alarmierungseinrichtungen und die Darstellung der elektro-akustischen Alarmierungsanlage, 12. die Lage, Anordnung und Bemessung von Anlagen, Einrichtungen und Geräten zur Brandbekämpfung, wie Feuerlöschanlagen,

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Steigleitungen, Wandhydranten, Schlauchanschlussleitungen, Feuerlöschgeräte, mit Angaben zu Schutzbereichen und zur Bevorratung von Sonderlöschmitteln, 13. die Sicherheitsstromversorgung mit Angaben zur Bemessung und zur Lage und brandschutztechnischen Ausbildung des Aufstellraumes, der Ersatzstromanlagen (Batterien, Stromerzeugungsaggregate) und zum Funktionserhalt der elektrischen Leitungsanlagen, 14. die Hydrantenpläne mit Darstellung der Schutzbereiche, 15. die Lage und Anordnung von Brandmeldeanlagen mit Unterzentralen und Feuerwehrtableaus sowie der Auslösestellen, 16. die Feuerwehrpläne, 17. die betrieblichen Maßnahmen zur Brandverhütung und Brandbekämpfung sowie zur Rettung von Personen, wie Werks-, Betriebs- und Hausfeuerwehren, Brandschutzordnungen, Maßnahmen zur Räumung, Räumungssignale, 18. die Angaben darüber, welchen materiellen Anforderungen der Bauordnung SachsenAnhalt oder aufgrund der Bauordnung Sachsen-Anhalt erlassener Vorschriften nicht entsprochen wird und welche ausgleichenden Maßnahmen stattdessen vorgesehen werden, 19. verwendete Rechenverfahren zur Ermittlung von Brandschutzklassen bei Industriebauten nach Methoden des Brandschutzingenieurwesens.

Die Bauabnahme Die Bauabnahme sicher durchführen Der Bauherr ist stolz, dass sein Eigenheim fertiggestellt ist. Jetzt will er möglichst schnell mit seiner Familie einziehen. Vorher muss jedoch die Abnahme zwischen dem Bauunternehmer und dem Bauherrn erfolgen. Die Bauabnahme hat weitreichende rechtliche Folgen. Mit der Abnahme beginnt beispielsweise die Verjährung von Gewährleistungsansprüchen zu laufen. Damit der Bauherr seine Rechte optimal sichert, rät die Deutsche Bank Bauspar AG die folgenden fünf Tipps bei der Abnahme seines Eigenheims zu beachten.

1. Die Bauabnahme nicht „verschlafen“ Häufig ist im Bauvertrag nicht ausdrücklich geregelt, wann und wie die Bauabnahme durchgeführt wird. In diesem Fall besteht die Gefahr, dass der Bauherr durch Einzug in sein neues Heim den Bau stillschweigend abnimmt und die Bauleistung damit als vertragsgemäß anerkennt. Um dies zu verhindern, sollte der Bauherr unbedingt vor dem Einzug ins neue Heim einen förmlichen Abnahmetermin mit dem Bauunternehmer vereinbaren und die Abnahme durchführen. 2. Vorsicht bei Schlussrechnungen nach VOB Die Gefahr, die Bauabnahme zu verpassen, ist noch größer, wenn der Bauvertrag nach der „Verdingungsordnung für Bauleistungen“ (VOB) abgewickelt wird. Hier kann eine Bauabnahme schon dann eintreten, wenn der Bauherr eine Schlussrechnung des Bauunternehmers erhält und innerhalb von 12 Tagen nicht widerspricht. Diese Rechnung sollte der Bauherr sofort an den Architekten weiterleiten und im Rahmen der 12-Tagefrist schriftlich eine förmliche Abnahme von dem Bauunternehmer verlangen. 3. Die Ergebnisse der Abnahme protokollieren Neben den Formangaben (Bauobjekt, Beteiligte, Tag, Uhrzeit) sollte das Protokoll alle Ergebnisse der Bauabnahme enthalten, insbesondere auch eine genaue Beschreibung eventueller Baumängel. Beweisfotos können die Versäumnisse zusätzlich dokumentieren. Das Protokoll ist von beiden Seiten zu unterschreiben. 4. Gewährleistungsrechte sichern Sind bei der Abnahme Baumängel aufgetreten, hat der Bauherr Gewährleistungsrechte gegenüber dem Bauunternehmer. Dazu zählt auch das Recht, dass der Mangel nachgebessert oder der Preis gemindert werden kann. Um sich diese Gewährleistungsrechte für jeden einzelnen Mangel zu sichern, weist die Deutsche Bank Bauspar AG darauf hin, dass im Abnahmeprotokoll alle bis zu diesem Zeitpunkt bekannten Mängel im einzelnen festzuhalten sind und der Bauherr auf seinen Gewährleistungsrechten ausdrücklich bestehen soll. Bei der Bauabnahme handelt es sich um die Bestätigung der baurechtlichen und bautechnischen Mangelfreiheit eines Gebäudes oder

497


einer erbrachten Bauausführungsleistung durch die Baugenehmigungsbehörde als Rohbauabnahme und Schlussabnahme eines Bauwerks: Rohbauabnahme: hierbei wird nach einem durch den Bauherrn eingereichten Antrag nach Fertigstellung des Rohbaus eine Prüfung durch die Baugenehmigungsbehörde vorgenommen Der Rohbau gilt als fertiggestellt, wenn alle statisch notwendigen Bauteile, Kamine und Dachkonstruktion ausgeführt sind, also die Standsicherheit, der Schall- und Wärmeschutz, sowie die Feuersicherheit beurteilt werden können. Schlussabnahme: nach Fertigstellung aller für die Errichtung des Bauwerks erforderlichen Bauarbeiten und einer Bescheinigung über die Funktion der Heizungs- und Kaminanlagen erfolgt die Schlussabnahme eines Bauwerks und somit auch die Möglichkeit des Nutzungsgebrauchs. (Wohnbewilligung - Gewerbenutzung) Abnahmearten nach VOB Ausdrückliche Abnahme (auch erklärte Abnahme) Abnahme nach mündlicher oder schriftlicher Aufforderung des Auftragnehmers (Bauunternehmer) innerhalb einer Frist von 12 Tagen. Bedingung ist hierbei die Fertigstellung der Bauleistung. Förmliche Abnahme Abnahme unter Anwesenheit von Auftragnehmer und Auftraggeber (Bauherr) oder dessen Vertreter (Architekt). Nach Aufforderung hat die Abnahme ebenfalls innerhalb einer Frist von 12 Tagen zu erfolgen. Die förmliche Abnahme kann als einzige Abnahmeart bereits im Bauwerksvertrag vereinbart werden, hier ist im Gegensatz zu allen anderen Abnahmearten der Termin für die Abnahme exakt festlegbar. (= Beginn der Gewährleistungsfrist)

Konkludente Abnahme (Stillschweigende Abnahme) Die Stillschweigende Abnahme erfolgt durch ein schlüssiges Handeln durch den Auftraggeber (Bauherr) falls dieser bereits die Schlussrechnung (oder Teilschlussrechnung für eine Teilleistung) bereits vor einer Abnahme beglichen hat, oder bei Nutzung des Bauwerks oder der Leistung durch den Auftraggeber. Fiktive Abnahme Fiktiv abgenommen gilt eine Bauleistung dann, wenn trotz schriftlicher Mitteilung des Auftragnehmers an den Auftraggeber (Bauherr), dass nunmehr die Leistungen fertiggestellt und eine Abnahme möglich wäre, die Frist von 12 Werktagen überschritten wurden. Diese Frist gilt ebenso, falls nach Zugang der Schlussrechnung an den Auftraggeber (Bauherrn) noch keine Abnahme erfolgt ist. Nimmt der Auftraggeber die Leistung in Nutzung (z.B. durch Bezug eines Einfamilienhauses) so gilt nach einer Frist, ohne erfolgter Abnahme, von 6 Tagen die Leistung als abgenommen. Das Abnahmeprotokoll Das Anfertigen eines Protokolls über die Abnahme von Bauleistungen gibt sowohl Auftraggeber als auch Auftragnehmer (Bauherr) größtmögliche Rechtssicherheit und ist Bestandteil der Förmlichen Abnahme. Es sollte nachfolgendes enthalten: – Titel „förmliche Abnahme von Bauleistungen nach VOB Teil B § 12“ – Benennung der Baumassnahme mit Anschrift der Baustelle und Namen des Bauherrn – Adresse des Auftragnehmers – Nummer und Datum des Bauvertrages – Bezeichnung der abzunehmenden Leistung z.B. Rohbauarbeiten – Benennung der Teilnehmer der Abnahme – Datum des Beginns der Bauleistung und deren Fertigstellung – Exakte Benennung der bei der Abnahme festgestellten Mängel – Datum und Ort der Abnahme – Zeitlich angemessene Terminvorgabe für die Beseitigung der festgestellten Mängel

10 A

498

– Unterschrift des Abnahmeprotokolls durch Auftraggeber und Auftragnehmer. Mit der Abnahme geht der Anspruch des Auftraggebers auf Geltendmachung einer Vertragsstrafe verloren. Deshalb ist es wichtig, das der Auftraggeber sich dieses Recht auch nach

Abnahme der Leistung weiterhin vorbehält! Die Formulierung „Der Auftraggeber behält sich vor, die vereinbarte Vertragsstrafe geltend zu machen“ ist deshalb wichtiger Bestandteil des Abnahmeprotokolls.

10.3 Berechnungsgrundlagen

10 A

Wohnflächenberechnung Die Wohnflächenberechnung ist nicht einheitlich geregelt. In der Praxis findet überwiegend die bereits Ende 1999 ungültig gewordene DIN 283 Anwendung sowie die II. Berechnungsverordnung – eigentlich nur für sozial geförderten Wohnraum kreiert. Seit dem 1. Januar 2004 gilt zudem die neue, für geförderten Wohnraum gültige Verordnung zur Berechnung von Wohnflächen (WoFV). Eigentümer, Bauträger oder Makler suchen sich aus dem Wohnflächenchaos die Regelungen heraus, die ihnen am Besten passen. Hier werden alle Berechnungsverordnungen vorgestellt.

10.3.1 Wohn- und Nutzflächenberechnung nach DIN 283 Für Bauanträge oder Finanzierungspläne sind Wohn- und Nutzflächenberechnungen erforderlich. Wohnfläche ist die anrechenbare Grundfläche von Wohnungen. Als Nutzfläche wird die im Zusammenhang mit einer Wohnung stehenden Grundflächen von Wirtschaftsräumen und gewerblichen Räumen bezeichnet. Die Bemaßung in einem Grundriss besteht immer aus Rohbaumaßen. Die Grundflächen für die Wohn- und Nutzflächen sind dagegen aus Fertigmaße zu berechnen, also den lichten Maßen zwischen den Wänden. Zur Vereinfachung werden von der Rohbaufläche 3 % für die Putzflächen abgezogen. Rohbaufläche – 3 % = Wohn- oder Nutzfläche oder Rohbaufläche · 0,97 = Wohnoder Nutzfläche

Berechnungsregeln. Die Grundflächen sind für jeden Raum einzeln zu berechnen und getrennt nach Wohn-, Schlaf-, Nebenräumen und Küchen zusammenzufassen. Zur Grundfläche gehören – Fenster- und Wandnischen, die bis zum Fußboden herunterreichen und mehr als 13 cm tief sind – Erker, Wandschränke, Einbaumöbel von 0,5 m2 Grundfläche – Raumteile unter Treppen, sofern die lichte Höhe 2,00 m beträgt – Grundflächen von offenen Kaminen, Heizkörpern, Öfen Nicht zur Grundfläche gehören – Türnischen – Fenster- und Wandnischen, die 13 cm tief sind – Schornsteine und Vorlagen mit einer Grundfläche von > 0,1 m2 – freistehende Pfeiler und Säulen mit > 0,1 m2 Grundfläche – Treppen und Podeste Nach ihrer lichten Höhe sind die ermittelten Grundflächen bei der Wohnflächen- und Nutzflächenberechnung unterschiedlich anzurechnen (10.1). Tabelle 10.1: Ermittelte Grundflächen bei der Wohn- und Nutzflächenberechnung Räume und Raumteile Räume und Raumteile, nicht ausreichend beheizbare Wintergärten Hauslauben, Loggien, Balkone, gedeckte Freisitze Raumteile, nicht gedeckte Terrassen, Freisitze

lichte Höhe 2,00 m > 1,00 m und < 2,00 m

anrechenbar voll zur Hälfte

–

zu einem Viertel

1,00 m

–

499


Beispiel Für den in Bild 10.8 dargestellten Grundriss ist die Wohnflächenberechnung nach DIN 283 durchzuführen.

Bild 10.8: Erdgeschoss-Grundriss (Maße in m, cm) RaumNr.

1 2 3

4 5 6 7

Ansätze

Erdgeschosswohnung (2,77 4,01) 0,97 (2,77 3,27) 0,97 (4,77 3,27 – (0,90 + 2,735) (1,10 + 0,115) – 0,90 1,71 .0,97 1,50 1,10 0,97 4,645 3,25 0,97 3,885 6,01 0,97 2,25 3,885 0,25

Wohnund Schlafräume in m2

Küche Nebenräume

in m2 10,77

in m2

8,79 9,35

1,60 14,64 22,65 46,08

10,77

schaftlichen Nutzung durch die Bewohner bestimmt sind. Zur Wohnfläche gehören auch die Grundflächen von: 1. Wintergärten, Schwimmbädern und ähnlichen nach allen Seiten geschlossenen Räumen, sowie 2. Balkone, Loggien, Dachgärten und Terrassen wenn sie ausschließlich zu der Wohnung oder dem Wohnheim gehören. Zur Wohnfläche gehören nicht die Grundflächen folgender Räume: 1. Zubehörräume, insbesondere: a) Kellerräume, b) Abstellräume und Kellerersatzräume außerhalb der Wohnung c) Waschküchen d) Bodenräume e) Trockenräume f) Heizungsräume und g) Garagen, 2. Räume, die nicht den an ihre Nutzung zu stellenden Anforderungen des Bauordnungsrechts der Länder genügen, sowie 3. Geschäftsräume

2,19 13,14

Summe 69,99 m2

10.3.2 Verordnung zur Berechnung der Wohnfläche (Wohnflächenverordnung – WoFV) Da die Verordnung in einzelne Paragraphen gegliedert ist, wird sie vereinfacht geschrieben. Die Wohnfläche einer Wohnung umfasst die Grundflächen der Räume, die ausschließlich zu dieser Wohnung gehören. Die Wohnfläche eines Wohnheims umfasst die Grundflächen der Räume, die zur alleinigen und gemein-

I. Die Grundfläche ist nach den lichten Maßen zwischen den Bauteilen zu ermitteln; dabei ist von der Vorderkante der Bekleidung (Putz) der Bauteile auszugehen. Bei fehlenden begrenzenden Bauteilen ist der bauliche Abschluss zu Grunde zu legen. II. Bei der Ermittlung der Grundfläche sind namentlich einzubeziehen die Grundfläche von a) Tür- und Fensterbekleidungen sowie Tür- und Fensterumrahmungen, b) Fuß-, Socken- und Schrammleisten, c) fest eingebauten Gegenständen, wie z.B. Öfen, Heiz- und Klimageräten, Herden, Bade- oder Duschwannen, d) freiliegende Installationen, e) Einbaumöbeln und f) Nicht ortsgebundenen, versetzbaren Raumteiler. III. Bei der Ermittlung der Grundflächen bleiben außer Betracht die Grundflächen von

10 A

500

10 A

a) Schornsteine, Vormauerungen, Bekleidungen, freistehende Pfeiler und Säulen, wenn sie eine Höhe von mehr als 1,50 m aufweisen und ihre Grundfläche mehr als 0,1 m2 beträgt b) Treppen mit über drei Steigungen und deren Treppenabsätze, c) Türnischen und d) Fenster- und offene Wandnischen, die nicht bis zum Fußboden herunterreichen oder bis zum Fußboden herunterreichen und 0,13 m oder weniger tief sind. Mit Mauervorlagen unter 1,50 m sind hauptsächlich in Bad und Duschräumen die sanitären Vorwandinstallationen gemeint. Sie dienen als Ablagefläche und diese Grundflächen sind anrechenbar. IV. Die Grundfläche ist durch Ausmessung im fertig gestellten Wohnraum oder auf Grund einer Bauzeichnung zu ermitteln. Wird die Grundfläche auf Grund einer Bauzeichnung ermittelt, muss diese 1. für ein Genehmigungs-, Anzeige-, Genehmigungsfreistellungs- oder ähnliches Verfahren nach dem Bauordnungsrecht der Länder gefertigt oder, wenn ein bauordnungsrechtliches Verfahren nicht erforderlich ist, für ein solches geeignet sein und 2. die Ermittlung der lichten Maße zwischen den Bauteilen ermöglichen. Ist die Grundfläche nach einer Bauzeichnung ermittelt worden und ist abweichend von dieser Bauzeichnung gebaut worden, ist die Grundfläche durch Ausmessung im fertig gestellten Wohnraum oder auf Grund einer berichtigten Bauzeichnung neu zu ermitteln. Anrechnung der Grundflächen Die Grundflächen 1. von Räumen und Raumteilen mit einer lichten Höhe von mindestens zwei Metern sind vollständig 2. von Räumen und Raumteilen mit einer lichten Höhe von mindestens einem Meter und weniger als zwei Metern sind zur Hälfte 3. von unbeheizbaren Wintergärten, Schwimmbädern und ähnlichen nach al-

len Seiten geschlossenen Räumen sind zur Hälfte 4. von Balkonen, Loggien, Dachgärten und Terrassen sind in der Regel zu einem Viertel, höchstens jedoch zur Hälfte anzurechnen.

10.3.3 Zweite Berechnungsverordnung Mit dieser zweiten Berechnungsverordnung (IIBVO) regelt der Gesetzgeber die Förderung im öffentlichen und steuerbegünstigten Wohnungsbau. Dadurch kann die IIBVO alternativ zur DIN 277 zur (Wohn-) Flächenberechnung eingesetzt werden, sowie für die Berechnungen von – Wirtschaftlichkeit – Kostenbelastung – Mietzins – Wertermittlung usw. Die Flächenrechnung erfolgt unabhängig von Mauervorsprüngen, Einbauten, Fußleisten oder ähnlichem nach den lichten Maßen zwischen den Wänden – dabei handelt es sich um die „sogenannten“ Fertigmaße. Schornsteine, Mauervorsprünge, freitragende Pfeiler oder Säulen und ähnliche Bauteile werden von den so errechneten Fertigmaßen nur dann abgezogen, wenn sie vom Boden bis zur Decke reichen und ihre Grundfläche mehr als 0,1 m2 beträgt. Zu den Fertigmaßen werden Fenster- und Wandnischen nur dann hinzugerechnet, wenn diese bis zum Boden reichen und mehr als 13 cm tief sind. Erker oder Wandschränke werden nur dann zur Wohnfläche gezählt, wenn ihre Grundfläche mindestens 0,5 m2 misst. Zubehörräume wie Keller, Waschküchen oder Trockenräume gehören nicht zur Wohnfläche, ebenso wenig Abstellräume außerhalb der Wohnung, Garagen oder Dachböden. Treppen innerhalb von Wohnungen mit bis zu drei Steigungen (Stufen) gehören zur Wohnfläche, Treppen (incl. Absätzen) mit mehr Stufen dagegen nicht.

501


mit einer abgeschlos-senen und einer nicht abgeschlossenen Wohnung ist ein Abzug von 10 % der Fläche der nicht abgeschlossenen Wohnung möglich. Diese Abzüge können, müssen jedoch nicht vorgenommen werden. Die hinsichtlich Balkonen oder dem 10 % – Abzug einmal gewählte Anrechnungsart kann allerdings nur für das gesamte Gebäude einheitlich gewählt werden und ist später für alle Berechnungsarten bindend. Ein freies „springen“ zwischen verschiedenen Berechnungsarten je nach Günstigkeit oder Zweck ist unzulässig. Ein Abzug von 3 % für Putz ist nur dann möglich , wenn die Berechnung aus den Rohbaumaßen erfolgt ist, nicht aber bei einer Berechnung aus den lichten Maßen. Beispiel für eine Berechnung der Wohn- und Nutzfläche nach der Zweiten Berechnungsverordnung Als Beispiel wurde ein freistehendes Einfamilienhaus mit ausgebautem Dachgeschoss gewählt. Das Kellergeschoss ist für Wohnzwecke ausbaufähig.

Raumteile, deren lichte Höhe weniger als 1 m beträgt (Dachschrägen) zählen nicht zur Wohnfläche. Wenn deren lichte Höhe allerdings 1 m bis 2 m beträgt, zählen sie zur Hälfte zur Wohnfläche. Raumteile unter Treppen zählen zur soweit zur Wohnfläche, als sie eine lichte Höhe von mindestens 2m haben müssen. Schwimmbäder, Wintergärten und ähnliche nach allen Seiten geschlossenen Räume zählen zur Hälfte zur Wohnfläche Balkone, Loggien, Freisitze, Dachterrassen können bis zur Hälfte ihrer Fläche der Wohnfläche angerechnet werden. Dies gilt nur, wenn sie ausschließlich der Wohnung zur Verfügung stehen. Gemeinsam mit anderen Wohnungen genutzte Freisitze zählen daher nicht zur Wohnfläche. („können“ bedeutet, dass auch eine niedrigere Anrechnung möglich ist – zum Beispiel die durchaus übliche ¼ – Anrechnung. Bei Gebäuden mit einer angeschlossenen oder zwei nicht abgeschlossenen Wohnungen sind pauschale Abzüge von der Wohnfläche von bis zu 10 % der ermittelten Grundfläche der Wohnungen zulässig. Bei einem Gebäude 30 1.20

30

1.00

4.28 6.635

1.01

2

1.01 50

1.80

365 5

3.987

2.945

14 STG. 19.6/26

2.01 1.33

1.55 6.985 5.94

5

1.01 2.195 11

5

12.985

2.01

8.98

5

11 2.94

Keller 2 11.27qm

Heizung 5.79qm

5

Hobby II 17.11qm

1.01 1.427 50

5

1.10 50

Dusche 4.81qm

2.13

Flur 3.31qm

5

11

Hobby I 27.19qm

365

5.07

5 1.26 1.05 56 1.01 49 1.33 2.195

Keller 1 11.27qm

1.30

5.075 2.945 36

24

5.375

30 3.61 5

Terrasse 3.91qm 50%

365

Bild 10.9:

1.80

36 5

115 2.32

1.51

50

1.30

30

1.51 1.35

3.302

3.945

365

1.05

24 24

4.985 24

3.945

365

KELLERGESCHOSS

10 A

502

11.40

1.00 6.36

30

30 1.20

24

5

30

4.01 5

11

1.51 1.51 1.35

2

1.55

1.01

3.30

2.12

2.385

1.51 1.35

1.55

3.988 1.30

5

1.17

30

8.985

2.13

5

1.01

5

1.42

1.01 1.35

365 1.01 1.35

365 1.01 1.35

1.765 2.12

1.425 11

6.01

11

4.985

ERDGESCHOSS

5

30

3.01

1.17

1.51 1.35

Kind 2 11,71qm

WF. 5,74qm

30

5

5

925 565 1.01

3.01

Dusche 4.94qm

Essen +Kochen 17.55qm

1.51 1.35

24 3.61

Flur 3.31qm

Wohnen 29.04qm

1.10

5.13 49

115

Balkon 3.91qm 50%

2.01 1.35

5

5

5.37

Kind 1 11.70qm

3.01

1.30

30

30

1.05

2

24

2.01

30

4.01

12.985

Bild 10.10: 5

12.98 30

5

11

4.51

5

11

2.51

5

3.63

30

83

1.74 3

3

7 5

1.01 1.10

1.29 30

6.01

5

11 5

12.98

Bild 10.11:

2.17 30

I.Höhe 60 cm – Behälterabstand > 40 cm – Grundstücksgrenzabstand > 100 cm – Abstand zu öff. Versorgungsleitungen > 100 cm – Überdeckungsabstand > 30 cm – Grundstücksgrenzabstand > 100 cm – Fahrbahnabstand > 100 cm Als Lagerbehälter kommen einund doppelwandige Stahltanks, einwandige Betonbehälter und glasfaserverstärkte Kunststofftanks in Frage. Heizölbehälter mit mehr als 2000 I Fassungsvermögen müssen mit Ölstandanzeiger, Füll- und Entlüftungsleitung, Ölsaug- und Ölrücklaufleitung sowie einer Leckanzeige ausgerüstet sein. Aus Sicherheitsgründen sind Tanks alle 5 Jahre zu überprüfen. Die Brennstofflagerung innerhalb des Gebäudes wird bevorzugt, da sie sich besser einbauen und überwachen lässt. Außerdem sind die Herstellungskosten geringer, wenn man den erforderlichen Raum nicht mitrechnet. Bis zu 5000 I können im Heizraum, darüber nur in getrennten Heizöllagerräumen gelagert werden. Wir unterscheiden Batterietanks, kellergeschweißte Rechtecktanks und einwandige Zylindertanks.

11.5 Niedrigenergiehaus

613

11 A+I

Bild 11.66:

Lagerung wassergefährdender Flüssigkeiten

614

11 Entwickeln einer Außenwand

Bild 11.68:

Bild 11.67:

11 A+I

Batterietank 1 Füllleitung 2 Entlüftungsleitung 3 Ölsaug- bzw. Rücklaufleitung 4 Ölstandsahzeiger 5 elastische Verbindung

Batterietanks nach DIN 6620 können aus maximal 5 Einzeltanks bestehen, die zusammengeschlossen werden (11.67). Das Fassungsvermögen je Tank liegt zwischen 1000 und 10000 I. Sie eignen sich für den Einbau in den fertiggestellten Heiz- bzw. Heizöllagerraum. Kellergeschweißte Tanks nach DIN 6225 werden aus Stahlblech im Heizöllagerraum zusammengeschweißt. Sie bieten daher die beste Raumausnutzung bei maximalen Lagermengen. Einwandige Zylindertanks nach DIN 6617 müssen vor dem Einbau der Decke in den Raum gesetzt werden.

Mindestabstände kellergeschweißter Tanks von Wand und Decke 1 Trennwand HeizölraumHeizraum 2 Ölauffangwanne 5 Belüftung 3 FH-Klappe 6 Füllleitung 4 Beleuchtung 7 Entlüftung

Heizöllagerräume sind ausschließlich für die Lagerung vorgesehen und entsprechend auszustatten. Boden und Wände bilden eine Auffangwanne für evtl. auslaufendes Heizöl. Die Wanne wird durch Auftragen eines Zementmörtels sowie eines dreifachen, ölundurchlässigen Anstrichs gebildet. Die Tür (meist Klappe) muss feuerhemmend sein und selbstschließend so hoch angeordnet werden, dass sich ggf. der ganze Tankinhalt unterhalb der Türschwelle auffangen lässt. Vom Tank zu den Umfassungswänden und zur Decke sind Mindestabstände einzuhalten, die ausreichende Kontrollmöglichkeiten und Reparaturen ermöglichen (11.68). Heizöllagerräume sind ausreichend zu belüften und belichten.

615


Bei Lagerung in Heizräumen ist ein Mindestabstand von 1,0 m zwischen Kessel und Tank erforderlich. Beträgt die Lagermenge mehr als 300 I, ist wie in Heizöllagerräumen eine Auffangwanne zu erstellen – üblicherweise durch Abtrennen mittels einer halbhohen Wand. Brennstoffe lagert man in Heizräumen (bis 5000 I) oder in Heizöllagerräumen (über 5000 I). Zum Schutz des Grundwassers sind ölundurchlässige Wannen erforderlich.

11.5.3 Vorbemerkungen zum Nachweisprogramm für Wohngebäude I. Allgemeines zum EnEV-Nachweis Die Energieeinsparordnung (En Ev 2004) die aus der europäischen Norm DIN EN 832 abgeleitet wurde, legt den Grenzwert des Primärenergiebedarfs fest und verbindet Wärmeschutz- und Heizungsanlagenverordnung. Grundsätzlich gelten DIN 4108 und die En EV nebneineander. Vergleiche Punkt 11.2.1. Die DIN V 4108-6 bietet zwei verschiedene Berechnungsverfahren an: – vereinfachtes Verfahren („Heizperiodenverfahren“) – genaueres Verfahren („Monatsbilanzverfahren“). Gegenüber dem Heizperiodenverfahren bietet das Monatsbilanzverfahren den Vorteil genaurer Ergebnisse (z.B. durch Berücksichtigung der Wärmespeichereffekte) und der Anwendarkeit für alle Gebäudearten, die nach EnEV Anforderungen an den Wärmeschutz erfüllen müssen. Aufgrund des hohen Rechenaufwandes lassen sich beide Nachweisverfahren sinnvoll nur mit EDV-Unterstützung durchführen. Mit dem Monatsbilanzverfahren können wirtschaftlichere Konstruktionen ohne Mehraufwand bei der Eingabe nachgewiesen werden. Die Ermittlung der Aufwandszahl für die Anlagentechnik erfolgt im Rahmen des sog. Diagrammverfahrens über die Auswahl eines Mus-

teranlagensystems. Die rechnerische Bestimmung der Anlagen-Aufwandszahl und des Endenergiebedarfs kann alternativ zum Diagrammverfahren über das sog. Tabellenverfahren erfolgen. Anhand der Kenndaten von Standardprodukten, die in einem Anhang der DIN V 4701-10 aufgenommen sind, erfolgt die Berechnung nach einem einfachen Schema und führt zu Ergebnissen, die einem unteren energetischen Anlagenniveau entsprechen. Als dritte Möglichkeit kann das ausführliche Rechenverfahren der Norm herangezogen werden. Die Anwendung dieses Verfahrens bietet sich insbesondere dann an, wenn z.B. Herstellerdaten des Wärmeerzeugers zur Verfügung stehen. II. EnEV-Nachweisprogramm Das vorliegende Nachweisprogramm („EnEVNachweis-WG.xls“) auf Grundlage von Microsoft-Excel® 97 liefert eine Berechnungshilfe für den Nachweis von Wohngebäuden nach dem Monatsbilanzverfahren. So bleiben dem Nutzer aufwendige Rechenoperationen erspart, er braucht nur die spezifischen Gebäudedaten (Flächen, U-Werte) in den markierten Feldern einzugeben und verschiedene begleitende Optionen auszuwählen. Wärmeverluste und – gewinne sowie der Primärenergiebedarf werden automatisch nach dem Monatsbilanzverfahren ermittelt und den zulässigen Werten gegenübergestellt. Die Anlagentechnik kann über das Diagrammverfahren oder das Tabellenverfahren berücksichtigt werden. Das Programm wendet sich an Architekten, Ingenieure und Fachplaner für Wärmeschutz, die Nachweise entsprechend EnEV erstellen. Es bietet zusätzlich die Möglichkeit, auf schnelle und einfache Weise Variantenvergleiche durchzuführen und eignet sich daher auch sehr gut für die Vorplanung von Gebäuden zur Erarbeitung eines Energiekonzeptes. Die Registerkarte „Deckblatt“ ermöglicht eine übersichtliche Zusammenfassung der Projektdaten. Die Daten der Berechung werden automatisch in den Energiebedarfsausweis übernommen, der auf einer eigenen Registerkarte um proektspezifische Daten ergänzt und ausgedruckt werden kann.

11 A+I

616


Bild 11.69:

Beispiel Wohngebäude: 10.19 5 12 17

N

5 5 675 1.00 5017 90 11 11 1.50 785

3.75

5

5 1.585 17 12

12

1.00 1.50

Bad

1.25

1.75

Gastherme

Zimmer 1

1.50 1.50

875 2,01

1.50 1.50

3.97

75 2.01

7.40

1.50 1.50

1.46

2.85

75 2.01

1.50

12 25

1.75

26

Flur Zimmer 2

175

2.22 1.83

Schlafen

1.75

2.00

875 2,01

5 12 17

175 50

3,75

1,00 50 175 1,50

175

12

12

Südfassade 175 12

3,50

Obergeschoss 10.19 5 12 17 75 1.00 1.75

2.00

15 50

175 1.50

25 50 1.00

1.00

A

75 17

5

12

1.50

1.50

12 1.50

WC Küche

1.00 1.50

Zimmer

1.75

1.00

1.50

12

Eingangspodest

1.75

Essen

Wohnen

12

12

5 12 17 1.75

1.50 2.54

5.09

Erdgeschoss Sparren- oder Vollsparrendämmung d - 20 cm Kahlbalken d - 20 cm

Schnitt A-A

-2.88

1.50 1.75

50

1.00

7.99

2.25 1.00

2.50 12

2.01

1.00

1.00

2.01

1.75

16

OK Gelände -0.15 oder tiefer

50

16 2.84

OK Podest

Abstellraum

12

-2.96

1.00

1.00

2.01

50

2.65

1.00

25 1.71

1.46 1.33

3.97

Flur Hobbyraum 3.375

-0.16 -0.32

Sauna

20

2.64

2.

1.15

A

2.48

OK Lichtschacht

5 1.50 17 12

1.75

19

1.50 2.54

12

OK First

1.175

12

8.32 1.48 1.29

50 50 1.00 2.54 175

50

11 A+I

1.50

1.50

Westfassade

1.75

1.00

1.00 2.54

2.75

7.99

AR

Kunststoff-Lichtschacht 40/100 12

30

4.28

Kellergechoss

1.00 50 10.19

4.07

30

12

Maßstab 1:200

617


Das gesamte Nachweispaket steht mit Vorbemerkungen, Flächen- und Volumenermittlung und dem eigentlichen Nachweisprogramm im Internet kostenlos zum Download als komprimierte ZIP-Datei unter http://www.kalksandstein.de/zur Verfügung („EnEV-MonatsbilanzWohngebaeude.zip“). Durch Messungen wird die Wärmeleitfähigkeit der Baustoffe ermittelt und in Tabellen festgelegt (11.71). Die Wärmeleitfähigkeit λ (griech. lambda) gibt an, welche Wärmemenge in Watt (= Joule) durch 1 m2 eines Baustoffs je Sekunde geleitet wird, wenn das Temperaturgefälle in Richtung des Wärmestroms 1 Kelvin (1° C)/m Dicke beträgt (11.70).

Bild 11.70:

Wärmeleitzahl λ

Tabelle 11.71:

Rechenwerte für Wärmeleitfähigkeit λR nach DIN 4108

Rohdichte ρ in Wärmekg/m3 leitfähigkeit λR in W/(m · K) Putze, Estriche und andere Mörtelschichten Kalk- und Kalkzementmörtel 1800 0,87 Zementmörtel und Zementest2000 1,40 rich Gips- und Kalkgipsmörtel 1400 0,70 Beton und Stahlbeton aus Kies bzw. Splitt (Normalbe2400 2,10 ton DIN 1045) Leicht- und 2000 1,60 Stahlleichtbeton 1200 0,62 1600 1,00 1800 1,30 Mauerwerk Voll- und Lochziegel 1200 0,50 1600 0,68 1800 0,81 Baustoff

Mauerwerk Kalksandstein-Lochsteine Kalksand-Vollsteine Leichtbeton-Vollsteine Leichtbeton-Hochblocksteine Gasbeton-Blocksteine

Vollblöcke aus Blähton Vollblöcke aus Bims

1200 1600 1800 800 1000 1200 600 800 600 800 600 800

Dämm-, Sperr- und Füllstoffe Mineralische und pflanzliche Faserdämmstoffe Stein-, Glas-, WLFG 035 8 bis 500 Schlackenfasern WLFG 040 WLFG 050 Hartschaum WLFG 020 30 WLFG 045 Schaumglas WLFG 050 100 bis 150 WLFG 060 Gipskarton900 Bauplatten Holzwolled 25 mm 360 bis 480 Leichtbauplatten d = 15 mm 570 Beläge Linoleum 1000 Teppichboden 1000 Kunststoff wie PVC 1500 Fliesen 2000 Natursteine (Granit, Basalt, 2800 Marmor) Holz und Holzwerkstoffe Nadelholz (Fichte, Kiefer, 600 Tanne) Spanplatten 700 WLFG = Wärmeleitfähigkeitsgruppe

0,56 0,79 0,99 0,40 0,49 0,60 0,24 0,29 0,24 0,31 0,22 0,28

0,035 0,040 0,050 0,020 0,045 0,050 0,060 0,210 0,090 0,15 0,17 0,10 0,23 1,00 3,50

11 A+I 0,13 0,13

Wärmeleitfähigkeit λ=

W ⋅s K m2 ⋅ s ⋅ m

Watt ⎡ ⎤ ⎢ Meter ⋅ Kelvin ⎥ ⎣ ⎦

Wärmedurchlass* Mit der Wärmeleitfähigkeit λ wird für ein Bauteil der Wärmedurchlasskoeffizient Λ (griech. Lambda) berechnet. Er gibt in W/m2 · K an, wie viel Wärme auf der Fläche von 1 m2 eines Bauteils mit Dicke 5 bei 1 K (= 1° C) Temperaturunterschied in 1 Sekunde abfließt (11.72).

618


Wärmedurchlasskoeffizient Λ Λ=

λR Rechenwert der Wärmeleitfähigkeit in W/(m ⋅ K) ⎡ W ⎤ = ⎢ m2 ⋅ K ⎥ Bauteildicke in m d ⎣ ⎦

Beispiel Es ist der Wärmedurchlasskoeffizient A für eine unverputzte Lochziegelwand, Rohdichte ρ = 1600 kg/m3 in der Dicke d = 36,5 cm zu berechnen. Wärmeleitfähigkeit λR für Lochziegel mit Rohdichte ρ = 1600 kg/m3 = 0,68W/(m · K) Wärmedurchlasskoeffizient

Λ=

λR 0,68 W = 1,68 2 d 0,365 m ⋅K

Zur Beurteilung der Wärmedämmfähigkeit eines Bauteils wird der Wärmedurchlasswiderstand R in m2 · K/W als Kehrwert des Wärmedurchlasskoeffizienten Λ ermittelt.

Bild 11.69:

Wärmedurchlasskoeffizient Λ

Hinweis: Der Wärmedurchlasskoeffizient ist in der neuen Norm nicht mehr definiert

Wärmedurchlasswiderstand R=

11 A+I

⎡ m2 ⋅ K ⎤ Bauteildicke in m d = ⎢ ⎥ Rechenwert der Wärmeleitfähigkeit in W/(m ⋅ K) ⎣ W ⎦ λR

Beispiel Es ist der Wärmedurchlasskoeffizient Λ für eine unverputzte Lochziegelwand, Rohdichte σ = 1600 kg/m3 in der Dicke s = 36,5 cm zu berechnen. Wärmeleitfähigkeit λR für Lochziegel mit Rohdichte σ = 1600 kg/m3 = 0,68 W/(m · K) Wärmedurchlasskoeffizient λR 0,56 W = 1,87 2 s 0,30 m ⋅K Wärmedurchlasswiderstand 1 1 m2 ⋅ K = = 0 , 54 Λ 1,87 W

Λ=

oder R =

d 0,30 m2 ⋅ K = 0,54 λR 0,56 W

Bei Bauteilen, die aus mehreren Schichten verschiedener Baustoffe bestehen (Wände, Decken), wird der Gesamt-Wärmedurchlasswiderstand aus der Summe der Wärmedurchlasswiderstände der einzelnen Schichten berechnet.

⎡ m2 ⋅ K ⎤ d d d R = 1 + 2 + 3 + ... ⎢ ⎥ oder λ1 λ2 λ3 ⎣ W ⎦ R=Σ

di λi

619


Tabelle 11.73:

Mindestwerte für Wärmedurchlasswiderstände von Außenbauteilen Mindestwärmedurchlasswiderstand R in m2 K/W

Bauteile

Außenwände; Wände von Aufenthaltsräumen gegen Bodenräume, Durchfahrten, offene Hausflure, Garagen, Erdreich

1,2

Wände zwischen fremdgenutzten Räumen; Wohnungstrennwände

0,07

Treppenraumwände

Wohnungstrenndecken, Decken zwischen fremden Arbeitsräumen; Decken unter Räumen zwischen gedämmten Dachschrägen und Abseitenwänden bei ausgebauten Dachräumen

zu Treppenräumen mit wesentlich niedrigeren Innentemperaturen (z.B. indirekt beheizte Treppenräume); Innentemperaturen < 10° C, aber Treppenraum mindestens frostfrei

0,25

zu Treppenräumen mit Innentemperaturen > 10° C (z. B. von Verwaltungsgebäuden, Geschäftshäusern, Unterrichtsgebäuden, Hotels, Gaststätten und Wohngebäuden)

0,07

allgemein

0,35

0,17 in zentral beheizten Bürogebäuden

unmittelbar an das Erdreich bis zu einer Raumtiefe Unterer Abschluss nicht unterkeller- von 5 m ter Aufenthaltsräume über einen nicht belüfteten Holraum an das Erdreich angrenzend

0,9

Decken unter nicht ausgebauten Dachräumen; Decken unter bekriechbaren oder noch niedrigeren Räumen; Decken unter belüfteten Räumen zwischen Dachschrägen und Abseitenwänden bei ausgebauten Dachräumen, wärmegedämmte Dachschrägen Kellerdecken; Decken gegen unbeheizte Hausflure u. A.

Decken (auch Dächer), die Aufenthaltsräume gegen die Außenluft abgrenzen

abgeschlossene,

11 A+I

nach unten, gegen Garagen (auch beheizte), Durchfahrten (auch verschließbare) und belüftete Kriechkeller

1,75

nach oben, z. B. Dächer nach DIN 18530, Dächer und Decken unter Terrassen; Umkehrdächer (Korrektur des berechneten Wärmedurchgangskoeffizienten um AU erforderlich)

1,2

Wärmeschutz bei schweren Bauteilen. Für die Wärmedämmfähigkeit raumabschließender Bauteile wie Wände und Decken sind in DIN 4108 Mindestwerte als Wärmedurchlasswiderstände festgelegt (11.70). Berechnete Wärmedurchlasswiderstände für Bauteile müssen größer oder gleich diesen Mindestwerten sein. Aufgrund des Mindestwerts für den Wärmedurchlasswiderstand (11.73) können wir die notwendige Dicke einer Bauteilschicht berechnen. Dazu stellen wir die Formel für den Wärmedurchlasswiderstand R = d/λR nach d um und erhalten

Bild 11.74:

Decke (Maße in cm)

Schichtdicke d = R · λR

620


oder bei mehrschichtigem Bauteil R =Σ

d1 d 2 d3 + + + ... λ1 λ2 λ3

⎛ ⎞ d d d1 = ⎜ R − 1 − 3 − ... ⎟ ⋅ λ1. λ λ 2 3 ⎝ ⎠ Beispiel Ist der Wärmedurchlasswiderstand der Decke 11.74 ausreichend? Wärmeleitfähigkeiten λR Kalkgipsputz = 0,7 W/(m · K) λR Stahlbeton 2000 kg/m3 = 1,6 W/(m · K) λR Glasfaserdämmatte WLFG 040 = 0,040 W/(m · K) Wärmedurchlasswiderstand Erforderlicher Wärmedurchlasswiderstand für Decken unter nicht ausgebauten Dachräumen im Mittel 0,90 m2 · K/W, an der ungünstigsten Stelle 0,45 m2 · K/W Vorhandener Wärmedurchlasswiderstand d d d R= 1 + 2 + 3 = λ1 λ2 λ3 0,015 m 0,15 m 0,02 m + + 0,7 W/(m ⋅ K) 1,6 W/(m ⋅ K) 0,040 W/(m ⋅ K) R = 0,62 m2 · K/W > 0,45 m2 · K/W, aber < 0,90 m2 · K/W Der Wärmedurchlasswiderstand der Decke reicht für die ungünstigste Stelle aus, nicht aber im Mittel.

11 A+I

Tabelle 11.76: Zeile 1 2 3

4 5 6 7 8 9 10

Beispiel Wie dick müsste die Wärmedämmung für die Decke 11.74 in cm mindestens sein, damit der Wärmedurchlasswiderstand auch im Mittel ausreicht? ⎛ d d ⎞ d3 = ⎜ R − 1 − 2 ⎟ ⋅ λ3 λ1 λ2 ⎠ ⎝ ⎛ 0,015 m 0,15 m ⎞ − d3 = ⎜ 0,90 m 2 ⋅ K/W − ⎟ 0,7 W/(m ⋅ K) 1,6 W/(m ⋅ K) ⎠ ⎝ · 0,040 W/(m · K) d3 = 0,031 m 3 cm; bautechnisch sicherer sind 4 cm

Wärmeübergangswiderstande. Beim Übergang der Wärme von der Luft auf die Bauteiloberfläche oder von der Bauteiloberfläche in die Luft bestehen Widerstände (11.75). Sie werden durch den Wärmeübergangswiderstand innen Rsi und außen Rse in m2 · K/W erfasst.

Bild 11.75:

Temperaturgefälle und Wärmeübergangswiderstände bei einer Außenwand

Wärmeübergangswiderstände Rsi,se 1–3) nach DIN EN ISO 6946

Bauteil Außenwand (ausgenommen solche nach Zeile 2) Außenwand mit hinterlüfteter Außenhaut, Abseitenwand zum nicht wärmegedämmten Dachraum Wohnungstrennwand, Treppenraumwand, Wand zwischen fremden Arbeitsräumen, Trennwand zu dauernd unbeheiztem Raum, Abseitenwand zum wärmegedämmten Dachraum An das Erdreich grenzende Wand Decke oder Dachschräge, die Aufenthaltsraum nach oben gegen die Außenluft abgrenzt (nicht belüftet) Decke unter nicht ausgebautem Dachgeschoss, unter Spitzboden oder unter belüftetem Raum (z. B. belüftete Dachschräge) Wohnungstrenndecke und Decke Wärmestrom von unten nach oben zwischen fremden Arbeitsräumen Wärmestrom von oben nach unten Kellerdecke Decke, die Aufenthaltsraum nach unten gegen die Außenluft abgrenzt Unterer Abschluss eines nicht unterkellerten Aufenthaltsraumes (an das Erdreich grenzend)

0,13

0,04 0,08 4

)

0 0,04 0,085) 0,10 0,17 0,17

4

)

4 ) 0,04 0

621

11.5 Niedrigenergiehaus 1) 2) 3 ) 4 ) 5

)

Vereinfachend kann in allen Fällen mit Rsi = 0,13 m2 · K/W sowie – die Zeilen 4 und 10 ausgenommen – mit Rse = 0,04 m2 K/W gerechnet werden. für die Überprüfung eines Bauteils auf Tauwasserbildung siehe besondere Festlegungen in DIN 4108-3. Zur Lage der Bauteile im Bauwerk: siehe nachfolgende Skizze. Bei innenliegendem Bauteil ist zu beiden Seiten mit demselben Wärmeübergangswiderstand zu rechnen. nach DIN EN ISO 6946 ist mit Rse = Rsi = 0,13 m2 · K/W zu rechnen

Bei Luftschichten in Außenbauteilen wird hinsichtlich des Wärmeschutzes derselben zwischen ruhenden, schwach belüfteten und stark belüfteten Luftschichten unterschieden. Die berechneten Wärmedämmwerte gelten für den Fall, dass die Luftschichtdicke nicht mehr als das 0,1 fache der kleineren der beiden Flächenabmessungen ist, jedoch den Betrag von 0,3 m nicht übersteigt. Vorausgesetzt wird, dass beide Flächen parallel zueinander verlaufen, jeweils einen Emissionsgrad von 0,8 besitzen und dass der Wärmestrom senkrecht zu den Flächen gerichtet ist. Außerdem darf kein Luftaustausch zwischen der Luftschicht und dem Innenraum erfolgen. Hinweis: Wenn die Dicke einer Luftschicht in einem Bauteil den Betrag von 0,3 m überschreitet, sollte der Wärmedurchgangskoeffizient U nicht mittels der Gl. (2) und (3) berechnet werden, denn die generelle Angabe des Wärmedurchlasswiderstandes sehr dicker Luftschichten ist wegen der variierenden Randeinflüsse in der Regel nicht mehr möglich. In einem solchen Fall sollte der Wärmestrom durch das Bauteil mittels einer Wärmebilanz, z. B. nach E EN ISO 13789, Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden – Spezifischer Transmissionswärmeverlustkoeffizient – Berechnungsverfahren, ermittelt werden.

Ruhende Luftschicht. Wenn eine Luftschicht nicht in Verbindung mit der das Bauteil umgebenden Luft steht, wird sie als ruhend bezeichnet. Hierzu zählen auch die Luftschichten bei

zweischaligem Mauerwerk nach DIN 1053-1. Besteht eine Verbindung zwischen der Luftschicht und der Umgebung durch kleine Öffnungen in der Außenschale, deren Größe und Anordnung das Entstehen eines Luftstromes ausschließt, wird die Luftschicht ebenfalls als ruhend eingestuft. Diese Bedingung trifft zu, wenn die Querschnittsfläche der Verbindungsöffnungen folgende Werte nicht übersteigt: – Bei vertikaler Luftschicht: 500 mm2/m; bezogen auf die horizontale Kantenlänge des Bauteils – Bei horizontaler Luftschicht: 500 mm2/m2; bezogen auf die Oberfläche des Bauteils Für Luftschichten, die diese Randbedingungen erfüllen, sind die für Berechnungen anzuwendenden Werte des Wärmedurchlasswiderstandes in Tafel 3 enthalten. Als horizontal sind Luftschichten bis zu einem Winkel von ± 30° gegenüber der horizontalen Ebene einzustufen. Schwach belüftete Luftschicht. Schwach belüftet ist eine Luftschicht, wenn die den Luftaustausch ermöglichenden, an gegenüberliegenden Seiten angeordnete Öffnungen, auf folgenden Wert begrenzt sind: – Bei vertikaler Luftschicht: 1500 mm2/m; bezogen auf die horizontalen Kantenlänge des Bauteils – Bei horizontaler Luftschicht: 1500 mm2/m2; bezogen auf die Oberfläche des Bauteils

11 A+I

622


Für solche Luftschichten beträgt der Rechenwert des Wärmedurchlasswiderstandes die Hälfte des entsprechenden Wertes der Tafel 3, dieser darf jedoch nicht größer als 0,15 m2 · K/W angesetzt werden. Tabelle 11.77:

Dicke der Luftschicht mm 0 5 7 10 15 25 50 100 300

11 A+I

Wärmedurchlasswiderstand, in m2 K/W, von ruhenden Luftschichten-Oberflächen mit hohem Emissionsgrad

Die wichtigste Kennzahl für den baulichen Wärmeschutz ist die Wärmedurchgangszahl k. Sie gibt an, wie viel Watt Wärme je m2 Bauteilfläche in der Sekunde bei einem Temperaturunterschied von 1 K abfließt. Berechnet wird sie aus dem Kehrwert des Wärmedurchgangswiderstands. Wärmedurchgangszahl (-koeffizient)

Richtung des Wärmestromes Aufwärts 0,00 0,11 0,13 0,15 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16

Horizontal 0,00 0,11 0,13 0,15 0,17 0,18 0,18 0,18 0,18

Abwärts 0,00 0,11 0,13 0,15 0,17 0,19 0,21 0,22 0,23

Anmerkung: Zwischenwerte können mittels linearer Interpolation ermittelt werden. Wärmedurchgang. Die Addition der Wärmedurchlass- und Wärmeübergangswiderstände ergibt den gesamten Wärmedurchgangswiderstand (11.77) und zeigt den Wärmedurchgang durch das gesamte Bauteil. Wärmedurchgangswiderstand ⎡ m2 ⋅ K ⎤ RT = Rsi + R + Rse ⎢ ⎥ ⎣ W ⎦

⎡ W ⎤ oder ⎢ ⎥ ⎣ m 2 ×K ⎦

U=

1 RT

U=

1 ⎡ W ⎤ Rsi + R + Rsa ⎣⎢ m 2 ⋅ K ⎦⎥

Je kleiner der U-Wert eines Bauteils ist, desto geringer ist sein Wärmeverlust, um so größer ist der Wärmeschutz. Um den Wärmeschutz zu beurteilen, vergleichen wir nicht nur den berechneten Wärmedurchlasswiderstand R, sondern auch den berechneten Wärmedurchgangskoeffizienten k mit den in Tabelle 11.73 angegebenen Werten. Die berechneten/:-Werte dürfen gleich oder kleiner als die Tabellenwerte sein. Beispiel 1: Ist der Wärmeverlust einer 36,5 cm dicken Außenwand aus Leichtbeton-Vollsteinen größer oder kleiner als bei einer Außenwand in der gleichen Dicke aus Blähton-Vollblöcken ϕ = 800 kg/m2? Wärmeleitfähigkeiten λR Leichtbeton-Vollsteine = 0,40 W/(m · K) λR Blähton-Vollblöcke = 0,31 W/(m · K) Wärmeübergangswiderstände Außenwand Rsi = 0,13 m2 · K/W, Rsa = 0,04 m2 · K/W

Bild 11.74: Wärmedurchgangswiderstand RT

Wärmedurchgangskoeffizient 1 k= d Rsi + + Rsa λ1 U Leichtbeton-Vollsteine = 1 = 0,92 W/(m2 · K) 0,365 0,13 + + 0,04 0, 40

623


U Blähton-Vollblöcke = 1 0,74 W/(m2 · K) 0,365 0,13 + + 0,04 0,31 Die 36,5 cm breite Außenwand aus LeichtbetonVollsteinen hat einen höheren Wärmeverlust als die gleich breite Außenwand aus BlähtonVollblöcken. Beispiel 2: Der Wärmeschutz der Außenwand 11.78 ist zu beurteilen. Berechnen Sie dazu a) den Wärmedurchlasswiderstand R und b) den Wärmedurchgangskoeffizienten k Wärmeleitfähigkeiten nach Tab. 11.68 λR Kalkgipsputz = 0,70 W/(m · K) λR Kalksand-Lochsteine σ = 1200 kg/m3 = 0,56 W/(m · K) λR Vollklinker 1800 kg/m3 = 0,81 W/(m · K)

Bild 11.79:

Wand aus Hohlblock-Leichtbetonsteinen

Darstellen des Temperaturverlaufs mehrschichtiger Bauteile. Für die Beurteilung, ob eine Außenwand- oder Dachkonstruktion bauphysikalisch einwandfrei funktioniert, muss man den Temperaturverlauf durch das Bauteil kennen. Dazu sind an jeder Stelle der Konstruktion die vorhandenen Temperaturen zu berechnen. Dabei gehen wir in der Heizperiode von einer Rauminnentemperatur von 20° C und einer Außentemperatur von – 15° C aus. Beispiel Die Wandkonstruktion 11.79 ist maßstäblich darzustellen. An den Schichtkanten und den Wandoberflächen sind die Temperaturen zu ermitteln.

Bild 11.758: Außenwand mit Verklinkerung (Maße in cm)

Maximal zulässiger Wärmedurchgangskoeffizient Außenwände 0,45 W/(m2 · K) Vorh. Wärmeübergangswiderstand und -durchgangskoeffizient 0,015 0, 24 0,125 a) R = + + = 0,60 m2 · K/W 0,7 0,56 0,81 1 b) U = = 1,30 W/(m 2 ⋅ K) 0,13 + 0,60 + 0,04 Der geforderte Mindestwärmeschutz wird also durch diese Außenwand erfüllt.

Bild 11.80:

Temperaturverlauf in einer Außenwand

11 A+I

624


Lösung (11.77). Schicht Schicht- Wärmeleitdicke d fähigkeit λ in m in W/mK

Innenluft Innenputz Mauerwerk Außenputz Außenluft

Rsi =

Δϑ

d

ϑ an Schichtfuge in° C

λ

m2K/W 1/a Rsi = 0,13

in K 3,95

20,00

0,70

0,0214

0,65

16,05

0,32

0,938

28,50

15,40

–

–

0,015 0,3 0,02

0,87

–

–

0,023 Rsa = 0,04 R = Σ1,152

– 13,10 0,70 – 13,80 1,20 – 15,00 Σ35°

Wärmeleitfähigkeiten λR Kalkgipsputz = 0,70 W/(m · K) λR Kalksand-Vollsteine σ = 1800 kg/m3 = 0,99 W/(m · K) λR Dämmplatten WLFG 040 = 0,04 W/(m · K) λR Klinker σ = 1800 kg/m3 = 0,81 W/(m · K) Wärmeübergangswiderstände Außenwand Rsi = 0,13 m2 · K/W, Rsa = 0,04 m2 · K/W

K = 0,868 W/(m2 · K) Δϑ = 35° C d d = 0,982 m2 · K/W = R Δϑ = · q λ λ Λ = 1,018W/(m2 · K) q = k · Δϑ

11 A+I

Bauteile mit Luftschichten. Haben Bauteile Luftschichten, wie z.B. mehrschalige Mauerwerkswände, muss beim Ermitteln des Wärmeschutzes der Wärmedurchlasswiderstand der Luftschicht mit berücksichtigt werden (11.81). Die Werte gelten für Luftschichten, die nicht mit der Außenluft in Verbindung stehen (z.B. bei Isolierglasscheiben), und für Luftschichten bei mehrschaligem Mauerwerk. Luftschichten unmittelbar unter der Dachhaut (Dachziegel) werden nicht berücksichtigt. Tabelle 11.81:

Dicke der Luftschicht mm 0 5 7 10 15 25 50 100 300

Wärmedurchlasswiderstand, in m2 K/W, von ruhenden Luftschichten-Oberflächen mit hohem Emissionsgrad

Bild 11.82:

Zweischalige Außenwand (Maße in cm)

Wärmedurchlasswiderstand Luftschicht 40 mm dick = 0,17 m2 · K/W Erf. Wärmedurchlasswiderstand Außenwände = 0,45 m2 · K/W

Richtung des Wärmestromes Aufwärts 0,00 0,11 0,13 0,15 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16

Horizontal 0,00 0,11 0,13 0,15 0,17 0,18 0,18 0,18 0,18

Abwärts 0,00 0,11 0,13 0,15 0,17 0,19 0,21 0,22 0,23

Beispiel Sind a) der Wärmedurchlasswiderstand MA und b) der Wärmedurchgangskoeffizient/für die zweischalige Mauerwerkswand 11.82 zulässig?

Vorh. Wärmedurchlasswiderstand und Wärmedurchgangskoeffizient 1 0,015 0, 24 0,04 0,115 a) R = = + + + 0,17 + Λ 0,7 0,99 0,04 0,81 = 1,58 m2 · K/W > 1,20 m2 · kW 1 = 0,57 W/(m 2 ⋅ K) 0,13 + 1,58 + 0,04 < maximal zul. Wärmedurchgangskoeffizient 0,45 W/(m2 · K)

b) U =

Der geforderte Mindestwärmeschutz wird durch diese Mauerwerkswand nicht erfüllt.

625


Aufgaben 1. In welcher Dicke (cm) müssen die Bauteilschichten aus den angegebenen Baustoffen sein, damit sie den gleichen Wärmedurchlasswiderstand von 30 cm Gasbeton-Blocksteinen g = 800 kg/m3 haben? a) Kalksand-Lochsteine ρ = 1200 kg/m3 b) Leichtbeton ρ = 1200 kg/m3 c) Schaumglas WLFG 050 d) Nadelholz ρ = 600 kg/m3 2. Wie viel cm dick sind die Kalksand-Vollsteine ρ = 1800 kg/m3 einer Treppenraumwand mit beidseitigem Kalkgipsputz d = 1,5cm zu mauern, die einen Wärmedurchlasswiderstand R = 0,25 m2 · K/W haben muss? 3. Vergleichen Sie die Wärmedämmfähigkeit der beiden Außenwandkonstruktionen aus Vollziegeln (11.85) und aus Bimsvollsteinen (11.85), indem Sie die Wärmedurchlasswiderstände R berechnen.

Bild 11.85:

Einschalige Außenwand mit Wärmedämmung (Maße in cm)

11 A+I

Bild 11.86:

Außenwand aus Bimsvollsteinen (Maße in cm)

Bild 11.87:

Außenwand mit NatursteinVorhangfassade (Maße in cm)

4. Wie groß ist der Wärmedurchlasswiderstand R der Außenwand (11.87) mit Vorhangfassade aus Basaltplatten? Stellen Sie auch den Temperaturverlauf in der Konstruktion dar. 5. a) Berechnen und vergleichen Sie den Wärmedurchlasswiderstand R der Heizkörpernische 11.88 mit dem der Außenwand 11.89.

626


b) Wie viel cm dick müssten die Hartschaumplatten sein, wenn die Heizkörpernische einen doppelt so großen Wärmedurchlasswiderstand R haben soll wie die Außenwand?

11 A+I

Bild 11.88:

Heizkörpernische (Maße in cm)

Bild 11.89:

Außenwand aus BlähtonVollblöcken (Maße in cm)

6. Wie groß ist der Wärmedurchgang (U-Wert) bei der Heizkörpernische 11.88 a) im Wandbereich, b) an der ungünstigsten Stelle, der Betonfensterbank? 7. Zu berechnen ist der Wärmedurchgang (U-Wert) des Sparrendachs 11.90 a) im Feldbereich, b) im Sparrenbereich. Die Dachdeckung und die Luftschicht unmittelbar darunter bleiben unberücksichtigt, ebenso die Dampfsperre.

Bild 11.90:

Sparrendach (Maße in cm)

8. Reicht die Wärmedämmfähigkeit der Decke 11.91 über einer Durchfahrt nach DIN 4108 aus? Dazu sind der Wärmedurchlasswiderstand R und der Wärmedurchgangskoeffizient k zu berechnen. Außerdem ist der Temperaturverlauf darzustellen.

627


Bild 11.91:

Betondecke (Maße in cm)

10. Für die Holzbalkendecke 10.91 sind a) der Wärmedurchlasswiderstand R für den Gefach- und Balkenbereich sowie b) der mittlere Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert) zu berechnen, wobei der Anteil des Balkenbereichs 28 % und der der Gefache 72 % beträgt. c) Der mittlere U-Wert ist bezüglich den Anforderungen der DIN 4108 zu beurteilen. Bei der Berechnung bleibt die Bitumenbahn unberücksichtigt. 11. Für den freistehenden Bungalow 11.93 auf S.... sind alle wärme-schutztechnischen Nachweise zu führen. Alle Räume, auch der Keller, sind beheizt. a) Werden die geforderten Werte nach DIN 4108 eingehalten? Aufbau der Bauteile

Außenwand W1

1,5 cm Kalkgipsputz 24 cm KSL 1,8 6 cm Mineralwolle 2 cm Kalkzementputz

Dachaufbau D1

1,5 cm Kalkgipsputz 15 cm Stahlbeton B 25 Dampfsperre 12,00 kg/m3 12 cm Hartschaum 045 0,5 cm Abdichtung 0,17 5 cm Kiesschüttung

Kellerwand W2

1 cm Gipskartonplatte 3 cm Hartschaum 045 24 cm KSL 1,8 2 cm Zementputz Abdichtung

Kellerdecke G1

0,2 cm PVC-Belag 5 cm Zementestrich 4 cm Hartschaum 045 15 cm Stahlbeton B25

Kellerboden G2

0,2 cm PVC-Belag 5 cm Zementestrich 4 cm Hartschaum 045 Abdichtung 15 cm Stahlbeton B25

Fußboden G3

wie G2

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Bild 11.92:

Holzbalkendecke (Maße in cm)

Bild 11.93:

Bungalow teilunterkellert

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11.6 Fenster und Türen

11.6 Fenster und Türen Fenster und Fenstertüren ermöglichen den optischen Kontakt zur Außenwelt lassen Licht und Sonne (auch Sonnenwärme) ins Haus und lüften den Raum. Zugleich schützen sie gegen Kälte, Regen, Wind und Lärm, in begrenztem Umfang auch gegen Feuer und Einbruch. Die folgenden Ausführungen gelten stets auch für Fenstertüren, ohne dass der Begriff Fenstertür in jedem Fall mit erwähnt wird. Die Hausfassade wird wesentlich von Größe, Format, Gestaltung und Verteilung der Fenster bestimmt. Bild 11.94a zeigt eine Fassade mit unvorteilhafter Fensterteilung (unterschiedliche Formate und breite, große Fensteröffnungen). Bild 11.94b verdeutlicht harmonisch eingefügte Fenster (senkrecht statt waagerecht gestellt, einheitliche und wohl dimensionierte Größen, gleich große Fensterpfeiler, Sprossenteilung).

Bild 11.94:

Fenster und Fenstertüren bestimmen das Fassadenbild a) unruhig wirkende Fassade b) harmonisch angefügte Fenster

Durch eine große Zahl von Vorschriften und Normungen sind Fenster zu einem komplizierten, komplexen Bauteil geworden, dessen konstruktive Einzelheiten bei fast allen Ausführungsarten weitgehend durch den Hersteller festgelegt werden. Bauaufsichtliche Vorschriften Mindestanforderungen an Fenster bzw. an die Belichtung von Räumen durch Tageslicht sind in den Landesbauordnungen festgelegt und können dort nachgelesen werden.

Planung Die Lage von Fenstern innerhalb des Grundrisses wird vielfach durch die Fassadengestaltung des Gebäudes vorgegeben. Sie sollte bei der Gesamtplanung jedoch auch von der jeweiligen Innenraumgestaltung aus betrachtet werden. Ähnlich wie bei der Planung von Türen ist die Nutzung und Einrichtung des Raumes zu berücksichtigen. Die Größe der Fenster ist von vielen Faktoren abhängig. Die Anforderungen hinsichtlich des Mindest-Tageslichtquotienten (DIN 5034-4) sind abhängig von der Verbauung (Lage zu gegenüberliegenden Bauwerken), von der Größe der Verglasungsfläche, der Lichtdurchlässigkeit, der Reflexion der Verglasung sowie von der Lage des Fensters zur Himmelsrichtung. Die Breite des Fensters bzw. die Summe aller Fensterbreiten soll mindestens 55 % der Raumbreiten betragen. Bauphysikalisch betrachtet sind die Fenster Teile der Außenwände. Mit diesen gemeinsam müssen für das Bauwerk die Anforderungen an den Wärme- und Schallschutz erfüllt werden. Die Anforderungen an den Wärmeschutz sind mit der Energieeinsparverordnung neu definiert. Bei den hier erforderlichen Nachweisen spielt der Fensterflächenanteil (> oder < als 30 % der Fassadenfläche) eine bedeutenden Rolle und sollte daher bereits in einem frühen Planungsstadium in Betracht gezogen werden. Für den winterlichen und sommerlichen Wärmeschutz ist insbesondere die Lage der Fenster zur Himmelsrichtung ausschlaggebend. Nordfenster sind in unserer geographischen Breite in dieser Hinsicht unproblematisch. Durch Westfenster erhalten Räume besonders viel Strahlungsenergie und müssen daher in der Regel einen Sonnenschutz haben, der jedoch wegen des flachen Einfallswinkels der Sonnenstrahlen schwierig zu gewährleisten ist. Bei Ostfenstern ist die Erwärmung wegen der morgendlichen Kühle weniger lästig. Südfenster werden bedingt durch den großen Einfallswinkel der Sonnenstrahlen im Sommer (mittags ca. 60°) relativ wenig aufgeheizt, so dass einfache Sonnenschutzvorrichtungen bereits

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wirksam sein können. Im Winter kann bei Südfenstern die Einstrahlung sogar erwünscht sein. Ein damit verbundener passiver Energiegewinn muss im Hinblick auf die oft nicht vorhandene Speicherfähigkeit innerhalb der Räume relativiert werden. Hinsichtlich des winterlichen Wärmeschutzes muss bedacht werden, dass die ermittelten Mindestanforderungen an die Fenster ganz erheblich durch Maßnahmen der Benutzer beeinträchtigt werden können (Anbringen von Gardinen vor den Fenstern und damit verbundene niedrigere Oberflächentemperatur an Rahmen und Verglasung als planerisch zu Grunde gelegt)

11.6.1 Anforderungen an Fenster Fenster sind heute hochentwickelte Bauelemente mit sehr hohen Ansprüchen an Materialien und Ausführungsqualität. Firma XYZ Fenster Typ 1 Ug = 1,6 W/m2K g = 0,72 a < 1,0 m3/hm

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Bild 11.95:

schaften mit den festgelegten technischen Regeln bzw. einschlägigen Normen je nach Prüfungsverfahren durch den Hersteller oder eine amtliche zugelassenen Prüfstelle bestätigt ist. Die Gebrauchstauglichkeit des Fensters muss dem vorgesehenen Verwendungszweck gemäß geplant werden. Die technischen Anforderungen richten sich vorwiegend nach Lage, Geschoss und Raumnutzung. Optimal konstruierte Fenster für unterschiedliche Zwecke und Beanspruchungen können daher in Detail und Ausstattung sehr verschieden sein. Fenster mit dem RAL-Gütezeichen erfüllen durch regelmäßige Eigenüberwachung der Herstellerbetriebe, vor allem jedoch durch Fremdüberwachung, höchste Anforderungen. Beanspruchungsgruppen (BG). Außer den allgemein gültigen Normen, Richtlinien und Verordnungen dienen die Beanspruchungsgruppen zur zielsicheren Planung und Beschreibung der Fensterkonstruktion. Sie begrenzen bestimmte Belastungsbereiche des Fensters (z.B. Wind und Schlagregen) und fordern entsprechende Konstruktionsmerkmale. Deshalb sind sie im Leistungsverzeichnis anzugeben. Schwachstellen des Fensters liegen im Bereich der umlaufenden Dichtungen am Gebäudeanschluss und am Glasfalz, vor allem aber zwischen Blend- und Flügelrahmen (11.96). Sie beeinflussen den Wärme-, Schallund Schlagregenschutz.

Übereinstimmungszeichen Beispiel: Es handelt sich um ein Fenster gemäß Bauregelliste A Teil 1 lfd. Nr. 8.5, und einem gWert von 0,72. Das Fenster hat eine umlaufende Dichtung. Gemäß DIN 4108-4 ist der Fugendurchlasskoeffizient a < 1,0 m3/hm

Für Fenster und Fenstertüren, Rahmen von Fenstern und Fenstertüren, für Rollladenkästen und Mehrscheiben-Isoliergläser gibt es auf der Grundlage des Bauproduktengesetzes zahlreiche Richtlinien für Qualitätsanforderungen (Bauregellisten). Die Bauprodukte sind ab 1.1.1996 entsprechend zu kennzeichnen. Die Produkte müssen ein Übereinstimmungszeichen (z.B. in Form von Aufklebern) aufweisen, in dem die Übereinstimmung der Produkteigen-

Bild 11.96:

Fensterquerschnitt mit Kennzeichnung der Dichtungsebenen 1 Glasfalz, außen versiegelt 2 Innenfalz (Flügel/Rahmen) mit Falzdichtung 3 Gebäudeanschluss mit elastischer Kittfuge 4 druckausgleichender Luftspalt ermöglicht störungsfreien Ablauf eingedrungenen Regenwassers

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11.6.1.1 Die Schlagregendichtheit beschreibt den Schutz des Fensters gegen das Eindringen von Regenwasser ins Gebäudeinnere bei gegebener Windstärke, Regenmenge und Beanspruchungsdauer. Die gelochte Regenschutzschiene am unteren Rahmenholz muss eingedrungenes Wasser sicher nach außen führen. Als Windsperre wirken die umlaufenden Falzdichtungen. Raschen Wasserablauf und schnelles Austrocknen erreicht man durch einen etwa 2 mm breiten, druckausgleichenden Luftspalt zwischen Rahmen und Flügel (11.97d). Undichte Falzdichtungsprofile (Dichtungslippen) zwischen Blend- und Flügelrahmen ergeben u.U. erhebliche Lüftungswärmeverluste. DIN 4108 und die Wärmeschutzverordnung begrenzen daher den Fugendurchlass und schreiben ab 3. Geschoss Falzdichtung vor. Beanspruchungsgruppen für Schlagregen und Fugendurchlässigkeit wählt man nach Tabelle 11.114. Die Schlagregendichtheit ist abhängig von: – Ausbildung der Falze zwischen Blend- und Flügelrahmen, – Art und Lage der Falzdichtung – Entwässerung des Falzraumes (Entwässerungsöffnungen mind. 5 × 20 mm oder Bohrungen Ø 8 mm, Abstand < 30 cm) – Druckausgleich zwischen Außenluft und Falzraum. Bevorzugt werden Fensterbauarten, bei denen Schlagregen- und Winddichtung in verschiedenen Ebenen mit mindestens 15 mm Abstand liegen (2stufige Systeme). In DIN EN 12208 wird die Klassifizierung der Schlagregendichtheit von Fenstern und Türen unabhängig vom Rahmenmaterial eingeführt. Die Klassifizierung erfolgt in die Klassen 1A bis 9A bzw. 1B bis 9B (Klassen A für Fenster bei ungeschütztem Einbau bzw. Klassen B für Fenster, die durch Vordächer, Bauwerksvorsprünge o.ä. geschützt sind.

hohen Gebäuden genaue Berechnungen zugrunde gelegt werden. Dadurch muss gewährleistet werden, dass die Luftdurchlässigkeit innerhalb zulässiger Grenzer, bleibt und die Verglasung durch Staudruck nicht überbeansprucht oder sogar zerstört werden kann. Unabhängig vom Rahmenmaterial werden für die Luftdurchlässigkeit in DIN 12207 Klassifizierungen vorgenommen. Die EnEV legt fest, dass die wärmeübertragenden Umfassungsflächen neu zu errichtenden Gebäude einschließlich ihrer Fugen entsprechend dem Stand der Technik luftundurchlässig abzudichten sind. Dabei muss jedoch „der zum Zweck der Gesundheit und Beheizung erforderliche Mindestluftwechsel sichergestellt sein.“ Werden dazu andere Lüftungseinrichtungen als Fenster verwendet, müssen diese einstellbar und leicht regulierbar sein und in geschlossenen Zustand den geforderten Klassen der Fugendurchlässigkeit der Fenster entsprechen. Für eine konsequente Kontrolle der Gebäudelüftung steht bereits eine Integration der Fenster in die gesamte Haustechnik zur Verfügung. Eine manuelle Öffnung der Fenster muss eine Rückmeldung an die Heizungssteuerung und eine automatische Drosselung der betreffenden Raumheizkörper zur Folge haben. Eine Kombination mit automatischem Öffnen und Schließen der Fenster auf Grund von Messungen von CO2- Gehalt bzw. Raumfeuchte oder Schadstoffkonzentrationen ist technisch möglich. Zentrale Abluftanlagen können derart gesteuerte Fenster als Zuluftelemente nutzen und durch Wärmerückgewinnung eine Minimierung der Lüftungs-Wärmeverluste bewirken. Festzuhalten ist, dass für die Fugendichtigkeit nicht nur im Hinblick auf die EnEV sondern auch für den Wärme- und Schallschutz von Fenstern und Fenstertüren die einwandfreie Ausbildung der Bauwerksanschlüsse mit entscheiden ist.

11.6.1.2 Luftdurchlässigkeit

11.6.1.3 Widerstandsfähigkeit bei Windlast

Während Rahmen und Verglasung kleinerer Fenster in niedrigen, einfachen Gebäuden nach Erfahrungsregeln dimensioniert werden können, müssen für die Bemessung größerer Fenster insbesondere in den oberen Geschossen von

Je nach Einsatzbedingungen wie z.B. geographischer Einsatzort, Geländesituation und Einbauhöhe sind Rahmen, Verglasung und Bauwerksanschlüsse von Fenster und Fenster-

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türen erheblichen Belastungen durch Winddruck und – sog ausgesetzt. Eine wesentliche Rolle spielt dabei die Rahmendurchbiegung der Fenster. 11.6.1.4 Wärmeschutz

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Der Wärmedurchgangskoeffizient UW von Fenster wird nach DIN EN ISO 10077 gemeinsam für Rahmen und Verglasung ermittelt und nicht mehr wie bisher nach Rahmengruppen. Der U-Wert ist abhängig von der Fensterfläche und setzt sich zusammen aus den Werten für den Fensterrahmen (Uf), die Verglasung (Ug) und dem Wert des linearen Wärmedurchgangskoeffizienten (psi) für die Glasrandzone. Der Randverbund von Mehrscheiben- Isolierverglasungen stellt im Vergleich zur Scheibenmitte eine Wärmebrücke dar. Bei der Ermittlung des Gesamt – Wärmedurchgangskoeffizienten wird daher der Übergangsbereich zwischen Verglasung und Rahmen durch einen linearen Wärmedurchgangskoeffizienten berücksichtigt. Der durch Prüfung ermittelte Wert für ψ ist abhängig von der Art des Scheibenrandverbundes, der Einstandtiefe der Verglasung in Glasfalz und von der Materialart des Fensters. Die Werte für ψ liegen bei konventioneller Ausführung mit aluminium- Abstandhalter ver 0,07 bis 0,08 und bei thermisch getrennten Abstandhaltern bei etwas 0,04 W/(mK). In der EnEV sind verschiedene Mindestwerte für den Wärmedurchgangskoeffizienten vorgeschrieben: Beim Ersatz von Bauteilen (Erneuerung) ist bei Gebäuden mit normalen Innentemperaturen für Außenfenster und -türen ein Wärmedurchgangskoeffizient von Umax = 1,7 W/(m2K) und beim Ersatz von Verglasungen ein Umax = 1,5 W/(m2 · K) einzuhalten. Bei Neubauten ist der Wärmedurchgangskoeffizient UW der Fensterflächen im Rahmen der wärmetechnischen Gesamtbetrachtung festzulegen. Dabei hat der Anteil der Fensterflächen an der Summe aller Außenflächen großen Einfluss auf die Energiebilanz. Die Bedingungen der EnEV werden erfüllt:

UW-Wert der vorgesehenen Fenster 1,7 W/(m2 · K) – möglicher Anteil der Fensterflächen an den Gesamt – Außenflächen bis ca.25 % UW-Wert der vorgesehenen Fenster 1,4 W/(m2 · K) – möglicher Anteil der Fensterflächen an den Gesamt – Außenflächen bis ca.30 % UW-Wert der vorgesehenen Fenster 1,2 W/(m2 · K) – möglicher Anteil der Fensterflächen an den Gesamt – Außenflächen bis > 30 % UW-Wert der Passivhaus – Fenster zum Vergleich ≤ 0,8 W/(m2 · K) Der Wärmedurchlasswiderstand der Fensterrahmen wird erhöht durch Kombination der Rahmen mit Wärmedämmstoffen oder bei Kunststoff- und Aluminiumfenstern durch sehr feingliedrige Profile. Wärmebrücken entstehen durch Wetterschutzschienen, durch neuartige Dichtungsprofile, wärmetechnisch verbesserte Kantenausbildung von Isoliergläsern. 11.6.1.5 Tauwasserschutz und Einbauebene Raumfeuchte entsteht vor allem durch die Feuchtigkeitsabgabe von Menschen, Tieren und Pflanzen, durch Wasserdampfentwicklung in Bädern und Küchen und durch Restfeuchte in Baumaterialien. Weil die Raumluftfeuchte durch die raumabschließenden Bauteile von der wärmeren zur kälteren Bauteilseite diffundiert bzw. durch die Fugen durchströmt und dabei an den Taupunktgrenzen kondensiert, bildet sich Tauwasser vor allem an allen Schwachstellen der Wärmedämmung. Dazu gehören vor allem fehlerhafte Anschlüsse zwischen Fenstern und Außenwänden und bei schlecht gedämmten Fensterkonstruktionen der Zwischenraum von Flügel- und Blendrahmen sowie Glasfalzräume und Verglasungsränder. Auf Dauer kann es infolge von ständigem Tauwasserausfall zu gesundheitsschädigender Schimmelpilzbildung an den betroffenen Stellen kommen. Bisher konnte davon ausgegangen werden, dass sich vorübergehende übermäßige Raumluftfeuchte durch Undichtigkeiten der Fenster und Bauanschlussfugen bis zu einem gewissen Maß ausglich. Die mit der EnEV beabsichtigte Energieeinsparung kann vor allem durch Vermei-

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dung von Undichtigkeiten an den Fenstern und durch die Reduzierung von Lüftungswärmeverlusten erreicht werden. Die Bauwerksanschlüsse müssen deshalb mit großer Sorgfalt hergestellt werden. Maßungenauigkeiten des Rohbaus, nachträgliche Verformungen angrenzender Bauteile oder das Gewicht schwerer Fensterflügel in geöffnetem Zustand und die zu berücksichtigenden temperatur- und materialbedingte Längenänderungen von Fensterteilen erschweren in der Praxis die Ausführung einwandfreier Anschlüsse zwischen Fenster und Bauwerk. Die Belastungen, die auf Fenster und den Anschlussbereichen einwirken, können in drei Ebenen betrachtet werden:

a)

Bild 11.97:

b)

– äußere Wetterschutzebene (Regenschutz und schadensfreie Ableitung von eingedrungenem Niederschlagswasser); die bewitterten Oberflächen bilden dabei eine Verschleißschicht der Fenster – mittlerer Funktionsbereich (insbesondere dauerhafter Schall- und Wärmeschutz sowie Luftdichtheit und auch Dampfdruckausgleich aus den Glasfalzen) – innere Trennung von Raum- und Außenklima (nicht unterbrochene, raumseitig luftdichte Trennebene; Oberflächentemperatur über der Taupunkttemperatur)

c)

Einbaueben a) Einbau im mittleren Wandbereich: Tauwassergefahr an der Leibung gering b) Einbau im äußeren Wandbereich: Tauwassergefahr an der Leibung (10° C-Isotherme berührt den inneren Anschlussbereich) c) Einbau bei äußeren Wärmedämmung

Bei einer für Wohnräume typischen Raumtemperatur von z.B. 20° C, einer Außentemperatur von – 5° C und einer relativen Raumluftfeuchte von 50 % liegt die Taupunkttemperatur bei + 9,3° C. Um Kondensatbildung zu vermeiden, muss dafür gesorgt werden, dass an den Fenstern, insbesondere im Bereich der Bauwerksanschlüsse Oberflächentemperaturen von + 10° C nicht unterschritten werden. Je nach ermittelter Taupunkttemperatur (Beispiel + 10° C) muss die Isothermenlinie für + 10° C ununterbrochen innerhalb der Wände bzw. der Fensterkonstruktion und der Verglasung verlaufen. (Bild 11.97a) Bei homogenem Außenwandmaterial ist mit Tauwasserbildung zu rechnen, wenn die Fenster zu weit außen eingebaut werden (Bild 11.97b). Ein einwand-

freier Fenstereinbau ist daher fast nur möglich, wenn der Leibungsbereich durch eine zusätzliche Wärmedämmung geschützt wird. (Bild 11.97c) Auf der Raumseite sollen Warmluftströme zur Verminderung der Tauwassergefahr möglichst dicht an der Fensteroberfläche verlaufen. Bei großer innerer Leibungstiefe ergibt sich ein ungünstiger Verlauf dieser von Heizflächen (Heizkörper, Fußbodenheizung) erzeugten Warmluftströmung. Sie bleibt weitgehend entfernt vom unteren Fensterrand. Es besteht die Gefahr der Tauwasserbildung am unteren Fensterrahmen und vor allem am unteren Rand der Verglasung (Bild 11.89a). Der gleiche Effekt entsteht durch weit überstehende Innenfensterbänke (Bild 11.98b). Die Gefahr der

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Tauwasserbildung an der Fensterinnenseite ist gering, wenn bauliche Verhältnisse wie in Bild 11.98c und d geplant werden.

a)

b)

c)

Bild 11.98:

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Übliche Zweischeiben-Isolierverglasungen ergeben wegen des relativ dünnen eingeschlossenen Luftpolsters und der damit verbundenen Resonanzerscheinung ohne zusätzliche Maßnahmen keine entscheidende Verbesserung der Schalldämmwirkung. Durch größeren Scheibenabstand und verschieden dicke Scheiben kann eine deutliche Verbesserung erzielt werden. Erheblichen Einfluss auf die Schalldämmung von Fenstern hat die Fugendichtigkeit. Neben der Fugendichtigkeit zwischen Flügel- und Blendrahmen ist auf dichte, mit dauerelastischem Material ausgefüllte Fugen zwischen Blendrahmen und Bauwerk zu achten. Gute Verankerung am Bauwerk in Verbindung mit guten Verriegelungssystemen verbessern zudem den Schalldämmwert. Die besten Ergebnisse können erzielt werden bei Doppelfenstern mit getrennten Blendrahmen, mit Kastenfenstern bei denen die Kastenleibung mit schallschluckendem Material bekleidet ist.

d)

Tauwasser-Wahrscheinlichkeit an der Fenster-Innenseite a) und b) Tauwassergefahr an unterem Fensterrahmen und Verglasungsrand c) und d) geringe Tauwassegefahr

Die Wahl der Einbauebene prägt das Erscheinungsbild des Fensters innerhalb der Fassade und im Innenraum erheblich. Gestalterische Absichten müssen mit den bauphysikalischen Gegebenheiten abgestimmt werden. 11.6.1.6 Schallschutz Gegen Geräuscheinwirkung von außen müssen Fenster eine ausreichende Luftschall-Dämmwirkung haben. Von Einfluss sind neben dem Schall- Einfallswinkel die Dicke, der Abstand und die Einbauart der Glasscheiben sowie die Anschlüsse der Fenster an das Bauwerk.

11.6.1.7 Bauwerksanschluss Die Gebäudeanschlussfuge muss wechselnde Formänderungen des Wand- und Rahmenmaterials schadlos ausgleichen können. Temperaturbedingte Formänderungen wirken besonders bei Aluminiumfenstern, Schwind- und Quellverformungen bei Holzfenstem. Süd- und Südwestfassaden sind stärker gefährdet als die anderen, vor allem solche mit dunklen Außenfarben und großformatigen Elementen. Fehlerhafte Planung und Ausführung der Anschlusskonstruktion kann daher die Funktionsfähigkeit von Fenstern trotz höchster Gütenachweise erheblich einschränken. Die Anschlussfugen zwischen Fenstern und Bauwerk werden von außen beansprucht durch Schlagregen, durch Winddruck und – sog mit den dadurch wirkenden Durchbiegungen der Fensterelemente, durch Schall und UV – Strahlung.

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Bild 11.99:

Mechanische Befestigung der Rahmen a) starre Verbindung, b) und c) bewegliche Verbindungen

Mechanische Befestigungen sichern die planmäßige Fensterlage in der Gebäudeöffnung. Starre Anschlüsse genügen für einflügelige (schmale) Fenster. Verformbare Befestigungen (z.B. flache Bankeisen) gleichen größere Bewegungen in der Anschlussfuge besser aus (11.99b und c).

Abdichtungen. Tabelle 11.99 erläutert die Beanspruchungsgruppen A bis D für die Anschlussausbildung der Fenster zum Baukörper. Die Systemskizzen gelten im Prinzip, Details erfordern genauere Angaben. Deutlich erscheinen die günstigen Voraussetzungen für die Abdichtung bei Fensteröffnungen mit Innenanschlag (Anschlagart 1). Dagegen lassen sich Fenster in anschlaglosen Fensteröffnungen und mit bündigem Anschluss zur Fassadenaußenfläche kaum noch sicher abdichten. Vorkomprimierte Dichtungsbänder eignen sich als Wind- und Regensperre besonders gut ebenso Dichtungsmassen. Bald nach dem Einlegen pressen sie sich dicht an die Fugenflanken. An schlagregenbeanspruchten Fassaden empfiehlt sich unterhalb der Fensterbrüstung eine Feuchtigkeitssperre.

Tabelle 11.100: Fugenanschlüsse Beanspruchung Beanspruchungsgrößen Zu erwartende Fugen- ≤ 1 mm < 4 mm > 4 mm bewegungen Beanspruchungsgrup- A BC pen Schlagregensicherheit und Fugendurchlässigkeit Tab. 11.114 Erschütterungen VerNormal Stark kehrsbelastung Beanspruchungsgrup- 1 *) 2 3.1 pen Anschlussausbildung BlendrahAbdichtung mit Abdichtung mit Fugendichmen einge- Fugendichtungsmasse und Bewegungsputzt tungsmasse ausgleich in der Konstruktion A Putzfassade mit stumpfem Anschlag B Putzfassade mit Innenanschlag C Fassade mit stumpfem Anschlag bei Sichtbeton, Naturstein, metallischen oder keramischen Baustoffen j D Fassade mit Innenanschlag bei Sichtbeton, Naturstein, metallischen I oder keramischen Baustoffen *)

nur für Holzfenster

3,2

3.3

AnAnschluss schluss mit Baumit Zarge abdichtungsfolie

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Bild 11.101: Abdichtungen von Fugen zwischen Fensterrahmen und Bauwerk a) Abdichtungen mit vorkomprimierten Dichtband b) Abdichtungen mit Dichtstoffen 1 vorkomprimiertes Dichtband 5 Putzanschlusswinkel 2 elastischer Dichtstoff 6 Abschlussprofil 3 Schaumstoff-Hinterfüllung 7 ggf. Ausgleichputz 4 Fugenfüllung (Wärmedämmung)

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Bild 11.102: Abdichtung mit Folien a) Abdichtung bei zweischaligem Mauerwerk mit Krendämmung b) Abdichtung bei zweischaligem Mauerwerk mit hinterlüfterer Wärmedämmung c) Abdichtung bei hinterlüfterer Formteilfassade 1 Abdichtungsfolie 5 elastischer Dichtstoff 2 Fugendämmung 6 Folien-Fixierung 3 vorkomprimiertes 7 Gipskartonplatte 4 Schaumstoff-Hinterfüllung

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Sofern die Fenster nicht Bestandteil einer vorgehängten Fassade sind, schließen sie unten i.d.R. an gemauerte oder aus Fertigteilen hergestellte Brüstungen an. Fensterbrüstungen dienen nicht nur als Absturzsicherung, sondern werden meistens auch zur Anbringung von Heizflächen genutzt. Die Anordnung von Heizflächen unter den Fenstern ist heizungstechnisch am günstigsten. Fenster sind innerhalb den Außenflächen die stärksten Abkühlungsflächen. Der durch Heizkörper an der Fensterbrüstung erzeugte Warmluftstrom wirkt der Abkühlung und der möglichen Kondensatbildung an den Fensterscheiben und Fensterleibungen entgegen. Beim Lüften eindringende Kaltluft wird beim Einströmen in den Raum angewärmt. Innere Fensterbänke, die als Ablageflächen erwünscht sind oder die Heizkörper optisch verkleiden sollen, dürfen daher den notwendigen Luftstrom nicht behindern. Auf die Ausführung von Heizkörpernischen sollte verzichtet werden, da hier eine zu große Schwachstelle für die Außenwand entsteht. Die innere Brüstungsabdeckung wird meistens mit Natur- oder Kunststeinfensterbänken ausgeführt, die im Mörtelbett oder auf Konsolen verlegt werden. Aber auch andere Materialien können eingebaut werden. Es ist darauf zu achten, dass die Fensterbänke mit durchgehenden Luftschlitzen oder angesetzten, ausreichend bemessenen Gitterprofilen für den Warmluftdurchlass ausgestattet sind. Die innere Fugenabdichtung ist zwischen Fensterrahmen und Brüstung mit Anschluss an die seitlichen Abdichtungen auszuführen. Die äußere Brüstungsabdeckung und damit der untere Bauwerksanschluss von Fenstern ist besonders stark allen Witterungsbeanspruchungen ausgesetzt und muss sehr sorgfältig ausgeführt werden. Da direkt anfallende Niederschlagswasser muss so abgeleitet werden, dass an den Fassadenflächen keine anhaltende Feuchtigkeit und Verschmutzung entsteht. Alle äußeren Fensterbänke sollen mind. 30 mm, besser 40 mm weit überstehende Tropfkanten haben. Seitlich muss durch Aufkantungen mit gedichteten Anschlüssen an die Fensterleibung ein unkontrolliertes Ablaufen an der Fassade und das Eindringen von Wasser in die Eckbereiche verhindert werden. Die äußeren Brüs-

tungsabdeckungen werden in der Regel durch Fensterbank-Aluminium-Profile gebildet. Sie können außen mit aufgesteckten bzw. aufgeklemmten Wandanschluss-Formteilen an geputzte Fensterleibungen anschließen. Anschlüsse an gemauerte Fensterleibungen oder Anschlüsse an Beton werden mit Dichtstoff oder vorkomprimierten Dichtungsbändern abgedichtet.

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Bild 11.103: Brüstungsanschlüsse a) Vorhangfassade b) gemauerte Brüstung mit Heizkörpernische c) Fertigteil-Brüstung mit Heizkörpernische d) Fenstertür oder raumhohes Fensterelement

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Bild 11.104: Abdichtung an der inneren Brüstungsabdeckung a) Abdichtung zwischen Fensterrahmen und Brüstung mit spritzbarem Dichtstoff b) mit Dichtungsbahn (an die seitlichen Abdichtungen anschließend) 1 Abdichtung mit Dichtstoff auf Hinterfüllung 2 Abdichtung mit vorkomprimiertem Dichtungsband 3 Hinterfüllung der äußeren Brüstungsabdeckung 4 innere Brüstungsabdeckung außen 5 Aluminium-Brüstungsabdeckung außen 6 vorkomprimiertes Dichtungsband 7 Tragklotz

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Bild 11.105: Leichtmetall-Außenfensterbank a) Schnitt b) Angeformte Randaufkantung c) Seitliche Randaufkantung zum Aufstecken für Putzanschluss (seitl. Dehnfuge berücksichtigen) d) Seitliche Randaufkantung zum Aufstecken für Sichtmauerwerk (seitl. Abdichtung mit spritzbarem Dichtungsmittel) e) Sicherung gegen Abheben durch Winddruck für Putz- und für Sichtmauerwerkfassaden (auch Spezialprofilen für Dämmfassaden) f) Anchlussdichtung

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–

Bild 11.106: Brüstungsabdeckungen mit gemauerter Rollschicht aus Formsteinen 1 Dichtungsband 2 Brüstungsabdichtung (seitl. bis OK Formstein; Anschlussfuge mit spritzbarem Dichtstoff)

–

–

11.6.2 Verglasungen Glasarten und Lieferformen Bei den für die Verglasung von Fenstern in Frage kommenden Flachglasarten werden folgende Lieferformen bzw. Qualitäten unterschieden: Normales Floatglas: 3 bis 19 mm dick, verwendet für Mehrscheiben – Isoliergläser, Wärmeschutzgläser, Sonnenschutzgläser sowie für Schallschutzglas, Sicherheitsglas, Drahtspiegelglas (7 mm dick mit Drahtnetzeinlage) und Brandschutzglas. Bei der Herstellung im Floatglasverfahren wird die Glasschmelze auf ein beheiztes Zinkbad ausgebreitet und schwimmt (floatet) auf dem schwereren Zink. Das geschmolzene Glas wird langsam gekühlt und dabei auf die beabsichtigte Dicke gestreckt. Funktionsgläser: – Sondergläser, hergestellt auf der Basis von Floatglasqualitäten für die verschiedensten Einsatzbereiche: – Einscheiben – Sicherheitsglas (ESG) besteht aus Floatglas oder Sonnenschutzglas, das durch Wärmebehandlung vorgespannt wird, nachdem es in die richtige Größe und

–

–

Form geschnitten und an erforderliche Stellen durchbohrt wurde. Das vorgespannte Glas kann nicht mehr bearbeitet werden. Bei gewaltsamer Zerstörung zerfällt es in kleine Krümel und nicht in Glassplitter. Infolge der Vorspannung ist es biegefester als Normalglas und es besitzt eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit. Verbund – Sicherheitsglas besteht aus 2 oder mehreren Glasscheiben, die durch eine oder mehreren hochelastischen Folien aus Polyvinylbutyral (PVB) zusammengeklebt sind. Sie lassen sich durch Schneiden, Bohren usw. bearbeiten. Bei Zerstörung entstehen ebenfalls keine Splitter. Das Glas wird auch als Panzerglas bezeichnet. Brandschutzgläser werden mit oder ohne Drahtnetzeinlage, mit höher liegendem Schmelzpunkt oder als Mehrscheibenverglasung mit Spezialzwischenlagen hergestellt. Gläser mit besonderen lichttechnischen Eigenschaften werden hergestellt z.B. als stark reflektierende, stark streuende, reflexarme IR- und UV- absorbierende Gläser (Sonnenschutzgläser) Wärmeschutzglas. Durch spezielle Beschichtungen wird der Gesamtenergiedurchlass, die Lichttransmission oder der Wärmedurchgangskoeffizient derartiger Gläser beeinflusst. Gläser mit selbstreinigenden (schmutzabweisenden) Oberflächen. Durch Beschichtungen lässt sich die Oberfläche von Gläsern so beeinflussen, dass die Benetzbarkeit und damit die Schmutzablagerung reduziert wird.

Mehrscheiben-Isolierglas Für die Verglasung von Fenstern in Aufenthaltsräumen kommen wegen der Anforderungen an den Wärmeschutz heute nur Mehrscheiben-Isoliergläser in Frage. Sie bestehen aus zwei oder drei mit 8 bis 24 mm Scheibenzwischenraum hintereinander liegenden Scheiben, die luftdicht miteinander verbunden sind. Der Scheibenzwischenraum ist mit getrockneter Luft, mit Edelgasen (Argon und Krypton) oder bei Schallschutzgläsern mit Schwergasen gefüllt.

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Bild 11.107: Zweischeiben-Isolierglas (Standard Ausführungen) a) einfach gedichteter Randverbund b) doppelt gedichteter Randverbund c) thermisch verbesserter Randverbund (Thermix®) Zweischeiben-Isolierglas mit „Warmer Kante“ d) TPS Abstandsrahmen mit Butyl-Dichtband e) System Intercept f) Thermix Abstandshalter 1 Spiegelglas 2 Abstandhalter (auch farbig lieferbar 3 Trockenmittel 4 Dichtung 5 Versiegelung 6 Kunststoff 7 Edelstahl 8 Kunststoffabstandshalter mit eingearbeitetem Trockenstoff, Butyl-Dichtband 9 Intercept Rahmen mit Butyl-Sekundärdichtung 10 Trockenmittel 11 Kunststoffabstandshalter mit Edelstahlfolie 12 Kunststoffperlen mit Trockenmittel

Bild 11.108: Funktionsverglasungen a) Wärmedämm-Isolierglas (isolar neutralux®): sehr gute Wärmedämmung, hoher Energiedurchlass, hohe Lichttransmision b) Sonnenschutz-Isolierglas (isolar solarlux®); hohe Lichttransmision, niedriger Energiedurchlass, sehr gute Wärmedämmung

Der Randverbund der Isolierglasscheiben besteht aus einem Metallprofil als Abstandhalter, das mit feuchtigkeitsabsorbierenden Stoffen gefüllt sein muss und einer zweischichtigen Abdichtung. Die Außenkante wird mit Dichtungsmassen aus Thiokol, Silikon oder Polyurethan geschützt. Die Kanten von Mehrscheiben-Isolierverglasungen, insbesondere bei Abstandhalter aus

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Metall, stellen im Vergleich zur gesamten Scheibe eine Wärmebrücke dar. Wärmeschutzgläser werden mit farbneutraler Beschichtung aus Edelmetallen hergestellt. Sie haben als Zweifach-Isolierglas eine Gesamtdicke zwischen 18 und 24 mm bei einem Scheibenzwischenraum von 10 bis 16 mm. Dreifach-Isolierglasscheiben haben einen Zwischenraum von ca. 8 mm und sind insgesamt ca. 28 mm dick. Der erzielte Ug-Wert liegt bei normalen Isoliergläsern zwischen 1,8 und 3,0 W/(m2 · K), bei hochwertigen Dämmgläsern zwischen 1,1 und 1,9 W/(m2 · K). Der Energiedurchlasswert g liegt je nach Fabrikat zwischen 45 und 75 %. Wärmeschutzgläser vermindern einerseits den Wärmedurchgang erheblich, andererseits ist im Winter ein Wärmegewinn durch Sonneneinstrahlung anzustreben. Hier entsteht ein Zielkonflikt. Die Entwicklung von Sonnenschutzgläsern kann Abhilfe schaffen. Sonnenschutzverglasungen werden mit Spezialgläsern oder edelmetallbeschichteten Gläsern mit besonderer Reflexionswirkung insbesondere gegen UVund Infrarotstrahlung ausgeführt. In der Regel sind zusätzliche Beschattungen durch Sonnenschutzeinrichtungen vorzusehen.

11.6.3 Fenster und Fensterarten Anschlag. DIN 18050 bestimmt außer Fenstergrößen und Maueröffnungsmaßen die Anschlagarten 1 bis 3 für Fenster. –

–

–

Anschlagart 1 (Innenanschlag) ermöglicht den Fenstereinbau ohne Gerüst, bietet Schutz für Blendrahmen, Anstrich und Abdichtung sowie ausreichend Platz für Beschläge und Rollläden. Anschlagart 2 (Außenanschlag) erfordert für den Fensterein- und -ausbau ein Gerüst und aus Platzgründen für den Beschlag breite Blendrahmenhölzer. Die Nähe zur Fassadenaußenfläche erschwert den Witterungsschutz und die Dichtung der Anschlussfugen. Anschlagart 3 (anschlaglose Öffnung) ergibt sich meist bei einschaligen Außenwänden aus großformatigen Hintermauersteinen. Sie ist weniger aufwendig als 1 und 2, verursacht aber eine größere Wärmebrücke.

Bild 11.109: Holzfenster-Längsschnitt (Fensterteile) 1 oberes Blendrahmenholz 2 oberes Flügelholz 3 Glashalteleiste 4 Flügelholz 5 unteres Flügelholz 6 unteres Blendrahmenholz 7 Pfosten (Setzholz) 8 äußere Profile gerundet 9 Regenschutzschiene

Die Anschlagfalzbreite soll 6,25 cm betragen. Sie zählt nicht zum Fenstermaß. Deshalb muss die Anschlagart beim Bestellen und Ausschreiben des Fensters stets angegeben werden. Fensterarten. Wir unterscheiden festverglaste Fenster und Fenster mit Flügelrahmen sowie Einfach- und Doppelfenster. Festverglaste Fenster sind einfach und preiswert, weil nur ein Rahmen (der Blendrahmen) notwendig ist. Fehlende Möglichkeiten für Raumlüftung und Außenreinigung grenzen jedoch ihre Anwendung ein. Fenster mit Flügelrahmen gelten als Standardkonstruktion. Ihre Teile beschreibt Bild 11.109, Symbole für die Ansicht sowie die Definition für „DIN links“ und „DIN rechts“ zeigt Bild 11.110.

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Bild 11.110: Öffnungsarten von Fenstern und Fenstertüren in der Ansicht sowie DINRechts/Links-Bezeichnung a) Drehflügel, b) Drehkippflügel, c) Wendeflügel, d) Hebeschiebflügel, e) Kippflügel, f) Hebedrehflügel, g) Schiebeflügel vertikal, h) Festverglasung, i) Klappflügel, j) Schwingflügel, k) Schiebeflügel horizontal, l) „Links“-Bezeichnung für Dreh- und Schiebeflügel

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Einfachfenster haben einen einfachen Flügelrahmen mit Einfach- (EV) oder Isolierverglasung (IV) (11.111). Doppelfenster haben Innen- und Außenflügel. Bei Verbundfenstern (DV) bilden sie einen miteinander verbundenen Doppelflügel, bei Kastenfenstern besteht ein Scheibenabstand von 10 bis 15 cm (11.112). Verbundfenster erhalten zur Gewichtseinsparung meist eine Einfachscheibe je Flügel. Bei den Kastenfenstern wird einer der beiden Flügel meist isolierverglast.

Tabelle 11.113: Beanspruchungsgruppen A bis D nach DIN 18055-2 (Fugendurchlässigkeit und Schlagregensicherheit) Staudruck in kN/m2 Prüfdruck in Pa entspricht etwa der Windgeschwindigkeit bei Windstärke Gebäudehöhe in m

A B C D bis 0,18 bis 0,37 bis 0,66 Sonderbis 150 bis 300 bis 600 regelung bis 7 bis 9 bis 11 bis 8

bis 20

bis 100

A ohne Falzdichtung, B bis D mit Falzdichtung. D für Fenster mit außergewöhnlicher Beanspruchung. Die Anforderungen sind im Einzelfall anzugeben.

Bild 11.111: Einfachfenster/-tür (isolierverglast)

Bild 11.112: Doppelfenstertür a) Verbundfenster/-tür, b) Kastenfenster/-tür

Bild 11.114: Bezeichnungen am Glasfalz nach DIN 18545 a1 Dicke der äußeren Dichtstoffvorlage a2 Dicke der inneren Dichtstoffvorlage b Glasfalzbreite c Auflagerbreite der Glashalteleiste g Glaseinstand (2/3 d) h Glasfalzhöhe t Gesamtfalzbreite

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gen und äußerer Farbgebung. Bild 11.114 zeigt die Bezeichnungen und Maße am Glasfalz, Tabelle 11.115 die Dichtungsmöglichkeiten für die Beanspruchungsgruppen 1 bis 5 (11.115).

Die Glasfalzkonstruktion richtet sich nach Rahmen Werkstoff und -profil, Fenstergröße (Kantenlänge), Scheibendicke, Bedienung, Windbelastung, zu erwartenden Erschütterun-

Tabelle 11.115: Beanspruchungsgruppen z. Verglasung mit Dichtstoffen (Inst. f. Fenstertechnik) Beanspruchungsgruppe 1 Verglasung mit ausgefülltem Falzraum Kurzbezeichnung und schematische Darstellung

2

3

4

5

Dichtstoffgruppe nach DIN 18545 für Versiegelung Verglasung mit dichtstofffreiem Falzraum Kurzbezeichnung und schematische Darstellung

Dichtstoffgruppe nach DIN 18545 für Versiegelung ! Versiegelung

Vorlegeband

Dichtstoff für den Falzraum

Wärmeschutz. Der Wärmedurchgangskoeffizient UF des Fensters ergibt sich aus dem Rahmenwerkstoff (Rahmengruppe) und dem UWert der Scheibe(n). DIN 4108 begrenzt den kF-Wert auf ≤ 3,0, die gültige Wärmeschutzverordnung auf ≤ 1,8 W/m2 · K. Spezielle Wärmeschutzgläser (z.B. Zweischeiben-Isoliergläser mit dämmfähiger Schwergasfüllung und farbneutraler Beschichtung zur Reflexion von Wärmestrahlung) unterbieten mit UF-Werten bis 1,1 W/m2 · K schon den Mindestwärmeschutz nach DIN 4108 für Außenwände. Rollläden und Vorhänge verbessern den Wärmeschutz zusätzlich. An nach Süden ausgerichteten Fenstern stellt sich im Jahresmittel sogar eine positive Wärmebilanz ein. In der Wärmeschutzverordnung können die Fenster deshalb je nach Himmelsrichtung unterschiedlich bewertet werden. Der dafür eingeführte Ueq,F-Wert berücksicht mit dem Solarfaktor S die Einbaulage des Fensters nach der Himmelsrichtung und mit dem U-Wert den Energiedurchlassgrad der Scheiben. Die Berechnungsformel ist Ueq,F = UF × S × g. Für Südfenster errechnen sich daraus meist negative Ergebnisse. Diese wirken sich dann als Gewinne in der Energiebilanz des Hauses

aus. Bei entsprechendem g-Wert verbessert der Solarfaktor S auch die U-Werte der Ost- und Westfenster gleichermaßen. Die inneren Sturz- und Leibungsflächen sind beachtenswerte Wärmebrücken und wegen Auskühlung und Tauwasserniederschlag häufig Brutstätten für Schimmelpilze. Innere Dämmschichten an den Leibungen und Stürzen sind daher zu empfehlen. Die Schallschutzanforderungen richten sich nach DIN 4109 und den Schallschutzklassen 1 bis 6 der VDI-Richtlinie 2719 „Schalldämmung von Fenstern“. Sie bestimmt den Mindestwert des „bewerteten Schalldämmmaßes“ Rw (Laborwert) in Abhängigkeit vom Außenlärm (-pegel) und von der Raumart (z.B. Krankenhauszimmer, Büro), ferner die Mindestkonstruktionsmerkmale. Verbesserungen des Schallschutzes erreicht man durch wirksame Falzdichtungen, durch größeren, mit Schwergas-Luft-Gemisch gefüllten Scheibenzwischenraum (SZR) und durch größere Glasdicken. Besonders wirksam sind schalldämmende Isoliergläser mit unterschiedlich dicken Scheiben (außen dick, innen dünn). Die besten Dämmwerte erreichen Doppelfenster mit getrennten Blendrahmen und großem Scheibenabstand – besonders das Kastenfenster mit

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schallschluckender Ausbildung der Innenrandflächen, ≥ 15 cm Scheibenabstand und 2 × 8 bis 12 mm dicken Scheiben. Doppelte Falzdichtungen gehören zur Standardausstattung von Fenstern höherer Schallschutzklassen, setzen jedoch ausreichenden Anpressdruck zwischen den Rahmenfalzen durch Verriegelung voraus (evtl. Mehrfachverriegelung). Einfach- und Verbundfensterprofile nach DIN 68121 sind nach innen aufgehende Dreh-, Drehkipp- und Kippfenster mit Einstufung in die Beanspruchungsgruppe A, B oder C. Kurzzeichen und Profildicken der Einfach- und Verbundfenster enthält Tabelle 11.116, ein Verbundfensterprofil Bild 11.118. Tabelle 11.116: Bezeichnungen und Maße der Einfach- und Verbundfenster Einfachfenster Profilkurz- Profilzeichen mindestdicke IV 56 IV 63 IV 68 IV 78 IV 92

56 62 66 76 90

Verbundfenster ProfilAußenkurzflügel zeichen Mindestdicke DV 32/44 30 DV 44/44 42 DV 36/56 34

Innenflügel Mindestdicke 42 42 54

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Beispiele zu Bild 11.117 Benennung

Maße

Beanspruchungsgruppe DIN 18055

Zusatzverriegelung in der in der Höhe Breite

཰ Fenstertür ཱ Fenster ི Fenster ཱི Kippfenster

950/2300 1300/1600 1300/1150 2350/700

C B B –

2 1 1 –

Für alle Profildicken gibt es Diagramme, um die maximalen Flügelmaße abzulesen. Die bestimmenden Faktoren (Fensterart, Beschlag, Beanspruchungsgruppe, zusätzliche Verriegelungen, Häufigkeit der Betätigung) enthält das Diagramm 11.117 für Profile IV 63. Vor dem Einbau müssen alle Holzfenster durch ölige Holzschutzmittel gemäß DIN 68800 gegen Pilze und Insekten imprägniert werden. Das eingebaute Fenster erhält noch filmbildende, deckende Beschichtungen oder lasierende („offenporige“) kombinierte Beschichtungsund Holzschutzmittel. Dazu unterscheiden wir 3 Holzarten: Holzart I: harzhaltige Nadelhölzer (Kiefer, Lärche, Oregon Pine) Holzart II: harzarme Nadelhölzer (Fichte, Redwood, Redcedar) Holzarten III: Laubhölzer (Sipo, Meranti, Teak, Afzelia, Eiche) Die Normbezeichnung für Holzfenster verdeutlichen die folgenden Beispiele. Beispiel 1 Einfachfenster: HolzDIN 68121 IV 78 fenster Benen- DIN Profilnung kennzeichen

Bild 11.117: Größendiagramm für Flügelabmessungen zur Profilgruppe IV 63, Flügelholzbreite 78 mm (mit Beispielen ཰ bis ཱི)

– 1 1 ≥2

92

-2

Profil- Zahl der breite Falzabdichtungen

Beispiel 2 Verbundfenster: HolzDIN 68121 DV 32/44- -51/78 fenster Benen- DIN ProfilProfilnung kennbreite zeichen

-1 Zahl der Falzabdichtungen

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11.6.3.1 Aluminiumfenster zeichnen sich durch anspruchslose Wartung, sehr hohe Lebensdauer und hohe Stabilität aus. Die hohe Wärmeleitfähigkeit des Materials kann durch Doppelrahmen mit wärmedämmendem Steg ausgeglichen werden (11.120) 11.6.3.2 Kunststofffenster bestehen meist aus schlagzähen, dämmfähigen PVC-Hohlprofilen. Die technisch anspruchsvolleren Mehrkammerprofile mit stabilisierendem Metallrohkern werden gegenüber dem Einkammerprofil bevorzugt (11.120). Vermehrt kommen Vollprofile mit glasfaserverstärktem Kern aus wärmedämmender poröser Spezialmasse auf. Unempfindlichkeit gegen Verschmutzung und mechanische Beschädigung sowie geringer Wartungsaufwand zählen zu den Vorzügen der Kunststofffenster, ebenso die einfache Bearbeitbarkeit. Dagegen sind die Probleme der Temperatur- und Farbbeständigkeit nicht immer befriedigend gelöst.

Bild 11.118: Verbundfenster DV 44/44

Nach der Konstruktion unterscheiden wir Einfach- und Doppelfenster, nach der Verglasung einfach- und isolierverglaste Fenster, nach dem Werkstoff Holz-, Aluminium- und Kunststofffenster, nach der Öffnungsart überwiegend Dreh-, Drehkipp- und Kippfenster.

Fachgerecht konstruierte Fenster erfüllen die jeweils gestellten Ansprüche. Entsprechende Beanspruchungsgruppen in Normen und Richtlinien enthalten die wesentlichen Konstruktionsmerkmale.

Bild 11.119: Wärmegedämmtes Aluminiumfenster mit umfassender Glasdichtung (1), die durch eine Hartkunststoff-Feder (2) verspannt wird. Die Blendrahmenschalen werden durch wärmedämmende Stege verbunden (3)

Bild 11.120: Rahmenschnitte durch Kunststofffenster a) Einkammersystem, b) Mehrkammersystem (ohne Verstärkungsprofil nur bei kleineren Rahmenmaßen) 1 Anschlagdichtung 2 Mitteldichtung 3 Dichtung für Druckverglasung 4 Versiegelung 5 Glashalteleisten 6 Rollladenführung 7 Verstärkungsprofil 8 Bauanschlussfuge

Die Erfüllung der neuen Anforderungen an den Wärmeschutz ist zwar mit dem Rahmenmaterial Holz grundsätzlich möglich, stößt aber an Grenzen. Neben genormten Profilen kommen daher immer mehr Spezialentwicklungen auf den Markt, die die vielen guten Eigenschaften des Holzes kombinieren mit integrierten Wärmedämmschichten und mit Kunststoff- und

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Aluminiumbauteilen. Die Vorstellung der unterschiedlichen Fensterarten und -konstruktionen hat nicht den Anspruch auf Vollständigkeit, denn über eine Herstellerinformation können wesentlich bessere und aktuellere In-

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formationen eingeholt werden. Hier werden einige ausgesuchte Beispiele gezeigt und Besonderheiten dargestellt.

Bild 11.121: Schallschutzfenster IV78 nach DIN 68 121-1 a) Übersicht b) Schnitt A–A c) Schnitt B–B, Normalausführung d) Schnitt B–B, Profilkombinationen für Fenstertüren o.Ä.

Bild 11.122: Fenster für Niedrigenergie- und Passivhausstandards (Ultrapur S, Fa. Striegel, Bad Saulgau)

Bild 11.123: Passivhaus-zertifiziertes Holzfenster (Variotec SANDWICHELEMENTE GmbH & Co.KG)

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Bild 11.124: Passivhausfenster (GOLD Plus/Gutmann)

11.6.3.3 Holz-Aluminium-Fenster In Holz-Aluminium-Fenstern ergänzen sich die guten Eigenschaften von Holz- und von Aluminiumfenstern. Der Werkstoff Holz hat sehr gute Eigenschaften hinsichtlich der Wärmedämmung, erfordert jedoch bei Fenstern eine ständige Überwachung und ggf. Erneuerung vor allem des äußeren Oberflächenschutzes. Holz-Aluminium-Fenster stellen eine Kombination aus einer tragenden inneren Holzkonstruktion und einer äußeren wetterschützenden Außenschale aus Aluminium-Aufbauteilen dar. Damit entfallen die Probleme der Anstrichunterhaltung von Holzfenstern weitestgehend. Holz-Aluminium-Fenster werden besonders bei solchen Objekten verwendet, wo bei bestem Wärmeschutz eine pflege- und unterhaltungsarme Außenschale und innen der besonders im Wohnungsbau oft gewünschte Materialcharakter des Holzes bevorzugt wird. Auch aus Holz-Aluminium-Systemen lassen sich alle Arten von einund mehrflügeligen Fenstern, Fensterkombinationen und geschosshohen Elementen herstellen. Die Güteanforderungen müssen denen von Holzbzw. Aluminiumfenstern entsprechen, sowie der „Richtlinie für Anforderungen und Prüfung des Verbundes zwischen Aluminiumund Holzprofilen von Holz-AluminiumFenstern RAL-RG 424/2". Für Ausschreibungen sollten die zusätzlichen technischen Vertragsbedingungen des ift Rosenheim [7] beachtet werden.

Die Aluminiumprofile müssen auf der Holzkonstruktion so aufliegen, dass eine Hinterlüftung (mindestens 7 mm Luftzwischenraum) möglich ist. Damit sich unter Temperatureinfluss die Aluminiumteile gegenüber den Holzteilen frei bewegen können, sind verschiebbare Laschenverbindungen zwischen beiden Bauteilen erforderlich (Bild 11.125). Es sind verschiedene Konstruktionsarten möglich. So können die äußeren Aluminiumschalen auf Holzprofile nach DIN 68121 aufgesetzt werden (nach Austausch der Wetterschutzschienen (auch nachträglich auf bereits eingebaute Fenster; Bild 11.126). Bei den meisten Systemen werden die Holzprofile jeweils speziell auf das AluminiumSystem abgestimmt. Die Aluminiumprofile bilden die äußere Glasfalzebene und werden mit Anschlagdichtungen kombiniert (Bild 11.127). Wegen der auftretenden temperaturbedingten Längenänderungen zwischen Holzund Aluminiumprofilen werden in diesen Konstruktionen die Glasscherben mit Dichtungsprofilen eingebaut. Auf der Innenseite sind Verglasungen ohne oder mit Glasleiste (Bild 11.128) möglich. Die Wärmedämmeigenschaften von HolzAluminiumkonstruktionen können verbessert werden durch Verwendung von ausgeschäumten Aluminium-Profilen (Bild 11.129). Außer den in den voranstehenden Beispielen gezeigten Konstruktionen mit flächenversetzten Blend- bzw. Flügelrahmenprofilen sind auch Holzaluminium-Fenster in flächenbündiger Ausführung möglich. Schließlich können auch Aluminiumfensterflügel mit Blendrahmen aus Massivholz kombiniert werden. Für völlig neuartige Konstruktionsprinzipien kann das in Bild 11.130 gezeigte Fenstersystem als Beispiel gelten. Die Fenster haben eine Außenansicht, in der lediglich der Aluminium-Fensterflügel sichtbar ist. Relativ einfach gestaltete Holzprofile sind im Regelfall für alle Blendrahmen-Seiten einsetzbar.

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Bild 11.125: Holz-Aluminium-Fenster, Befestigung der Aluminium-Aussenschalen

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Bild 11.127: Holz-Aluminium-Fenster mit speziellen Holzprofilen, äußere Glasleiste aus Aluminium (aluvogt®)

Bild 11.128: Holz-Aluminium-Fenster mit speziellen Holzprofilen, Glasleisten innen (Gutmann 4000®)

Bild 11.126: Holz-Aluminium-Fenster unter Verwendung von Holzprofilen nach DIN 68 212 (BUG Holz Plus®)

Bild 11.129: Holz-Aluminium-Fenster mit ausgeschäumten äußeren Aluminiumprofilen (Gutmann Mira Therm®)

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11.6.4 Türen Türen schaffen Zugang zu Räumen und Gebäuden. Außentüren bieten außerdem Schutz gegen Witterung, Wärmeverlust Lärmbelästigung und Einbruch. Mit der Redewendung „die Schwelle des Hauses übertreten“ beschreiben wir die Tür auch als Grenze zwischen öffentlichem und privatem Raum. Meist bestehen Türen aus dem beweglichen Türblatt, dem befestigten Türrahmen und den Beschlägen (Bänder, Griffe, Schloss). Türarten unterscheiden wir nach verschiedenen Gesichtspunkten (11.132). 11.6.4.1 Außentür Außentüren, besonders Hauseingangstüren, sind Blickfang und Gestaltungselemente der Fassade. Baustil- und landschaftstypische, häufig kunstvoll verzierte Türen finden wir vor allem an alten Gebäuden. Konstruktion. Außentüren sind nicht genormt. In ihrer Beanspruchung gleichen sie Fenstern. Die dafür in Abschnitt 11.61 beschriebenen Ausführungen der Rahmenbefestigung, Verglasung, Regensicherheit, Anschluss- und Falzdichtung gelten daher entsprechend.. Haustüren sind etwa 1 m breit und schlagen nach innen auf, an Gebäuden mit größeren Menschenansammlungen auch nach außen (z.B. Schulen, Gaststätten, Theater). Rahmen und Türblätter erhalten Einfachfalze, dickere Abmessungen ermöglichen Doppelfalze (11.132). Bild 11.130: Wärmegedämmte Aluminiumprofile (Darstellungen nach Hersteller-Unterlagen) a) thermische Trennung durch Kunststoffstege mit Schaumstoff (Brökelmann Conform RG®) b) thermische Trennung durch Kunststoffkern (RP-ISOPURAL®-Sandwichprofil) c) Verbundkonstruktion: Außenprofile mit Schaumstoffeinlagen (FWB, Serie WG 80 und WG200) d) thermische Entkoppelung durch filigrane Trennprofile (WICONA WICLINE 77®)

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Tabelle 11.131: Türarten Unterscheidung Rahmen und Wandanschluss Lage und Verwendung bes. Anforderungen Bewegungsrichtung

Arten

Blendrahmentür Blockrahmentür Futtertür, bekleidet Zargenrahmentür Außen-, Innen-, Hauseingangs-, Wohnungs-, Windfang-, Zimmer-, Heizraum-, WC-, Terrassen-, Keller-, Bodentür u.a. feuerhemmende (FH), schallund wärmedämmende Tür, Strahlenschutztür Drehflügel, Pendelflügel, Drehtür Falttür, einflügelig einflügelig Faltwand

Drehflügel, zweiflügelig

Pendelflügel, zweiflügelig

Drehflügel, zweiflü- Hebe-Drehflügel gelig, gegeneinander-schlagend

Schiebeflügel

Schwingflügel, Rolltor

Hebe-Schiebeflügel

Harmonikatür/-wand jeweils einund zweiflügelig

Sitz der Türbänder und Schlösser

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Rechtstür Linkstür Latten-, Bretter-, Rahmen-, Sperrtür (glatte Oberfläche), aufgedoppelte, verglaste, unverglaste Tür Türblattanzahl Werkstoff ein-, zwei-, und mehrflügelige Tür Holz-, Metall- (z. B. Aluminium-) und Glastür sowie Kombinationen Türblattbauart

Bild 11.132: Blendrahmen und Türblattfalze a) Einfachfalz, Profil flach/breit, b) Einfachfalz, Profil schmal/tief, c) Doppelfalz, Profil schmal/tief, d) Einfachfalz, Profil verstärkt, zusammengesetzt

Einer davon soll mit Rücksicht auf den Schlossstulp ≥ 25 mm hoch, der äußere mit Rücksicht auf die Einbohrbänder 13 bis 15 mm tief sein. Wetterschenkel mit eingefräster Wassernut verhindern das Eindringen von Regenwasser an der Fußbodenschiene (Anschlagschiene, 11.133a bis d). Durchfeuchtungen des Schwellenbereichs verhindert die Fugendichtung (11.133d). Schwind- und quellbedingte Verformung hölzerner Türblätter führen im Winter wegen erhöhter Fugendurchlässigkeit oft zu unerwünschten Lüftungswärmeverlusten. Beschläge für Mehrfachverriegelung (z.B. Fünffachverriegelung) erzeugen den nötigen Anpressdruck für die Falzdichtungen und erhöhen außerdem die Einbruchsicherheit.

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Bild 11.133: Wassernut und Schwellendichtung a) ohne Schenkel, b) eingegratet, c) geleimt, d) aufgeschraubt, e) Falzdichtung aus elastischem Kunststoffprofil schützt gegen Zugluft und Regenwasser

Bild 11.134: Rahmentür a) und b) verglast, c) mit zierender Holzfüllung; Füllungen: d) überschoben, e) Scheibe im Falz, f) Scheibe zwischen Falzstäben

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Bild 11.135: Aufgedoppelte Tür a) senkrechte, b) schräge Aufdoppelung, c) Längs- und Querschnitt einer aufgedoppelten Tür mit verglastem Seitenteil 1 gespundete Vollholzbretter 2 aufgeschraubte Wetterschenkel 3 Flach- oder Winkeleisen 4 unterer Rahmenfries 5 Rahmenfriesverbindung durch Dübel 6 Dammmatenai 7 dampfbremsende/-sperrende Schicht auf der Innenseite 8 innenseitige Bekleidung 9 (Lippen-)Dichtungen

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11.6.4.2 Innentüren Die Rahmentür mit oder ohne Sprossen hat eine gegliederte Ansicht und Füllungen aus Glas oder Holz. Metall- und Kunststofftüren sind überwiegend verglaste Rahmentüren (11.134). Die aufgedoppelte Tür ist meist eine durch beidseitige Beplankung ergänzte Rahmentür mit Kerndämmung gegen Wärmeverluste und Dampfsperre (innen!) als Schutz gegen Kondensatfeuchte (11.135). Glatte Türen aus Holz sind in der Regel beidseitig furniert (11.136). Als Mittellage dienen Holzlamellen, -gitter oder -stege. Zusätzlich eingebaute Dämmstoffe verbessern den Wärmeschutz. Die glatte Oberfläche lässtsich durch zierende Aufdickungen oder Ausschnitte für Glasfüllungen auflockern.

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Türen erhalten ein entsprechendes Kennzeichnungsschild der Prüfstelle. Ihre Funktionsfähigkeit ist nur gewährleistet, wenn auch die Einbauanweisungen beachtet werden. Einbruchhemmende Türen Tabelle 11.137: Zuordnung von Widerstandsklassen zu Tätertyp und Vorgehensweise Widerstandsklassen

Bezeichnung

Tätertyp, mutmaßliche Vorgehensweise

ET 1

Tür DIN 18103 ET 1

Einbrecher ohne bzw. mit nur sehr geringem Werkzeug; er versucht, die verschlossene und verriegelte Tür in erster Linie durch den Einsatz körperlicher Gewalt zu überwinden: Gegentreten, Gegenspringen, Schulterwurf o.Ä.

ET 2

Tür DIN 18103 ET 2

wie bei Widerstandsklasse ET 1; der Einbrecher benutzt zusätzlich einfache Hebelwerkzeuge

ET 3

Tür DIN 18103 ET 3

wie bei Widerstandsklasse ET 2; erfahrener Einbrecher; benutzt vorwiegend Werkzeug - Hebelwerkzeuge, Keile, kleinere Schlagwerkzeuge -jedoch ohne Einsatz von Elektrowerkzeugen

Bild 11.136: Glatte Tür a) ohne, b) mit verglasten Ausschnitten oder Aufdickungen aus Holz; Türblatt: c) stäbchenverleimt mit Anleimer, d) mit Füllhölzern, Dämm- und Deckschichten

Einbruchhemmende Türen gewinnen mit dem beschleunigten Anstieg der Einbruchskriminalität immer mehr an Bedeutung. Dies sind Türen, die dem Täter beim Eindringversuch während einer bestimmten Zeit mechanischen Widerstand entgegensetzen. Das Anforderungsniveau für diese Widerstände ist in DIN V 18103 festgelegt. Die Türen der 3 Widerstandsklassen unterscheiden sich vorwiegend nach Tätertyp und Einbruchgerät (Tab. 11.136). Konstruktive Grundsätze für einbruchhemmende Türen verdeutlicht Bild 11.137. Stromführende Steckdosen an Außenwänden sind gern benutzte Einbruchshilfen. Normgerecht konstruierte einbruchhemmende

Bild 11.138: Verstärkte Konstruktionsteile an einbruchhemmenden Türen

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11.7 Projektaufgabe

Bild 11.139: Türlage und -drehrichtung beeinflussen die Raumerschließung und -nutzung a) falsch: einengend, Raum nicht überschaubar, b) und c) unbefriedigend, d) zum Raum hinführend, e) ungünstig bei schmalen Räumen, f) günstiger als e), größere Möbelstellflächen

11.7 Projektaufgabe Aufgabe 1: Entwickeln Sie nach dem Grundriss des Lernfeldes 7 Aufgabe 2 eine Konstruktion für eine Außenwand nach der Energieeinsparverordnung. Wählen Sie ein geeignetes Wärmedämmmaterial. Berechnen Sie den U-Wert Ihrer Konstruktion und vergleichen Sie den Wert mit dem Wert der EnEV. Aufgabe 2: Wählen Sie ein geeignetes Fenster für dieses Bauvorhaben. Zeichnen Sie einen Fassadenschnitt mit Abfangung des zweischaligen Mauerwerks und Schnittdarstellung des Fensters. Aufgabe 3: Lösen Sie folgende Aufgaben: 1. Nennen Sie die wichtigsten Merkmale für ein Niedrigenergiehaus. Gliedern Sie die Reihenfolge der Maßnahmen so, wie sie unter energiesparenden und wirtschaftlichen Gesichtspunkten geplant und umgesetzt werden sollten. 2. Weshalb ist bei gleichem Wärmeschutz der Heizwärmebedarf bei Mehrfamilienhäusern meist deutlich geringer als bei Einfamilienhäusern? 3. Bei Niedrigenergiehäusern sollte auf Anlagen zur Wohnungslüftung nicht verzichtet werden. Begründen Sie weshalb. 4. Erklären Sie die Anschlagarten für Maueröffnungen. 5. Wodurch unterscheiden sich Einfach- und Doppelfenster? 6. Wie kann man Fenster wirksam gegen Schlagregen und Fugendurchlässigkeit bedichten? 7. Wovon hängt der UF-Wert eines Fensters ab? 8. Wie berücksichtigt man bei Wärmeschutzberechnungen die Lage der Fenster zu unterschiedlichen Himmelsrichtungen? 9. Wie lässt sich die Schalldämmfähigkeit von Fenstern verbessern? 10. Wie stellt man einen fachgerechten Bauwerksanschluss von Fenstern her? (Befestigung und Abdichtung) 11. Welche Arten von Beanspruchungsgruppen sind für die Ausschreibung und Planung von Fenstern zu beachten? 12. Von welchen Faktoren hängt die zulässige Flügelgröße der Holzfenster ab? 13. Wodurch unterscheiden sich Blockrahmen-, Blendrahmen-, Zargenrahmen- und bekleidete Futterrahmentüren? 14. Was versteht man unter der Einordnung der Dämmmaterialien in unterschiedliche WLG? 15. Nach welchen Kriterien wählen Sie das „richtige Dämmmaterial“ für eine Außenwand aus? 16. Welcher Teil der zweischaligen Außenwände darf als Deckenauflager genutzt werden? 17. Vergleichen Sie die zweischaligen Außenwände mit und ohne Luftschicht (Ausführung, Schalendicken, Wärme- und Schlagregenschutz). 18. Wodurch unterscheiden sich Putzmörtel P II und P III?

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19. Nennen Sie Zweck und Ausführungsbestimmungen für Drahtanker in zweischaligen Außenwänden (Material, Form, Verteilung, Querschnitt). 20. Welche Vorschriften gelten für Be- und Entlüftungsmaßnahmen an zweischaligen Außenwänden? Für welche Außenwände genügen Entwässerungsschlitze in der Wandaußenschale? 21. An welchen Wandteilen des zweischaligen Außenmauerwerks sind Sperrschichten vorzusehen? 22. In welchen Höhenabständen sind die Außenschalen zweischaliger Außenwände abzufangen? Welche Konstruktionsmöglichkeiten gibt es dafür? 23. Wie weit darf die Außenschale zweischaliger Wände nach außen überstehen? 24. An welchen Wandteilen der zweischaligen Außenwände sind Dehnungsfugen vorzusehen? 25. Warum? 26. Haustrennwände werden vorzugsweise zweischalig und mit Trennschicht aus Mineralfaserplatten hergestellt. Warum? 27. Unterscheiden Sie Baustellenmörtel und Werkmörtel. 28. Nennen Sie die Mörtelgruppen für Normal-, Leicht- und Dünnbettmörtel. 29. Nennen Sie Zusatzstoffe und Zusatzmittel und deren Zweck bei der Mörtelherstellung. 30. Vergleichen Sie die Befestigung der Fassadenbekleidungen bei hinterlüfteten und nichthinterlüfteten Wandkonstruktionen. 31. Nennen Sie Bestandteile/Vorzüge der Thermohaut-Wandbekleidungen an Außenwänden.

11.8 Wände aus Stahlbeton

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Stahlbetonwände können aus Ortbeton, aus Fertigteilen oder einer Kombination von Fertigteilen und Ortbeton hergestellt werden. Sie finden vor allem bei Kellerwänden, Fahrstuhlschächten oder aussteifenden Treppenhauskernen Anwendung. Mit modernen Schalelementen lassen sich großflächige Ortbetonwände wirtschaftlich herstellen. Vorgefertigte Wandelemente aus Stahlbeton sind aufgrund ihres hohen Eigengewichts oft unwirtschaftlich. Zweischalige Wandelemente (Elementwände) vereinen die Vorteile von Ortbeton- und Fertigbauweise. Durch die werkseitige Herstellung wird eines hohes Maß an Genauigkeit erreicht und eine wirtschaftliche Fertigung ermöglicht. Man unterscheidet zwischen vorwiegend auf Druck beanspruchten Wänden und Wänden die überwiegend auf Biegung beansprucht werden (Kellerwände, Stützwände). Biegebeanspruchte Wände werden rechnerisch wie Platten behandelt. Gute Schalldämmmaße werden mit Normalbeton erreicht. Soll jedoch ein besserer Wärmeschutz erzielt werden verwendet man für die Herstellung Leichtbeton.

11.8.1 Leichtbeton Bei allen Vorzügen hinsichtlich Einsatzmöglichkeit, Haltbarkeit und Bewehrungsmöglich-

keit hat Normalbeton auch einige Nachteile. So bedingt seine hohe Rohdichte hohe Eigengewichte und daher größere Belastungen für die Unterkonstruktion. Die hohe Rohdichte ist zwar ausschlaggebend für gute Luftschalldämmung, aber leider auch für schlechte Wärmedämmung. Damit sind Wände aus Normalbeton ohne zusätzliche Dämmung für Wände bei denen der Wärmeschutz eine Rolle spielt nicht geeignet. Diese Nachteile gleicht der Leichtbeton allerdings auch nicht ohne Nachteile aus. Je leichter der Beton ist, umso größer ist der Anteil der Poren im Beton. Viele Poren wiederum bedeuten erhöhtes Wassersaugen und entsprechende Witterungsempfindlichkeit. Dieser Nachteil ist jedoch verhältnismäßig einfach zu beheben. Leichtbeton ist Beton mit einer Trockenrohdichte zwischen 800 und 2000kg/m3. Bautechnisch lassen sich Rohdichten bis 350 kg/m3 erreichen. Die Unterschiede in der Rohdichte werden durch unterschiedliche Gesteinskörnungen und unterschiedliche Herstellungstechniken erreicht.

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Leichtbeton bietet aufgrund seiner geringen Rohdichte bessere Wärmedämmung, ein geringes Eigengewicht und niedrige Belastungen für die Unterkonstruktion. 11.8.1.1 Leichtbetonarten Die geringere Rohdichte lässt sich durch vier verschiedene Möglichkeiten erreichen: 1. Eigenporigkeit der Gesteinskörnung ausnutzen 2. Haufwerksporigkeit durch geschickte Korngruppenauswahl erreichen 3. Eigenporigkeit- und Haufwerksporigkeit kombinieren 4. Porenbeton d.h. Beton mit Porenherstellen.

Bild 11.140: Herstellungsarten von Leichtbeton mit Kraftableitung a) Leichtbeton durch Eigenporigkeit (geschlossenes Gefüge) Kraftableitung über den Zementstein b) Leichtbeton durch Haufwerksporigkeit (offenes Gefüge) Kraftableitung über die Verkittungsstellen c) Leichtbeton durch Eigen- und Haufwerksporigkeit (offenes Gefüge) Kraftableitung über Leichtzuschlag und Verkittungsstellen d) Porenbeton

Eigenporigkeit Beim Aufbau nach dem Betonprinzip (abgestufte Körnung mit so viel Zementleim, dass möglichst alle Hohlräume zwischen den Zuschlagkörpern geschlossen werden) erreicht man eine geringere Rohdichte nur durch leichten Zuschlag, d.h. Zuschlag mit Eigenporen. Dieser Leichtbeton hat ein geschlossenes Gefüge und kann auch schlaff bewehrt oder mit Spannbewehrung versehen werden, da die Bewehrung ausreichend durch Zementleim ummantelt und somit geschützt wird. Er überträgt die eingeleiteten Kräfte über den Zementstein, der für die Endfestigkeit ausschlaggebend ist. Haufwerksporigkeit Bei Normalzuschlag bleiben Poren im Beton, wenn man gerade ausreichend Zementleim verwendet, um die Zuschlagkörner miteinander zu verkitten. Diese verbleibenden Luftporen zwischen den Zuschlagkörnern nennt man Haufwerksporen. Erhöhen lässt sich der Volumengehalt an Haufwerksporen durch einkörnigen Zuschlag. Haufwerksporiger Beton hat ein offenes Gefüge. Stahleinlagen müssen besonders geschützt werden, z. B. durch Feuerverzinkung oder Tauchung in geeigneten Flüssigkeiten. Die Kraft wird über die Verkittungsstellen aus Zementstein abgeleitet. Sie sind für die Festigkeit des Leichtbetons ausschlaggebend. Eigenporigkeit und Haufwerksporigkeit Wenn man eigenporigen Zuschlag mit wenig Zementleim verkittet, erhält man einen besonders leichten Leichtbeton mit offenem Gefüge, der wiederum bewehrt werden kann, wenn die Stahleinlagen besonders geschützt werden. Dieser Leichtbeton bietet besonders gute Wärmedämmung, aber geringere Festigkeit, weil die Kraftableitung nur über den Leichtzuschlag und Verkittungsstellen des Zementsteines erfolgen kann. Porenbeton Dieser Leichtbeton wird aus Wasser mit sehr feinkörnigem Zuschlag (Quarzsand) und den Bindemitteln Kalk und Zement hergestellt. Als Porenbildner verwendet man Treibmittel (z.B. Aluminiumpulver) oder Schaumbildner (seifenartige Emulsionen). Bei diesem Verfahren entstehen sehr feine, im Beton gleichmäßig

11 A+I

656


verteilte Kugelporen. Der Porenbeton wird in Formen gegossen und nach dem Ansteifen mit Stahldrähten geschnitten. Anschließend wird der Beton in Dampfkesseln unter Druck gehärtet. Die Poren bewirken eine extrem niedrige Dichte mit entsprechend geringer Festigkeit. Wenn Porenbetonelemente bewehrt werden, müssen die Stahleinlagen durch besondere Verfahren vor Korrosion geschützt werden. Porenbetonbauteile bieten eine gute Kombination hinsichtlich Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit. Porenbetonelemente werden unbewehrt als Wandelemente und bewehrt als Wand- und Decken- und Dachelemente eingesetzt. Mit diesen Verfahren lassen sich verschiedene Leichtbetonarten herstellen. 1. Gefügedichter Leichtbeton mit Kornporosität 2. Haufwerkporiger Leichtbeton mit dichten Zuschlägen 3. Haufwerkporiger Leichtbeton mit Kornporosität 4. Porenbeton

11 A+I

müssen geringere Abstände der Tauchstellen gewählt und stärkere Rüttler eingesetzt werden. Außerdem ist die Betondeckung der Bewehrung größer anzunehmen als bei Stahlbeton. Konstruktiver Leichtbeton ist Leichtbeton mit geschlossenem Gefüge. Als Zuschlag werden Blähton und Blähschiefer verwendet. Für die Herstellung und Verarbeitung gelten besondere Richtlinien. Wenn offenporige Leichtbetone für Außenbauteile vorgesehen werden, sind sie vor Feuchtigkeitsaufnahme zu schützen. Dies geschieht am wirkungsvollsten durch Verblendung, Putz oder vorgehängte Fassaden. Besonders günstig wirkt sich ein belüfteter Hohlraum zwischen Leichtbeton und Witterungsschürze aus. Bei den wärmedämmenden Leichtbetonen nimmt man die geringere Festigkeit zu Gunsten der höheren Wärmedämmfähigkeit in Kauf. Die vorzugsweise Anwendung liegt bei großformatigen Wand- und Deckenelementen. Haufwerksporiger Leichtbeton ist vor Feuchtigkeitsaufnahme zu schützen. 11.8.1.2 Anwendung von Porenbeton

Bild 11.141: Leichtbeton mit haufwerkporigem Gefüge, Lufteinschlüsse im Betongefüge und Leichtzuschlag

Es gibt vier Herstellungsarten von Leichtbeton. Man unterscheidet Leichtbeton mit offenem und geschlossenem Gefüge. Bei der Verarbeitung von Leichtbeton ist zu beachten, dass ein erhöhter Verdichtungsaufwand erforderlich ist, weil die geringere Masse des Leichtzuschlags die Schwingungen stärker dämpft. Da wegen des Korrosionsschutzes aber besonders dichter Beton erforderlich ist,

Das Hauptanwendungsgebiet dieser Betone liegt im Mauerwerksbau, für den Sie sich infolge ihrer geringen Festigkeit und hohen Wärmedämmfähigkeit besonders eignen. Man verwendet sie für alle möglichen Steinblöcke und Planblöcke sowie für großformatige Wand- und Deckentafeln. Porenbetone sind hinsichtlich des Rohstoffverbrauchs sehr wirtschaftlich. Durch das Aufschäumen der nahezu unbegrenzt zur Verfügung stehenden Ausgangsstoffe (Wasser, Quarzsand, Zement und Kalk) erhält man in etwa die fünffache Menge an Baustoff. Da Porenbeton bei normaler Erhärtung in hohem Maße zum Schwinden neigt, nimmt man das Schwinden bei der Herstellung durch Dampfhärtung vorweg. Aussparungen und Teilsteine sind leicht anzufertigen, da Porenbe-

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tone mit entsprechendem Handwerkszeug leicht zu sägen sind. Als Ergänzung zu den Blöcken und Platten haben die Hersteller viele Zubehör- und Ergänzungsteile entwickelt, so dass das Bauen mit einem einzigen Bausystem möglich ist. Dazu gehören Stürze und Rollladenkästen ebenso wie verschiedene Putze und Abdichtungen. Zur bearbeitung ist Spezialwerkzeug entwickelt worden (7.106). Die Bewehrung in den Dach- und Deckenplatten wird besonders vor Korrosion geschützt. Zu diesem Zweck tauchen einige Firmen den Betonstahl zunächst in Zementleim und anschließend in Bitumen ein. Die Elemente aus Porenbeton werden besonders im Industriebau als Wand- und Deckenelemente eingesetzt.

Porenbetone ermöglichen Wohnungsbau mit hoher Wärmedämmung. Außenbauteile sind in geeigneter Weise vor Feuchtigkeitsaufnahme zu schützen. Eine Bewehrung muss spezialbehandelt sein.

11.8.2 Ortbetonwände Wie bei gemauerten Wänden unterscheidet man auch bei Stahlbetonwänden zwischen nichtragenden, aussteifenden und tragenden Wänden. Für tragende Wände ist eine Mindestwanddicke nach Tabelle 11.142 einzuhalten.

Tabelle 11.142: Mindestwanddicke für tragende Wände Zeile

Spalte

1

Mindestwanddicken in cm

2

unbewehrte Wände Decken nicht Decken durchdurchlaufend laufend

3

4

Stahlbetonwände Decken nicht durchlaufend

Decken durchlaufend

1

C12/15 oder LC12/13

Ortbeton

20

14

–

–

2

ab C16/20 oder LC16/18

Ortbeton

14

12

12

10

Fertigteil

12

10

10

8

3

11 A+I

Die Querschnittsfläche der senkrecht verlaufenden Bewehrung (Asl) muss mindestens 0,0015 Ac betragen und darf den Maximalwert von 0,040 Ac nicht überschreiten. Bei schlanken Wänden und bei Wänden mit hohe Normalkraftbeanspruchung beträgt der Mindestwert für die senkrechte Bewehrung (Asl,min) 0,003Ac. Die senkrechte Bewehrung solle nach Möglichkeit an beiden Wandseiten gleich groß sein. Der Stababstand muss kleiner als die zweifache Wanddicke b und kleiner als 300 mm sein. Bei auf Biegung beanspruchten Wänden ist die horizontale Bewehrung innenliegend anzuordnenden, bei druckbeanspruchten Wänden außenliegend. Für die Querbewehrung gilt, dass die Querschnittsfläche mindestens 20 % (50 % bei schlanken Wänden oder großer Normalkraft) der lotrechten Bewehrung betragen muss (Asq,min = 0,20 Asl). Die waagerechte Beweh-

rung die parallel zu den Wandaußenseiten und zu freien Kanten verläuft sollte außenliegend ausgeführt werden. Der Stabdurchmesser der Querbewehrung muss mindestens ein Viertel des Stabdurchmessers der lotrechten Bewehrung sein. Der Abstand der Stäbe darf nicht größer sein als 350 mm. In Wänden mit einem hohen Bewehrungsgrad (Asl > 0,02 Ac) ist die lotrechte Bewehrung zusätzlich durch Bügel zu umschließen. Die Außenliegenden Bewehrungsstäbe sind auf beiden Wandseiten mit vier versetzt angeordneten S-Haken zu verbinden. Alternativ können bei dicken Wänden Steckbügel verwendet werden die im Wandinneren mit einer Verankerungslänge von 0,5 lb verankert werden. Ist die Betondeckung ≥ 2 ds und der Stabdurchmesser ≤ 16 mm, so dürfen die S-Haken entfallen.

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Wandecken und freie Ränder von Wänden erhalten eine zusätzliche Bewehrung von mindestens einem Stab (ds ≥ 12 mm) und werden zusätzlich durch Steckbügel gesichert. An freien Wandenden werden Steckbügel erst ab einem Bewehrungsanteil von As > 0,003 Ac je Wandseite erforderlich.

Bild 11.143: Mindestbewehrung für Stahlbetonwände

Bild 11.144: Bewehrung an a) freien Wandenden, b) Wandecken

11 A+I

Besonders hohe Träger werden auch als wandartiger Träger bezeichnet. Diese werden hauptsächlich auf Biegung in wandebene beansprucht. Die Mindestwanddicke ist ebenfalls nach Tabelle 11.142 zu ermitteln. Wandartige Träger sind mit einem Bewehrungsnetz aus rechtwinklig zueinander laufenden Maschen zu bewehren, wobei die Querschnittsfläche der Bewehrung auf jeder Seite nicht kleiner als 1,5 cm2/m und 0,075 % Ac sein darf. Dabei darf die Maschenweite nicht größer als 300 mm und nicht größer als die doppelte Dicke der Wand sein.

11.8.3 Öffnungen in Stahlbetonwänden Im Bereich von Wandöffnungen sind zusätzliche Stahleinlagen um die Öffnung herum einzulegen (Auswechselstäbe). Bei druckbeanspruchten Wänden werden die Auswechselstäbe im Abstand der Betondeckung um die Öff-

nung gelegt, wobei zu jeder Seite mindestens 25 % der durch die Öffnung entfallenden Bewehrung einzulegen und zu verankern sind. As

lb,net

lb,net

} 0,25 As

} 0,25 As

Bild 11.145: Bewehrungsführungen bei Wandöffnungen

659


Vorteil bei der Verwendung von X-Listen besteht in einer übersichtlichen Darstellung auf dem Bewehrungsplan. Nachteilig ist, dass jede einzelne Biegeform gebogen werden muss, so die Anwendung von X-Maßen vor allem bei einer großen Anzahl gleicher Bauteile sinnvoll ist. Bei einzelnen Bauteilen ist es im Allgemeinen wirtschaftlicher mit wenigen Abstufungen zu arbeiten und dafür die Übergreifungslänge zu erhöhen.

11.8.4 Bewehrung von Bauteilen mit veränderlicher Höhe Für trapezförmige Wände und andere Bauteile mit veränderliche Breite oder Höhe gibt es die Möglichkeit eine einzelne Biegeform mit unterschiedlichen Biegelängen in sogenannten XListen zusammenzufassen. Ein Anwendungsbeispiel dafür ist die lotrechte Bewehrung einer Widerlagerwand im Brückenbau. Der

2 3 1

gleiche Länge

4

1 ls

ls

ls

2 X-Maß.

ls ls

feste Länge 3

5

8 7

a)

b)

6

Bild 11.146: Schematische Darstellung der lotrechten Bewehrung einer Widerlagerwand a) mit X-Maßen, b) mit erhöhter Übergreifungslänge

Neben geraden Stäben oder Winkelhaken können auch Bügel mit X-Maßen ausgeführt werden. Bei der Verwendung von X-Maßen sind in jedem Fall die einzelnen Längen zusammen mit dem Auszug der entsprechenden Position auf dem Bewehrungsplan angegeben.

11.7.5 Wandschalung

Bild 11.147: X-Liste für Bügel

Beim Herstellung von Stahlbetonwänden ist der Einsatz von Systemschalungen stark verbreitet. Zimmermannsmäßig hergestellte Schalungen kommen aufgrund des hohen Materialund Arbeitsaufwandes weniger zum Einsatz. Neben großflächigen Schalelementen mit denen sich gleichartige Bauteile mit großen Abmessungen kostengünstig herstellen lassen existiert eine Vielzahl von Sonderelementen mit denen sich auch schwierige Schalungsauf-

11 A+I

660


gaben bewältigen lassen. Schalungselemente zeichnen sich vor allem durch eine hohe Einsatzhäufigkeit, lange Lebensdauer sowie leichtes abbauen, montieren und umsetzten aus. Für die Unterkonstruktion kommen sowohl Stahl- und Aluminiumprofile als auch Vollwand und Fachwerkträger aus Holz zum Einsatz. Die Schalhaut besteht aus Stahlblechen oder Schalungsplatten aus Holzwerksoffen. Diese werden auf kastenartigen Längs- und Querprofilen aus Stahl befestigt. Um ein leichteres Ausschalen und Reinigen der Oberflächen zu ermöglichen wird die Schalhaut mit Kunstharz beschichtet und mit einem Faservlies verstärkt. Somit ergibt sich eine hohe Lebensdauer (70 bis 100 Einsätze), ein dichtes Betonoberflächengefüge und eine glatte Fläche die zum Herstellen von Sichtbeton geeignet ist.

Stahlbetonwände werden üblicherweise mit Großflächenschalungen hergestellt. Bei diesem Schalungstyp bildet die Unterstützung zusammen mit einer großflächigen Schalhaut ein biegefestes und formstabiles Schalelement. Die Hersteller von Großflächenschalungen bieten passend zu ihren Systemen alle erforderlichen Arbeits- und Schutzgerüste an, die sich einfach mit den Schalelementen zu einer sicheren Konstruktion verbinden lassen. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen Träger- und Rahmenschalungen.

11 A+I

Bild 11.148: Trägerschalung (PERI Vario GT 24)

Bild 11.149: Rahmenschalung (Hünnebeck)

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Die Unterstützung der Schalhaut besteht bei Trägerschalungen aus senkrecht angeordneten Vollwand- und/oder Gitterträgern aus Holz mit einer quer zu den Trägern liegenden Stahlgurtung. Diese ist im unteren und oberen Drittel der Trägerschalung befestigt (11.148) Rahmenschalungen bestehen aus Stahlrahmen mit aussteifenden Querprofilen und aufgeschraubter Großflächen-Schalungsplatte. Zur Herstellung leichter Rahmenschalungen werden Rahmen und Querprofile aus Aluminium gefertigt (11.149). Mit beiden Schalungsarten lassen sich mit wenigen Standardelementen wechselnde Wandhöhen und -längen einschalen. Besonders ausgebildete Kupplungen sorgen für eine fugendichte, zugund druckfeste Verbindung der Elemente. Für die Ausbildung von Innenund Außenecken sowie für den Längenaisgleich stehen Zusatzelemente zur Verfügung. Aufgrund der hohen Biegefestigkeit und Form-

beständigkeit können die Elemente hohe Schalungsdrücke aushalten und kommen mit wenigen Spannteilen aus. Für die Verspannung werden in der Regel Schalungsanker mit Schraubverschluss verwendet. Zimmermannsmäßig hergestellte Wandschalungen bestehen aus einer Schalhaut aus waagerechten Schalbrettern oder Schaltafeln, die in gleichmäßigen Abständen gegen senkrecht stehende Kanthölzer genagelt werden. Je nach Beanspruchung beträgt der Abstand der Kanthölzer zwischen 40 und 60 cm. Am Fußpunkt der Wandschalung werden die Kanthölzer gegen auf dem Boden befestigte Drängbretter gesetzt um ein seitlicher Ausweichen der Schalungshaut zu verhindern. Über die gesamte Wandhöhe werden in gleichmäßigen Abständen Gurthölzer befestigt und mit Spannankern gegeneinander verspannt. Der Abstand zwischen den Schalungsoberflächen wird durch Abstandshalter aus Kunststoff eingehalten.

11 A+I

Bild 11.150: Wandschalung in zimmermannsmäßiger Ausführung

662


11.8.6 Herstellung von Betonwänden als Elementwände Eine Möglichkeit für eine wirtschaftliche Herstellung von Stahlbetonwänden stellen Elementwände dar. Diese bestehen aus zwei werkseitig hergestellten dünnen Fertigteilplatten, die durch einen Gitterträger zu sogenannten Doppelelementen miteinander verbunden sind. Diese vorgefertigten Elemente werden auf die Baustelle geliefert und aufgestellt. Anschließend wird der Zwischenraum zwischen den Fertigteilplatten mit Ortbeton (Kernbeton) verfüllt. Gegenüber Ortbetonwänden muss bei dieser Bauweise keine Schalung vorgehalten werden und es fallen keine En- und Ausschalarbeiten an.

erforderliche Bewehrung ganz oder nur teilweise in die Fertigplatten eingebaut werden. Im Bereich von Stößen, Wandecken und Wandanschlüssen ist die Bewehrung in den Fertigplatten zu verbinden oder durch zusätzliche Bewehrung im Kernbeton zu ergänzen.

Bild 11.152: Horizontaler Schnitt durch eine Elementwand im Stoßbereich

11 A+I

Bild 11.151: Montage einer Elementwand

Um ein gutes Zusammenwirken der äußeren Platten mit dem Ortbeton zu gewährleisten besitzen die Innenseiten der Elementplatten eine raue Oberfläche. Werden Elementwände durch Grundwasser beansprucht, so müssen besondere Maßnahmen zu Abdichtung der Stoßstellen getroffen werden. Elementwände können als unbewehrte oder bewehrte Wand ausgeführt werden und können sowohl lotrechte als auch horizontale Lasten aufnehmen. Bei bewehrten Wänden kann die

Die Abmessungen der Doppelelemente werden durch die möglichen Transportabmessungen begrenzt. Sie sind in der Regel für übliche Geschosshöhen bis zu drei Metern bei einer Länge von ca. sechs Meter erhältlich. Die Dicke der Fertigteilplatten muss mindestens 4 cm betragen, bei im Erdreich liegenden Wänden oder bei Wänden mit Wasserbeanspruchung mindestens 6 cm. Der Zwischenraum muss mindestens 7 cm breit sein und so breit gewählt sein, dass das Betonieren nicht erschwert wird. Die Wanddicke für wasserbeanspruchte Wände muss mindestens 24 cm betragen.

11.8.7 Wandoberflächen und Einbauteile Stahlbetonoberflächen die nach Fertigstellung nicht weiter verkleidet werden und für den Betrachter frei einsehbar sind bezeichnet man als Sichtbeton. Das Aussehen dieser Flächen kann schon bei der Herstellung oder im Nach-

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hinein durch verschiedene Verfahren beeinflusst werden. Entscheidend für das Aussehen der fertigen Oberfläche ist zum einen die Oberflächenbeschaffenheit der verwendeten Schalhaut. Durch den Einsatz von Leisten oder durch das Einfräsen der Schalhaut lassen sich Vertiefungen bzw. Erhöhungen in der Betonfläche erzielen. Das farbliche Erscheinungsbild kann durch die Wahl der Zementart, durch die Verwendung von farbigen Gesteinskörnungen sowie durch den Einsatz von Farbpigmenten beeinflusst werden. Im erhärteten Zustand kann die Oberfläche durch bestimmte Strahl-, Spritz- oder Polierverfahren gestaltet werden. Für die nachträgliche Verkleidung von Betonwänden bestehen ebenfalls verschiedene Möglichkeiten. Dazu werden Stahlformteile an bzw. im Beton befestigt, an die sich jede beliebige Art von Wandverkleidung befestigen lässt. Man unterscheidet zwischen Verankerungen die, auf der Schalung befestigt und mit in die Wand einbetoniert werden und solchen, die nachträglich auf der Wand befestigt werden. Bei den einbetonierten Verankerungen werden am häufigsten sog. Ankerschienen verwendet. Dabei handelt es sich um an einer Seite offene Stahlprofile an deren Rückseite Verankerungselemente angeschweißt sind. Diese werden auf der Schalung befestigt und oberflächenbündig einbetoniert. Nach dem Ausschalen können daran mit Hilfe spezieller Schrauben entsprechende Konstruktionsteile zur Befestigung von Fassadenelementen montiert werden. Der Einsatz von Ankerschienen erfordert eine genaue Vorplanung, da die Lage der Schienen schon bei der Betonage festgelegt werden muss. Auf diese Art können auch andere Bau-

teile in die Wand eingebaut werden (z.B. Tronsolen in Treppenhauswänden). Eine nachträgliche Verankerung von Bauteilen wird mit Dübeln ermöglicht. Diese werden in den Beton eingebracht und ermöglichen die Befestigung von weiteren Konstruktionselementen zur Befestigung von Wandverkleidungselementen. Projektaufgabe 1: Die Außenwände des in der Grundrisszeichnung dargestellten Kellers sollen unter Beibehaltung der Kelleraußenmaße mit Elementwänden aus Stahlbeton hergestellt werden. Angaben zur Ausführung: Fundamentplatte h = 20 cm, Oberkante Rohbeton – 2,75m. Kellerfenster 101/76 cm, großes Fenster 201/101cm, Oberkante – 0,50m. Die Grundrisslage ist nicht vorgegeben. Die Fenster 101/76 sollen bereits in die Wandelemente eingebaut werden. Die Elementhöhe beträgt außen 2,68 m und innen 2,49m, eine Elementbreite von bis zu 3,00m ist möglich. Die Abdichtung zur Fundamentplatte in Arbeitsfuge erfolgt mit einem Fugenblech 250 × 1,5 mm. Die Elementdicke beträgt insgesamt 30cm, die Dicke der Fertigteilplatten jeweils 6cm. 1. Zeichnen Sie den Kellergrundriss mit neuen Maßen und Einteilung der Elemente (M1:50). Fertigen Sie eine Elementliste an. 2. Zeichnen Sie Details der Wandecken (M1:20). 3. Wie viel m3 Beton werden zum Ausbetonieren der Kellerwand benötigt?

11 A+I

664

Fundamentplatte h = 25 cm auf Sauberkeitsschicht Wanddicken 30 cm Wandnischen b × h × t = 50 × 75 × 15 Wandschlitz (WS) mit Deckendurchbrüchen (DD) b × t = 12 × 10 zur Verbindung der Wandnischen von – 2,15 m bis + 5,85 m Abmessungen für Tronsolen: b × h × t = 300 × 216 × 150 mm

Projektaufgabe 2: Zeichnen Sie den Schalplan mit Ansichten und Schnitten für den Treppenhauskern im Maßstab 1:20. Das Treppenpodest wird vollständig von den Treppenhauswänden getrennt und punktweise auf Tronsolen in den Wänden aufgelagert. Die Podestdicke entspricht der Dicke der Decken. Stahlbetondecken Ortbeton h = 18 cm

Schnitt A–A +5,85

1,05

1,01

2,05

2,15 A

50

35

Tronsole

1,01 2,15

35

1,60

40

–2,15

–3,15

80

Tronsole

2,51

35

2,30

–0,15

50

90

+2,85

80

A

35

11 A+I


80

Wand d = 30 cm

665


Unterkante Tronsole 31 mm tiefer als Unterkante Podest Die Tronsolen werden in die Schalung eingebaut. Es werden pro Podest (Ebene – 0,15 m und Ebene + 2,85m) 4 Tronsolen eingebaut. Der Abstand von der Innenecke bis zur Mitte der Tronsole beträgt jeweils 35 cm. Die Deckenöffnung in Ebene + 5,85m ist 90 × 160 cm groß. Projektaufgabe 3: Für die Außenwand eines Wohngebäudes soll aus Schallschutzgründen eine Stahlbetonwand als Elementwand mit Ortbetonkern zur Aufführung kommen. 1. Entwerfen Sie den Aufbau einer Wandkonstruktion mit einer tragenden Innenschale

aus Stahlbeton. Zeichnen Sie den Querschnitt der Wand mit Brüstung- und Sturzund Fensterdeatails 2. Zeichnen Sie den Bewehrungsplan für die Erdgeschoßwand Angaben zur Ausführung: Wanddicke h = 25 cm, Beton C25/30, Expositionsklasse: XC1, cnom = 20 mm, Betonstahl: BST 500 S, BST 500M Bewehrung über den Öffnungen 3∅12 als Zulage, Eckzulagen ∅12, Längsbewehrung 8cm2/m je Seite, Dicke der Geschossdecken h = 18 cm. Die Geländeoberkante liegt bei – 0,20 m.

6,85 +5,85

+4,00

+1,00

+2,85

–0,15

1,50

30

1,50

1,51 1,26

99

1,50

2,01 2,26

1,50

99

1,51 1,26

1,50

11 A+I

666


Aufgaben: 1. Nennen Sie typische Leichtbetonzuschläge. 2. Machen Sie den Unterschied zwischen konstruktivem und wärmedämmendem Leichtbeton deutlich. 3. Unter welchen Voraussetzungen kann wärmedämmender Leichtbeton für Außenbauteile verwendet werden? 4. Welche Bedeutung haben Porenbetone im Bauwesen? 5. Wodurch unterscheiden sich Schalpläne vorn Rohbauzeichnungen? 6. Welche Möglichkeiten zur Verringerung der Rohdichte kennen Sie bei Leichtbeton? 7. Welche Vorteile entstehen bei der Abstufung der Bewehrung mit X-Maßen gegenüber der Verwendung einer erhöhten Übergreifungslänge: Welches sind die Nachteile? 8. Was es bei der Bewehrung von Wandöffnungen zu beachten? 9. Aus welchen Teilen ist eine Schalung grundsätzlich aufgebaut? 10. Worin liegt der Vorteil bei der Verwendung von Schalelementen gegenüber dem Einsatz von zimmermannsmäßig hergestellter Schalung? 11. Beschreiben Sie die Aufgaben der einzelnen Konstruktionselemente bei einer zimmermannsmäßig hergestellten Schalung. 12. Beschreiben Sie den Unterschied zwischen einer Träger- und einer Rahmenschalung. 13. Wodurch lässt sich das Aussehen von Sichtbetonflächen beeinflussen.

11 A+I

11 Konstruieren eines Straßenoberbaus 11.1 Der Aufbau einer Straße Die Befestigung der Verkehrsflächen nimmt – stark vereinfachend gesagt- die vertikalen Druckkräfte (also das Gewicht der Fahrzeuge) und die horizontalen Schubkräfte des Verkehrs (Flieh-, Brems- und Anfahrkräfte) auf und leitet sie meist als resultierende Kräfte verteilt in den Untergrund ab. Der Druck auf den Untergrund hängt deshalb ab

– von der Größe und der Richtung der Kräfte – von der Dicke des Aufbaus/der Befestigung – vom Winkel, unter dem die Kräfte sich verteilen (Lastverteilungswinkel)

Bild 11.1: Stark vereinfachte Darstellung der Lastübertragung im Mauerwerk und in der Tragschicht einer Straße

Bild 11.2: Stark vereinfachte Darstellung der Lastverteilung in Tragschichten

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11 Konstruieren eines Straßenoberbaus

Folgendes Beispiele berechnet Drucklasten: Auf OF Befestigung: F 20000 N = = 0,8 N/ mm 2 A 25000 m 2

Auf OF Frostschutzschicht: F 20000 N = = 0,145 N/ mm 2 A 137500 m 2

Auf OF Untergrund(Erdplanum): F 20000 N = = 0, 088 N/ mm 2 A 227500 m 2

11 T

Die Befestigung soll außerdem nicht nur tragfähig sein, sondern sie soll an der Oberfläche eben, wasserdicht, abriebfest, dauerhaft, griffig, preisgünstig und schön sein und sie soll gegen kapillar aufsteigendes Wasser von unten durchlässig und frostsicher sein. Wie man schon sieht, stehen hier eine Unzahl von Anforderungen, die alle optimal erfüllt sein sollen, den Realitäten (Mittelknappheit bei Gemeinden, Bund und Ländern, geologische Gegebenheiten, Forderungen der Umweltverbände usw.) gegenüber. Jeder Befestigungsaufbau, jeder Oberbau, aus einzelnen Schichten ist deshalb ein Kompromiss. Der Aufbau einer Straße wird unterteilt in – Oberbau (dieser besteht aus mehreren Schichten) – Unterbau (gegebenenfalls) – Untergrund Der Untergrund einer Straße ist der natürlich anstehende Boden in dem zu überplanenden Gelände. Der Untergrund einer Straße wird in

sieben verschiedene Bodenklassen eingeteilt und hat Auswirkungen auf die gesamte Konstruktion des Oberbaus oder auch die Herstellung eines Unterbaus. (Untergrund, Bodenarten und -klassen sind ausführlich im Lernfeld 3 beschrieben). Der Unterbau ist ein künstlich hergestellter Erdkörper zwischen Untergrund und Oberbau. Zumeist wird dies vorgenommen, wenn der vorhandene Boden ausgetauscht werden muss, da er aufgrund seiner Eigenschaften nicht geeignet ist (Tragfähigkeit und Frostsicherheit) oder wenn aufgrund der Geländeanpassung ein Damm aufgeschüttet werden muss. Das Planum oder auch Erdplanum ist die technisch bearbeitete Oberfläche des Untergrundes oder des Unterbaus mit festgelegten geometrischen Merkmalen, wie Ebenheit und Querneigung; Das Planum ist somit gleichzeitig die Grenzfläche zwischen Untergrund bzw. Unterbau und Oberbau. Prinzipiell ist folgendes zu beachten: – Je besser die Verdichtung, desto besser die Lastübertragung – Je geringer die Tragfähigkeit eines Bodens, desto dicker der Aufbau/Oberbau – Je höher die Verkehrslasten, desto dicker der Aufbau/Oberbau – Je frostempfindlicher der Untergrund, desto dicker die Frostschutzschicht Die Verkehrsflächen werden aus mehreren Schichten, welche zu einem „Schichtenpaket“ verbunden sind, tragfähig, wasserdicht, frostsicher und dauerhaft befestigt. Die Befestigung überträgt die Verkehrslasten auf den Untergrund.

11.2 Das Schichtenverzeichnis Die Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaus von Verkehrsflächen (RStO) regeln den Neubau und die Erneuerung von Verkehrsflächen inner- sowie außerorts. Die RStO geben einen Befestigungsstandard für Verkehrsflächen vor, die technisch geeignet und wirtschaftlich sind. Dabei werden die Funktion der Verkehrsflächen, die Verkehrsbelastung (durch Eintei-

lung in Bauklassen), die Lage der Verkehrsfläche im Gelände, die Bodenverhältnisse und die Bedingungen der Ortslage berücksichtigt. In der RStO werden unterschiedliche Bauweisen (Pflaster-, Beton- und Asphaltoberbauten) in Tafeln oder so genannten Schichtenverzeichnissen dargestellt, die für die Schichten unterschiedliche Schraffuren vorsehen

669

11.3 Veränderung von Bodeneigenschaften

Tabelle 11.1: Schraffuren für den Befestigungsaufbau

Wie bereits in den „Tafeln“ der RStO (11.6) sichtbar wird, können die Schichten eines Straßenoberbaus unterschiedliche Dicken (je nach Verkehrsbelastung und Frostsicherheit des Untergrundes) aufweisen. Auch die Anzahl der Schichten ist variabel. Der Schichtenaufbau z. B. einer Straße in Asphaltbauweise auf nicht frostsicherem Untergrund (F2- und F3Böden) besteht aus

– einer Frostschutzschicht, – Tragschicht(en) (bis zu drei Tragschichten sind möglich), – einer Binderschicht (bei Bauklassen SV–III), – und einer Deckschicht. Bei Straßen auf frostsicherem Untergrund entfällt die Frostschutzschicht. Diese Thematik wird im Lernfeld 11.6 „Der Oberbau“ eingehend behandelt.

11.3 Veränderung von Bodeneigenschaften Um ungünstige Bodeneigenschaften dauerhaft zu verändern und zu verbessern hat man zwei Verfahren entwickelt, mit denen sich an dieser Stelle beschäftigt werden soll. Das Verfahren der Bodenverbesserung wird in der ZTVEStB (Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen für Erdarbeiten im Straßenbau und das Verfahren der Bodenverfestigung in der ZTVT-StB (Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Tragschichten im Straßenbau) geregelt. Die Bodenverbesserung ist ein Verfahren zur Verbesserung der Einbaufähigkeit und Verdichtbarkeit von Böden und dient zur Erleichterung der Ausführung von Bauarbeiten, indem hydraulische Bindemittel oder geeignete Mineralstoffe eingemischt werden. (Frühere Bezeichnungen: Bodenvermörtelung und Bodenstabilisierung)

Die Bodenverfestigung ist ein Verfahren, bei dem die Widerstandsfähigkeit des nichtbindigen Bodens gegen Beanspruchung durch Verkehr und Klima erhöht wird, indem Zement oder bituminöse Bindemittel eingemischt werden. Der Boden wird dadurch dauerhaft tragfähig und frostbeständig. Bei einer Bodenverfestigung bleibt die Lagerungsdichte des anstehenden Bodens unverändert, aber die Verschieblichkeit der Bodenteilchen wird eingeschränkt. Für Bodenverbesserung und -verfestigungen sind alle fein- und gemischtkörnigen Böden geeignet. Ungeeignet sind felsige Böden oder Böden die sich schwer mischen lassen. Folgende Tabelle (11.2) gibt einen Überblick, welche Böden sich mit welchen Bindemitteln am Besten verbessern oder verfestigen lassen.

11 T

670


Tabelle 11.2: Bindemittel für Bodenverbesserungen und -verfestigungen Böden Verfahren + Bindemittel

Bodenverfestigung mit Zement DIN EN 197 mit Kalk DIN 1160 mit Tragschichtbinder DIN 18506

Bodenverbesserungen mit Zement DIN 1164 mit Kalk DIN 1160 mit Tragschichtbinder DIN 18506

Grobkörnig SW, SI, SE, GW, GE, GI (F1)

Gemischtkörnig SU, ST, GT (F2) SU*, ST*, GU*, GT* (F3)

Feinkörnig TM, TA (F2) UL, UM, UA, TL (F3)

geeignet

geeignet

bedingt geeignet (UL, UM, TL)

ungeeignet

bedingt geeignet

geeignet

geeignet

geeignet


geeignet

geeignet

ungeeignet

ungeeignet

bedingt geeignet


geeignet

geeignet


Die Kurzbezeichnungen der Böden können im LF 3 nachgeschlagen werden.

11 T

Wie ersichtlich, sind für Bodenverfestigungen hydraulische Bindemittel (Zement), hochhydraulischer Kalk oder bituminöse Bindemittel (Bitumen, Sonderbindemittel auf Bitumenbasis) geeignet. Besonders bewährt haben sich spezielle hydrophobe (Wasser abstoßende) Portlandzemente nach DIN EN 197. Für Bodenverbesserungen benutzt man hydraulische Tragschichtbinder oder Feinkalk (gebrannter Kalk) und Kalkhydrat. Dieser Branntkalk (ungelöscht). auch bekannt unter dem Namen Baukalk eignet sich für die Verfestigung und Verbesserung von bindigen, feuchten Böden, weil er das Wasser schnell und gründlich bindet. Gelöschte Kalke verwendet man im Straßenbau als Kalkhydrat. Zwei Verfahren werden üblicherweise angewendet, um die Bindemittel in den Boden einzubringen:

1. Baumischverfahren (mixed in place = gemischt am Ort) und 2. Zentralmischverfahren (mixed in plant = gemischt in der Anlage). Tabelle 11.3: Verfahren zum Einbringen des Bindemittels Baumischverfahren (mixed in place) – – – – – –

Boden zerkleinern Vorplanieren Zugeben von Kalk und ggf. Wasser Einfräsen des Bindemittels Planieren und Verdichten Nachbehandeln

Zentralmischverfahren (mixed in plant) – – – – –

Beschicken des Mischers Mischen Gemisch transportieren und verteilen Planieren und Verdichten Nachbehandeln

671

11.4 Bodenverdichtung

Bild 11.3a-d: das Einbringen einer Bodenverbesserung a) Der maschinell verteilte Zement wird von einer Fräse in die obere Schicht des Untergrundes, des Unterbaus oder der Frostschutzschicht eingefräst. b) Die Bodenverfestigung wird mit einer Gummiradwalze verdichtet. c) Die mit Zement wird anschließend mit gemischte Boden- oder Kiesschicht dem Grader profiliert. d) Bei dieser Bodenverfestigung mit Zement sind Kerben als Sollbruchstellen eingerüttelt worden. Als Schutz gegen Austrocknung ist die Zementverfestigung (im Hintergrund sichtbar) mit Bitumenemulsion angespritzt worden.

Die oberen Schichten im Untergrund oder Unterbau lassen sich mit unterschiedlichen Bindemitteln verfestigen oder verbessern.

11.4 Bodenverdichtung Die Bodenverdichtung hat die Aufgabe, den mit Luft und Wasser gefüllten Porenraum des Bodens (Bild 11.4) zu verringern. Dadurch erhöht sich die Dichte und Tragfähigkeit und verringert sich die Zusammendrückbarkeit und

Bild 11.4: Böden in schematischer Darstellung

die Durchlässigkeit des Bodens. Der Verdichtungserfolg hängt von dem zu verdichtenden Boden, dem Verdichtungsgerät und von den Einbaubedingungen ab.

11 T

672


Korngrößenverteilung, Kornform, Kornrauhigkeit, Wassergehalt und Konsistenz, zusammen mit der Verdichtungswirkung der benutzten Maschinen, bestimmen die Verdichtungseigenschaften der Böden. Man unterscheidet – die statische Verdichtung durch Druck, der über die gesamte Fläche (Glattmantelwalze) oder über Teilflächen (Gummiradwalze, Schaffußwalze) ausgeübt wird und

– die dynamische Verdichtung durch Stampfen oder Rütteln, wobei der Boden in Schwingungen versetzt wird. Bei der Stampfverdichtung wirken besonders Masse und Auftreffgeschwindigkeit des Stampfers, bei der Vibrationsverdichtung spielen die schwingende Masse und die Frequenz eine große Rolle. Weitere Zusammenhänge und Einsatzmöglichkeiten erläutert Tabelle 11.4.

Tabelle 11.4: Verdichtungsmöglichkeiten Verdichtung statisch drücken Glattwalzen z. B. drücken mit ihrem Eigengewicht + evtl. Ballast

kneten, drücken Gummirad-, Stampffuß und Schaffußwalzen drücken und kneten durch einzelne Räder, punktförmige Schaffüße usw.

dynamisch stampfen, schlagen Stampfer (als Explosions- oder Vibrationsstampfer) stampfen den Boden bei geringer Schlagzahl, handgeführte Stampfer bei höherer Schlagzahl und heben dabei vom Boden ab

vibrieren, rütteln Vibrationsplatten und -walzen versetzen den Boden in Schwingung, rütteln und drücken ihn zusammen

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Einsatz (+ = gut geeignet, O = geeignet) O alle Materialien, außer Felsgestein

+ alle bindigen Böden und Materialien, O Misch- und nichtbindige Böden

+ Mischböden O alle anderen Böden

+ nichtbindige Böden und Materialien O alle anderen Böden

673

11.4 Bodenverdichtung

Tabelle 11.4: Fortsetzung

Schütthöhe (je Lage) 10 bis 20 cm

20 bis 70 cm

Folgende Verdichtungsregeln sollten beachtet werden: – Boden lagenweise über die gesamte Schüttbreite verdichten, die Lagendicke richtet sich nach dem Verdichtungsgerät. – Stets von außen nach innen verdichten, bei Dämmen also vom Rand zur Mitte. – Die Zahl der Übergänge muss an allen Stellen gleich sein. – Der Boden muss einen günstigen (optimalen) Wassergehalt haben. Trockener oder nasser Boden lässt sich nicht oder nur ungenügend verdichten. Arbeiten deshalb bei ungünstiger Witterung unterbrechen. Ob die geforderte Verdichtung (der Verdichtungsgrad) des Untergrundes, Unterbaus oder einer Tragschicht erreicht wurde kann mit zwei Verfahren überprüft werden: – dem dynamischen und statischen Plattendruckversuch (beschrieben im LF 3.2) – und dem Proctorversuch Aus Erfahrung weiß z.B. der Straßenbauer, dass sich ein Boden (bei gleicher Verdichtungsarbeit) weder ganz trocken noch sehr nass verdichten lässt. Die Verdichtung ist am besten (optimal) zwischen trocken und nass, etwa bei erdfeucht. Wenn man einen Boden erdfeucht, also beim optimalen Wassergehalt verdichtet, erzielt man die dichteste Lagerung

20 bis 40 cm

leichte Maschine 10 bis 30 cm schwere 20 bis 60 cm

der Körner. Wasser ist also bei der Verdichtung ein notwendiges „Schmiermittel“. Den Zusammenhang zwischen Trockendichte des Bodens und Wassergehalt bei der Verdichtung hat der amerikanische Wissenschaftler Proctor zu einem genormten Versuch entwickelt (DIN 18127). Der Proctorversuch ist ein Laborversuch zur Untersuchung der Verdichtbarkeit von Böden in Abhängigkeit vom Wassergehalt. Der Boden wird in einem Zylinder stampfend (Fallgewicht) bei unterschiedlichen Wassergehalten verdichtet. Fallhöhe (30 cm), Gewicht (2,5 kg) und Schlagzahl (25 Schläge) sind festgelegt. Bei einem bestimmten Wassergehalt wird die größte Dichte bei vorgegebener Verdichtungsenergie erreicht. Kennwerte des Proctorversuchs sind Proctorwassergehalt und Proctordichte. Sie sind von entscheidender Bedeutung für die Verdichtungskontrolle im Erdbau. Bei dem Versuch zeigt sich, dass der optimale Wassergehalt bei diesem Boden (ein Kiessand) bei 2,02t/m3 und 9 % Wassergehalt liegt. Von dem selben auf der Baustelle eingebauten Kiessand wird auf der Baustelle eine Probe entnommen und ebenfalls die Trockendichte ermittelt. Ist sie kleiner wurde auf der Baustelle schlechter verdichtet als im Laborversuch, der auf 100 % gesetzt wird. Beträgt zum Beispiel die Trockendichte der Baustellenprobe 1,959 m3, sind das 97 % Baustellenverdichtung.

11 T

674


Bild 11.5: Beispiel für die Ermittlung einer Proctorkurve

Berechnungsbeispiel:

Anhaltswerte für die Proctordichten (größte Trockendichte (ρPr) bei optimalem Wassergehalt (WPr) unterschiedlicher Böden gibt Tabelle 11.5:

1,959t/m3

Baustellenprobe Laborprobe 2,02t/m3 2,02t/m3 = 100 %

100 % ⋅ 1,959 t/m3 1,959t/m3 = 2, 02 t/m3 = 97 % Baustellenverdichtung

Eine optimale Verdichtung des Untergrundes, Unterbaus oder der Tragschicht ist die Voraussetzung für eine tragfähige, frostsichere und langfristig haltbare Oberbaukonstruktion.

Tabelle 11.5: Anhaltswerte für die Proctordichte Bodenart

WPr in %

ρPr in t/m3

Bodenart

WPr in %

ρPr in t/m3

7 10 11 14

2,12 1,98 1,85 1,75

Ton, sandig Ton, leichtplastisch Ton, hochplastisch Lavaschlacke

17 22 30 8

1,70 1,62 1,44 1,49

Kiessand kiesiger Sand Mittelsand Schluff, sandig

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11.5 Die Frostempfindlichkeit von Böden Frost und Tauschäden haben in der Vergangenheit an Straßen hohe Kosten verursacht (Bild 11.6 und 11.7).

Alte Straßen ohne Frostschutzschicht sind erneuert worden und neue Straßen werden Dank gesicherter Erkenntnisse über die Entstehung von Frost- und Tauschäden entsprechend konstruiert und gebaut. Frostschäden treten dann auf, wenn folgende Bedingungen gegeben sind: – es steht frostempfindlicher Boden (Untergrund) innerhalb der Frosteindringtiefe (Frostzone) an, – Wasser wird als Sickerwasser aufgenommen und festgehalten bzw. aufgrund der hohen Kapillarität aus dem Grundwasser angesogen oder

Bild 11.6: Frostschäden

675

11.5 Die Frostempfindlichkeit von Böden

– Wasser kann von oben durch die Befestigung In den Straßenaufbau bzw. den Untergrund eindringen (Tabelle 11.6)

Bild 11.7: Netzrisse

Um Frost- und anschließende Tauschäden zu vermeiden, muss mindestens eine der genannten Bedingungen ausgeschaltet werden. Dazu gibt es folgende Möglichkeiten: – Der frostempfindliche Boden wird gegen eine Frostschutzschicht (Böden der Klasse F1) ausgetauscht. – Der frostempfindliche Boden wird verfestigt oder verbessert und damit wasserunabhängig gemacht, die Kapillarität herabgesetzt. – Der Grundwasserspiegel im Straßenbereich wird durch tiefe Seitengräben, Dränage u. ä. gesenkt. – Das Eindringen von Oberflächenwasser (Sickerwasser) wird durch eine dichte „Decke“ verhindert. – Durch den Einbau einer wärmedämmenden Tragschicht, z.B. aus SchaumpolystyrolBeton (EPS-Beton)

Tabelle 11.6: Entstehung von Frost und Tauschäden

11 T

Man teilt Böden wie bereits im Lernfeld 3 erwähnt, je nach ihrer Frostempfindlichkeit in unterschiedliche Frostempfindlichkeitsklassen ein. Die Einstufung des Bodens in Frost-

empfindlichkeitsklassen hängt vom Feinkornanteil ≤ 0,063 mm und der Ungleichförmigkeitszahl ab.

676


Tabelle 11.7: Frostempfindlichkeitsklassen Klasse F1 F2 F3

Frostempfindlichkeit nicht frostempfindlich gering bis mittel frostempfindlich sehr frostempfindlich

Bodenart (DIN 18196) GW, GI, GE, SW, SI, SE TA, OT, OH, OK, TM, ST1, GT1, SU1, GU1 TL, UL, UM, OU, ST*, GT*, SU*, GU*

1

zu F1 gehörig bei einem Anteil an Korn unter 0,063 mm von 5,0 Gew.- % bei U •15,0 oder 15,0 Gew.- % bei U • 6,0. G = Kies S = Sand U = Schluff H = Torf T = Ton O = Organisch L, M, A = leicht-, mittel-, ausgeprägt plastisch

Die Ungleichförmigkeitszahl U eines Bodens lässt sich aus der Sieblinie ermitteln. Man stellt den Korndurchmesser d fest, der bei 10 % und bei 60 % vorhanden ist. Die Division nach der d 60 % ergibt den Wert. Formel U = d 10 % Die ZTVE und die RStO sehen Richtwerte für die Dicke des frostsicheren Straßenoberbaus vor. Diese Richtwerte ergeben sich durch die Bauklasse und die Frostempfindlichkeit des anstehenden Bodens. Zusätzlich werden diese Werte durch Zu- bzw. Abschläge (gegeben durch besondere örtliche Verhältnisse) korrigiert. Dies wird im Folgenden (LF 11.6) dargestellt.

11.6 Der Oberbau

11 T

Der Oberbau einer Straße kann wie bereits erwähnt unterschiedlich ausgebildet werden. Die erste Entscheidung besteht darin, welche Art von Aufbau erforderlich ist bzw. gewählt wird. Die RStO gibt folgende Bauweisen vor: – mit Asphaltdecken (Tabelle 11.8) – mit Betondecken (Tabelle 11.9) – mit Pflasterdecken (Tabelle 11.10) – mit voll gebundenem Oberbau (Tabelle 11.11) – mit Plattenbelägen (für Geh- und Radwege) (11.12) Im zweiten Punkt entscheidet die Verkehrsbelastung (die Bauklasse) darüber welcher spezielle Aufbau gewählt wird. D.h. wird aufgrund von hohen Schubkräften eine Binderschicht benötigt, wie dick muss die Tragschicht sein, wie viele Tragschichten werden benötigt, usw. Im Punkt drei wird die Lage der Straße und der vorhandene Untergrund betrachtet, um eine Entscheidung bezüglich der Dicke der Frost-

schutzschicht bzw. ob eine Frostschutzschicht benötigt wird, oder eine Bodenverfestigung eingearbeitet werden muss, etc. zu treffen. Die Bauklasse und der vorhandene Untergrund gibt die Mindestdicke des frostsicheren Oberbaus vor. Dabei wird vom planenden Ingenieur die Verkehrsbelastung der Straße errechnet, indem verschiedene Faktoren einbezogen werden. Da eine gute Tragfähigkeit eine der zentralen Forderungen an eine Straße ist, wurde für die Bemessung (vormals die Verkehrsbelastungszahl VB) durch die RStO die bemessungsrelevante Beanspruchung (B) eingeführt. Der Wert B ist kein reales Verkehrsaufkommen sondern ein auf Grundlage vieler Einzelwerte ermittelter Vergleichswert für die Beanspruchung von Verkehrsflächen in 10tAchsübergängen. Erfasste Einzelwerte sind z.B. die Verkehrsstärke des Schwerverkehrs, Achszahlfaktor, Fahrstreifenbreitenfaktor, Fahrstreifenfaktor, Steigungsfaktor, Nutzungszeitraum oder Zuwachsfaktor.

11.6 Der Oberbau

677

Tabelle 11.8: Bauweisen mit Asphaltdecken für Fahrbahnen auf F2- und F3-Untergrund/Unterbau

11 T

678


Tabelle 11.9: Bauweisen mit Betondecken für Fahrbahnen auf F2- und F3-Untergrund/Unterbau

11 T

679

11.6 Der Oberbau

Tabelle 11.10:

Bauweisen mit Pflasterdecken für Fahrbahnen auf F2- und F3-Untergrund/Unterbau

11 T

680


Tabelle 11.11:

11 T

Bauweisen mit voll gebundenem Oberbau für Fahrbahnen auf F2- und F3-Untergrund/Unterbau

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11.6 Der Oberbau

Tabelle 11.12:

Bauweisen für Rad- und Gehwege auf F2- und F3-Untergrund/Unterbau

11 T

Tabelle 11.13:

Einteilung der Straßen in Bauklassen

Zeile

Bemessungsrelevante Beanspruchung B Äquivalente 10t-Achsübergänge in Mio.

Bauklasse

1 2 3 4 5 6 7

über 32 über 10 bis 32 über 3 bis 10 über 0,8 bis 3 über 0,3 bis 0,8 über 0,1 bis 0,3 bis 0,1

SV I II III IV V VI

Nachdem eine Bauklasse ermittelt wurde, wird der vorhandene Untergrund auf seine Frostempfindlichkeit überprüft. Bei Böden der Frostempfindlichkeitsklasse F2 (gering bis mittel frostempfindlich) und F3 (sehr frostempfindlich), muss eine der unten dargestellten „Mindestdicken des gesamten Oberbaus“ eingehalten werden.

682


Tabelle 11.14:

Richtwerte für die Dicke des frostsicheren Straßenaufbaues (RStO 01)

Zeile Frostem- Dicke bei Bauklassen Geh- und pfindlichRadwege keitsklasSV/I/II III/IV V/VI außer- innese orts rorts 1

F2

55 cm

50 cm 40 cm 30 cm 20 cm

2

F3

65 cm

60 cm 50 cm 30 cm 20 cm

F1 = grobkörnige Böden (Kiese und Sande) F2 = gemischtkörnige Böden und stark plastische Tone F3 = leichtplastische Tone und Schluffe

Böden der Frostempfindlichkeitsklasse F1 gemäß ZTVE-StB erfordern keine Frostschutzmaßnahmen (RStO 01), da diese bereits aus Frostschutzmaterialien bestehen. D.h., die Frostschutzschicht kann entfallen. Auch Mehroder Minderdicken werden nicht angesetzt. Um die Gesamtdicke des frostsicheren Oberbaus zu bestimmen, werden in einem letzten Schritt die örtlichen Verhältnisse laut nachfolgender Tabelle betrachtet und diese Mehr- bzw. Minderdicken auf- bzw. abgerechnet. Die Maße der Mehr- bzw. Minderdicken (z.B. Wie ist die Lage der Gradiente (im Höhenplan)? Wie sind die Waserverhältnisse? Welche Ausführung der Randbereiche liegt vor?) erhöhen oder vermindern der Dicke der Frostschutzschicht! 11 T

Tabelle 11.15: Zeile 1.1 1.2 1.3 2.1 2.2 2.3 3.1 3.2 4.1

4.2

4.3 1)

Bild 11.8: Frosteinwirkzonen in Deutschland

Berechnung der Mehr- oder Minderdicken

Örtliche Verhältnisse1 A (cm) Zone I ±0 Zone II +5 Zone III + 15 Einschnitt, Anschnitt, Damm • 2m Lage der Gradiente Etwa Geländehöhe Damm > 2,0m Günstig Wasserverhältnisse Ungünstig Außerhalb geschlossener Ortslage sowie in geschlossener Ortslage mit wasserdurchlässigen Randbereichen Ausführung der RandIn geschlossener Ortslage mit teilweise wasserdurchbereiche (z.B. Seitenlässigen Randbereichen sowie Entwässerungseinrichstreifen, Radwege, tungen Gehwege) In geschlossener Ortslage mit wasserundurchlässigen Randbereichen und geschlossener seitlicher Bebauung sowie mit Entwässerungseinrichtungen

B (cm)

C (cm)

D (cm)

Frosteinwirkung

+5 ±0 –5 ±0 +5 ±0

–5

– 10

Für weitere ungünstige Einflüsse auf die Frostsicherheit von Straßen (z.B. Nordhang- oder Schattenlage) kann eine Mehrdicke von 5 cm angesetzt werden.

683

11.6 Der Oberbau

Grundwert + Mehr- oder Minderdicken = Dicke des frostsicheren Oberbaus! Beispiel: In Neubrandenburg wird eine Straße mit B (bemessungsrelevante 10t-Achsübergänge) 0,5 geplant. Die zu bebauenden Böden sind gemischtkörnig. Die Trasse verläuft außerorts durch Einschnitte mit ungünstigen Wasserverhältnissen. Ermitteln Sie die Gesamtdicke des frostsicheren Oberbaus und geben Sie nach RStO drei verschiedene Bauweise an.

B 0,5: = Bauklasse IV Gemischtkörnig Böden: = F2 Bkl. IV + F2 = Grundwert laut Tabelle 11.14: 50 cm Braunschweig = Frosteinwirkzone II: + 5 cm Einschnitt: + 5 cm Ungünstige Wasserverhältnisse: + 5 cm Außerorts: ± 0 cm Frostsicherer Oberbau: 65 cm

Nach RStO sind Bauweisen aus Asphalt, Beton und Pflaster möglich.

Bild 11.9: Bauweisen nach RStO 2001

Der frostsichere Oberbau einer Straße ergibt sich aus 1. der Bauweise 2. der Bauklasse 3. der Frostempfindlichkeit des Bodens 4. den Mehr- und Minderdicken

11.6.1 Die Tragschichten Die Frostschutzschicht ist die 1. Tragschicht im Straßenoberbau. Man unterscheidet: – Tragschichten ohne Bindemittel – Tragschichten mit hydraulischen Bindemitteln und – Asphalttragschichten Tragschichten (mit Ausnahme von Tragdeckschichten) werden in den “Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für Tragschichten im Straßenbau“ (ZTVT-StB 95) behandelt. Durch Frostschutzschichten sollen Frostschäden im Oberbau vermieden werden. Dafür müssen sie aus frostunempfindlichen Mineralstoffen bestehen, die auch im

verdichteten Zustand ausreichend wasserdurchlässig sind. Dies sind wie folgt: 1. Kiese und Kies-Sand-Gemische der Gruppen GE, GI, GW, 2. Sande und Sand-Kies-Gemische der Gruppen SE, SI, SW, 3. Gemische aus Splitt und Brechsand der Lieferkörnungen 0/5 bis 0/32 sowie Gemische aus Schotter, Splitt und Brechsand der Lieferkörnungen 0/45 und 0/56. 4. Recycling-Baustoffe (Zusammensetzung wie 3.) Den Baustoffen nach 1. oder 2. dürfen Baustoffe nach 3. zugegeben werden. Den Baustoffen nach 3. darf Natursand zugegeben werden. Jedoch muss der Anteil an Korn unter 2 mm mindestens 20 Gew.- % betragen. Weitere Bedingungen sind: – Anteil gröbste Kornklasse einschließlich Überkorn ≥ 10 Gew.- % – Überkorn ≤10 Gew.- % – Anteil < 0,063 mm nicht mehr als 7,0 Gew.- % (eingebauter Zustand)

11 T

684


– Anteil < 0,063 mm nicht mehr als 5,0 Gew.- % (eingebauter Zustand, untere 20 cm wenn Grundwasser bis zum Planum steigen kann) – Anteil > 2 mm mindestens 30 Gew.- % (eingebauter Zustand, obere 20 cm, Ausnahme Baustoffe nach 2. wenn Verformungsmodul und Verdichtungsgrad eingehalten sind) – Anteil > 2 mm nicht über 75 Gew.- % (eingebauter Zustand, obere 20 cm, Baustoffe nach 1.) – Anteil > 2 mm nicht über 85 Gew.- % (eingebauter Zustand, obere 20 cm, Baustoffe nach 3.) – Anteil > 16 mm höchstens 40 Gew.- % (eingebauter Zustand, obere 20 cm, Baustoffe nach 1. und 2.) – Anteil > 22 mm höchstens 40 Gew.- % (eingebauter Zustand, obere 20 cm, Baustoffe nach 3.) Die Bindemittel Bitumen und Zement bewirken unterschiedliche Eigenschaften in den Mischgütern. Das Bindemittel Bitumen ist – thermoplastisch (die Verformbarkeit hängt von der Temperatur ab, d.h. bei steigender Temperatur wird Bitumen weich und verarbeitbar bei sinkender Temperatur tritt eine Versteifung ein). 11 T

Bild 11.10:

Gewinnung von Bitumen

– reversibel (der Erhärtungsvorgang ist umkehrbar, d.h. es wird bei Erwärmung wieder weich und bei Abkühlung wieder fest, da die Erhärtung auf physikalischen Vorgängen beruht. Das Bindemittel Zement ist ein hydraulisches Bindemittel, welches durch die chemische Erhärtung – temperaturunabhängig und – nicht reversibel ist (d.h. der Prozess der Erhärtung ist nicht umkehrbar) Zement [von lateinisch caementum »Bruchstein«], wird durch Brennen von Kalk und Ton beziehungsweise von Mergel mit geeigneter Zusammensetzung und anschließendem Vermahlen des Zementklinkers hergestellt. Außer durch die Zusammensetzung des Zementklinkers können die Eigenschaften des Zements durch Zusätze variiert werden. Bitumen wird aus Erdöl (Kohlenwasserstoffverbindungen) gewonnen und wird durch Destillation in Raffinerien von Mineralölgesellschaften hergestellt. Durch Zusätze können die Eigenschaften des Bitumens verändert werden. Destillationsbitumen ist das im Asphalt am häufigsten verwendete Bindemittel. Es wird in fünf Sorten verwendet und dient zugleich als Grundlage für weitere Bindemittel.

685

11.6 Der Oberbau

Bild 11.11:

Zusammensetzung von Bindemitteln aus Bitumen

Um die Eigenschaften und den Verwendungsbereich von Bitumen festlegen zu können, müssen einige Prüfverfahren durchgeführt werden: – Bei der Nadelpenetration wird bei einer festgelegten Temperatur eine Nadel eine bestimmte Zeit mit einem Gewicht belastet und die Eindringtiefe der Nadel in zehntel Millimeter bestimmt. Die Penetration gibt Aufschluss über die Härte und den Verformungswiderstand des Bitumens bei normaler Temperatur. Nach dem Zahlenergebnis der Versuche wird die Bitumensorte benannt (siehe Tabelle 11.16 z.B. Eindringtiefe der Nadel 7 mm = Bitumensorte 50/70) – Der Erweichungspunkt Ring und Kugel zeigt die Verformbarkeit unter Belastung bei steigenden sommerlichen Temperaturen (Verdrückungen durch Lkw-Reifen im Asphalt) und gibt die obere Temperaturgrenze

des Anwendungsbereiches an. Bei der Ermittlung dieses Wertes wird eine Stahlkugel auf eine in zwischen zwei Ringen angebrachte Bitumenschicht gelegt. Im Laufe des Versuches wird das Bindemittel gleichmäßig erwärmt. Wenn die Probe sich um 25,4 ± 0,2 Millimeter nach unten durchgebogen hat, wird die entsprechende Temperatur ermittelt. – Der Brechpunkt nach Fraaß (wurde im Zuge der europäischen Normung durch andere Verfahren ersetzt) soll winterliche Bedingungen nachbilden und die untere Temperaturgrenze des Anwendungsbereiches angeben. Ein Bitumenfilm, welcher auf ein Prüfblech aufgeschmolzen oder aufgepresst wurde, bricht bei einer vorgeschriebenen Abkühlung und Durchbiegung des Prüfbleches. Der Versuch wird dabei in einem genormten Brechpunktgerät durchgeführt.

11 T

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Tabelle 11.16:

Prüfverfahren für Bitumen

Prüfung nach DIN EN 1426

Prüfung nach DIN EN 1427

Nadelpenetration („Eindringtiefe“)

Erweichungspunkt Ring und Kugel Brechpunkt nach Fraaß

Prüfung nach DIN EN 12 593

Schematische Darstellung des Untersuchungsverfahrens Vor Beginn der Prüfung:

Nach Beendigung der Prüfung:

11 T

Es wird die Anzahl 1/10 mm bestimmt, um die eine mit 100 g belastete genormte Nadel bei 25 °C in 5 Sekunden in das Bitumen eindringt.

Es wird die Temperatur bestimmt, bei der eine in einem Messingring befindliche Bitumenschicht bei gleichmäßiger Erwärmung unter dem Gewicht einer Stahlkugel eine bestimmte Verformung erfährt.

Das thermoplastische Bitumen besitzt bei Normaltemperatur eine bestimmte Härte, die sich in der Sortenbezeichnung wieder findet. Unter sommerlichen Bedingungen erweicht das Bitumen und neigt zu Verdrückungen oder Spurrinnenbildung bei Belastung. Bei winterlichen Temperaturen versprödet das Bitumen und bricht, damit neigt es zu Rissbildung bei Belastung oder Erschütterungen. Polymermodifiziertes Bitumen wird durch das Einmischen von Polymeren (Kunststoffe)

Der Brechpunkt gibt die Temperatur an, bei der eine auf ein Stahlblech aufgebrachte dünne Bitumenschicht bei gleichmäßiger Abkühlung unter dem Einfluss einer Dehnungsbeanspruchung bricht oder Risse bekommt.

erzeugt. Ziel ist die verbesserte Haftung des Bitumens am Mineralstoffgemisch und die Steigerung der Elastizität (geringere Versprödung im Winter und bessere Beständigkeit gegen Verformungen im Sommer). Zur Prüfung wird hierzu das Verfahren der Duktilitätsprüfung angewandt. Duktilität (aus dem Lateinischen von ducere (ziehen, führen, leiten)), ist die Fähigkeit oder auch das Verhalten eines Werkstoffes, unter Einwirkung äußerer Kräfte zur plastischen und damit dauerhaften Verformung zu neigen, ohne dass dabei Werkstofftrennungen auftreten. Bei der Prüfung von Bitumen wird eine Probe in ein so genanntes Duktilometer eingespannt und auseinander gezogen, bis der dabei

687

11.6 Der Oberbau

entstehende Bitumenfaden reißt. Die Länge des Fadens zum Zeitpunkt des Zerreißens wird als Duktilität des Bitumens bezeichnet. Elastische Rückstellung Mit der gleichen Versuchungsanordnung lässt sich die elastische Rückstellung (Rückverformung) von Bitumenproben bei 25 °C nach DIN EN 12607-3 und DIN V 52021-1 bestimmen. Dabei werden die Proben um 20 cm gezogen und mittig durchgeschnitten. Nach 30 min. wird die Länge der Halbfäden gemessen und die Rückformung in Prozent als Maß für die Elastizität der Proben angegeben. Tabelle 11.17:

Die Frostschutzschicht muss folgendes Verformungsmodul (nachgewiesen durch den Plattendruckversuch) besitzen: – Bauklassen SV, I bis IV: Ev2 = 120 MN/m2 – Bauklasse V und VI: Ev2 = 100 MN/m2 – Rad-/Gehwege: kein Nachweis – sowie bei Rad- und Gehwegen und sonstigen Verkehrsflächen Folgende Proctor-Verdichtungsgrade nach Tabelle 11.17 müssen erreicht werden:

geforderte Verdichtungsgrade nach Proctor DPr[ %]

Nr.

1

2

Bereich

Oberfläche Frostschutzschicht bis 0,2 m Tiefe

unterhalb des Bereiches Nr. 1

Baustoffgemische GW, GI sowie Baustoffgemische aus Brechsand, Splitt und gegebenenfalls Schotter der Lieferkörnung 0/5 bis 0/56

Bauklassen SV, I bis V

Bauklasse VI*

103 Ev2/Ev1•2,2

100 Ev2/Ev1•2,5

GE, SE, SW, SI

100 Ev2/Ev1 • 2,5

alle Baustoffgemische des Bereiches Nr. 1

100

11 T

Bild 11.13:

Beispiel für den Aufbau und die Zusammensetzung einer Schottertragschicht 0/45

Auch die Schotter- sowie die Kiestragschicht sind Tragschichten ohne Bindemittel. Der Unterschied zwischen der Schotter- und der Kiestragschicht besteht darin, das die Schottertragschicht aus gebrochenen Mineralstoffen und die Kiestragschicht aus ungebrochenen

Materialen besteht. Kies- oder Schottertragschichten stellen im Oberbau die 2. Tragschicht dar und bestehen aus hohlraumarmen, abgestuften Mineralstoffgemischen der Größen 0/32 bis 0/56. Genaue Sieblinienbereiche wer-

688


den in der ZTVT-Stb aufgeführt. Hier nur ein Beispiel: – Schottertragschichten (Schotter-SplittSand-Gemische) – Kiestragschichten (Kies-Sand-Gemische, evt. Zusatz gebrochener Stoffe) – Korngrößen 0/32, 0/45 oder 0/56 mm. – Herstellung im Zentralmischverfahren. Annässen zum Transport. – Kornanteil kleiner 0,063 mm max. 7 Gew.% (Kies) bzw. 8 Gew.- % (Schotter) nach dem Einbau.

11 T

Für die zweckmäßige Zusammensetzung des Baustoffgemisches ist die folgende Tabelle zu beachten. Tabelle 11.18:

Kornzusammensetzung einer HGT

Kornanteil im Mineralstoffgemisch in Gew.- % Körnung in mm

> 0,063

> 2,0

0/32 0/45

• 15

55 … 84

der gröbsan Überten Kornkorn klasse • 10

• 10

Tragschichten mit hydraulischen Bindemitteln sind – Verfestigungen (11.3) – Hydraulisch gebundene Tragschichten (HGT) – Betontragschichten – Walzbeton – Dränbetontragschichten

Richtwerte für den erforderlichen Bindemittelgehalt sind in Tabelle 11.19 angegeben. Er darf jedoch 3 Gew.- % bezogen auf das trockene Mineralstoffgemisch nicht unterschreiten. Wenn dadurch die mittlere Druckfestigkeit von 12 N/mm2 überschritten wird, sind Kerben in der frischen, verdichteten Tragschicht vorzusehen.

Die HGT ist eine Tragschicht, deren Merkmale, Lage, Begrenzung und Bezeichnung in den folgenden Regelwerken festgelegt ist: ZTVTStB 95, ZTVE-StB 94 und RStO 2001. Hydraulisch gebundene Tragschichten (HGT) bestehen aus ungebrochenen und/oder gebrochenen Mineralstoffgemischen und hydraulischen Bindemitteln. Technische und wirtschaftliche Gesichtspunkte haben dazu geführt, dass die HGT seit ihrer Einführung eine steigende Anwendung fand. Neben den Vorzügen der Plattenwirkung und damit geringer Beanspruchung des Untergrundes/Unterbaus sowie der Unempfindlichkeit gegenüber Temperaturschwankungen ergeben sich bei der Anwendung der HGT noch die folgenden Vorteile: – Geringe Empfindlichkeit gegen lang andauernde Lasteinwirkung, – kein Kriechen, – keine bleibenden Verformungen unter Lasten bei hohen Temperaturen. Als Bindemittel werden Zemente nach DIN 1164, Tragschichtbinder nach DIN 18506 oder hochhydraulische Kalke nach DIN 1060 verwendet. Schnell erstarrende Bindemittel sind möglichst zu vermeiden, bei niedrigen Temperaturen können sie jedoch zweckmäßig sein.

Tabelle 11.19:

Richtwerte für Bindemittelgehalte

Art des Bindemittels

Bindemittelmenge

Zement

3 … 5 Gew.- %

Hochhydraulischer Kalk

5 … 7 Gew.- %

Tragschichtbinder Festigkeitsklasse T 35

3 … 5 Gew.- %

Festigkeitsklasse T 15

5 … 7 Gew.- %

Die HGT wird unter Berücksichtigung bodenmechanischer Grundsätze hergestellt. Mit Hilfe des Proctorversuches werden der optimale Wassergehalt und die Proctordichte bestimmt. Der günstigste Einbauwassergehalt liegt um 1 % unter dem optimalen nach Proctor. Der Bindemittelgehalt wird so bemessen, dass die erforderliche Druckfestigkeit und der Frostwiderstand am Probekörper gewährleistet sind. Das Baustoffgemisch wird im Zentralmischverfahren hergestellt. Der Einbau erfolgt mit Straßenfertigern; die Verdichtung mit Gummiradwalzen (12 … 32 t). Zur Nachbehandlung wird mehrere Tage Wasser versprüht oder eine Bitumenemulsion aufgebracht.

689

11.6 Der Oberbau

Mischgutarten für Asphalttragschichten Bauklasse

Einbauart

SV

einschichtig

I

II – IV

V – VI

B, C, CS B1, C, CS B, C, CS

CS

obere (B, C, (B1, C, CS B2, C, CS mehr- Schicht CS)3 CS)3 schichA, B, C, untere B, C, CS, tig (AO, A, B, C, CS)3 Schicht (AO, A)3 CS, AO3 1

Siebdurchgangs in Gew.-%

3

100

90

0

100 90

80 65

60

20 40

40

60 20

20

80 4

100 0,25

0,71

2

5 8

Maschenweite

11,2 16 22,4 31,5

0 0,09

Siebrückstand in Gew.-%

bei einer Dicke der darüber liegenden Decke von mindestens 8 cm nicht vorzusehen, wenn untere Schicht aus AO oder A besteht nur bei Asphaltoberbau

2

Quadratlochwelte in mm

90

90

80 65

60

60

40

80

12 3

100 0,25

0,71

2

Maschenweite

5 8

11 T

11,2 16 22,4 31,5

0 0,09

20 40

40 20

0

100



Mischgutart A 100


90

0

100 90

80 60

20 40

40

40 20 10

60 80

20

3

0 0,09


Mischgutart B 100

100 0,25

0,71

2

Maschenweite

5 8

11,2 16 22,4 31,5

Asphalttragschichten bestehen aus kornabgestuften Mineralstoffgemischen gebrochener oder ungebrochener Gesteine und Straßenbaubitumen (Bindemittel) der Sorten B 50/70 bis 160/200. Hauptsächlich jedoch wird bei uns in Deutschland B 70/100 verwendet. Es liegen fünf unterschiedliche Mischgutarten nach ZTVT-StB für unterschiedliche Verkehrsbelastungen (Bauklassen) vor. Die Asphalttragschicht kann ein- bzw, zweischichtig eingebaut werden.

Tabelle 11.20:


Betontragschichten haben wegen ihrer großen Steifigkeit eine günstige lastverteilende Wirkung. Sie können deshalb vorteilhaft auf Verkehrsflächen mit starker und sehr starker Belastung (i.d.R. unter Betondecken) angewendet werden. Das Baustoffgemisch einer Betontragschicht unterscheidet sich von den Baustoffgemischen einer Bodenverfestigung oder einer HGT wesentlich. Als entscheidendes Merkmal gilt hier, dass Betontragschichten nach betontechnologischen Grundsätzen herzustellen sind, nicht, wie bei einer Bodenverfestigung oder HGT. Der Einbauwassergehalt einer Betontragschicht muss so hoch sein, dass das Betonprinzip Gültigkeit hat, nämlich Umhüllung der Zuschläge mit Zementleim, im Gegensatz zur Bodenverfestigung und der HGT, wo die Konsistenz nur eine punktweise Vernetzung der Zuschläge zulässt. Alle hydraulisch gebundenen Tragschichten unterliegen den gleichen Einbaubedingungen. D.h. der Einbau geschieht bei Temperaturen von > 5 und < 25 bis 30° C mit Fertigern. Wichtig ist, dass den Gemischen durch zu trockene oder saugende Unterlagen kein Wasser entzogen wird. Um eine wilde Rissbildung zu vermeiden, müssen bei hydraulischen Tragschichten die eingebauten Schichten in frischem Zustand gekerbt werden. Das Kerbenbild sollte unter Betondeckdecken mit dem Fugenbild der Betondecke übereinstimmen. Wie bei Beton müssen hydraulische Tragschichten mind. 3 Tage feucht gehalten werden, mit Folien abgedeckt werden oder mit lösungsmittelfreien Bitumenemulsionen angesprüht werden.


Mischgutart C und CS Bild 11.14:

Sieblinien für Tragschichtmaterial

690


Tabelle 11.21:

Anforderungen an Mineralstoffgemische und Asphaltmischgut für Tragschichten Nach ZTVt-StB

Mischgut- Körnung art

1)

Körnung Körnung gröbste Überkorn BindeMarshall- Marshall- Hohlraum> 2 mm im < 0,09 mm Körnung höchst. mittelge- Stabilität Fließwert gehalt** Mineralim Mine- mind. halt für den bei 60° (Marshallstoffgemisch ralstoffgeRegelfall mind. Probemisch körper)

–

mm

Gew.– %

AO

0/2 – 0/32

0 – 80

Gew.– % Gew.– % Gew.– % Gew.– % 2 – 20

10

20

3,3

2,0

1,5 – 4,0 4,0 – 20,0

A

0/2 – 0/32

0 – 32

4 – 20

10

10

4,3

3,0

1,5 – 4,0 4,0 – 14,0

B

0/22; 0/32; 0/16*

> 35 – 60

3 – 12

10

10

3,9

4,0

1,5 – 4,0 4,0 – 12,0

C

0/22; 0/32; 0/161

> 60 – 80

3 – 10

10

10

3,6

5,0

1,5 – 4,0 4,0 – 10,0

CS

0/22; 0/32; 0/16*

> 60 – 80

3 – 10

10

10

3,6

8,0

1,5 – 5,0 5,0 – 10,0

mm

Vol.– %

Nur für Ausgleichsschichten

Tragschichten Anforderungen nach ZTVT 6)

Tragschichten ohne Bindemittel Frostschutzschicht

Kiestragschicht

0/63 mm: 20 cm

–

B. Kl. SV-VI

DPr 103 %

DPr 103 % 1)

Tragschichten mit Bindemittel

Schotter- Verfestigung tragschicht

0/32 mm : 12 cm 0/45 mm : 15 cm 0/56 mm : 18 cm

11 T

kN

HGT

BetontragAsphaltschicht tragschicht

je Schicht je Schicht Baumischoder Lage verfahren oder Lage 15 cm Zent- 0/32 12 cm 12 cm 4) ralmischver- 0/45 15 cm fahren 12 cm

DPr 98 % der noch nicht erstarrten Schicht 5 3,5 N/mm2 in geschlossener Ortslage unter Fahrbahndecken aus evtl. ^ 100 % Beton: 6 N/mm2

je Schicht oder Lage 8 cm 5)

5 N/mm2 95 – 97 % über Serien- 2) Marshallfestigkeit der Dichte; 4 – Betonfestig- 20 % Hohlkeitsklasse raum 2)

zulässige Abweichungen: ± 2 cm

± 2 cm

± 1,5 cm

± 1,0 cm

unter Fahrbahndecken aus Beton: + 0,5 cm bzw. -1,5 cm zulässige Unebenheiten: 3 cm

2 cm

3 cm; unter Asphalt 1,5 cm

1,5 cm

1 cm

691

11.6 Der Oberbau

Tragschichten Anforderungen nach ZTVT 6)

Tragschichten ohne Bindemittel Frostschutzschicht

Kiestragschicht

Mindestdicke je nach Größtkorn EV2 120 MN/m2 bei V und VI 100 MN/m2

1) 2) 3) 4) 5) 6)

Tragschichten mit Bindemittel

Schotter- Verfestigung tragschicht

HGT

BetontragAsphaltschicht tragschicht

zulässige Unterschreitung i. M. 10 % bei Einzelwerten: 3,5 cm

3 cm

3 cm

2,5 cm

2,5 cm

—

MarshallFließwert 1,5 – 4 mm 3) zulässige Abw. – 0,5 mm + 1,5 mm

Ev2 in MN/m2 bei 20 cm bei 15 cm 150 150

—

bei 25 180 bei 20 180

—

in bestimmten Fällen auch 100 %, → ZTVT je nach Mischgutart → ZTVT bei CS: 1,5 bis 5,0 mm bei Verdichten mit Innenrüttler 15 cm bei Ausgleichsschichten gelten andere Werte → ZTVT bei Asphalttragschichten muss darüber hinaus auch die Bindemittelmenge nachgewiesen werden.

Bild 11.15:

Anforderungen an fertige Tragschichten

Die Schichtdicken der Tragschichten müssen – wie bei allen Befestigungsschichten im Straßenbau – mit den Korngrößen abgestimmt werden. Die Schichtdicke sollte deshalb mindestens das 2,5-fache des Größtkorndurchmessers betragen. Tragdeckschichten (TDS) sind eine Kombination aus Trag- und Deckschicht (nach ZTV Asphalt-StB, Zusätzliche technische Vertragsbedingungen für Asphaltmischgut im Straßenbau). Sie sind hohlraumarm und kornabgestuft (0/16) und werden in 5 bis 10 cm Dicke für Straßen untergeordneter Bedeutung, auf ländlichen Wegen sowie Rad- und Gehwegen einschichtig eingebaut.

11.6.2 Binderschichten Asphaltdecken stellen vor den Fahrbahndecken aus Beton und Pflaster die meisten Flächenbefestigungen in Deutschland. Asphalt ist ein natürlich vorkommendes meist aber künstlich hergestelltes Gemisch aus dem Bindemittel

Bitumen mit Mineralstoffen und eventuellen Zusätzen. Durch die Auswahl unterschiedlicher Bitumensorten, die Zugabe von Gesteinsmehl (Füller) und gebrochener oder ungebrochener Körnung können die Eigenschaften des Asphalts verändert werden. Asphaltbinder besteht aus einem Mineralstoffgemisch abgestufter Körnung mit Straßenbaubitumen als Bindemittel. Der Name deutet bereits auf die Hauptaufgabe der Binderschichten hin, die die Trag- und Deckschicht schubfest miteinander verbinden sollen. Das Mischgut wird im heißen Zustand eingebaut und verdichtet. Die Zusammensetzung ist so abgestimmt, dass damit standfeste Binderschichten hergestellt werden können, deren Lagerungsdichte und Korngrößenverteilung sich unter Verkehr nur wenig verändert. Asphaltbinder kann als Binderschicht auf Straßen und Wegen aller Art sowie auf anderen Verkehrsflächen eingebaut werden. In der Regel ist ein einlagiger Einbau vorzusehen. Binder 0/11 dient nur zum Profilausgleich.

11 T

692

80

40

40

60

30 25

80

8

100 0,71

2

5 8

Bild 11.16:

Asphaltbinder 0/16 S 100 90

100 80

80 60

20

0 20 40

40

40

60 25

80

9

0 3 0,09

100 0,25

0,71

Maschenweite

Bild 11.17:

2

5 8


Asphaltbinder 0/16

11 T

Bild 11.18:

Binderschicht hinein ersichtlich. Draus leitet sich die Erfordernis einer schubfesten Verbindung zwischen der Trag- und der Deckschicht her, die durch Verzahnung und Verklebung erreicht wird. Die Korngröße des Mineralstoffgemisches der Binderschicht ergibt sich durch die Korngrößen der Deck- und der Tragschicht. (Deckschicht = 0/11, Tragschicht = 0/32 ⇒ Binderschicht = 0/16 oder 0/22)



0,25

Maschenweite

11,2 16 22,4 31,5

0 4 0,09


20

75

60

20

0


100 90

100

11,2 16 22,4 31,5



Schubspannungen im Asphalt

Aus Bild 11.18 ist ein Anwachsen der Schubkräfte von der Fahrbahnoberfläche bis in die

Die Asphaltbinderschichten haben im Asphaltpaket die wichtige Aufgabe der Schubsicherung und optimalen Verzahnung der Deck- mit der Tragschicht.

11.6.3 Deckschichten aus Asphalt Deckschichten aus Asphalt bestehen aus – Asphaltbeton (0/5 bis 0/16) – Splittmastixasphalt (0/5 bis 0/11) – Gussasphalt (0/5 bis 0/11) – Asphaltmastix (0/2) – Offenporiger Asphalt (OPA) Asphaltbeton (AB) besteht aus einem Mineralstoffgemisch abgestufter Körnung mit Straßenbaubitumen als Bindemittel (ZTV AsphaltStB 01). Das Mischgut wird im heißen Zustand eingebaut und verdichtet. Die Zusammensetzung ist so abgestimmt, damit widerstandsfähige und verkehrssichere Deckschichten hergestellt werden können, die nur noch einen geringen Hohlraumgehalt aufweisen und deren Lagerungsdichte und Korngrößenverteilung sich unter Verkehr nur wenig verändert. Asphaltbeton kann als Deckschicht auf Straßen und Wegen aller Art sowie auf anderen Verkehrsflächen eingebaut werden. Deckschichten aus Asphaltbeton müssen eine dem Verwendungszweck angemessene Rauheit aufweisen. Im Allgemeinen erübrigt sich eine zusätzliche Bearbeitung der Oberfläche. Bei Vorliegen außergewöhnlicher Einbau- oder Verkehrsbedingungen können Abstumpfungsmaßnahmen durch Einstreuen und Einwalzen von Edelbrechsand oder Edelsplitt 2/5mm zweckmäßig sein. Die Sieblinie zeigt als Beispiel einen Asphaltbeton mit 0/11er Siebline. (Bild 11.19)

693

40

40

60

40

20

80

13

0 7 0,09

100 0,25

0,71

Maschenweite

Bild 11.19:

2

5 8


Asphaltbeton 0/11

Splittmastixasphalt (SMA) besteht aus einem Mineralstoffgemisch mit Ausfallkörnung, aus Straßenbaubitumen als Bindemittel und aus stabilisierenden Zusätzen. Als Folge ergibt sich – ein hoher Splittgehalt – ein hoher Anteil der größten Korngruppe – ein hoher Bitumen- und Fülleranteil (Mörtel) – mittlere Korngruppen sind nicht/bzw. weniger vertreten (= Ausfallkörnung) Als Mastix wird das Gemisch von Bitumen und Sand bezeichnet. Das Mischgut wird im heißen Zustand eingebaut und verdichtet. Ein hoher Splittgehalt ergibt ein in sich abgestütztes Splittgerüst, dessen Hohlräume mit Asphaltmastix weitgehend ausgefüllt sind. Die gleichzeitige Verwendung hoher Bindemittelgehalte erfordert die Zugabe stabilisierender Zusätze, um eine Entmischung bei Herstellung, Transport, Einbau und Verdichtung des Splittmastixasphaltes zu verhindern. Die Zusammensetzung des Splittmastixasphaltes ist so abgestimmt, dass der Asphaltmastix den Zusammenhalt des Splittgerüstes dauerhaft sichert und damit widerstandsfähige und verkehrssichere Deckschichten hergestellt werden können, die nur noch einen geringen Hohlraumgehalt aufweisen und deren Lagerungsdichte und Korngrößenverteilung sich unter Verkehr nur wenig verändert. Splittmastixasphalt kann als Deckschicht auf Straßen und Wegen aller Art sowie auf anderen Verkehrsflächen eingebaut werden. Splittmastixasphalt ist auch für Deckschichten in ungleichmäßiger Dicke geeignet. In besonderen Fällen kann bei den Bauklassen

100 90

100 80

20

60

40

55

40

60

30 30

20

80

20

13

0 8 0,09

0


20

60

60

SV, I bis III und bei besonderen Beanspruchungen polymermodifiziertes Bitumen entsprechender Viskosität vorgesehen werden. Deckschichten aus Splittmastixasphalt müssen eine dem Verwendungszweck angemessene Rauheit aufweisen. Hierzu sind in der Regel Abstumpfungsmaßnahmen durch Abstreuen und Einwalzen von Edelbrechsand oder Edelsplitt 2/5 mm zweckmäßig. Unten stehendes Bespiel zeigt das Mineralstoffgemisch eines 0/8er Splittmastix. (Bild 11.20)

100 0,25

0,71

Maschenweite

Bild 11.20:

2

5 8

11,2 16 22,4 31,5

80

0


85


100 90

100

11,2 16 22,4 31,5


11.6 Der Oberbau


Splittmastixasphalt 0/8

Da die Deckschichten aus Splittmastixasphalt nur noch einen geringen Hohlraumgehalt aufweisen, verändern sie sich unter Verkehr nur wenig und es entstehen keine Verdrückungen und Nachverdichtungen. Damit ist SMAMischgut geeignet für alle Bauklassen, insbesondere für hoch belastete Autobahnen und Stadtstraßen.

Bild 11.21:

Fahrbahnaufbau A 20

11 T

694


100 85

80

40

20

60

60

0

40 50

32

60

20 22

80 100 0,25

0,71

Maschenweite

Bild 11.23:

2

5 8

11,2 16 22,4 31,5

0 0,09


Gussasphalt 0/8

80 60

0

85

20 40

60

40

60 30

80

20 0 0,09


100

100

100 0,25

0,71

Maschenweite

Bild 11.24:

2

5 8

11,2 16 22,4 31,5

100 90


Gussasphalt (GA) ist eine dichte Masse aus Splitt, Sand, Füller und Straßenbaubitumen, deren Mineralstoffgemisch hohlraumfrei zusammengesetzt ist. Der Bindemittelgehalt ist auf die Hohlräume des Mineralstoffgemisches so abgestimmt, dass diese im Einbauzustand voll ausgefüllt sind oder ein geringer Überschuss an Bindemittel vorhanden ist und dass damit widerstandsfähige und verkehrssichere Deckschichten hergestellt werden können. Gussasphalt ist in heißem Zustand gieß- und streichbar und bedarf beim Einbau keiner Verdichtung. Die Oberfläche wird unmittelbar nach dem Einbau des Gussasphaltes durch Aufrauen oder Abstumpfen nachbehandelt. Gussasphalt kann als Deckschicht auf Straßen und Wegen aller Art sowie auf anderen Verkehrsflächen eingebaut werden. Gussasphalt 0/5 soll nur ausnahmsweise für Fahrbahnen verwendet werden. Er eignet sich besonders für Rad- und Gehwege. Die Gussasphaltdeckschicht ist in den Fahrstreifen beim Einbau an der Oberfläche mit Splitt 2/5 oder 5/8 mm Siebdurchgangs in Gew.-%

11 T

Detail


Bild 11.22:

maschinell (kleine Flächen mit der Hand) aufzurauhen. Auf allen anderen Flächen kann auch mit Sand abgestumpft werden. Asphaltmastix (AM) ist eine dichte Masse aus Sand und Füller mit Straßenbaubitumen. Asphaltmastix ist in heißem Zustand gieß- und streichbar. Beim Einbau wird Splitt aufgestreut und eingedrückt. Asphaltmastix und Splitt zusammen ergeben die Asphaltmastixdeckschicht. Asphaltmastixdeckschichen sind weniger geeignet für Straßen mit schnellem Verkehr. Asphaltmastix wird in der Regel mit Schiebern, Verteilerrahmen oder sonstigen Verteilergeräten aufgebracht. Auf die heiße Oberfläche werden 15 bis 25 kg/m2 leicht mit Bindemittel umhüllter Edelsplitt der Lieferkörnungen 5/8, 8/11 oder 11/16 aufgebracht. Die Bindemittelmenge ist so zu wählen, dass das Abstreumaterial gut streufähig ist. Der Splitt muss unmittelbar nach dem Aufbringen mit ausreichend schwerer Walze bis zur Unterlage in den Asphaltmastix eingearbeitet werden. Nach dem Erkalten der Asphaltmastixdeckschicht ist das überschüssige Abstreumaterial zu entfernen. Nicht fest haftender Splitt ist durch Abwalzen mit Glattmantelwalzen oder durch andere geeignete Maßnahmen zu lösen. Der abgelöste Splitt ist ebenfalls zu entfernen. Die Oberfläche muss gleichmäßig beschaffen sein und eine dem Verwendungszweck angemessene Rauheit aufweisen.


Asphaltmastix

Offenporige Asphaltdeckschichten (OPA) stellen unter den Deckschichten eine Besonderheit dar, da sie einen hohen Hohlraumgehalt aufweist, bei dem die Hohlräume überwiegend untereinander verbunden sind. Hiermit sind zwei Absichten verbunden:

695

11.6 Der Oberbau

– Die Schallwellen sollen sich in den Hohlräumen brechen und die Decke wirkt dadurch lärmmindernd. – Das Oberflächenwasser soll einsickern und innerhalb der Schicht ablaufen, so dass die Aquaplaninggefahr gemildert wird. Erste Erfahrungen mit offenporigem Asphalt belegen eine deutliche Reduzierung des Schallpegels. Gleichzeitig traten aber schnelle Auflösungen der Deckschichten auf, die ihre Ursache vermutlich in der schnelleren Alterung und Verhärtung des Bitumens infolge Lufteintritt und Verwendung schlechten Splittes hatten. Eine besonders wichtige Maßnahme ist die Abdichtung der Unterlage und das frühzeitige Ableiten des Wassers, damit ein Durchfeuchten der unten liegenden Schichten verhindert wird. Oberflächenschutzschichten (ZTV BEA-StB, Zusätzliche technische Vertragsbedingungen für die bauliche Erhaltung von Asphaltstraßen) sind dünne Schichten; die auf die vorhandene Unterlage aufgebracht werden. Sie werden ausgeführt als: – Oberflächenbehandlungen, – Schlämmen. Als Oberflächenbehandlung wird das Anspritzen der Unterlage mit einem Bindemittel (Bitumenemulsion z.B. U 70 K) und das anschließende Abstreuen mit rohem oder bindemittelumhüllten Edelsplitt bezeichnet. Nach Anzahl der Arbeitsgänge sind zu unterscheiden: – einfache Oberflächenbehandlung, – einfache Oberflächenbehandlung mit doppelter Splittabstreuung, – doppelte Oberflächenbehandlung. Bitumenemulsionen sind gieß- und spritzbar, weil das harte, zähflüssige Bitumen mit Wasser und Emulgator zu einer Emulsion verarbeitet wurde. Schlämmen sind Gemische aus kornabgestuften feinkörnigen Mineralstoffen, Bindemitteln

und Wasser. Sie dienen der Versiegelung und werden in einem oder zwei Arbeitsgängen ausgeführt. Schlämmen, die auf vorausgegangener Oberflächenbehandlung aufgebracht werden, ergeben dickere Schutzschichten, bei denen das Splittgerüst der Oberflächenbehandlung verfüllt und gebunden wird. Oberflächenschutzschichten werden vorwiegend auf Straßen der Bauklassen IV bis VI sowie auf Wegen und Plätzen angewendet. Oberflächenschutzschichten werden angewendet, um die Verkehrsfläche vor Zerstörung infolge Eindringens von Feuchtigkeit oder sonstiger Einflüsse aus Witterung und Verkehr zu schützen. Darüber hinaus können durch Oberflächenbehandlungen sowohl die Griffigkeit als auch die Sichtbedingungen bei Nacht und Nässe verbessert werden. Die Deckschichten decken den Oberbau dicht ab. Sie sollen eben, griffig, beständig und möglichst hell sein.

11.6.4 Pflaster- und Plattenbeläge Folgende Arten lassen sich unterscheiden: – Pflastersteine und Platten aus Beton – Pflasterklinker und Klinkerplatten – Pflastersteine und Platten aus Naturstein (Vgl. LF 2, Natürliche Gesteine) – Bordsteine und Einfassungssteine aus Beton – Bordsteine aus Naturstein – Bordrinnen- und Muldensteine aus Beton – Sonstige Betonerzeugnisse für Flächenbefestigungen Der Oberbau besteht aus der Pflasterdecke und den Tragschichten. Die Begrenzung zwischen den Tragschichten und der Pflasterdecke wird als Unterlage bezeichnet. Nach RStO 01 können die Tragschichten, je nach Anforderung und Bauweise, unterschiedlich aufgebaut sein. Ein Beispiel zeigt das folgende Bild.

11 T

696


Pflaster bzw. Plattenblog Fugelfüllung Battung

Decke Unterlage

obere Tragschicht

Oberbau

untere Tragschicht = Frostschutzschicht

Bild 11.25:

Dammschüttung

Unterbau

anstehender Baden

Untergrund

möglicher Oberbau mit Pflasterbelag

Die Pflasterdecke besteht aus dem eigentlichen Pflaster, der Bettung und der Fugenfüllung. Die wichtigsten Kriterien für ein Pflaster sind: – Druckfestigkeit, – Frostbeständigkeit, – Abriebfestigkeit, – Maßhaltigkeit. Bei der Wahl der Dicke des Pflasters sind Verkehrsart und Verkehrsmenge zu berücksichtigen. Die Dicke der Bettung beträgt mindestens 3 cm und höchstens 5 cm in verdichteTabelle 11.22:

tem Zustand. Als Bettungsmaterial eignet sich Brechsand, Splitt, Kies oder Natursand der Körnung 0/5 mm. Das Überkorn soll 8 mm nicht überschreiten. Bei zu erwartender hoher Belastung durch schwere Fahrzeuge kann dem Bettungsmaterial etwas Zement, Kalk oder Trasskalk zugegeben werden. Oder die Tragschichten werden mit Beton oder Asphalt ausgebildet. Für Pflasterbauweisen dienen hauptsächlich die in Tabelle 11.22 zusammengestellten Pflastersteine. Regelbauweise nach ZTV Pflaster ist allerdings die ungebundene Bauweise.

Maße für Pflastersteine

Natursteinpflaster (b · l · h)

11 T

Betonpflaster und Platten (b · l · h)

Großpflaster Kleinpflaster Mosaik DIN Betonpflaster VerbundpflasDIN 18502 DIN 18502 18502 DIN 18501 ter DIN 18501

b 12 bis 16 l 12 bis 22 h 13 bis 16

Planum

8 bis 10 8 bis 10 8 bis 10

4 bis 6 4 bis 6 4 bis 6

16 · 16 · 14 16 · 24 · 14 16 · 16 · 12 16 · 24 · 12 10 · 20 · 10 10 · 10 · 8

Das Pflasterbett wird meist zwischen Lehren abgezogen. Dabei muss die Oberfläche des Pflasterbettes mit der gleichen Querneigung wie die Pflasteroberfläche hergestellt werden (mindestens 2,5 % besser 3,0 %). Die Pflastersteine werden aus mehreren Paketen (quergemischt) entnommen und auf das vorverdichtete Pflasterbett flach oder hochkant

etwa 40 Formen h 6 bis 10

Klinker (b · l · h)

Gehwegplatten DIN 485

30 · 30 · 4 35 · 35 · 5 40 · 40 · 5 50 · 50 · 6 + Ergänzungsplatten

DIN 18503 24 · 11,8 · 7,1 24 · 11,8 · 5,2 DIN 105 24 · 11,5 · 5,2 24 · 11,5 · 7,1 ungenormt 20 · 10 · 7,1 19,5 · 9,2 · 8,5 Klinkerplatten z.B. 20 · 20

verlegt. Das Verlegen beginnt an den vorher hergestellten Rändern und Einfassungen. Die erforderliche Fugenbreite beträgt 3 mm bis 5 mm. Als Hilfsmittel zum Verlegen dienen Alu-Verlegeschienen, Schnüre etc. Zur Sicherung des Montagezustandes sollen verlegte Flächen sofort mit Fugenmaterial (Körnung 0/2 mm) abgestreut und eingefegt werden.

697

11.6 Der Oberbau

Die Verdichtung erfolgt mit Flächenrüttlern mit Gummischuh oder NeopreneSchutzplatte. Das Verdichten erfolgt vom befestigten Rand zur Mitte hin, nachdem die Fugen mit Sand eingeschlämmt sind. Nach dem Einrütteln ist die Fläche erneut einzusanden. Es empfiehlt sich, die Fläche vor der Nutzung einige Tage ruhen zu lassen. So kann überschüssiges Wasser abwandern (höhere Stabilität). Um eine Wasserdichtigkeit Tabelle 11.23:

zu erreichen (z.B. Tankstellen) ist ein Verfüllen mit Vergussmassen möglich. Die Große Anzahl der Pflaster lässt sich nach Größe, Format, Material, Verband und Verwendung ordnen (Tabelle 11.23). An Pflastersteine für den Straßenbau werden andere Anforderungen gestellt als an Steine für den Hochbau. Anforderungen an die Pflasterdecke zeigt Tabelle 11.24:

Pflastersteine und Verbände

11 T

698


Tabelle 11.24: zweckmäßig eben dicht tragfähig griffig geneigt

Anforderungen an eine Pflasterdecke beständig

schön

bruchfest formschön abriebfest farbenschön frostbeständig beständig gegen durch den Verband schön chemische Einflüsse

Steine für den Straßenbau haben eine hohe Rohdichte, eine große Druckfestigkeit und eine geringe Wasseraufnahme. Diese Eigenschaften bilden zusammen die wichtige Frostbeständigkeit.

11.6.5 Deckschichten aus Beton

11 T

Erste Betonstraßen gehen auf die Zeit der Römer zurück (opus caementitium). Hierbei wurden Kies und zerschlagene Steine mit Kalk oder Mörtel in einer Dicke von ca. 50 cm hergestellt. In der Regel wurde eine solche Schicht mit Steinplatten oder Schotter abgedeckt. Heutige Fahrbahndecken aus Beton sind zementgebundene Befestigungen von Verkehrsflächen. Der Beton bildet die Fahrbahndecke und ganz oder teilweise die Tragschicht. Die Herstellung erfolgt durch Einbringen von Baustellen- oder Transportbeton zwischen stehender oder gleitender Schalung. Eine Bewehrung, gleich welcher Art, wird nur in Sonderfällen vorgesehen. Die Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaues von Verkehrsflächen – RSt0 01 unterscheiden für Fahrbahnen und Verkehrsflächen die Bauklassen SV, I bis VI. Tragschichten mit hydraulischen Bindemitteln sind der Regelfall. Betondecken weisen selbst bei hoher Beanspruchung eine lange Lebensdauer auf. Ihre Herstellungskosten sind im Vergleich zu Asphaltdecken zwar teuer, dafür sind die Erhaltungskosten aber gering. Beton wird aus heimischen Baustoffen hergestellt. Er ist umweltverträglich und stellt keine Gefahr für Boden und Grundwasser dar. Betonfahrbahndecken werden primär für den Neubau von Autobahnen eingesetzt.

Im Einzelnen ergeben sich folgende Vorteile für Betondecken: – Wirksame Lastverteilung – Verformungsstabil, auch beim Spur fahren – Unempfindlich gegen hohe und tiefe Temperaturen – Griffig, auch kurz nach der Herstellung – Verkehrssicher, besonders bei Dunkelheit und Nässe – Tragfähig, auch bei hohen Achslasten – Gefahrlos wieder verwendbar in Frostschutzschichten oder als hydraulisch gebundene Tragschicht Für den Bau von Bundes-, Landes-, Kreis- und Gemeindestraßen kommen Betondecken aufgrund der hohen Herstellungskosten nur selten zum Einsatz. Bei Gemeindestraßen ist zusätzlich die Erneuerung von Versorgungsleitungen unter Betondecken schwierig. Im Wirtschaftswegebau stellen Betondecken wirtschaftliche Lösungen dar. Sie erfordern kaum Pflege und lassen sich leicht sauber halten. Durch die Plattenwirkung verteilen Sie auch große Achslasten gleichmäßig auf den Untergrund und sind daher auch für wenig tragfähige Böden geeignet. Eine Bewehrung mit Dübeln und Ankern kann entfallen. Kantenschäden durch landwirtschaftliche Geräte treten kaum auf. Spurwege passen sich besonders harmonisch in die Landschaft ein. Sie können als Ortbeton oder mit Spurplatten hergestellt werden. Einmündungsbereiche lassen sich mit Rasengitteroder Betonsteinen ergänzen. Als Vorteile des Spurweges ergeben sich: – Verminderung der Versiegelung im Wegebereich um 40 % – Versickerung des Oberflächenwassers vor Ort – Minderung der Barrierewirkung für Insekten und Kleinsäuger – Neuer Lebensraum für Kleintiere und Pflanzen – Geringe Hitzeentwicklung im Sommer – Langsame Fahrweise – Zurückdrängung unerwünschten Verkehrs Daher bietet sich ein Spurweg auch für Anliegerstraßen und befahrbare Wohnwege an (derzeit leider noch nicht ausgeführt).

699

11.6 Der Oberbau

Auch für den Radwegebau werden Betondecken mit Gleitschalungsfertigern hergestellt. Ein Vorteil ergibt sich aus dem geringen Pflegebedarf. Auch hier können, wie im landwirtschaftlichen Wegebau, Dübel und Anker in den Fugenbereichen entfallen. Besonders für Busverkehrsflächen mit hohen Beanspruchungen sind Betondecken geeignet. Die Reifen der stehenden Fahrzeuge bei hohen Temperaturen im Sommer führen nicht zu Verdrückungen. Austropfendes Öl oder Kraftstoff greift die Betondecke nicht an. Schubkräfte durch Beschleunigen, Lenkbewegung und Abbremsen der Busse können durch Betondecken gut aufgenommen und in den Unterbau weitergeleitet werden. Daher sind Betondecken für Busbuchten, Buskaps und Busspuren gut geeignet. Weiterhin sind noch zu nennen: – Industrieböden, – Flugverkehrsflächen, – Lkw-Abstellflächen oder – Panzerstraßen für die sich Betondecken sehr gut bewährt haben. Die wichtigsten Merkmale einer Betondecke im Autobahnbau sind: – Fahrstreifen und Standstreifen erhalten gleiche Dicke und Qualität – Deckendicke 30 cm (dieses gewährleistet u.a. 30 Jahre Nutzungsdauer) – Kurze unbewehrte Platten (5,00 m · 4,25 m) – Verdübelung der Querfugen – Verankerung der Längsfugen – Abdichtung der Fugen (elastische Fugenprofile, bituminöse Vergussmassen – Hydraulisch gebundene Tragschicht (HGT oder Betontragschicht) mit Kerben Zur Herstellung einer optimalen Betondecke müssen die folgenden Normen beachtet werden: – Boden: ZTVE-StB – Tragschichten: ZTVT-StB – Zuschlag: DIN 4226, TL Min-StB, TP Min-StB, RG Min-StB – Zement: DIN EN 197-1, DIN EN 196-1 bis 6 – ZTV Beton StB 01 – ZTV Beton-StB 2001 – Straßenbau: RStO 01

Eine Betonstraße setzt sich aus dem Untergrund, dem Unterbau (gegebenenfalls Dammlage) und dem Oberbau zusammen und wird nach der RStO 01 bemessen. Die Dicke des Oberbaus richtet sich nach der Frostempfindlichkeit des Untergrundes und der Bauklasse. Verkehrsflächen lassen sich den einzelnen Bauklassen zuordnen. Dieses gilt u.U. auch für Straßentypen. Hierbei sind nicht alle Typen für den Betonstraßenbau geeignet. Im Regelfall ergibt sich aber für Straßen die zugehörige Bauklasse aus der Anzahl der Lkw (> 2,8 t) und Busse (9 Sitzplätze) die innerhalb des Bemessungszeitraumes die Straße befahren. Aus der Bauklasse ergibt sich der Aufbau des Oberbaus nach den Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaus von Verkehrsflächen (RStO). Hierbei sind die Bauweisen nach den Zeilen 1 und 2 für den Fernstraßenbau und sonstige hoch belastete Flächen geeignet die Bauweisen nach der Zeile 4 für den landwirtschaftlichen Wegebau und den Radwegebau. Die Bauweise nach Zeile 3 wird heute nur selten angewandt. Prinzipiell zeigt die Tabelle mit den Bauweisen, dass sich auf der Unterlage (EV2 45 MN/m2) zwei Tragschichten befinden (Zeilen 1 und 2). Dabei stellt die untere Tragschicht die ungebundene Frostschutzschicht dar. Die obere Schicht ist im Regelfall mit hydraulischen Bindemitteln als HGT oder als Bodenverfestigung ausgeführt. Die Zeile 2 der RStO sieht eine Asphalttragschicht über der Frostschutzschicht vor. Den Abschluss bildet die Betondecke. Sie ist je nach Bauklasse 16 cm bis 30 cm dick; für Wirtschaftswege 14 bis 16 cm und für Radwege 12 cm. Zur Vermeidung von wilden Rissen und für Längenänderungen (Abkühlung, Erwärmung) werden Fugen angeordnet. Die Fugen sind dicht auszubilden. (ZTV Fug-StB) Dadurch entstehen Platten, die in der Regel das 25fache der Plattendicke, bei quadratischen Platten das 30fache der Dicke nicht überschreiten sollen (max. 7,5 m Kantenlänge). In Tunnelstrecken sollen die Plattenabmessungen in der Regel das 20fache der Plattendicke nicht überschreiten. Bei einem Verhältnis der Plattenabmessungen Breite zu Länge kleiner 0,4

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700


soll eine obere Betonstahlbewehrung angeordnet werden. Im Autobahnbau werden heute alle 5,0 m Fugen in Querrichtung vorgesehen. In Längsrichtung wird bei mehr als 4,0 m Fahrbahnbreite eine Fuge vorgesehen, bei mehr als 10,0 m Fahrbahnbreite 2 Fugen. Bei Parkflächen wird jeder Stellplatz durch eine Fuge getrennt. Fugen sollten sich möglichst in einem Winkel von 90° schneiden oder treffen. Längsfugen sollten möglichst im Bereich der Fahrbahnmarkierungen liegen. Es werden drei Arten von Fugen unterschieden: Scheinfugen sind Sollbruchstellen in einer Betondecke, die durch Querschnittsschwächung (Kerben) an der Oberseite der Decke hervorgerufen werden. Unterschieden werden Querscheinfugen, die quer zur Fahrbahn verlaufen und Längsscheinfugen, die in Längsrichtung verlaufen. Die Kerben haben in Querrichtung eine Tiefe von 25 % bis 30 % und in Längsrichtung eine Tiefe von 40 % bis 45 % der Deckendicke. Die Fugenbreite beträgt 3 mm. Die Kerbe wird im oberen Bereich erweitert und mit einer Heißvergussmasse (5-6 Jahre Lebensdauer) oder mit elastomeren Fugenprofilen (Lebensdauer 15 Jahre) ausgefüllt.

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Bild 11.26:

Wilder Riss in einer Betondecke

Pressfugen sind Arbeitsfugen nach Fertigungs- oder Tagesabschnitten, die die Decke in ganzer Dicke trennen. Sie lassen keine Ausdehnungen der Platten über ihre ursprüngliche Länge hinaus zu (nur Verkürzung wie bei Scheinfuge). Pressfugen müssen abgedichtet werden.

Bild 11.27:

Geschnittene Scheinfuge

Bild 11.28:

Geschnittene und gerissene Scheinfuge

Raumfugen trennen eine Betondecke in ihrer ganzen Dicke voneinander. Der breite, vorgebildete Spalt ermöglicht eine zwängungsfreie Wärmedehnung der Platte. Heute werden die Decken in der Regel ohne Raumfugen hergestellt. Raumfugen werden nur noch bei festen Einbauten und in Sonderfällen in der Decke vorgesehen. Es werden Holzbretter oder komprimierbare Kunststoffeinlagen eingefügt. Die Einlage wird beim Betonieren überdeckt und nach Erhärtung aufgeschnitten (etwas breiter) und anschließend mit Fugenfüllstoff verfüllt. Dübel sind zur Lastübertragung und zur Sicherung gleicher Höhenlage erforderlich (Einsatz bei Querfugen). Dübel haben einen Durchmesser von 25 mm und eine Länge von 50 cm. Sie besitzen einen Kunststoffüberzug (Gleitfähigkeit). Der Abstand von Dübeln untereinander beträgt 25 cm in hoch belasteten Bereichen oder 50 cm in schwach belasteten Bereichen.

701

11.6 Der Oberbau

Anker sind zur Verhinderung des Auseinanderwanderns der Platten erforderlich (Einsatz bei Längsfugen). Anker sollen bei den Bauklassen SV bis III einen Durchmesser von 20 mm und eine Länge von 80 cm und bei den übrigen Bauklassen einen Durchmesser von 16 mm sowie eine Länge von 60 cm besitzen. Nur der mittlere Bereich des Ankers (20 cm) besitzt einen Kunststoffüberzug als Korrosionsschutz. Pro Platte werden 3 Anker (Längsscheinfuge) oder 5 Anker (Längspressfuge) vorgesehen. Fugen werden dicht ausgebildet, damit kein Wasser oder Feststoffe eindringen können. Die Schutzeinlage (Profil aus Elastomeren oder

Plastomeren) soll das Eindringen von Fremdkörpern in den Riss verhindern (nicht bei schmalen Fugen erforderlich). Die Unterfüllung (Moosgummi) verhindert das Eindringen der Vergussmasse in die Fuge. Die Vergussmasse (auf Bitumenbasis) verschließt die Fuge. Ein Haftanstrich verbessert die Haftung. Die Abfasung schafft Raum für die Ausdehnung der Vergussmasse. Fugenprofile lösen zunehmend die Vergussmassen ab. Sie bestehen aus elastomeren, komprimierbaren Bauelementen, die unter Vorspannung in die Fuge eingefügt werden. Der Arbeitsaufwand ist durch maschinellen Einbau gering und die Haltbarkeit größer (15 Jahre).

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Bild 11.29:

a) Fugen in Betondecken, b) übliche Ausbildung von Scheinfugen und c) Raumfuge

Normalbeton mit dichtem Gefüge wird im Straßenbau verwendet. Die Dichte des Normalbetons beträgt 2000 bis 2800 kg/m3. Frischbeton, ist ein Beton, der noch nicht erhärtet ist. Er kann noch verarbeitet werden. Er ist leicht formbar und erhärtet in der Schalung.

Fließbeton wird mehr und mehr im Deckenbau verarbeitet. Darunter ist ein Beton zu verstehen, der trotz eines niedrigen Wasser-/Zement-Wertes von möglichst ≤ 0,5 durch den Zusatz eines Fließmittels (0,8 % bis 4 %) besonders weich und gut verarbeitbar wird.

702


Mahlfeinheit und damit die Oberfläche und die Festigkeit größer. Die Festigkeitsklasse wird bestimmt, durch die Mindestdruckfestigkeit nach 28 Tagen in N/mm2. Die Zementsorte ist erkennbar an der Kennfarbe des Sackes und der Farbe des Aufdruckes. Tabelle 11.25: Festigkeitsklasse 32,5 32,5 R

Bild 11.29a: Beispielhafte Dübelverteilung für unterschiedliche Fahrstreifen und -belastungen nach ZTV Beton-StB 01

42,5 42,5 R 52,5 52,5 R

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Festbeton ist der Beton, in dem das WasserZement-Gemisch erhärtet ist und das die einzelnen Körner des Zuschlags zu einem festen Stein verbindet. Ortbeton wird als Frischbeton am Ort des zukünftigen Bauwerks eingebaut und erhärtet dort. Vorsatzbeton bezeichnet die oberste Lage eines zweischichtig gefertigten Pflastersteines oder Betonbordsteines. Die Vorsatzschicht weist eine verschleißfeste, abrieb- frost- und ölbeständige Oberfläche auf und hat gestaltende Funktion. Nach DIN EN 197-1 werden die Zementarten nach CEM I bis CEM V unterschieden. Benutzt werden können alle Zemente, die nach DIN EN 197-1 erlaubt sind. Die Anforderungen selbst sind in der DIN EN 197-1 bis 6 geregelt. Dieses sind: – Portlandzement, CEM I – Portlandhüttenzement, CEM II/A-S, CEM II/B-S – Portlandschieferzement, CEM II/A-T, CEM II/B-T – Portlandkalksteinzement, CEM II/A-LL – Hochofenzement, CEM III/A Die Zemente werden in den Festigkeitsklassen 32,5 N, 32,5 R, 42,5 N, 42,5 R, 52,5 N, 52,5 R gehandelt. Die aufgeführten Zemente unterscheiden sich in der Mahlfeinheit der Zementklinker. Mit größer werdender Zahl ist die

Kennfarben des Zementsackes Farbe des Sackes Hellbraun Grün Rot

Farbe des Aufdruckes Schwarz Rot Schwarz Rot Schwarz Weiß

In Norddeutschland werden häufig sogenannte NA-Zemente verwendet, weil hier besonders alkaliempfindliche Gesteinskörnungen vorherrschen. Die Anforderungen für Betonzuschlag sind in den TL Min-StB, den ZTV Beton-StB 01 und den DIN 4226, Teil 1 (Betonzuschlagnorm) geregelt. Erlaubt sind natürliche Zuschläge aus rundem Korn (Kies, Sand) oder gebrochenem Korn (Splitt, Brechsand, Schotter) oder künstlich hergestellte Zuschläge (Hochofenschlacke, Recycling-Betonsplitt). Die Gesteinskörnungen sollten möglichst wenige plattige Körner haben, einen nur geringen Anteil an Feinanteilen < 0,063 besitzen und frostbeständig sein. Für den Betonzuschlag gibt es Regelungen hinsichtlich: – Kornzusammensetzung nach DIN 4226-1, – Kornform (möglichst gedrungenes Korn), – Druckfestigkeit (100 N/mm2) – (Schlagzertrümmerung S/Z-Wert je nachBauklasse ≥ 43 bis ≥ 50), – Widerstand gegen Polieren (PSV = PolishStone Value = Fahrbahngriffigkeit), – Widerstand gegen Frost (Durchfeuchtung, Einwirkung von Taumitteln), – Abschlämmbare Bestandteile (tonige Substanzen und/oder feines Gesteinsmehl),

703

11.6 Der Oberbau

– Quellfähige Bestandteile (humose Stoffe, kohleartige Stoffe), – Erhärtungsstörende Stoffe (lösliche Salze), – Schwefelverbindungen, – Stahlangreifende Stoffe, – Alkalilösliche Kieselsäure. Die Gesteinskörnungen werden nach DIN 4226 als – Füller < 0,063 mm, – Sand 0 bis 4 mm und – Grobe Gesteinskörnungen 2 bis 32 mm bezeichnet. Der Mehlkorngehalt des Betons setzt sich zusammen aus dem Zement, dem Kornanteil 0 bis 0,125 mm des Zuschlags und ggf. dem Zusatzstoff. Erhält der Zuschlag den erforderlichen Kornanteil kleiner 0,125 nicht, ist gegebenenfalls Gesteinsmehl oder Füller zuzugeben. Der Gesamtanteil an Mehlkorn und Feinstsand (Anteil kleiner 0,25 mm) darf 450 kg/m3 verdichteten Frischbetons, bei Beton mit 8 mm Größtkorn 500 kg/m3 nicht überschreiten. Der Rohdichte der natürlichen Gesteinskrönungen liegt zwischen 2,6 und 3,1 kg pro dm3. Es gibt die Regelsieblinien A bis C, sowie die Ausfallsieblinie U. Daraus entstehen die 5 Sieblinienbereiche 1 bis 5. Der Sieblinienbereich A hat viel Grobkorn und wenig Feinkorn der Bereich C wenig Grobkorn und viel Feinkorn. Man bemüht sich eine Zusammensetzung im günstigen Bereich (B Bereich 3 zu wählen.) (Grobkorn: schwer zu verarbeiten, Deckenschluss nicht gewährleistet, zuviel Feinkornanteil: erhöhter Wasseranspruch und Zementbedarf, Frost- und Tausalzwiderstand gefährdet). Betonzusatzmittel haben die Aufgabe, bestimmte Betoneigenschaften im Sinne leichterer Herstellung der Betondecke zu beeinflussen. Die Mittel müssen vom Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) überwacht und zugelassen sein (Prüfzeichen beachten). Im Einzelnen unterscheidet man: – Luftporenbildner (LP) (kleine Luftporen erzeugen) – Betonverflüssiger (BV) (Verarbeitbarkeit verlängern)

– Fließmittel (FM) (zeitlich begrenztes Verflüssigen erreichen) – Verzögerer (VZ) (Erstarrungszeit und Verarbeitungszeit wird verlängert) Luftporenbildner (LP) wird immer verwendet. Hierdurch werden kleine Luftporen erzeugt (10 mm bis 300 mm). Diese Luftporen stellen Ausweichräume dar, wenn sich beim Gefrieren das Volumen des Wassers (Eises) vergrößert. Der Gehalt an Luftporen (< 300 mm) lässt sich durch Auszählen unter dem Mikroskop bestimmen; ebenso der zugehörige Abstandsfaktor (AF). Dieses ist der größte Abstand eines Punktes des Zementsteins vom Rand der nächsten Luftpore. Durch die sogenannten Mikroporen erreicht man einen hohen FrostTausalzwiderstand des Betons. Betonzusatzstoffe werden im Straßenbau nur selten eingesetzt. Sie beeinflussen die Eigenschaften der fertigen Betondecke. Auch Sie müssen vom DIBt geprüft und zugelassen sein. Im Wesentlichen sind dieses: – Gesteinsmehle (Quarz – Kalkstein), – Farbpigmente, – Faserstoffe (Stahl, Kunststoff). Als Zugabewasser ist das in der Natur vorkommende Wasser geeignet. Dieses sind: – Leitungswasser, – Grundwasser. Nur bei einem Verdacht auf erhärtungsstörende Stoffe müssen die dargestellten Grenzwerte überprüft und eingehalten werden. Unter dem Wasser/Zement-Wert versteht man das Verhältnis von Wasser zu Zement. Dieser sollte bei Betondecken der Bauklassen SV, I bis III 0,45 nicht überschreiten. Mit steigendem Wassergehalt nimmt die Druckfestigkeit des Betons ab. Nach der neuen Norm DIN EN 206 wird der Beton in Druckfestigkeitsklasse, Konsistenzklassen und Expositionsklassen unterschieden. (LF 4) Die Festigkeitsklassen werden durch zwei Zahlen getrennt durch einen Schrägstrich benannt. Warum werden zwei Festigkeitsklassen angegeben? Das liegt daran, dass in der einen Hälfte Europas der Zylinder die übliche Probekörperform für die Bestimmung der Festigkeit ist und in der anderen der Würfel verwendet wird. Die Umrechnung

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erfolgt mit dem Umrechnungsfaktor von 0,8 für Normal- und Schwerbeton. Bei den Druckfestigkeitsklassen wird der Beton nach Normal- und Schwerbeton C8/10 bis C50/60 und hochfestem Beton C55/67 bis C100/115 unterschieden. Der Beton wird zwei Druckfestigkeitsprüfungen unterzogen: 1. Entnahme eines Bohrkerns mit dem Durchmesser von 150 mm und einer Länge von 300 mm und die Herstellung eines Würfels Kantenlänge 150 bzw. 200 mm. Die Bezeichnung C 12/15 bedeutet eine Druckfestigkeit des Bohrkerns nach 60 Tagen von 12 N/mm2 und am Würfel nach 28 Tagen von 15 N/mm2. Als Standardbetone werden die Druckfestigkeitsklassen C 8/10, C 12/15, C 16/20 mit Zement 32,5 und dem Größtkorn 32 mm bezeichnet. Dabei soll der Zementgehalt bei den Bauklassen SV, I bis III nicht unter 350 kg/m3 liegen, da sonst die Dauerhaftigkeit der Betondecke gefährdet ist.

Die Kornzusammensetzung soll aus mindestens drei (zwei) Korngruppen bestehen mit einem Größtkorn von 16 mm, 22 mm oder 32 mm (sinngemäß einfügen). Zusätzlich muss je nach Anforderung der Anteil an gebrochenem Korn 50 % oder 35 % betragen. Die Sieblinienbereiche sind in Bild 11.30 dargestellt. Der Beton muss eine bestimmte Menge an Mehlkorn enthalten, damit er gut verarbeitbar ist, ein geschlossenes Gefüge erhält und nicht zum Entmischen neigt. Der Mehlkornanteil des Betons setzt sich zusammen aus dem Zement, dem Kornanteil 0 bis 0,125 mm des Zuschlags und gegebenenfalls dem Zusatzstoff. Enthält der Zuschlag den erforderlichen Kornanteil kleiner 0,125 mm nicht, ist gegebenenfalls als Zusatzstoff Gesteinsmehl oder Füller zuzugeben. Der Mehlkorn- und Feinstsandanteil ist auf 450 kg/m3 verdichteten Frischbetons, bei Beton mit 8 mm Größtkorn 500 kg/m3 nicht zu überschreiten. Damit kann ein hoher Frost-Tausalzwiderstand sowie Verschleißwiderstand erreicht werden. Beton wird nach folgenden Konsistenzklassen eingeteilt: Die Konsistenz bezeichnet die Verarbeitbarkeit/Fließfähigkeit von Beton. Tabelle 11.26:

Konsistenzklassen von Beton

Konsis- Konsis- Bezeichnung tenz alt tenz neu

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Bild 11.30:

Sieblinien für die Gesteinskörnungen 0/16 und 0/22

– KS

CO C1/F1

Sehr steif Steif

KP

C2/F2

Plastisch

KR

C3/F3

Weich

–

F4

Sehr weich

KF

F5

Fließfähig

–

F6

Sehr fließfähig

Ausbreit- Verdichmaß tungsmaß Alt/neu Alt/neu – –/F1 35–41 cm/F2 42–48 cm/F3 –/F4 49–60 cm/F5 –/F6

–/CO > 1,20/C1 1,191,08/C2 1,07 – 1,02/C3 – – –

Um eine ausreichende Dauerhaftigkeit sicherzustellen, müssen Betonbauteile genügend widerstandsfähig gegenüber chemischen und physikalischen Einwirkungen aus ihrer Umgebung und Nutzung sein und werden in der DIN EN 206-1/DIN 1045-2 in Expositionsklassen für Bewehrungs- sowie Betonkorrosion eingeteilt:

705

11.7 Straßenentwässerung

Daraus folgen die Anforderungen an die Zusammensetzung des zu verwendenden Betons sowie die Betondeckung und die zulässige Rissbreite. Hier nun folgend eine kurze Einteilung der Betone für den Straßenbau in Expositionsklassen (eine ausführliche Tabelle der Expositionsklassen kann im Lernfeld 4 Planen einer Gründung nachgelesen werden. – kein Korrosions- oder Angriffsrisiko: X0 – Bewehrungskorrosion: XC, XD, XS – Betonkorrosion: XF, XA, XM Grundlage ist die Annahme einer beabsichtigten Nutzungsdauer von mindestens 50 Jahren unter üblichen Instandhaltungsbedingungen. Der Beton kann mehr als einer der genannten Einwirkungen ausgesetzt sein. Die Einwirkungsbedingungen müssen dann als Kombination von Expositionsklassen ausgedrückt werden. Maßgebend ist die jeweils schärfste Einzelanforderung. X0 Kein Korrosions- oder Angriffsrisiko XC Bewehrungskorrosion, ausgelöst durch Carbonatisierung XD Bewehrungskorrosion, verursacht durch Chloride, ausgenommen Meerwasser XS Bewehrungskorrosion, verursacht durch Chloride aus Meerwasser XF Frostangriff mit und ohne Taumittel XA Betonkorrosion durch chemischen Angriff XM Betonkorrosion durch Verschleißbeanspruchung Betondecken sind so herzustellen, dass die Anforderungen der ZTV Beton-StB 01 eingehalten werden. Mit einem Stahlbesen oder

Jutetuch wird die Oberfläche strukturiert, um die Griffigkeit zu erhöhen (Mörtelschicht an der Oberfläche). In Verbindung mit dem Besenstrich oder Jutetuch (besser, da geringerer Lärm) wird ein Nachbehandlungsmittel aufgebracht. Es ist flüssig, wird aufgespritzt und bildet einen Film, der das Verdunsten von Wasser verhindert. Anstelle des Nachbehandlungsmittels kann die Betondecke auch mit Wasser feucht gehalten oder abgedeckt werden (3 bis 5 Tage). Nachdem die Fläche fest ist, können die Fugen mit einer Diamantscheibe geschnitten werden. Die Fugentiefe beträgt ca. 1/3 der Deckentiefe. Es muss so frühzeitig geschnitten werden, dass sich noch keine wilden Risse gebildet haben. Das Einlegen von Folie, anstelle des Schneidens, ist ungebräuchlich. Beim Fördern und Einbau des Betons muss dieser vor Austrocknung durch Sonne und Wind, vor zusätzlichem Wasser durch Regen und vor Abkühlung unter 5° C geschützt werden. Nach dem Mischen sollte er innerhalb von einer Stunde verarbeitet werden. Der frisch eingebaute Beton kann durch Abdecken mit Folien, oder durch fahrbare Zelte oder Aufsprühen eines Schutzfilms geschützt bzw. nachbehandelt werden. Da Trasszement eine höhere Widerstandsfähigkeit gegenüber aggressivem Wasser und eine geringere Hydrationswärme besitzt ist er besonders für Tiefbauarbeiten geeignet und sollte deshalb verwendet werden.

11.7 Straßenentwässerung Verkehrsflächen sollten eine Mindestquerneigung von 2,5 % haben. Bei Pflasterdecken von mind. 3 %. Unbefestigte Seitenstreifen oder Mittelstreifen (Begrünung) sollten ca. 3 cm tiefer angeordnet werden. Die Bankette erhält eine Querneigung von 12 % nach außen. Sollte nur zu einer Seite entwässert werden wird die andere Seite der Bankette mit 6 % entwässert. In Verwindungsstrecken darf die Schrägneigung der Fahrbahn bis auf 0,5 % verringert

werden. Die Schrägneigung „p“ errechnet sich aus der Querneigung „q“ und der Straßenlängsneigung „s“ wie folgt: p=

s 2 + q 2 , Bedingung p ≥ 0,5 %

In Straßenknotenpunkten sind bei der Höhenplanung wegen der niedrigen Verkehrsgeschwindigkeit in erster Linie entwässerungstechnische und danach erst fahrdynamische

11 T

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Gesichtspunkte zu betrachten. Das Oberflächenwasser von einmündenden oder kreuzenden Straßen darf in keinem Fall über die Fläche des Knotenpunktes entwässert werden. Von den Verkehrsflächen abfließendes Wasser wird als Oberflächenwasser, in den Bodenbestandteilen nicht gebundenes Wasser als Bodenwasser bezeichnet. Beim Bodenwasser wird unterschieden in – Sickerwasser – Grundwasser – Schichtwasser (über einer wasserundurchlässigen Schicht angestautes Wasser) – Kluftwasser (in den Klüften des Festgesteins sitzend) – Haftwasser (durch Oberflächenspannung an den Bodenkörnern festgehalten) – Kapillarwasser (in den Bodenporen aufsteigendes Wasser) Das von der Fahrbahnoberfläche abfließende Wasser sollte über die Bankette abgeführt werden und bestenfalls versickern. Wo diese Möglichkeit nicht besteht, wird das Wasser in Entwässerungseinrichtungen gesammelt und abgeleitet. Wir unterscheiden: Tabelle 11.27:

– oberirdische Entwässerung – unterirdische Entwässerung Oberflächenwasser muss möglichst rasch und vollständig abgeleitet werden. Die Ränder von befestigten Verkehrsflächen werden in Stadtstraßen immer durch unterschiedliche Randbefestigungen eingefasst. Diese Randeinfassungen – befestigen den Rand der Verkehrsfläche, verhindern also ein Abbrechen, Reißen oder Ausweichen – schützen Fußgänger und Radfahrer (z.B. Hochbord) durch einen deutlich vorstehenden Auftritt – leiten den Verkehr (z.B. weiß eingefärbete Flachbordsteine) – führen das Wasser ab (z.B. Mulden- oder Hochbordsteine mit Wasserlauf) – grenzen die Verkehrsflächen ab (z.B. Pflasterreihen. Randbefestigungen und ihre Aufgaben zeigt Tabelle 11.27.

Randbefestigungen und ihre Aufgaben

Arten

11 T Aufgaben

DIN 483/482 H DIN 483/482 T DIN 483 DIN 483 F u Hochbordstein A Tiefbordstein B R Flachbordstein U Einfassungsstein Rundbordstein

(Fahrbahn-) Rand befestigen

ja, besonders wenn in Beton und mit Rinne

bei leichtem ja, besonders Verkehr und in wenn in Beton Beton

ja, sehr gut, wenn in Beton

nur bei Rad-und Fußwegen

Verkehrsteilnehmer schützen

wenn Auftritt höher 8 cm

nein

nur wenig, da leicht zu überfahren

nur bedingt, da leicht zu überfahren

nur bei vorstehender Kante

Wasser ableiten

ja


ja, zusammen mit Rinne

ja


Verkehrsflächen abgrenzen

ja

ja, besonders bei hellem Material

ja

ja

ja

Verkehr leiten

ja (besonders wenn Beton hell oder weiß eingefärbt)

707


Tabelle 11.27:

Fortsetzung

Arten

Aufgaben

Muldenstein

Rand(streifen)- Bordrinstein nenstein

DIN 18501, 18502 Läufer, Reihe oder Rinne

Asphaltrandstreifen

(Fahrbahn-) Rand befestigen

ja, sehr gut, wenn in Beton

ja, besonders wenn in Beton

ja

ja, bes. mehrreihig u. in Beton

ja

Verkehrsteilnehmer schützen

nein

nein

ja

nein

nein bedingt als „Hochbord“

Wasser ableiten

ja

nein

ja

nein; mit vorstehender Kante ja

nein, evtl. als „Hochbord“

Verkehrsflächen abgrenzen

ja

ja, besonders wenn hellgefärbt

ja

ja

nein

Verkehr leiten

ja, bes. wenn der Beton hell eingefärbt und andere Markierung fehlt

nein

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Bild 11.31:

Übliche Begriffe und Konstruktionsmerkmale

Übliche Begriffe und Konstruktionsmerkmale an der Randbefestigung „Hochbord“ zeigt Bild 11.31

Formen und Maße von Bordsteinen aus Naturstein sind in der DIN 482 genormt.

708


Tabelle 11.28:

Bordsteine aus Beton nach DIN 483 Form

Breite (mm) b ±3

Höhe (mm) h ±5

Kurzbezeichnung (cm)

180 180 150 150 240/200

300 250 300 250 300

H 18 × 30 H 18 × 25 H 15 × 30 H 15 × 25 H 24 × 302)

100 100 80 80

300 250 250 200

T 10 × 30 T 10 × 25 T 8 × 25 T 8 × 20 T 12 × 30

R

180 150

220 220

R 18 × 22 R 15 × 22

F

200

200

F 20 × 20

H

T

1) 2)

Als Passstücke und zur Verwendung in Kurven 250 und 500 mm. Nicht als Vorzugsmaß in DIN 483 genannt.

Tabelle 11.29:

Formen und Maße von Bordsteinen aus Naturstein nach DIN 482

Größe A

11 T

Breite B

1 2 3 4 5 –

– – – – – 6

–

7

b in mm 300 180 180 150 150 140 120 140 bis 150 120 bis 140 100 bis 120

Höhe zul. Abw. in mm

±3

–

h in mm 250 250 300 250 300 250 bis 280

250 bis 300

Länge zul. Abw. in mm

±10

–

l in mm

Quergefälle n in mm

500 bis 1500

7 – – – – –

500 bis 1500

–

800 bis 1500

709


Während die häufigen Hoch-, Tief-, Rund- und Flachbordsteine aus Beton oder aus Naturstein genormt sind, gibt es viele regional unterschiedliche, ungenormte Randbefestigungen aus Beton. Bordsteine werden nach handwerklichen Regeln mit Betonbettung und -rückenstütze versetzt. Kurvensteine werden für die Randeinfassung von Einmündungen, Verkehrsinseln und Baumscheiben, sowie für die Gestaltung repräsentativer Plätze und Fußgängerzonen verwendet. Bei der Planung, Bestellung und Baustellenorganisation ist darauf zu achten, dass Kurvensteine für Außen- (KA) und Innenbögen (KI) nicht verwechselt werden. Für die Berechnung von Kurvensteinen nach Metern und Stückzahl müssen die Winkel in den Ausführungszeichnungen vorhanden sein. Nach langjährigen Beratungen auf europäischer und nationaler Ebene ist im August 2003 die DIN EN1340 Bordsteine aus Beton – Anforderungen und Prüfverfahren erschienen. Bis Januar 2005 konnte im Rahmen der

Tabelle 11.30:

Übergangsregelung die bekannte Norm DIN 483 alternativ zu der neuen Norm angewendet werden. Seit dem 1. Februar 2005 ist die Ablösung der DIN 483, Ausgabe August 1981, endgültig erfolgt und es gilt seitdem für genormte Bordsteine aus Beton die DIN EN 1340 in Verbindung mit der Neufassung der DIN 483, die im April 2004 als nationale Ergänzungsnorm erschienen ist. Wichtig in diesem Zusammenhang ist, dass sich die Bezeichnungen für Kurvensteine geändert haben. Die Begriffe „Außenbogen“ und „Innenbogen“, wie sie in DIN 483 „alt“ verwendet wurden, kommen auch in DIN EN 1340 vor. Dabei ist es leider so, dass die neue Norm genau das Gegenteil von dem meint, was in der bishe gültigen DIN 483 beschrieben war. Der „alte“ Kurvenstein für Außenbogen ist jetzt ein Kurvenstein als Innenbogen bzw. umgekehrt. Durch die Einführung der Begriffe „konkav“ und „konvex“ in der neuen Norm ist aber für die notwendige Klarheit gesorgt. Um Missverständnisse zu vermeiden, wird aber empfohlen, in jedem Fall für die Beschreibung von Kurvensteinen die Begriffe „konkav“ und „konvex“ nach DIN EN 1340 mit zu verwenden.

Innenbogen, Außenbogen und Kurvensteine nach DIN EN 1340 11 T

710


Bild 11.32:

Kurvensteine für Innen- und Außenbogen

Bild 11.33:

Flachbordsteine für Verkehrsinseln

11 T

Kurvensteine haben meist eine Länge von 78 cm (an der Fahrbahnseite gemessen). Zusammen mit einer 0,5 cm breiten Fuge sind π 0,785 m = . 4 Die Entwässerungseinrichtungen an Hochborden können unterschiedlich ausgebildet werden. Geregelt sind die unterschiedlichen Entwässerungsrinnen in der RAS-Ew (Richtlinien

für die Anlage von Straßen – Entwässerungseinrichtungen). Quer- und Längsneigungen ergeben sich durch die Fahrbahnneigungen. Mindestgefälle der Oberflächenentwässerung sind wie folgt: – – – –

Spitz-, Bord-, Muldenrinne Kastenrinne (Eigengefälle) Straßengraben Rasenmulde

0,5 % 0,6 % 0,3 % 1,0 %

711


Mit Bordrinnen bezeichnet man üblicherweise Straßenrinnen am Hochbordstein. Das ist jedoch ungenau, da nach RAS-Ew je nach Längsneigung, Ausbildung und Breite zwischen Bord-, Pendel- und Spitzrinnen unterschieden wird. Bei allen Bordrinnen wird das Wasser an einer vorstehenden Kante (Bord) geführt. Die Steine einer einreihigen Rinne werden ohne Querneigung versetzt, bei einer zweireihigen Rinne erhält die äußere Reihe die Fahrbahnquerneigung.

Bild 11.34:

Rinnen für die Oberflächenentwässerung a) Bordrinne, b) Muldenrinne, c) Kastenrinne

Tabelle 11.31:

Straßenrinnen am Hochbord Bordrinne

Pendelrinne

Spitzrinne

Breite der Rinne

= 0,15 m bis 0,5 m (2reihig = 33cm)

= 0,30 m bis 0,5 m (2reihig = 33cm)

0,30 bis 0,90 m

Auftrittshöhe

gleich bleibend

wechselnd (8 bis 18 cm)

gleich bleibend

Längsneigung (s) sRinne

Längsneigung Fahrbahn (sf 0,5 %

0,5 %, mit Richtungswech- 0,5 % seln und Hoch- und Tiefpunkten

Querneigung (g) qRinne

gleich bleibend

qFahrbahn wechselnd 5 bis 15 %

je nach Längsneigung gleich bleibend 10 % oder wechselnd 5 bis 15 %

Längsneigung sFahrbahn

0,5 %

< 0,5 %

bzw. 0,5 %

Querneigung qFahrbahn

qR, gleich bleibend

gleich bleibend 2,5 %

gleich bleibend 2,5 %

Systemskizze

11 T

712


Tabelle 11.32:

Bordrinnen in verschiedenen Ausführungen

mit Großpflaster aus Naturstein 1 reihig b = ca. 12, 14 oder 16 cm + 1 Fuge

2 reihig b = ca. 24, 28 oder 32 cm + 2 Fugen

mit Quadrat- oder Rechtecksteinen aus Beton 1 reihig 2 reihig b = 16 cm b = 32 cm + 1 Fuge + 2 Fugen

Bei Pendelrinnen und Spitzrinnen, erhält die Rinne in ihrer gesamten Breite die gleiche Querneigung. Das besondere der Pendelrinne besteht darin, dass die Querneigung in der Rinne von einer Seite auf die andere wechselt (pendelt). In untergeordneten Straßen wird die Tabelle 11.33:

mit Rinnenplatten aus Gussasphalt nur 1 reihig b = 15, 25 oder 30 cm + 1 Fuge

1 Streifen b = 30 bis 50 cm

Pendelbordrinne manchmal so ausgeführt, dass nicht nur die Querneigung der Rinne pendelt, sondern auch die der Fahrbahn, was sich allerdings ungünstig auf das Fahren auswirken kann.

Rinnenneigung in Abhängigkeit von der Straßenneigung

a) Die Straße hat keine Längsneigung (1: ∞)

Die Straße hat keine oder nur eine geringe Längsneigung < 0,5 %. Die Rinne erhält eine künstliche Neigung > 0,5 %. Der Auftritt am Bordstein ist unterschiedlich hoch. Damit die Fahrbahn nicht „mitpendelt“, wechselt die Querneigung in der Rinne b) Die Straße hat geringe natürliche Längsneigung (1 : 20 bis 1: 200)

11 T

Die Längsneigung der Straße ist mit > 0,5 % ausreichend. Die Längsneigung von Rinne und Bordstein entspricht dem der Fahrbahn. Der Auftritt am Bordstein ist gleich bleibend. Das Schluckvermögen der Straßenabläufe kann voll ausgenutzt werden. c) Die Straße hat starke Längsneigung

Die. Längsneigung der Rinne entspricht der der Fahrbahn. Der Auftritt am Bordstein bleibt gleich. Es besteht die Gefahr, dass das Wasser über die Straßenabläufe hinwegströmt. Aus diesem Grunde werden Bergstraßenaufsätze oder Entwässerungsrinnen quer zur Fahrbahn, selten Kontergefälle in der Rinne eingebaut (s.a. Bild 4.203, Einlaufbuchten).

713


Bild 11.35:

Pendelrinne mit wechselnder Querneigung der Rinne

phalt, Beton und Pflaster und in verschiedenen Belastungsklassen erhältlich. Einbaukonstruktionen von Kastenrinnen zeigt folgendes Bild:

Bild 11.36:

Kastenrinnen

Kastenrinnen kleinerer Querschnitte bestehen aus Polyester- oder Faserbeton, größere nur aus Beton. Es gibt sie mit und ohne eingebautem Längsgefälle. Kastenrinnen mit eingebautem Längsgefälle haben den Vorteil, dass die Befestigungsflächen nur eine Querneigung brauchen, was bei Plätzen von großem Vorteil sein kann. Kastenrinnen sind in unterschiedlichen Ausführungen für die Verlegung in As-

11 T

Bild 11.37:

Rinnenstränge aus Kastenrinnen

714


11 T

Bild 11.38: Einbaukonstruktionen von Kastenrinnen

715


Neu ist ein Hochbordstein mit integrierter Entwässerung aus Polymerbeton. Über Einlauföffnungen kann das Oberflächenwasser in die innen liegende Entwässerungsrinne gelangen. Über ein Bordsteinelement mit Revisionsöffnung ist die Rinne zugänglich. Ein Deckenhöhenplan (auch Entwässerungsplan genannt) wird gezeichnet, wenn die Deckschichthöhen einer Befestigung nicht einfach und unmissverständlich aus der Gradiente und den Ausbauquerschnitten zu berechnen sind. Das ist besonders für komplizierte Flächen wie Parkplätze, Omnibusbahnhöfe und dergleichen der Fall. Er enthält neben den NN-Höhen an allen wichtigen Stellen die Neigungen.

Bild 11.39:

Hochbord mit integrierter Entwässerungsrinne aus Polymerbeton

11 T

Bild 11.40:

Ausschnitte aus Deckenhöhenplänen

Bei Muldenrinnen, fließt das Wasser in einer vertieften Mulde. Diese kann unterschiedlich ausgebildet werden, z.B. als Pflastermulde mit Betonsteinen, oder Klinkersteinen, oder auch aus Betonfertigteilen oder auch als unbefestigte Mulde mit Rasen, Schotter etc. s = Fahrbahnneigung b = 1,0 bis 2,5 m

Tiefe = mind. 0,2m bis 1/5 der Breite Unterscheidungen: – Rasenmulde – Mulde mit rauer Sohlbefestigung – Mulde mit glatter Sohlbefestigung (Betonschale, Natursteine, Kunststeinpflaster) – Rauhbettmulde

716


Bild 11.41:

Beispiel für eine Pflastermulde aus Betonsteinen

Straßengräben und Mulden stellt man maschinell her. Die Grabentiefe ermittelt man aus den vorgesehenen, errechneten Höhen der Grabensohle in der Achse. Die obere Grabenbreite errechnet sich aus der Grabentiefe, Böschungsneigung und Sohlbreite. Der Bodenaushub von Straßengraben und – mulde berechnet sich aus der Querschnittsfläche und der Länge: Straßenmulde: A ≈

2 ⋅ s ⋅ h (m2) 3

V = A · L (m3)

Breite b = Sehne s

Straßengraben: A=

l1 + l2 ⋅ h (m2) 2

V = A · L (m3)

Bild 11.43:

Beispiel für eine Pflastermulde aus Klinkern

Bild 11.43:

Straßenmulde und -graben ohne Sohlbefestigung

Die Befestigung der Rasenmulde besteht aus Oberbodenandeckung (10 cm) mit Raseneinsaat. In bestimmten Fällen z.B. bei Erosionsgefahr aus Rollrasen, Rasensoden oder Rasenmatten. Geeignet für geringe Wassermengen. Sie dient auch zum Verdunsten und Versickern.

11 T

Bild 11.44:

Straßenablauf in Muldenform in einer Rasenmulde

717


Durch eine Mulde mit glatter Sohlbefestigung wird die hydraulische Leistungsfähigkeit einer Rasenmulde vergrößert. Die Breite der Befestigung soll mind. 0,3 m, aber nicht größer als 1/3 der Muldenbreite sein. Die glatte Sohlbefestigung wird bei Gefälle unter 1 % angeordnet. Als Befestigung dienen Betonsohlenschalen, Naturstein oder Kunststeinpflaster oder bituminöses Mischgut (alles auf 10 cm Sandbettung).

Bild 11.45:

Grabensohlenbefestigung aus rauem Natursteinpflaster

Die Mulde mit rauer Sohlbefestigung wird bei Längsgefälle zwischen 3 und 10 % angewandt. Sie drosselt die Fließgeschwindigkeit und verhindert ein Auswaschen. Längsgefälle 3 bis 5 % Grobschotter auf 10 cm Kiessandbettung. Längsgefälle 5 bis 10 %, Natursteinbruch, Pflaster oder Betonrasenstein in 10 cm Kiessandbettung bzw. in Beton. Die Rauhbettmulde wird bei einem Längsgefälle über 10 % angewandt. Steine in einer Höhe von 18 bis 36 cm werden dicht aneinander gesetzt. Zwischen diese Steine wird Splitt oder Schotter zur Verkeilung eingestreut. Als Bettung kann Kiessand, bei nicht bindigen Böden Erdplanum und in besonderen Fällen Beton verwendet werden. Zur Sicherung des Steinsatzes auf dem Erdplanum bzw. in Kies-

sand sind bei starkem Gefälle der Rauhbettmulde in Abhängigkeit von den Untergrundverhältnissen Holzpfähle (1 St./m2 Muldenfläche) in den Untergrund einzuschlagen. – Kiessandschüttung 15 cm nur bei bindigen Böden – Steinsatz (Randsteine größer) – Holzpfahl Durchmesser 8 bis 10 cm l = 0,8 bis 1,2 m – Grobschotter einstreuen bis zur halben Steinhöhe – Weidenrutenbündel als rechten und linken Randabschluss Straßengräben haben die selbe Aufgabe wie Straßenmulden haben aber eine höhere Leistungsfähigkeit. Die Sohlbreite des Grabens soll nicht mehr als 0,5 m betragen. Die Böschungen sind im allgemeinen mit einer Neigung von 1:1,5 anzulegen. Die Grabenböschungen werden begrünt. Die oberen Grabenkanten sind abzurunden. Das Längsgefälle sollte 0,3 % nicht unterschreiten. Für die Profilsicherung (Sohle im unteren Böschungsbereich) können Natursteine, Betonfertigteile, Hartholzgeflechte oder ähnliches verwendet werden. Bei feinsandigen Böden ist eine Unterbettung aus geeignetem Filtermaterial oder Geotextilien erforderlich. – An Straßengräben wird unterschieden: – Straßengräben ohne Sohlbefestigung – Straßengräben mit glatter Sohlbefestigung – Straßengräben mit Profilsicherung – Abfanggräben.

Bild 11.46:

Straßengraben mit wechselnder Grabentiefe

11 T

718

11 T


Bild 11.47:

Neuer Straßengraben in geneigtem Gelände

Bild 11.48:

Kleiner Wasserabfluss mit Stautreppen

Stadtstraßen und Plätze werden meistens mit Bord-, Mulden- oder Kastenrinnen entwässert. Kastenrinnen können waagerecht versetzt werden, da sie ein in der Sohle eingebautes Längs- oder Stufengefälle haben. Landstraßen werden meist mit offenen Mulden oder Gräben entwässert.

Straßenabläufe baut man an den Tiefpunkten der zu entwässernden Flächen, Rinnen, Mulden oder Gräben ein. Ihre Anzahl und Abstände ergeben sich – durch die Größe des Einzugsgebiets – aus der Form der zu entwässernden Flächen (Parkplatz, Kreuzung, Wendehammer) – aus der Größe des Einlaufquerschnitts (Vgl. LF 12). Neben der in der DIN 4051 festgelegten Bezeichnung Straßenablauf spricht man auch von Straßeneinlauf, Regeneinlauf, Gully oder Trumme. Kleine Abläufe mit einem Innendurchmesser von 300 mm heißen Hofabläufe. Straßenabläufe werden aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt, hauptsächlich aus Betonfertigteilen. Der Aufsatz besteht aus Gusseisen oder aus einer Kombination von Beton/Stahlbeton mit Gusseisen („Begu“). Der in den Aufsatzrahmen einzulegende Rost besteht aus Gusseisen, Einlauftrichter und Eimer bestehen aus verzinktem Blech oder Kunststoff. Eine große Zahl von Aufsätzen steht nach DIN 1229 und DIN EN 124 zur Verfügung Tabelle 11.34. Die wesentlichen Merkmale sind – die Klasse (und Bruchkraft in kN) A bis F – die Flächenform (quadratisch, rechteckig, rund) – die Flächenmaße – die Querschnittsform (Pult-, Rinnen- Muldenform) – der Einlaufquerschnitt – das Material – die Form der Roste und die Schlitzweite – die Sicherung der Aufsätze (Scharniere, Verschraubung, Verriegelung)


Tabelle 11.34:

719

Betonteile nach DIN 4052 für Straßenabläufe

Oberer Abschluss der Straßenabläufe: Aufsätze nach DIN 1229 und DIN EN 124 (4.196)

11 T

཰ Boden, ཱ Boden mit Geruchverschluss, ི Muffenteil (für Nassschlamm), ཱི Straßenablauf-Unterteil (ohne Geruchverschluss), ུ Schaft, ཱུ Zwischenteil, ྲྀ Eimer, kurze Form, ཷ Eimer, lange Form, ླྀ Unterlagring, ཹ Auflagering, ེ Schaftkonus (die Zahlen entsprechen z.T. der DIN 4052).

720


Tabelle 11.35: Belastungsklasse Bruchkraft in kN A 15

Klassifizierung und Einsatzbereiche der Ausätze für Straßenabläufe nach DIN 124 und DIN 1229 Einsatzbereich

Fußgänger Radfahrer Verkehrsflächen, die ausschließlich von Fußgängern und RadRollstühle fahrern benutzt werden können und vergleichbare Flächen, z.B. Grünflächen (Gruppe 1) PKW Lieferwagen

Gehwege, Fußgängerbereiche und vergleichbare Flächen, PKW-Parkflächen und PKW-Parkdecks (Gruppe 2)

LKW

nur für Aufsätze im Bordrinnenbereich, der (gemessen ab Bordsteinkante) maximal 0,5 m in die Fahrbahn und 0,2 m in den Gehweg hineinreicht, sowie für Seitenstreifen von Straßen (Gruppe 3)

Schnellverkehr

Fahrbahnen von Straßen (auch Fußgängerstraßen), Parkflächen und vergleichbare befestigte Verkehrsflächen (z.B. BABParkplätze)(Gruppe 4)

schwere Industrieund Militär-Schwerfahrzeuge

nicht öffentliche Verkehrsflächen, die mit besonders hohen Radlasten befahren werden, z.B. Verkehrswege im Industriebau (Gruppe 5)

B 125

C 250

D 400

E 600

F 900

Geeignet für

zivile und militärische besondere Flächen, z.B. gewisse Flugbetriebsflächen von VerFlugzeuge kehrsflughäfen (Gruppe 6)

11 T

Bild 11.49:

Beispiel für Aufsätze nach DIN 1229 und DIN EN 124

721


Bild 11.50:

Aufsatzformen für Straßenabläufe a) Pultaufsatz, b) Rinnenaufsatz, c) Kombiaufsatz, d) Seitenablauf

Bild 11.51:

Die Pultform des Straßenablaufs passt nicht zur Muldenrinne

Bild 11.52:

Ein „weiches“ Auflager und ein nachlässiges Verfüllen und Verdichten ließen Straßenablauf, Fahrbahn und Bordstein absacken

Bild 11.54:

Bild 11.53:

Nachlässiger Anschluss der Nachbarflächen und der Mulde an den Straßenablauf

Dieser Straßenablauf passt sich der Fahrbahn nicht an und ist daher gefährlich für Radfahrer

11 T

722


Straßenabläufe aus vorgefertigten Betonund Gusseisenteilen (immer häufiger auch aus Kunststoff bzw. Kunststoffverbindungen) nehmen an den Tiefpunkten der Rinnen und zu entwässernden Flächen das Wasser auf und leiten in die Regenwasserleitung oder Mischwasserleitung. Jeder Straßenablauf hat nach seinem Einlaufquerschnitt ein begrenztes Einzugsgebiet. Sickereinrichtungen (siehe auch LF 13) sind zu unterscheiden in Einrichtungen die dazu beitragen Wasser versickern zu lassen (d.h. Wasser an den Boden abzugeben) und Einrichtungen, welche Sicker-, Grund- und Schichtwasser sammeln und ableiten. Beispiele für die Ausführung und Anwendung von Sickereinrichtungen zeigen die Tabelle 11.36:

11 T

Bild 11.55:

Bild 11.56:

Die Begriffe „Sickern“ und „Versickern“

Bild 11.57:

Beispiel für einen Versickerschacht kombiniert mit einem Absetzschacht

Bild 11.58:

Sickerrohre (Dränrohre) aus Ton, Kunststoff und Filterbeton

Die Kastenrinnen dieser Schulhofentwässerung führen das Wasser an den Wurzelbereich des alten Baumbestandes, wo es versickert. Bei stärkeren Regenfällen kommt es allerdings vorübergehend zu Überschwemmungen

Sickerschlitze, -gräben, und – rohre entziehen dem Boden eingesickertes Regenwasser oder aufsteigendes Grundwasser. Sickerrohre bestehen aus PVC, Grobbeton oder Ton und sind ganz oder teilweise wasserdurchlässig.


Tabelle 11.36:

723

Beispiele für Sickereinrichtungen

11 T

724


11.8 Aufgaben

11 T

1. Nennen Sie zwei wesentliche Unterschiede zwischen Splittmastixasphalt und Asphaltmastix. 2. Nennen Sie einen wesentlichen Unterschied zwischen Gussasphalt und Asphaltbeton. 3. Welche Eigenschaften muss die Befestigung einer Straße haben, um allen Anforderungen gerecht zu werden? 4. Welche Schichtdicke ergibt sich bei 80 kg/m2 Asphaltbeton? 5. Was unterscheidet Asphaltbeton von Asphalttragschichtmaterial? 6. Wodurch unterscheiden sich die Befestigungen der einzelnen Bauklassen? 7. Die Asphaltkolonne einer Straßenbaufirma nimmt eine Deckenerneuerung mit 75 kg/m2 Asphaltbeton vor und baut im Durchschnitt 620t/Tag ein. a) Wie groß ist die Fläche, die für jeden Arbeitstag gesäubert und profiliert werden muss? b) Wie viel Bindemittel wird täglich für das Ansprühen mit 0,22 kg/m2 Bitumenemulsion verbraucht? c) Wie lang ist die tägliche Einbaustrecke bei halbseitigem Einbau von 3,50 m? 8. Was ist eine Tragdeckschicht? 9. Nennen und erklären Sie drei Prüfverfahren für Bitumen. Was wird mit den einzelnen Verfahren geprüft? 10. Was ist der wesentliche Unterschied zwischen dem Bindemittel Zement und Bitumen? 11. Beschreiben Sie den Zusammenhang zwischen Rohdichte, Druckfestigkeit und Wasseraufnahme beim Naturstein. 12. Beschreiben Sie die gebundene „starre“ und die ungebundene „flexible“ Bauweise beim Versetzen von Natursteinpflaster 13. Beschreiben Sie Größe und Verwendung von Mosaik-, Klein- und Großsteinpflaster 14. Nennen Sie vier Bestandteile des Betons. 15. Nennen Sie zwei Betonzusatzstoffe und erklären Sie ihre Wirkung auf den Beton. 16. Für was wird die Bezeichnung CEM I 42,5 HS verwendet? 17. Erläutern Sie die Rezeptur 1 : 3 beim Betonmischen. a) Wie viel kg Zement benötigen Sie, wenn Sie 230 Tonnen Zuschläge auf der Baustelle haben? 18. Sie sollen das Material für eine Betondeckenerneuerung auf der Autobahn bestellen und selber anmischen. Folgende Angaben haben Sie: 1. Fahrstreifenbreite: 3,00m 2. Länge: von Km 1 + 210,50 bis km 2 + 020,30 3. Deckenhöhe: 30 cm 4. Zuschläge: 280 kg/m3 5. Zement: 1:4 6. W/Z-Wert: 0,43 7. Betonzusatzmittel (Luftporenbildner): 50g Zusatz auf 1 kg Zement Berechnen Sie wie viele Tonnen des jeweiligen Materials zum Mischen des Betons bestellt werden müssen. 19. Für was steht die Bezeichnung C 12/15. Für was könnte dieses Material verwendet werden? 20. Erläutern Sie den Zusammenhang zwischen Konsistenzbereich, Verdichtungsmaß und Ausbreitmaß des Betons am Beispiel: Konsistenzbereich plastisch, Ausbreitmaß F 2 340 – 410 und Verdichtungsmaß C 2 1,25 bis 1,11. Für was könnte dieser Beton verwendet werden? 21. Für die Trommelfüllung eines Betonmischers werden 95 kg Zement und 380 kg Zuschlag benötigt. Berechnen Sie die Menge des Zugabewassers bei 7,5 % Eigenfeuchte des Zuschlags und einem WasserZement-Wert von 0,42. Welches Betonmischungsverhältnis (Zement zu Zuschlag) liegt vor? 22. Nennen Sie die Fugen im Betonstraßenbau und beschreiben Sie ihre Funktion. 23. Wozu werden Dübel und Anker in Betondecken benötigt? 24. Wo werden die Dübel und wo die Anker eingesetzt? 25. Nennen Sie drei unterschiedliche Beanspruchungen aufgrund von Umweltbedingungen für die Einteilung in Expositionsklassen. 26. Zeichnen Sie die dargestellten Querschnitte im Maßstab 1: 10

725


27. Welche Mindestlängsgefälle müssen für Bordrinnen, Straßengräben und Rasenmulden eingehalten werden? 28. Nennen Sie Beispiele für die Verwendung von Bord-, Kastenrinnen, Gräben und Mulden. 29. Aus welchen Fertigteilen werden Straßenabläufe zusammengesetzt? Woraus ergibt sich die Bauhöhe?

11.9 Projektaufgaben 1. Eine städtische Hauptverkehrsstraße von km 1 + 314,55 bis km 1 + 510,80 und einer Breite von 7,50 m mit normaler Beanspruchung, soll den folgenden Oberbau erhalten: Schicht

Dicke

Deckschicht 4 cm Binderschicht 4 cm Asphalttragschicht 10 cm Schottertragschicht 15 cm Frostschutzschicht 42 cm a) Um welche Bauklasse handelt es sich? b) Welche Mischgutart schlagen Sie für die – Deckschicht – Binderschicht – Asphalttragschicht vor? c) Welche Bindemittelsorte empfehlen Sie für die – Deckschicht – Binderschicht – Asphalttragschicht ? d) Wie groß sind die Einbaugewichte der Deckschicht und der Binderschicht (kg/m2)? e) Welche Aufgabe bzw. Eigenschaften haben die – Deckschicht – Binderschicht – Tragschicht – Frostschutzschicht? f) Berechnen Sie sämtliche Materialien in Tonnen inklusive der Abschrägung der Fahrbahnränder mit 2 :1 g) Zeichnen Sie einen Ausbauquerschnitt im Maßstab 1 : 50. Darin sind darzustellen die Fahrbahn, die Banketten, die Böschungen und die Mulden bis zum Übergang ins Gelände. 2. Sie sollen für eine Straße der Bauklasse IV einen Asphaltoberbau lt. RStO festlegen. Sie haben folgende Bedingungen:

11 T

726


Vorhandener Untergrund: UM Frosteinwirkzone: Regensburg Lage der Gradiente: Damm größer 2 m Wasserverhältnisse: Günstig Ausführung der Randbereiche: außerhalb geschlossener Ortslage a) In welche Bodenart lt. DIN 18196 kann der Boden eingeteilt werden? Nennen Sie Beispiele. b) Ordnen Sie den Boden in eine der Frostempfindlichkeitsklassen ein. c) Legen Sie die erforderliche Mindestdicke für den Aufbau fest. d) Nun müssen Sie noch Mehr- und Minderdicken des Aufbaus festgelegt werden. e) Rechnen Sie die Dicke des frostsicheren Oberbaus aus, wählen Sie einen Aufbau lt. RStO und zeichnen Sie diesen Aufbau im Maßstab 1 : 10. 3. Für den Neubau einer Straße werden 10.000 Tonnen eines Kies-Sand-Gemisches 0/45 für eine Kiestragschicht benötigt. Hierfür stehen die Gemische A und B (siehe folgende Tabelle) zur Verfügung. Wie viel Tonnen vom Gemisch A und B werden jeweils benötigt? Ist das Gemisch B für die oberen 20 cm einer Frostschutzschicht geeignet? SiebdurchSiebdurchgang [ % ] messer [mm] Gemisch A Gemisch B 56 90 100 45 86 100 31,5 68 100 16 48 100 3 35 95 4 22 85 2 12 75 1 5 65 0,5 3 55 0,25 2 30 0,063 1 15 Auffang

4) An einer Straße der Bauklasse III wird oberhalb der Frostschutzschicht eine Prüfung durchgeführt. Das Ergebnis zeigt das folgende Bild. 11 T Normalspannung in MN/m2 0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

Setzung in mm

0,5

1,0

1,5

a) Um welche Prüfung handelt es sich? b) Ist der zulässige Grenzwert eingehalten (Begründung)? c) Welche Maßnahmen können Sie durchführen, wenn der Grenzwert nicht eingehalten wird?

12 Planen einer Halle 12.1 Allgemeines Der Wiederaufbau der in der Bundesrepublik Deutschland in den Jahren ab 1945 begünstigte die Entwicklung von industriellen Bauweisen für den Wohnungsbau und Industriebau, da Wohnraum geschaffen werden musste und die Industrie für ihr Wachstum Produktionsanlagen benötigte. Dazu kamen ab 1960 Schul-

und Hochschulbauten für Bund, Länder und Kommunen. Neben individuell geplanten Bauten mit entsprechendem architektonischem Anspruch wurden Bausysteme entwickelt, die das rationelle Bauen besonders für Industrie und Gewerbe ermöglichten.

12.2 Anforderungen an Planung von Hallen Hallen sind Bauwerke die eine große Fläche überwiegend stützenfrei überbrücken. Die Verwendungszwecke von Hallen sind vielfältig. Neben Hallen für Lagerzwecke und zur Güterverteilung, werden Hallen als Produktions- und Fertigungshallen sowie zur Wartung und Unterstellzwecken benötigt. Ebenso werden Sport- und Veranstaltungshallen gebaut. Je nach Verwendungszweck ergeben sich damit unterschiedliche Anforderungen an die bauliche Ausführung einer Halle und damit unterschiedlich komplexe Ausführungen. Der Gesichtspunkt einer möglichen Erweiterung in der Breite oder Länge ist ein Punkt der bei der Planung schon beachtet werden sollte. Größere Hallen sind in Brandabschnitte zu unterteilen um im Brandfall die Schadensräume zu begrenzen. Wichtige Punkte bei der Planung einer Halle sind die Anforderungen hinsichtlich der Grundrissform, der geforderten lichten Raumhöhen, der notwendigen Belichtung, der geplanten Einbauten (Kranbahn, Installationen),

des baulichen Brandschutzes, des notwendigen Wärme- und Schallschutzes. Die Form der Halle wird sich nach der Nutzung und den Funktionsabläufen der geplanten Nutzung richten, ebenso wie die Ausführung der Bauelemente. Unabhängig von den individuellen baulichen Möglichkeiten, sind Bausysteme für Hallen entwickelt worden, die ein rationelles Planen und Bauen ermöglichen. Diese Systeme sind im Holzbau ebenso im Stahl und im Stahlbeton entwickelt worden. Viele Hersteller bieten sogenannte Systemhallen an. Systemhallen sind Hallen aus standardisierten Elementen die sich je nach Anforderungen variieren lassen. Für größere Objekte kann die Entwicklung objektbezogener Fertigelemente sinnvoll sein. Bei Stahlbeton und Stahl spricht man von Stahlbetonskelettbau und Stahlskelettbau. Bevor die einzelnen Bauweisen für Hallen aus Holz, Stahl und Stahlbeton näher behandelt werden, sollen zunächst die für alle Hallen geltenden Grundsätze, die überwiegend materialunabhängig sind, behandelt werden.

12.3 Hallentypen Hallen werden unterschieden nach Material (Holz-, Stahl-, Stahlbetonhallen, Dachform (Satteldach, Pultdach…), Verwendungsart

(Sporthallen, Ausstellungshallen, Veranstaltungshallen usw.) nach dem Tragsystem (Stützen-Bindersysteme oder Rahmensysteme,

728

12 Planen einer Halle

Hallenbinder und Hallenrahmen können Vollwandsysteme oder Fachwerksysteme sein). Nach der Anzahl der Stockwerke (einstöckige, zweistöckige Halle) und nach der Anzahl der aneinandergebauten Hallen (einschiffige, zweischiffige Hallen usw.). An Hallen können seitliche Anbauten und Überdachungen z.B. für überdachte Laderampen angebaut sein. Für viele Hallen ist der Einbau von Kranbahnen zu berücksichtigen. Daneben gibt es eine Reihe weiterer Tragsysteme wie z.B. Raum- und Flächentragwerke. Eine besondere Art der Industriehallen sind Sheddachhallen oder Hallen mit Schalenförmigen Tragsystemen.

a)

Für Hallen werden aus allen Materialien Systemhallen angeboten.

b)

d)

c)

e)

Hallensysteme werden als Holzbau, Stahlbauoder Stahlbetonsysteme angeboten. Wenn Hallen mit einer normalen Regenrinne an der Traufe geplant werden ist die Entwässerung unproblematisch. Wird die Traufe mit Attika ausgebildet ist die Entwässerung der Dachfläche im Zusammenhang mit der Dachdichtung sorgfältig zu planen. Da großflächige Hallen immer auch eine Versiegelung von Flächen darstellen, ist zu prüfen in wieweit eine Ausgleichsmaßnahme bzw. eine Versickerung des Dachflächenwassers stattfinden kann.

f)

Bild 12.1: Hallenquerschnitte a) einschiffig b) einschiffig mit Anbau c) zweischiffig d) dreischiffig mit Vordach e) einschiffig mit Kranbahn u. Laderampe f) zweistöckige Halle

Bild 12.2: Koordinationsräume und -ebenen nach der Modulordnung

12 A+I

12.4 Planungsgrundlagen Das Bauen mit werksmäßig vorgefertigten Elementen ist sinnvoll nur möglich, wenn sich Planer und Hersteller auf ein Planungsraster verständigen und bei der Herstellung von Elementen vorgegebene und bei der Planung zu berücksichtigende Toleranzen nicht überschritten werden.

12.4.1 Modul- und Bezugssysteme Im Bauen mit Fertigteilen bevorzugt man die Modulordnung nach DIN 18000. Gegenüber der Maßordnung im Hochbau DIN 4172 mit dem Ausgangsmaß Achtelmeter (12,5cm) liegt der Modulordnung das Maß M = 100 mm

729

12.4 Planungsgrundlagen

zugrunde. Die Baumaße nach der Modulordnung lassen sich häufiger in ganze mm teilen, was den verstellbaren Einschalvorrichtungen im Betonfertigteilbau entgegenkommt und Ungenauigkeiten aus Auf- und Abrundungen der Baumaße vorbeugt. Tabelle 12.1: GrundMultimodule modul M 3M 6M 12 M 30 M 60 M 10 M 30 cm 60 cm 120 cm 300 cm 600 cm Tabelle: Maßsprünge nach Modulordnung

Das Grundmodul M = 100 mm ist das kleinste gemeinsame Vielfache der modularen Baumaße. Es gilt als Maßsprung für Geschosshöhen und Türbreiten. Multimodule (Tabelle 12.1) sind genormte ganzzahlige Vielfache des Grundmoduls und dienen als Maßsprung für Abstände von Gebäudeachsen. Koordinationsebenen sind Bezugsebenen und bestehen aus einem kreuzweise angeordneten System von Gebäudeachsen (12.2). Sie erleichtern die Verständigung über alle Fragen der Lage und Bemessung von Bauteilen. Koordinationsräume sind von Bezugsebenen umschlossen und dienen der maßlichen Einordnung von Bauteilen (12.3.) Die Achs- und Koordinationsmaße sind modular (Vielfache von Multimodulen), die Konstruktionsmaße dagegen nicht, weil die Fugen- und Toleranzmaße noch abzuziehen sind. Eingeordnet werden die Bauteile nach dem Grenz- oder Achsbezug oder daraus abgewandelten Bezugsformen. Für die Einordnung der Bauteile sind vier Fälle zu unterscheiden: 1. in allen drei Dimensionen Grenzbezug (kubische Bauteile, Raumzellen) 2. Grenzbezug in zwei Dimensionen, in einer Dimension Achsbezug (flächige Bauteile, Wände und Decken) 3. In einer Dimension Grenzbezug, in zwei Dimensionen Achsbezug. (Träger, Stützen) 4. In drei Dimension Achsbezug (Punktförmiges Bauteil, Knotenpunktverbinder) Bei der Festlegung des Rasters ist je nach Material die Anordnung der Trägerlagen abzu-

stimmen um eine optimale Konstruktion zu erzielen. Ein Optimierungsziel ist es, eine vorgegebene Fläche mit minimalem Materialverbrauch zu überdecken. Die Planung von Hallen geschieht nach Planungsrastern basierend auf dem Modulsystem.

12.4.2 Transport und Montage Die werkmäßige Herstellung der Bauelemente für Hallen bringt Vorteile für die Herstellung, hat jedoch den Nachteil, dass die Bauteile zur Baustelle transportiert werden müssen und dort in ihre endgültige Lage gebracht werden müssen. Daher sind die Bedingungen die sich hinsichtlich der maximalen Abmessungen und der maximalen Gewichte für Transport und Montage ergeben bei der Planung der Bauteile zu berücksichtigen. Ebenso spielen die Kosten des Transports eine Rolle bei der Frage ob sich eine geplante Konstruktion wirtschaftlich verwirklichen lässt. Auch die Situation für die Montage auf der Baustelle insbesondere die Möglichkeit schwere Bauteile mit Kränen montieren zu können spielt eine entscheidende Rolle. Für den Transport sind folgende Bedingungen einzuhalten: 12 A+I

Bild 12.3: Einordnung von Bauteilen a) durch Grenzbezug, b) durch Achsbezug

730


Tabelle: 12.1:

Zulässige Abmessungen und Gesamtgewichte für Straßentransportfahrzeuge

Straßentransporte ohne besondere Genehmigung

Schwer- und Spezialtransporte Fahr- Fahr- Sattel- Lastmit mit zeuge zeuge kraft- züge jahres- Einzelmit 2 mit 2 fahrdauer- fahrtgeAch- Ach- zeuge genehmisen sen nehmi- gung gung Länge 12,00m 12,00m 15,50m 18,00m 25,00m >25,00m Breite 2,50m 2,50m 2,50m 2,50m 3,00m >3,00m Höhe 4,00m 4,00m 4,00m 4,00m 4,00m >4,00m Gesamtge- 16,0t 22t 40t 40t 40t >40t wicht nach Euro.Norm 16,50m 42,00t für unteilbare Lasten

Die Transport- und Montagebedingungen sind für die Elementplanung zu beachten.

12.4.3 Belastung einer Halle Eine Halle hat neben den Eigenlasten die Belastungen aus Schnee und Wind aufzunehmen. Durch die in der Regel flach geneigten Dächer treten in den Randbereichen und in den Eckbereichen erhebliche Windsogbelastungen auf. Bei offenen Hallen, oder Hallen mit großen Toren wird der Windsog noch durch den Winddruck und Windsog im Inneren der Halle verstärkt und ist bei der Auslegung der Befestigungselemente zu beachten.

tigen die sich durch ungewollte Schiefstellungen und Montageungenauigkeiten ergeben. Im Inneren einer Halle werden häufig Kranbahnen eingebaut, die über Konsolen ihre Lasten auf die Stützen abgeben. Ansonsten ergeben sich Lasten durch den Einbau oder Anbau von Einbauteilen aus dem Nutzungszweck der Halle.

12.4.4 Stabilität einer Halle Ein Bauwerk ist dann stabil wenn in der Vertikalen drei Scheiben in mindestens zwei Richtungen vorhanden sind, die sich nicht in einem Punkt schneiden (12.5). Die Wandscheiben müssen so angeordnet werden das Kräfte aus jeder Richtung aufgenommen werden können. Zusätzlich müssen die Wände Momente aufnehmen können (12.6) Dazu sind im Normalfall zwei parallel zueinander stehende Wände notwendig.. Bei einer allseitig geschlossenen Halle werden die senkrecht auf die Längswand wirkenden Horizontallasten über die Dachscheibe oder Fachwerkverbände auf die Giebelwände übertragen. Die entsprechenden Horizontallasten auf die Giebelwände werden in der gleichen Weise über die Längswände abgeleitet. Somit sind bei einer Halle die aussteifenden Wandebenen oder Verbände in den Außenwänden angeordnet (12.8).

12 A+I

Bild 12.4: Belastung von Hallen

Bei den Dimensionen der Tragelemente einer Halle sind ebenfalls die Kräfte zu berücksich-

Bild 12.5: Anordnung von Wandscheiben Draufsicht

731

12.4 Planungsgrundlagen

Bild 12.10: Bild 12.6: Belastung der Wandscheiben

System einer Halle mit Bindern auf Pendelstützen.

Die Kräfte in Längsrichtung werden über die Fachwerksverbände der Dachebene im zweiten Binderfeld auf die Längswände übertragen und dort durch die Zugdiagonalen abgeleitet. Die Kräfte aus der Querrichtung am Stützenkopf müssen durch den Verband an der Hallenlängsseite auf die Giebelwände übertragen werden. Dort leiten ebenfalls die Zugdiagonalen in den Außenfeldern die Lasten in die Fundamente.

Bild 12.8: Anordnung der Aussteifungselemente bei einer Halle Draufsicht

Bild 12.11:

Bild 12.9: Aussteifung einer Halle mit nur einer Giebelwand.

Bei einer einseitig offenen Halle stehen nur drei Wandebenen zur Ableitung zur Verfügung. Die Horizontalkraft die in der offenen Ebene wirkt wird über Verbände oder die Deckenscheibe in die in ihrer Richtung stehende Wandscheibe geleitet, das dabei entstehende Kräftepaar wird über die parallel angeordneten Wände abgeleitet (12.9).

System einer Halle mit Rahmen und Giebelwand.

Die Kräfte in Längsrichtung werden über die Fachwerksverbände der Dachebene (Horizontalverband) im zweiten Binderfeld auf die Längswände übertragen und dort durch die Zugdiagonalen(Vertikalverband) abgeleitet. Die Kräfte aus der Querrichtung werden durch die Rahmen in die Fundamente geleitet. Nur die Kräfte auf die äußeren Stützen werden über die Zugdiagonalen(Giebelverband) in die Fundamente geleitet.

Statt der Dreiecksverbände in den Feldern der Außenwand zwischen den Stützen kann die aussteifende Wirkung auch durch andere Aussteifungskonstruktionen erreicht werden. (12.12)

12 A+I

732


In der Abbildung sind nur die Kippverbände darstellt.

Bild 12.14: Bild 12.12:

Austeifungsmöglichkeiten a) Zugdiagonalen b) Rahmen c) einhüftiger Rahmen

Sollen in den Verbandsfeldern Öffnungen für Türen, Tore oder Fenster notwendig sein, lassen sich auch hier Verbandsformen einbauen die die Öffnungen möglich machen.(12.3)

Bild 12.13:

Aussteifungsverbände bei Öffungen

Fachwerkbinder auf Pendelstützen mit Längsverband zur Kippsicherung (Andere Verbände nicht dargestellt)

Die Fachwerkverbände die in der Dachebene angeordnet sind um die Horizontalkräfte abzuleiten, übernehmen gleichzeitig die Aufgabe den Obergurt des Binders oder Rahmens wenn nötig auszusteifen (12.11). Wenn Binder auf Stützen ohne Haltung aufgesetzt werden, sind die Binder durch Längsverbände am Kippen zu hindern. (12.14)

Hallen werden durch Dachverbände und Verbände in den Längs- und Querwänden ausgesteift.

12 A+I

12.5 Elemente einer Halle Die Bauelemente einer Halle sind Dachelemente, Wandelemente, Pfetten, Wandriegel, Binder, Stützen, bzw. Rahmen, Verbände und Fundamente. Je nach Bauweise der Hallen wird die Giebelwand einer Halle anders ausgebildet als der Normalquerschnitt. Daher unterscheidet man Giebelstützen und Giebelbinder im Gegensatz zur Normalstütze und Normalbindern bzw. Rahmen. Alle diese Elemente wirken zusammen um die auf das Bauwerk wirkenden Lasten in die Fundamente abzuleiten.

Daneben ist der Hallenboden entsprechend den Anforderungen durch die Nutzung der Halle auszubilden. Bauelemente einer Halle sind Fundamente, Stützen Binder, Rahmen, Pfetten und Verbände. Die Dachelemente tragen die vertikalen Lasten auf Pfetten ab, die wiederum die Last auf die

12.5 Elemente einer Halle

Binder abtragen. Die Binder leiten die Lasten über die Stützen auf die Fundamente. Alternativ werden die Dachelemente so bemessen, dass sie ohne die Unterstützung von Pfetten in der Lage sind die Lasten direkt auf die Binder abzutragen. Die Dachkonstruktion muss so ausgebildet sein, dass die Horizontallasten die am Dachrand über Traufe und Ortgang eingeleitet werden, ebenso wie die Seitenkräfte z.B. aus der Kippbeanspruchung auf die Längs- und Giebelwände übertragen werden. Bei der Konstruktion eines Hallendaches gibt es prinzipiell zwei Möglichkeiten: 1. Ausbildung des Daches als tragende Scheibe Bei dieser Konstruktion werden die Dachelemente, in der Regel Trapezbleche oder Betonoder Leichtbetondachplatten so miteinander verbunden, dass die gesamte Dachfläche als Scheibe wirkt. Ebenso ist es möglich nur bestimmte Dachfelder als Scheibe auszubilden. Man wird dann die Felder als Scheibe ausbilden, in denen sonst die Fachwerkverbände angeordnet werden. Wenn eine Scheibenwirkung gegeben ist, können die sonst in der Dachebene notwendigen Verbände entfallen. 2. Die Dachelemente wirken nicht als Scheibe. In der Pfettenebene oder in der Obergurtebene der Binder oder Rahmenriegel werden unter Einbeziehung der Pfetten Fachwerkverbände eingebaut, die die aussteifende Wirkung übernehmen. Die Dachelemente tragen nur vertikale Lasten ab. Je nach Konstruktion der Halle sind unterschiedliche Verbände notwendig.

12.5.1 Außenwandkonstruktionen Für die Außenwand einer Halle sind neben den ebenfalls möglichen klassischen Materialien Bauelemente entwickelt worden, die eine rationelle den Anforderungen entsprechende Bekleidung ermöglichen. Dabei können Konstruktionen mit und ohne Dämmung zur Anwendung kommen. Bei nahezu allen Wandelementen ist die Anordnung vor, zwischen und hinter der Stützenachse möglich.

733

Einige Möglichkeiten im Überblick: – Ausmauerung mit Sichtmauerwerk – Ausmauerung und Verkleidung – Verwendung von Porenbetonwandtafeln mit und ohne Bekleidung – Einschalige Stahltrapezprofile – Verkleidung mit Metallelementen aus Kupfer und Zink – Zweischalige wärmegedämmte Stahltrapezprofile – Wärmegedämmte Stahlsandwichelemente – Faserzementwellplatten – Holzwerkstoffe/Holzschalungen Einige Außenwandelemente können horizontal oder vertikal angeordnet sein. Stark profilierte Elemente sollen nur in senkrechter Weise angebracht werden, um den Wasserablauf zu ermöglichen. Bei entsprechender Dimensionierung und geringer Hallenhöhe können die vertikalen Elemente ohne Unterstützung durch Wandriegel vom Fundament bis zur Traufe eingebaut werden. Wenn keine Wandriegel notwendig sind, wird die Windlast direkt auf die Traufe und das Fundament geleitet. Horizontale Wandelemente sind nur sinnvoll, wenn das Element nicht zusätzlich vertikal abgestützt werden muss. Wenn die Wandelemente so tragfähig sind, das sie ihr Eigengewicht direkt auf das Fundament abgeben, leiten die Wandelemente nur Windlasten auf die Stützen weiter. Die angebotenen Materialien ermöglichen dem Planer alle Möglichkeiten der Fassadengestaltung. Die Außenwände einer Halle können mit unterschiedlichen Materialen und Bauelementen rationell und kreativ gestaltet werden. Mauerwerk Für nichttragende Außenwände können ohne rechnerischen Nachweis für Wanddicken von 11,5 – 30cm die zulässigen Größtwerte der Ausfachungsfläche in Abhängigkeit von der Höhe über Gelände, der Haltung der Wand

12 A+I

734


(dreiseitig, vierseitig) und dem Verhältniswert ε = größere Seite/kleinere Seite aus Tabellen abgelesen werden. Die Größe der Ausfachungsfläche ist begrenzt. Sie hängt von der Gebäudehöhe über Gelände, von der Wanddicke und vom Quotienten ε (griech. Epsilon) aus der größeren und der kleineren Seitenlänge des Gefachs ab. Tabelle 12.2 enthält die zulässigen Grenzwerte. Voraussetzungen sind: 4-seitig gehaltene Wände, in Mörtelgruppe lla, in Dünnbettmörtel oder Leichtmörtel LM 36 KS-Steinen, Ziegeln oder Leichtbetonsteinen. Beispiel Für eine Ausfachung bei einer Feldgröße von 4,00 m · 2,50 m = 10,00 m2 und einer Höhe der Ausfachungsfläche von 16,00 m über Gelände soll die notwendige konstruktive Wanddicke ermittelt werden.

Ausfachungswände, die nicht Tabelle 11.110 entsprechen, sind statisch nachzuweisen. Tabelle 12.2:

Zulässige Größtwerte der Ausfachungsfläche von nichttragenden Außenwänden ohne rechnerischen Nachweis

Wanddicke Ausfachungsfläche bei einer Höhe über Gelände d in cm von 0 bis 8 m 8 bis 20 m 20 bis 100 m ε= ε ≥ 2,0 ε = ε≥ ε= ε=≥ 1,0 m2 m2 1,0 m2 2,0 m2 1,0 m2 2,0 m2 11,51) 12 8 8 5 6 4 17,5 20 14 13 9 9 6 24,0 26 25 23 16 16 12 ≥ 30,0 50 33 35 23 25 17 Bei Seitenverhältnis 1,0 < ε < 2,0 dürfen die Werte geradlinig interpoliert werden. 1) Bei Steinen der Festigkeitsklassen ≥ 12 dürfen diese Werte um 1/3 vergrößert werden.

Losung

12 A+I

Seitenverhältnis ε =

größere Seite kleinere Seite

=

4,00 m = 1,6 2,50 m

ε liegt zwischen 1,0 und 2,0. Deshalb muss die größtmögliche Ausfachungsfläche für ε = 1,6 interpoliert werden. Tabelle 12.110 zeigt, dass mindestens die Wanddicke 17,5 cm gewählt werden muss, denn nur bei dieser Wanddicke sind Aus-fachungsflächen von 9,00 bis 13,00 m2 möglich. Genaue Berechnung der zulässigen größten Ausfachungsfläche: Wenn ε von 1,00 auf 1,6 ansteigt, verringert sich die größte zulässige Ausfachungsfläche von 13,00 m2 um ∆A ∆ε' = 1,6 – 1,0 = 0,6 max. A = 13,00 m2 – ∆A' ∆A 13,00 m 2 − 9,00 m 2 4,00 m 2 = = ∆ε 2,0 − 1,0 1,00

∆A = 4,00 m2 × 0,6 ∆A = 2,40 m2 max. A = A – ∆A = 13,00 m2 – 2,40 m2 = 10,60 m2 Bei Ausführung nach Zeile 2 der Tabelle 12.110 (Wanddicke 17,5 cm) ist also eine größtmögliche Ausfachungsfläche von 10,60 m2 (> 10,00 m2) erlaubt.

Bild 12.15:

Seitenverhältnis des Gefachs größere Seite ε = kleinere Seite

Wenn Wandgefache ausgemauert werden sollen, sollten die Maße auf die Maßordnung im Mauerwerksbau abgestimmt werden. Das Ausfachungsmauerwerk hat im Regelfall außer seinem Eigengewicht nur Windlasten aufzunehmen. Daher wird es als nichttragendes Mauerwerk behandelt. Die Mauerwerkswände sind durch geeignete Verbindungen kraftschlüssig mit den Stützen/Riegeln der Halle zu verbinden. Am Fußpunkt geschieht dies durch die Reibungskräfte in der Fuge. Die Verwendung einer nackten Bitumenbahn unterhalb der 1. Schicht ermöglicht die Bewegung der Wand in der Längsrichtung z.B. aus Temperaturbelastungen. Seitliche Anschlüsse werden elas-


tisch und gleitend ausgeführt, d.h. die Ausdehnungsmöglichkeit in vertikaler Richtung soll nicht behindert werden. Auch der obere Wandanschluss gewährleistet durch gleitende und elastische Ausbildung spannungsfreie Formänderungen. Der zirka 2 cm große Abstand soll unbeabsichtigen Wandbelastungen infolge der Durchbiegung der oberen Wandriegel verhindern.

Bild 12.16:

Waagerechte Anschlussfugen am unteren und oberen Rand zwischen Gefachmauerwerk und Stahlbetonskelett-Bauteilen

735

Die Tragfähigkeit des Mauerwerks kann durch Bewehrung in den Lagerfugen erhöht werden.

Bild 12.18:

Querschnitt einer Stahlstütze mit beidseitig anschließendem Gefachmauerwerk

Bild 12.19:

Anschlüsse von Mauerenden an Holzfachwerkstützen a) durch Dreikantleiste und Kerbnut im Stein b) durch Stoßfugenmörtel in Kerbnut c) durch angeschraubte Ankerschiene und eingemauerte Ankerbleche 12 A+I

Bild 12.17:

Seitliche Anschlussfugen zwischen Stahlbeton-Skelettbauteile und Ausfachungsmauerwerk durch a) Einführen der Wand in ausgesparte Schlitze b) Ankerverbindungen (einteilig oder zweiteilig aus fester U-Schiene und beweglichem Ankerblech) c) Übergreifen der Wandenden mit verankerten Stahlprofilen d) nachträglich angebrachte L-Profile in Verbindung mit dem äußeren Anschlag

736


Bild 12.20:

Bewehrtes Mauerwerk (Konstruktionsregeln)

Das Mauerwerk kann auch als Tragkonstruktion für eine Verkleidung mit anderen Elementen dienen. Ein Vorteil der Ausmauerung von Wandgefachen liegt im guten Schall- und Brandschutz der massiven Wand. Profilblechwände Der Aufbau der Profilblechwände kann den bauphysikalischen Anforderungen angepasst werden indem Profilbleche mit oder ohne Wärmedämmung verwendet werden. Es können Konstruktionen aus Trapezprofilen, Kassettenelementen und

mebrücken“ bei der Befestigung der Elemente zu berücksichtigen. Durch Verwendung geeigneter Zwischenlagen kann der Wärmeverlust minimiert werden. 6 x 128 = 768

11 42 25

86

16

128 A B

24

26

102

Bild 12.22:

Beispiel Trapezprofil 25/128/0,75 Profilhöhe/Profilbreite/Nennblechdicke

Bild 12.23:

Blechprofile für Außenwandbekleidungen

12 A+I

Bild 12.21:

Aufbau verschiedener Profilblechwände a) ohne Wärmedämmung b) mit Wärmedämmung c) Wärmegedämmte Kassettenwand d) Sandwichwand

Sandwichelementen hergestellt werden. Bei der Ausführung einer wärmegedämmten Wandkonstruktion ist das Problem der „Wär-


737

Trapezprofile Bei der einschaligen nicht wärmegedämmten Wand werden die Trapezprofile direkt auf die Stahlunterkonstruktion geschraubt. Um eine Wärmedämmung mit Trapezprofilen zu erreichen, wird zwischen der Stahlunterkonstruktion und dem Trapezblech eine Wär-

medämmschicht eingebaut. Höhere Anforderungen an den Wärme-, Brand- und Schallschutz können durch eine zweischalige Ausbildung erreicht werden. Trapezprofile werden meist nach der Höhe des Profils bezeichnet. Trapezprofil 135/310/0,75 Profilhöhe/Rippenbreite/Blechdicke

12 A+I

Bild 12.24:

Details Trapezprofile (Quelle: Arbeitshilfen Bauen mit Stahl)

Legende: 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Stahltrapezprofil Profilfüller Verbindungselement Dichtung Z-Profil Wärmedämmung U-Profil Dämmung Stahlkassettenprofil

10 11 12 13 14 15 16 17 18

Tropfprofil Dämmstreifen Oberer Zargenvvinkel Sohlbankprofil Seitlicher-Zargenwinkel Abdeckfolie RandverstärkungswinkeI Eckwinkel Befestigungsblech

19 20 21 22 23 24 25

Attika kappe Distanzriegel Rinnenhalter Rinne Holzbohle Einlautblech VerbindungseIement mit Abstandhülse

738


Vorgehängte Metallfassaden: A Verankerung und Abschluss an der Attika B Verankerung und Abschluss am Fenstersturz C Verankerung und Abschluss an der Fensterbrüstung D Mittelverankerung E Verankerung und Abschluss an Sockel F Anschluss Gebäude-Innenecke G Anschluss an Fenster- oder Türlaibungen H Anschluss Gebäude-Außenecke

Kassettenwand Eine Kassettenwand ist eine zweischalige hinterlüftete wärmegedämmte Wand. Die Kassetten werden durch Kaltverformung aus einem Stahlband hergestellt. Dadurch dass die Kassetten innen von Stütze zu Stütze waagerecht verlegt werden, bilden sie zugleich die Wandriegel an den die vertikal angeordneten Kassetten der Außenhaut befestigt werden. Lediglich im Bereich von Toren und Fenster werden zusätzlich Riegel benötigt. Bild 12.25:

Trapezprofile vor Porenbetonwand 17 Trapezprofil 18 Haltewinkel (Quelle: Bauen mit Stahl)

12 A+I

Bild 12.26a: Wandkonstruktion mit Stahlkassetten Quelle Arbeitshilfen Bauen mit Stahl


739

Bild 12.26b: Kassettenwand Prinzipskizze Wandaufbau (Quelle: IFBS)

Bild 12.28:

Details Sandwichelemente (Quelle: Arbeitshilfen Bauen mit Stahl)

Sandwichelemente Sandwichelemente bestehen aus zwei dünnen Blechen, die mit einem Kern aus Hartschaum oder Mineralwolle einen tragenden Verbundquerschnitt bilden. Mit Sandwichelementen kann in einem Arbeitsgang eine Innenverkleidung, Wärmedämmung und Außenhaut hergestellt werden. Wände aus Stahlelementen sind Trapezprofilwände, Sandwichelemente und Kassettenwände.

Bild 12.27: Aufbau Sandwichwand (Quelle: IFBS)

Porenbetonwandplatten Porenbetonplatten können liegend oder stehend angeordnet werden. Wandplatten können liegend hinter, zwischen oder vor den Stützen angeordnet werden.

12 A+I

740


Die Plattendicke beträgt zwischen 100– 300 mm bei Breiten von 500–750 mm. Die Plattenlängen können im Normalfall bis 7,50 m betragen. Tabelle 12.3: Plattenabmessungen liegender Wandplatten Plattendicke d [mm] Plattenbreite[mm] Plattenlänge[m] Wandbereich mit Passplatten Wandbereich ohne Passplatten

100 ≤ d ≤ 300 500–750 ≤ 7,50 L/≤ 35 L/d ≤ 40 bei d ≤ 17,5 mm L/d ≤ 38 bei d ≥ 17,5 mm

Bei den Brüstungswandplatten kommt zu diesen Lasten noch die Belastung aus der Auflast der Öffnungselemente dazu. Bei der Gestaltung der Außenwand erreicht man wirtschaftliche Lösungen, wenn man die Öffnungen auf die Elementlängen und Elementhöhen abstimmt. Sollten sich gewünschte Öffnungshöhen nicht mit den Standardhöhen verwirklichen lassen müssen Passplatten verwendet werden. Zur Gestaltung der Fassade existieren verschiedene Lisenenelemente die im Stützenbereich vor den Wandelementen angeordnet werden können.

Bei punktförmiger Befestigung müssen die Platten bei einer Wandhöhe von mehr als 12 m abgefangen werden. Wenn sie seitlich durchgehend befestigt werden sind bis 20 m Wandhöhe keine Abfangwinkel erforderlich. Bei den Wandplatten werden normale Wandplatten von Sturzwandplatten und Brüstungsplatten unterschieden. Normale Wandplatten werden für die Belastung aus Eigengewicht und für eine Horizontale Belastung aus Wind bemessen. Sturzwandplatten müssen zusätzlich die Horizontallasten aus Wind der angeschlagenen Fenster, Türen, Tore oder Lichtbänder aufnehmen.

12 A+I

Bild 12.30:

Öffnungen in stehend angeordneten Wandplatten (Quelle Xella Deutschland GmbH)

Wandplatten stehend Tabelle 12.4: Abmessungen für stehende Wandplatten

Bild 12.29:

Wandelemente (Quelle: Xella Deutschland GmbH)

Plattendicke d [mm] Plattenbreite[mm] Plattenlänge [m] Einschüssige Wände mi H = L ≤ 7,50 m Sowie oberste Wandplatte bei mehrschüssigen Wänden Alle anderen Wandplatten

100 ≤ d ≤ 300 500–750 ≤ 7,50 L/d ≤ 40

L/d ≤ 35


741

Öffnungen in liegend angeordneten HEBEL Wandplatten aufwänding

Bild 12.31:

vorteilhaft

Öffnungen in liegend angeordneten Wandplatten (Quelle Xella Deutschland GmbH)

Die stehenden Wandplatten werden ohne zusätzliche Befestigung am Fußpunkt in ein Mörtelbett auf den Sockel gesetzt. Wirtschaftlich sind stehende Wandelemente, wenn keine zusätzlichen Wandriegel eingebaut werden müssen.

Die Wandelemente übertragen die Winddruckkräfte durch Kontakt auf die Tragkonstruktion. Für die Aufnahme der Windsogkräfte müssen Verankerungselemente eingesetzt werden. Die Verankerungselemente werden in Ankerschienen eingehängt die an der Tragkonstruktion befestigt werden müssen, oder sie greifen hinter einen Trägerflansch. Wenn die Porenbetonwände nicht mit einer Verkleidung versehen werden, müssen die Elemente mit einem Beschichtungssystem versehen werden. Für Porenbeton sind z.B. Acryl- oder Silikatbesichtungen geeignet.

12 A+I

Bild 12.32: Sockelausbildung mit Porenbetonplatten (Qulle: Xella Deutschland GmbH)

742


S

Wandelement vor Stahlstütze

Attikabefestigung an Stahlrahmen

Eckausbildung bei Attika

Wandelement vor Stütze

Sturzauslager

Wandelement zwischen Stützen

12 A+I

Bild 12.33:

Details Wandausbildung (Quelle Xella Deutschland GmbH)


743

Mit Porenbetonelementen können Wände im Industriebau mit stehenden und liegenden Elementen ausgeführt werden. Porenbetonwände sind auch ohne zusätzliche Dämmmaßnahmen wärmedämmend.

12.5.2 Dachelemente

Für die Ausbildung der Fugen an den Längsseiten der Deckenplatten gibt es unterschiedliche Möglichkeiten (12.34). Für die Auflagerung der Dachplatten gelten je nach Trägermaterial unterschiedliche Mindestwerte. Tabelle 12.5: Mindestauflagertiefen

Nut und Feder

Vergussquerschnitt und Nut und Feder

formschlüssigen Vergussquerschnitt

beidseitige Vergussnut

Bild 12.34:

Ausbildung von Plattenlängsfugen

Durch konstruktive Maßnahmen bei der Bauausführung und bei der Montage können die Dachplatten zu einer aussteifenden Dachscheibe zusammengefasst werden. Ebenso können die Dachelemente die Kippaussteifung von Unterzügen und Pfetten übernehmen. Um die Scheibenwirkung zu erreichen müssen Platten mit Fugen verwendet werden. Die Fugen werden mit Stabstahl bewehrt und anschließend vergossen.

Beton- oder Stahlbeton Stahlkonstruktion Mauerwerk Holzleimbinder Porenbetonelement

≥ 50 mm

Mindestens 1/80 der Stützweite

≥ 32 mm a l ≤ 2,50 m a ≥ 70 mm ≥ 50 mm ≥ 50 mm Mittelauflager ≥ 70 mm Endauflal l b ger L = lw + 2 × 1/3a Mindestens 20 mm Fuge in Längsrichtung zwischen den Elementen > 20 mm

Porenbetondachelemente Eine häufig angewandte Konstruktion bei Hallendächern ist die Verwendung von Porenbetondachplatten. Porenbetondachplatten werden in Dicken von 100 mm bis 300 mm und Breiten bis 75cm aus Leichtbeton hergestellt und können bis zirka 6,20 m bei Nutzlasten von bis zu 4 kN/m2 gespannt werden. Die Brandschutzklasse F90 ist durch entsprechende Betondeckung problemlos zu erreichen.

w

w

Auf Betonbindern und Betonpfetten werden zur Befestigung der Dachelemente Ankerschienen durchgängig oder stückweise eingebaut. In diese Ankerschienen werden die Verankerungsbleche eingesetzt die dann an die Dachelemente genagelt werden. Auf Stahlträger werden Haltebleche auf den Trägerflansch geschweißt und mit Stabstahlbewehrung gehalten oder Hakennagellaschen verwendet. Porenbeton-Dächer können als nicht belüftete oder belüftete Konstruktion mit herkömmlichen Eindeckungen ausgeführt werden. Werden Öffnungen in der Dachfläche benötigt, z.B. für Lichtkuppeln müssen die Dachplattenelemente ausgewechselt werden. Dazu werden Wechsel aus Stahl verwendet die die Lasten aus der unterbrochenen Dachplatte auf die benachbarten Platten ableiten.

12 A+I

744


Bild 12.36:

Details Porenbetondeckenplatten (Quelle: Xella Deutschland GmbH)

Vollbetonplatten Hallendächer aus Stahlbetonvollplatten sind nur sinnvoll wenn sie als vorgefertigte Elemente eingebaut werden. Sie können als Einfeld- oder Durchlaufdecken ausgebildet werden.

12 A+I

Bild 12.37:

mentdicke) bei Deckendicken von 100– 320 mm in Breiten von 1,2 m hergestellt. Bei der Verwendung von Spannbetonhohldielen entfallen aufwändige Schalarbeiten. Die Deckenelemente sind mit Ortbeton in den Fugen und den Randbereichen zu vergießen. Notwendige Auflagertiefen auf Stahl oder Stahlbeton sind mindestens 50 mm, auf Mauerwerk mindestens 70 mm, jedoch muss die Auflagertiefe mindestens 1/125 der Stützweite betragen. Die Vorteile der Spannbetonhohldielen gegenüber anderen Dachelementen liegen in der Möglichkeit größere Spannweiten zu überbrücken.

Porenbetondachplatten auf Betonpfetten (Quelle: Xella Deutschland GmbH)

Spannbetondielen Spannbetonhohlplatten werden für Spannweiten bis zu 18,00 m (Spannweite = 40 × Ele-

Bild 12.38:

Spannbetondielen mit Wechsel (Xella Deutschland GmbH)


Bild 12.39:

Dachaufbau mit Trapezblechen

745

Wenn Trapezbleche am Längsrand nicht auf Trägern aufgelegt werden können, sind die Profilbleche am Rand zu versteifen. Zur Versteifung können Profile (t > 1 mm) angeschraubt oder angenietet werden, oder es werden Randprofil oder Auflagerwinkel eingesetzt. Trapezprofile gibt es mit unterschiedlichen Profilausprägungen die auch Einfluss auf die Tragfähigkeit haben. Trapezbleche können als Einfeldträger oder als Durchlaufträger verwendet werden. Um die Durchlaufträgerwirkung zu erreichen werden die Trapezbleche im Auflagerbereich zirka 800 mm bzw. 0,1 × L1 überlappend verlegt. Die Auflagertiefen müssen bei Stahl- und Stahlbetonkonstruktionen am Endauflager 40 mm und als Zwischenauflager 60 mm betragen. Die Befestigung auf den Bindern oder Pfetten kann z.B. durch Verschraubung in einbetonierte Hohlprofile, unterfütterte Flachstähle oder Ankerprofilen erfolgen. Bei der Verlegung von Trapezprofilen unterscheidet man Positiv und Negativlagen. Bei der Positivlage werden die Profilränder unten gestoßen bei der Positivlage wird der Profilrand oben gestoßen (12.41). Positivlagen werden bei Dächern mit Wärmedämmung gewählt während Negativlagen bei einer nackten Dachhaut aus Trapezblechen angebracht ist. Positivlage

Bild 12.40:

Bezeichnungen für Stahltrapezprofiltafel-Konstruktionen

Profilbleche Mit Trapezblechen können einschalige, einschalig-wärmegedämmte und zweischalig wärmegedämmte Dächer hergestellt werden.

Bild 12.42:

12 A+I Negativlage

Bild 12.41:

Positivlage/Negativlage

Auflagerarten für Trapezprofile bei Befestigung auf Stahlbeton

746


12.5.3 Pfetten Auf den Pfetten einer Halle wird die Dachhaut befestigt. Für die Konstruktion von Pfetten sind verschiedene Konstruktionsysteme gebräuchlich. Man unterscheidet: Einfeldpfetten werden bei gleichen Spannweiten gleich ausgeführt. Sie sind einfach herzustellen und zu montieren.

Bild 12.43:

Einfeldpfette Momentenfläche

Bild 12.44:

Durchlaufpfette/Koppelpfette

12 A+I

Durchlaufpfetten können aufgrund der geringeren Durchbiegung bei gleicher Stützweite wie Einfeldpfetten mit kleineren Querschnitten ausgeführt werden. Bei gleicher Stützweite ist bei Durchlaufpfetten in den Endfeldern ein größerer Querschnitt erforderlich. Alternativ könnte das Endfeld kleiner geplant werden. Koppelpfetten sind vom Prinzip her Durchaufpfetten. Koppelpfetten lassen sich wirtschaftlich nur mit Kanthölzern oder Balken aus Holz ausführen. Die Koppelpfetten werden mit einem Überstand, (der Übergreifungslänge) über die Stützung hinweg verlegt. Die Pfetten werden jeweils am Übergreifungsende durch Nagelung oder Schraubenbolzen miteinander verbunden um die Durchlaufwirkung zu gewährleisten. Die Übergreifungslängen beträgt je nach statischem System zirka 0,1 × l bis 0,17 × l.


Gelenkpfetten sind statisch bestimmte Konstruktionen, die von der Bemessung her ähnliche Querschnitte wie Durchlaufpfetten ergeben, allerdings müssen in den Feldern Gelenke ausgebildet werden. Die Anzahl der Gelenke entspricht der Anzahl der Innenstützen des Durchlaufträgers. Für die Lage der Gelenke existieren Werte, die dem Konstrukteur eine sinnvolle Anordnung der Gelenke erlauben. Nach Möglichkeit werden die Gelenke so angeordnet dass die Feldmomente den Stützmomenten entsprechen. Die Gelenke dürfen nicht im Bereich von Verbänden angeordnet werden. Die Anordnung der Gelenke kann in unterschiedlicher Weise erfolgen, dabei ist auf eine sinnvolle Monta-

747

gemöglichkeit zu achten. Die Anzahl der Gelenke ist gleich der Anzahl der Innenstützungen.

Bild 12.45:

Gelenkanordnung 5-Feldpfette

12 A+I

Bild 12.46:

Gelenkpfetten

Bei geneigten Hallendächern ergibt sich eine Schräglage der Pfetten, daher müssen die Pfet-

ten so befestigt werden, dass ein Kippen nicht möglich ist.

748


Die Pfetten lassen sich nach unterschiedlichen statischen Systemen unterteilen. Man unterscheidet Einfeldpfetten, Durchlaufpfetten, Koppelpfetten und Gelenkpfetten.

nach dem Verbindungsmittel: Nagelbinder, Greimbinder, Leimbinder Je nach System und Bauart und Binderabstand sind unterschiedlich große Spannweiten erreichbar. Übliche Binderabstände liegen zwischen 5,0 m bis 7,20 m.

12.5.4 Binder Binder sind Träger die auf Stützen aufgelegt werden. Binder werden nach unterschiedlichen Kriterien benannt. Nach der Dachform: Satteldachbinder, Pultdachbinder. Nach der geometrischen Form: Dreieckbinder, Trapezbinder, Doppeltrapezbinder, Reckeckbinder. Nach dem Material: Bretterbinder, Kantholzbinder, Leimholzbinder, Stahlbinder, Spannbetonbinder.

12 A+I

12.5.5 Stützen Die Stützen tragen die Binder. Zusätzlich müssen sie eventuelle Lasten aus den Einbauten der Halle (Kranbahn) aufnehmen. Im Regelfall nehmen sie die Windlasten die auf die Außenwand wirken über die Wandriegel auf. Zusätzlich erhalten Stützen Lasten aus der Verbandwirkung der Längsaussteifung. Bei den Stützen unterscheidet man Pendelstützen und eingespannte Stützen. Eingespannte Stützen bieten Vorteile bei der Montage der Halle, da eingespannte Stützen in der Lage sind Horizontalkräfte ohne zusätzliche Verbände aufzunehmen. Erst bei hohen Stützen ist die Verformung am Stützenkopf zu groß. Die Konstruktion von eingespannten Stützenfüßen zur Aufnahme hoher Lasten ist jedoch besonders im Holzbau sehr aufwändig. Pendelstützen sind einfach herzustellen, erfordern jedoch Aussteifungen in zwei Achsen um stabil zu sein. Hallen mit Pendelstützen erfordern daher immer einen Längsverband in der Dachebene an der Hallenseite. Während der Montage müssen die Stützen durch Montageverbände gehalten werden, bis die planmäßigen Verbände eingebaut sind.

12.5.6 Rahmen

Bild 12.47:

Beispiele für Bindersysteme

Nach dem System: Fachwerkbinder, Vollwandbinder,

Rahmen sind Bauelemente bei den die Stütze mit einem Binder biegefest verbunden ist. Den senkrechten Teil des Rahmens bezeichnet man als Stiel, den waagerechten oder geneigten Teil als Riegel. Rahmen haben den Vorteil gegenüber Stütze-Binder Systemen das sie keine Verbände zur Aussteifung in der Rahmenebene benötigen. Der Rahmen übernimmt die Queraussteifung der Halle. Rahmen werden als Vollwandsysteme oder als Fachwerkrahmen gebaut.


749

Bei einstöckigen Hallen kommen häufig Zweigelenk- oder Dreigelenkrahmen zur Anwendung. Im Holz- und besonders im Stahlbau sind Rahmen häufig vorkommende Konstruktionen. Im Stahlbetonfertigteilbau sind Rahmenkonstruktionen in der Herstellung zu aufwändig, daher wird im Stahlbetonskelettbau im Allgemeinen nicht mit Rahmen konstruiert.

Für die Gründung der Wände werden Streifenfundamente zwischen die Einzelelemente eingebaut. Sind aufgrund leichter Wandelemente und Befestigung an den Stützen keine großen Streifenfundamente erforderlich, müssen Frostschürzen eingebaut werden, um ein Unterfrieren der Sohlplatte zu verhindern. Streifenfundamente oder Frostschürzen für Hallenaußenwände können auch als Betonfertigteile hergestellt werden.

12.5.8 Hallenböden

a)

b)

d)

c)

e) Bild 12.48:

f) Rahmensysteme a) Dreigelenkrahmen b) Zweigelenkrahmen c) Fachwerkrahnen d) Zweifeldrahmen e) Leimholzrahmen d) Stahlrahmen

Hallenböden müssen waagerecht und mit ebener Oberfläche hergestellt werden. Zugleich müssen sie eine hohe Verschleißfestigkeit aufweisen da sie unterschiedlichen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. Bei der Belastung in Hallen mit Fahrverkehr oder Gabelstablerbetrieb ist zwangsläufig eine höhere Beanspruchung zu erwarten als in Hallen ohne Fahrzeugverkehr. Daneben können Temperaturbeanspruchungen und chemische Beanspruchungen aus der Nutzung auftreten. Die Konstruktion und Dimensionierung des Hallenbodens muss sich daher nach der Nutzung und der daraus resultierenden Belastung richten. Für die Anforderungen eines Hallenbodens ist Beton der geeignete Werkstoff.

Betonplatte

12 A+I

Gleitschicht Tragschicht

12.5.7 Fundamente Die Hauptlasten einer Halle werden über die Stützen bzw. Rahmenstiele auf die Fundamente abgegeben. Die Stützen werden über Einzelfundamente gegründet. Bei eingespannten Betonstützen sind Block- oder Hülsenfundamente die Standardlösung. Diese Fundamente müssen durch die Einspannung der Stützen auch Momente aus der Windbelastung aufnehmen.

tragfähiger Baden

Bild 12.49:

Aufbau eines Hallenbodens

Grundsätzlich besteht ein Betonboden aus den Schichten Verschleißschicht, Betonplatte, Tragschicht und Untergrund. Wird die Oberfläche des Betons speziell bearbeitet kann mitunter die Verschleißschicht z.B. Estrich entfallen.

750


Tabelle 12.6:

Anhaltwerte für Tragschichten von Industrieböden (Quelle Arbeitshilfen Bauen mit Stahl)

Max. Belas- VerformungsmoAnhaltswerte für Tragtung dul1) schichtarten2) (Einzellast/ Unterunge- Kies B2 Schotter Schotter Radlast) grund bundene mit B2 B1 mit TragU>7 mit (A/B 45) schicht U>7 Q in kN EV2 in MN/m2 d in cm 30 ≥ 30 ≥ 80 ≥ 15 ≥ 15 40 ≥ 20 ≥ 45 ≥ 100 50 ≥ 25 ≥ 20 ≥ 15 60 ≥ 30 70 ≥ 25 80 ≥ 60 ≥ 120 ≥ 35 90 ≥ 30 ≥ 20 100

Tabelle 12.7:

Belastung von Betonböden in ExpositiMindestbeHallen onsklasse tondruckfesinfolge Verschleiß tigkeitskalsse mäßiget Luftbereifte Fahrzeuge, VerReifendruck XM1 C30/3711 schleiß RD ≤ 6 bar starker Luftbereifte GabelstapVerler Reifendruck RD ≤ 6 schleiß bar oder vollgummibeC35/451121 XM2 reifte Gabelstapler, C30/371121 Kontaktpressung p ≤ 2,0 N/mm2 elastomerbereifte sehr starker Gabelstapler, XM3 C35/4531 Kontaktpressung p ≤ Ver2 schleiß 4,0 N/mm 1) 2)

1)

2)

12 A+I

Verhältniswert zwischen Erst- (EV1) und Wiederbelastung (EV2) muss EV2/EV1 ≤ 2,5 betragen. Erläuterungen: Rundkorngemisch R1 (Kies); Brechkorngemisch B1, B2 (Schotter); Ungleichförmigkeitszahl U = d60/d10 (Siebdurchgang bei 60 M.-% und 10 M.-%); Sieblinie A/B 45

Auf einen tragfähigen Untergrund wird in Abhängigkeit von der Belastungsdauer und Belastungsgröße (Fahrzeug pro Tag, Radlast usw.), Regallasten, Maschinenbeanspruchung) die Tragschicht aus Kies und Schotter oder zementgebunden aus Sand und Kies ähnlich einem Straßenunterbau hergestellt. Sollte der Untergrund nicht tragfähig sein müssen Bodenverbesserungsmaßnahmen zur Erzielung der Tragfähigkeit vorgenommen werden. Die Betonplatte muss ausreichend dick sein damit sie, um ähnlich wie eine Fahrbahndecke, unbewehrt hergestellt werden kann. Nur bei sehr hohen Einzellasten und hohen Druckspannungen ist eine Bewehrung notwendig. Durch die Anordnung einer Gleitschicht (z.B. PE Kunststoff-Folie d ≥ 0,2 mm 2-lagig) zwischen Tragschicht und Bodenpatte werden Bewegungen der Betonplatte ermöglicht. Die Dicke der Bodenplatte einer Halle und der Unterbau sind von der Höhe der Einzellasten und der Intensität des Fahrverkehrs abhängig.

Anhaltswerte für die Verschleißbeanspruchung

3)

Gesteinskömungen mit hohem Verschleißeiderstand ohne Oberflächenbehandlung C35/45, mit Oberflächenbehandlung C30/37 (z.B. Vakuumieren und Flügel glatten des Betons) Hartstoffe nach DIN 1100

Tabelle 12.8:

Max. Belastung (Einzellast/ Radlast) Q in kN 10 20 30 40 50 60 80 100 1) 2)

3)

Anhaltswerte für Dicken von Bodenplatten (Ebeling) (Quelle Arbeitshilfen Bauen mit Stahl)

Expositions- Mindestbe- Biegezugfesklasse tondruckfestigkeit für unbewehr- tigkeitsklasse des Betons te (ggf. zusätzBetonböden lich Verschleiß in Hallen berücksichtigen) in N/mm2 X0 (ohne Verschleiß, ohne chemischen Angriff)

C25/3011

≥ 4,5

C30/3711

≥ 5,0

C30/3711

≥ 5,5

C35/4521

≥ 6,0

Dicke der Betonplatte

h in cm 14 16 18 20 20 22 26 ≥ 26

aus Punktlast sowie Biegezugfestigkeit des Betons aus Punktlast sowie Biegezugfestigkeit des Betons. Gesteinskörnung mit hohem Verschleißwiderstand oder Nutzschicht aus Hartstoffen nach DIN 1100

Durch Dehn- oder Bewegungsfugen den so genannten Raumfugen wird die Betonplatte von den angrenzenden Elementen (Stützen, Wänden, Treppen, Schächten usw.) getrennt. Raumfugen sind in ganzer Bauteildicke durchgehende Fugen. Bei großen Betonflächen werden Raumfugen auch in der Fläche zur Unterteilung eingebaut. Scheinfugen als Soll-

12.6 Hallen aus Holz

751

bruchstelle unterteilen die Betonplatte in möglichst quadratische oder rechteckige Abschnitte (Seitenverhältnis Länge/Breite ≤ 1,5). Der maximale Scheinfugenabstand sollte maximal das 30-fache der Plattendicke h nicht überschreiten. Scheinfugen werden durch Einschnitte von 1/4 bis 1/3 der Plattendicke in den erhärtenden Beton hergestellt. Fugen in der Bodenplatte sollen sich kreuzen und nicht gegeneinander versetzt werden. Besteht bei

Raumfugen die Gefahr der unterschiedlichen Setzung kann ein Höhenversatz durch Einbau von Verdübelungselementen verhindert werden. Eine Betonplatte als Hallenboden ist durch Raumfugen von der angrenzenden Konstruktion zu trennen und durch rechtwinklig angeordnete Scheinfugen in Abschnitte zu unterteilen.

12.6 Hallen aus Holz Der ingenieurmäßige Holzbau hat sich aus dem zimmermannsmäßigen Holzbau entwickelt. Entscheidend für die Entwicklung war die Verwendung von Stahlverbindungselementen für die Knotenpunkte der Holzkonstruktionen. Durch die Verwendung von Brettschichtholzträger bei Binder- und Rahmenkonstruktionen wurden größere Spannweiten möglich als bei klassischen Hänge- und Sprengwerken. Neue Verbindungsmittel wie Einpressdübel, Stabdübel und Stahlblechverbindungselemente machten wirtschaftliche Fachwerkkonstruktionen möglich. Als Verbindungsmittel für Holzelemente werden Nägel, Schrauben, Dübel, Stabdübel und Blechformteile in Verbindung mit Rillennägeln verwendet. Daneben gibt es für viele Zwecke Spezialverbindungselemente (Hakenplatten) die wirtschaftliche und elegante Konstruktionen ermöglichen.

-4

C

15.0 - 30.

0

.0

.5 -7

0-

-4

.0

-7

.50

--

4.0

-7

.50

4 --

.0

-7

.50

--

4.0

-7

.50

--

4.0

-7

.50

-

15.0 – 30.0 m B

A

Normalquerschnitt

Bild 12.55:

C

15.0 – 30.0 m B

Holzhalle Querschnitt Quelle Informationsdienst Holz

12 A+I

7

5

4

3

2

1

A

Perspektive einer Holzhalle Quelle Informationsdienst Holz

A

Giebelwand

6

B

Bild 12.53:

C

Bild 12.54: Rahmen als Dreigelenkbinder a) und b) mit biegesteifen Rahmenecken c) und d) mit aufgelösten Rahmenstielen e) als Fachwerk f) Querschnittsformen für Brettschichtholz

752


Im Holzbau kommen einerseits Leimbinder und Fachwerkbinder aus Kanthölzern zum Einsatz. Eine Bauweise bei Fachwerkbinder aus Kanthölzern ist die Greimbauweise. Bei dieser Bauweise werden die Kanthölzer an den Verbindungsstellen eingefräst. In die Nuten werden Blechformteile eingeschoben die dann mit Stabdübel mit dem Holz verbunden werden.

Bild 12.57:

12 A+I

Bild 12.56:

Aussteifungsmöglichkeiten für Gebäude a) durch Diagonalverstrebung; sie sichert Stützen und Binder gegen Umfallen und Ausknicken, b) durch eingespannte Stützen, c) und d) durch Böcke, e) durch Schieben f) durch biegesteife Rahmen mit Pendelstütze, g) Kippaussteifung hoher Träger durch Kopfband

a) Längsaussteifung einer Halle (vertikal und horizontal) b) Queraussteifung durch Streben oder Zugdiagonalen

Rahmen vereinigen das Dach- und Wandtragwerk in einer Konstruktion. Aus statischen und transporttechnischen Gründen sind sie meist als Dreigelenkkonstruktion geplant (12.54a bis e). Die biegesteifen Ecken ersparen zusätzliche Queraussteifungskonstruktionen. Dank fortgeschrittener Holztechnik sind Tragwerke für weitgespannte Hallen möglich. Nahezu beliebige Holzquerschnitte und vielfältige, auch gekrümmte Rahmenteile lassen sich mit geleimtem Brettschichtholz (Leimbinder, 12.54f) herstellen, andere sind als Fachwerkrahmen gefertigt (12.54e). Bild 12.59 zeigt Beispiele für biegesteife Rahmenecken, Fuß- und Firstgelenkkonstruktionen von Brettschichtrahmen. Aussteifung. Windverbände leiten die Windlasten in die Fundamente, Aussteifungsverbände sichern die Standfestigkeit des Gesamttragwerks und der Einzelteile gegen Kippen und Knicken (12.56 und 12.57). Die notwendigen Aussteifungsmaßnahmen dienen meist beiden Zwecken. Horizontalverbände sichern


Bild 12.58:

753

Gelenkbolzenverbindung für den Obergurtknoten eines schweren Fachwerkbinders (Beispiel) a) Nagelplatten übertragen die Stabkräfte auf die Fachwerkbalken b) Bolzen und aufgenagelte Stahlplatten ermöglichen einen planungsgerechten Gelenkknoten

die Unverschieblichkeit der Dachfläche, Vertikalverbände übertragen die Lasten aus der Dachebene in die Fundamente. Horizontalverbände bestehen aus knickfesten Windripsen, gekreuzten Zugbändern, Fachwerken oder Scheiben (12.56a). Die vertikale Aussteifung eines Bauwerks ist möglich durch Zugdiagonalen, Windböcke, eingespannte Stützen, Fachwerke, Rahmen, Scheiben oder auch Massivkerne (z.B. Treppenhausschächte aus Stahlbeton). Ein Beispiel zur Kippaussteifung hoher Träger zeigt Bild 12.56g. Rahmen aus Fachwerk oder Brettschichtholz werden meist als Dreigelenkkonstruktion hergestellt und im Hallenbau bevorzugt. Sie vereinigen Wand- und Dachtragwerk in einer Konstruktion und bieten zugleich ausreichende Queraussteifung.

◄ Bild 12.59: a) b) c) d) e) f)

Biegesteife Rahmenecken, Firstund Fußpunkte gekrümmt verleimt, gedübelt, keilgezinkt, Firstgelenke für schwere (oben) und leichtere (unten) Rahmenkonstruktionen, Fußpunkt, schwere Ausführung, Fußpunkt, leichte Ausführung

12 A+I

754


Dachbinder Dachbinder sind Dachtragwerke, denen Wände, Balken und Stützen als Auflager dienen. Sie überbrücken größere Stützweiten. Vollwandbinder aus Brettschichtholz in gerader, gekrümmter, abgeknickter oder gerundeter Form zeichnen sich durch ansprechendes Aussehen, hohe Stabilität und ausreichende Anschlussflächen aus (12.60).

Bild 12.60:

Dachbinder aus Brettschichtholz a) mit geradem Untergurt b) als Parallelträger c) als gekrümmter Träger

Bild 12.61:

Fachwerkbinder (Stabbezeichnungen s. 12.71) a) dreieckförmig, b) trapezförmig, c) parallelgurtig

Bild 12.62:

Systemträger a) gezapft, verleimt (System DSB), b) keilgezinkt, verleimt (System Trigonit), c) mit durchgenagelten Verbindungsblechen in Schlitzen (System Greim), d) mit aufgepressten Nagelplatten (System Gangnail), e) einpressbare Nagelplatte für Gangnail-Träger in d), f) Wellstegträger (mit gewellter Baufurnierplatte)

12 A+I


Fachwerkbinder sind leichter und je nach Zweck in Parallel-, Trapez- oder Dreiecksform gefertigt (12.61). Systemträger in Fachwerkbauweise haben statisch günstige I-Querschnitte (12.62). Dreiecks-Fachwerkbinder unterscheiden wir überwiegend nach ihrer regional typischen Stabführung (deutsche, belgische, englische Binder). Die gleichmäßig verteilten Knoten der Obergurte nehmen zugleich die dachhauttragenden Querhölzer (Pfetten) und die jeweils anteiligen Dachlasten auf. Alle auftretenden Dachlasten sind in den Obergurtknoten zu Einzelkräften zusammengefasst. Sie beanspruchen die Stäbe nur auf Zug oder Knickung (nicht auf Biegung). Die Stabkräfte der Zugstäbe erhalten positive Vorzeichen, die der Druckstäbe negative. Obergurtstäbe erhalten in der Regel Druck, Untergurtstäbe Zug, Diagonal-und Vertikalstäbe je nach Lage und Richtung Druck oder Zug. Bezeichnet werden die Stäbe durch Großbuchstaben und Stab-Nr. vom linken Auflager an mit O1, O2… im Obergurt, U1, U2… im Untergurt, V1, V2… und D1, D2… für die Vertikal- und Diagonalstäbe. Bei symmetrischer Anordnung sind die entsprechenden Stäbe der gegenüberliegenden Binderhälfte mit O1' , U1' , D1' und V1' ... benannt (12.71).

Bild 12.63:

Stabbezeichnung bei Fachwerkträgern und Krafteinleitung in die Obergurtknoten

Konstruktive Grundsätze. Die Systemskizze eines Binders stellt die Mittelachsen der Stabhölzer dar. Davon abweichende (exzentrische) Stablagen erhöhen die Knickgefahr. Zentrisch

755

angeordnete, möglichst aber gleichmäßig um die Knoten gelagerte Verbindungsmittel werden der rechnerischen Annahme der Knoten als Gelenke am besten gerecht. Bei Brettbindern mag eine nachgiebige Einspannung der Stäbe durch die größeren Nagelanschlussflächen unbedenklich sein, bei Kantholzbindern mit größeren Stabkräften sollte man sie vermeiden.

Bild 12.64:

Mit Rücksicht auf die Durchbiegung werden Fachwerkbinder mit Überhöhung hergestellt (Überhöhungsmaße an den Untergurtknoten)

Die lastabhängige Durchbiegung der Fachwerkbinder vergrößert sich durch das Schwinden des Holzes, besonders aber durch die Nachgiebigkeit der Verbindungsmittel. Eine angemessene Überhöhung beim Konstruieren des Binders ist daher geboten (12.64). Nagelbinder bestehen aus mindestens 24 mm dicken Brettern, meist zweiteiligen Ober- und Untergurten und einteiligen Füllstäben. Jede Nagelverbindung hat wenigstens 4 runde Nägel nach DIN 1151. Wegen der Spaltgefahr richten sich die Nagelgrößen nach dem jeweils dünneren Brett. Mindestabstandsmaße gelten für die Nägel einer Nagelreihe, die Nagelreihen untereinander, den beanspruchten und unbeanspruchten sowie für den seitlichen Rand (12.65). Nagelabstände sollten möglichst gleichmäßig verteilt und beim Planen und Herstellen durch ein Nagelraster kenntlich gemacht werden.

12 A+I

756


Tabelle 12.9:

Mindestnagelabstände (im dünnsten Holz, Nägel versetzt angeordnet)

Werte in ( ) gelten für dn > 4,2 mm

Lage zur Faserrichtung

Nagelabstände parallel der Kraftrichtung nicht vorgebohrt

untereinander vom belasteten Rand vom unbelasteten Rand

||

10 dn (12 dn)

⊥

5 dn

||

15 dn

⊥

7 dn (10 dn)

|| ⊥

5 dn

Bild 12.66:

Schnittigkeit von Nagelverbindungen a) einschnittig b) zweischnittig c) vierschnittig mit Nagelblechen

Bild 12.67:

Fachwerk-Knotenpunkte a) einteilig mit Knotenplatte (z.B. aus Blech oder Furnierholz) b) mehrteilig aus doppeltem Untergurt und dreiteiligen Diagonalen

12 A+I

Mehrschnittige Nagelverbindungen tragen das entsprechende Mehrfache von einschnittigen und sind deshalb wirtschaftlicher (12.66). Binder mit stumpf zusammengefügten und durch Knotenplatten aus Blech oder Furnier-

vorgebohrt 5 dn 10 dn 5 dn 3 dn

holz verbundenen Hölzern sind rationeller und preiswerter als mehrteilige Konstruktionen (12.67a). Dachbinder mit kräftigen Stabhölzern (Kantholzbinder) und höher belastbaren Holzverbindern (Dübel) ergeben stabilere Konstruktionen mit größerer Tragkraft als vergleichbare Nagelbinder (12.67b). Ausführungsrichtlinien für alle Dübeltypen und -großen enthalten die Tabellenbücher. Planungsgerechte Gelenke von hoher Tragkraft ergeben Gelenkbolzenverbindungen nach Bild 12.67. Eine Übersicht der gebräuchlichen Verbindungsmittel einschließlich ihrer zeichnerischen Darstellung zeigt Tabelle 12.10. Die Queraussteifung der Dachbinder ist durch die Konstruktion der Dachbinder gegeben. Ihre Längsaussteifung erfolgt je nach Erfordernis in der bereits erwähnten Art durch diagonal angeordnete Windrispen, fachwerkartige Windverbände oder Scheiben aus vollflächig aufgenagelten Sperrholz oder Spanplatten. Dachbinder eignen sich als Dachtragwerk für große Spannweiten. Es gibt Vollholzund Fachwerkbinder sowie Systemträger mit aufgelösten Querschnitten. Mehrteilige Fachwerkknoten werden durch Nägel und/oder Dübel (auch Schrauben) verbunden, hochbelastete Knoten durch Gelenkbolzen. Knotenplatten aus Blech oder Furnierholz erleichtern das Herstellen der Stabanschlüsse.


Tabelle 12.10:

757

Holzverbindungsmittel

Symbol und Benennung


Darstellung und Bezeichnung auf Konstruktionsplänen (Ingenieurplä- auf Ausführungszeichnungen (Werkstattnen) zeichnungen) wie links, ergänzt durch Bolzenlänge in Anzahl, Gewindekurzzeichen M und mm Nenn-Ø in mm (Scheibenabmessungen, falls abweichend von DIN 1052)


Anzahl, Kurzbezeichnung PB, Nenn-Ø in mm (Scheibenabmessungen, falls abweichend von DIN 440)

wie links, ergänzt durch Passbolzenlänge in mm (Gewindebezeichnung, falls abweichende Nenn-Ø

Dübel besonderer Bauart Dü Typen A bis E nach DIN 1052-2 einschl. Verbolzung: Ø 40 bis 55 mm Ø 56 bis 70 mm Ø 71 bis 85 mm Ø 86 bis 100 mm Nennmaße über 100 mm

Anzahl, Kurzbezeichnung Dü, Dübelnennmaße in mm – Typ A bis E (Bolzen- und Scheibenabmessungen, falls abweichend von DIN 1052)



Anzahl, Kurzbezeichnung Sdü, Nenn-Ø in mm



Anzahl, Kurzbezeichnung Sr, Nenn-Ø mal Länge in mm – A (Scheibenabmessungen, falls abweichend von DIN 440) Darstellung wie rechts



Anzahl, Kurzbezeichnung Sr, Nenn-Ø mal Länge in mm – B oder C Darstellung wie rechts

Nägel Na runde Drahtstifte nach DIN 1151 aus Stahl oder runde Maschinenstifte nach DIN 1143-1 Nagel-Vorderseite Nagel-Rückseite

Anzahl, Kurzbezeichnung Na, Nenn-Ø in 1/10 mm mal Länge in mm, ggf. vb = vorgebohrt Darstellung wie rechts

Sondernägel SNa, RNa nach DIN 1052-2, Tabelle 11 Sna = Schraubennagel Rna = Rillennagel Klammern KL aus Stahldraht nach DIN 1052-2 (beharzt)

Anzahl, Kurzbezeichnung SNa oder RNa, Nenn-Ø mal Länge in mm – Tragfähigkeitsklasse I bis III, ggf. vb = vorgebohrt Kurzbezeichnung Kl, Nenn-Ø mal Länge in mm – Klammerabstand e in cm Darstellung wie rechts

Nagelplatten NaPI nach DIN 1052-2 aus feuerverzinktem oder korrosionsbeständigem Stahlblech


12 A+I

758


12.7 Stahlhallen Die Vorteile des Stahlhallenbaus liegen in der passgenauen Vorfertigung der Elemente sowie der leichten nachträglichen Veränderbarkeit von Konstruktionen und der Demontage bzw. des Um- und Erweiterungsbaus. Demgegenüber stehen die erhöhten Aufwendungen für den Brandschutz der tragenden Konstruktionsteile und der Aufwand für den Korrosionsschutz. Ein Stahlskelett besteht aus senkrechten Stützen und waagerechten Trägern. Die Ausstei-

fungen erfolgen durch Deckenplatten oder liegende Fachwerkverbände. Die tragenden Konstruktionsteile einer Halle werden aus Walzprofilen hergestellt. Walzprofile werden aus unlegierten Stählen verschiedener Güte hergestellt. Die gebräuchlichen Walzstähle sind S235 JR (früher St73-2) nach EN 10027-1 und S355 JO (früher St 523U).

12 A+I

Bild 12.69:

Stahlhalle mit Detailpunkten Quelle Arbeitshilfen Bannen mit Stahl

12.7 Stahlhallen

759

12 A+I

Legende 1 Stall Itrapezprofil 2 Profilfüller 3 Verbindungselement 4 Dichtung 5 Z-Profi I 6 Wärmedämmung 7 U-Profil 8 Dämmung Bild 12.70:

9 10 11 12 13 14 15 16 17

Stahlkassettenprofil Tropf profil Dammstreifen Oberer Zargen Winkel Sohlbankprofil Seitlicher-Zargenwinkel Abdeckfolie Randverstärkungswinkel Eckwinkel

18 19 20 21 22 23 24 25

Befestigungsblech Attika kappe Distanzriegel Rinnenhalter Rinne Holzbohle Einlaufblech Verbindungselement mit Abstandhülse

Stahlhallendetails Quelle Arbeitshilfen Bannen mit Stahl

760


Walzprofile werden nach ihrer Querschnittsform benannt. Es gibt folgende Profilreihen die im Stahlbau Verwendung finden. I-Reihe nach DIN 1025-1 I-PE-Reihe nach DIN 1025-5 mittelbreite ITräger IPBl-Reihe nach DIN 1025 breite I-Träger, leichte Ausführung IPBv breite I-Träger, verstärkte Ausführung HD-Reihe Breitflansch-Stützenprofile U-Stahl UPE U-Stahl mit parallelen Flanschflächen Gleichschenkliger Winkelstahl Ungleichschenkeliger Winkelstahl Breitflachstahl BrFl DIN59200-10 × 100 S235JRG2 Gleichschenkeliger T-Stahl Rundkantiger breitfüßiger T-Stahl Halbierte I-Träger Hohlprofile Kreisförmige Hohlprofile Rundkantiger Z-Stahl Z100 DIN 1027S235JRG1 Trapezprofile Kranschienen

12 A+I

Bei der Konstruktion mit Stahlprofilen ist darauf zu achten das die Profile so angeordnet werden, das sich möglichst keine Feuchtigkeitsansammlungen bilden können. Ebenso ist darauf zu achten das die Bauteile sich problemlos feuerverzinken lassen. Der Brandschutz von Stahlprofilen kann durch Beschichtungssysteme oder auch durch spezielle Stahlsorten erreicht werden. Ebenso ist die Ummantelung mit Putz, Beton oder Trockenbauelementen möglich. Für die Brandbeanspruchung ist das Verhältnis Umfang zu Querschnittsfläche U/A kennzeichnend. In Abhängigkeit von dem Wert U/A sind die Bekleidungsdicken für die gewünschte Feuerwiderstandsdauer in Abhängigkeit vom Material zu bestimmen.

Tabelle 12.11:

Stahlprofile

Warmgewalzte schmale I-Träger (I-Reihe) Warmgewalzte mittelbreite I-Träger (IPE-Reihe) Warmgewalzte breite I-Träger (HEAA-, HEA/IPBI, HEB-/IPB-Reihe) Warmgewalzte breite I-Träger (HEM-/IPBv-Reihe) Warmgewalzter rundkantiger [-Stahl Warmgewalzter gleichschenkliger rundkantiger Winkel-Stahl Warmgewalzter ungleichschenkliger rundkantiger Stahl Warmgewalzter rundkantiger hochstegiger T-Stahl Nahtlose Stahlrohre

I

80 bis 600

IPE

80 bis 600

HE HE-A HE-B

100 bis 1000 AA 100 bis 1000 100 bis 1000

HE-M

100 bis 1000

U

30 bis 400

L

20 bis 200

L

30 bis 200

T

20 bis 140

D

51 bis 1016

Quadratische Hohlprofile Rechteckige Hohlprofile ferner: VierkantStahl, Rundstahl, Flach-, Wulstflachund Breitflachstahl u.a.

40 bis 260 50 bis 260

Beispiel: vierseitig beflammte Stütze Profil HEB 240 ; gefordert F90 gesucht:. U/A h = 240 mm; b = 240 mm A = 106cm2 Rechnung in Einheit Meter [m] U = 2 × h + 2 × b = 2 × 0,24 + 2 × 0,24 = 0,96 m A = 0,016 m2 U/A = 0,96/0,0106 = 90,6 m–1 HEB 240 d

12.7 Stahlhallen

761

Beispiel 2: Dreiseitig beflammter Träger Beispiel: dreiseitig beflammter Deckenträger Profil IPE200 ; gefordert F90 gesucht: U/A h = 200 mm; b = 100 mm; A = 28,5cm2 Rechnung in Einheit Meter [m] U = 2 × h + 1 × b = 2 × 0,20 + 1 × 0,10 = 0,50 m A = 0,00285 m2 U/A = 0,50/0,00285 = 175 m–1

SLV planmäßige vorgespannte ScherLochleibungs-Verbindungen SLVP planmäßige vorgespannte ScherLochleibungs-Paßverbindungen GV Gleitfeste planmäßige vorgespannte Verbindungen GVP Gleitfeste-planmäßig vorgespannte Passverbindungen

d IPE 200

Die Stahlprofile können durch Schweißen oder durch Verschrauben miteinander verbunden werden. Nietverbindungen sind für die Verbindung von Walzprofilen nicht mehr gebräuchlich. Schraubenverbindungen werden vor allem für Montageverbindungen auf der Baustelle vorteilhaft angewendet. Werkstattstöße werden meist geschweißt. Bei den Verschraubungen werden verschiedene Möglichkeiten unterschieden, die sich nach dem Lochspiel der Schraube und der Vorspannung unterscheiden. SL Scher-Lochleibungsverbindungen SLP Scher-LochleibungsverbindungenPaßverbindungen Tabelle 12.12:

Bild 12.72:

a) Schraubverbindung SL/SLP b) Schraubverbindung GV/GVP

Die Standardverbindung im Hochbau bei vorwiegend ruhender Belastung sind die SL Verbindungen. Hierbei wird die Kraft über die Lochleibung übertragen. Bei den GV Verbindungen werden die Kräfte zusätzlich über Reibungskräfte zwischen den Stählen übertragen. Für die Schrauben und Nietverbindungen sind Rand- und Lochabstände in Abhängigkeit von Lochdurchmesser dL und Stahldicke t nach DIN 18800-1 einzuhalten.

Rand- und Lochabstände von Schrauben

lφ in m 3,61 4 φ 1,67 1,62 lφ in m 18 19 φ 1,18 1,17

5 1,53 20 1,16

6 7 8 1,46 1,41 1,37 22 24 26 1,14 1,13 1,11

9 1,33 28 1,10

10 1,31 30 1,09

11 1,28 35 1,07

12 1,26 40 1,06

13 1,24 45 1,04

14 1,23 50 1,03

15 1,21 55 1,02

16 1,20 60 1,01

17 1,19 65 1,00

Bei Tragwerken aus Walzträgern in Beton ist für die Bemessung der Querbewehrung φ = 1,30 einzusetzen.

Die Walzprofile dürfen nur an bestimmten Stellen mit begrenzten Bohrungen für Verschraubungen geschwächt werden. Die ent-

sprechenden Werte sind den Profiltabellen zu entnehmen.

12 A+I

762


Beispiel: Anreißmaße IPBl300 d = 28 mm (Größtdurchmesser) w1, w2 = 120 mm w3 = 45 mm c = 41 mm e = 208 mm

Für die Darstellung der Schrauben gibt es genormte Sinnbilder. Zusätzlichen wird durch Symbole angegeben ob die Schraubeauf der Baustelle oder werkstattmäßig eingebaut wird. Tabelle 12.13: Symbol für eingebaute Schraube nach DIN ISO 5261 (4.97)

Schraube

Darstellung in der Zeichenebene senkrecht zur Achse parallel zur Achse nicht Senkung auf der nicht Senkung gesenkt gesenkt auf einer Vorderseite Rückseite Seite

in der Werkstatt eingebaut auf der Baustelle eingebaut auf der Baustelle gebohrt und eingebaut

12 A+I

Schweißverbindungen Stahlteile lassen sich durch Schweißen einfach verbinden. Schweißarbeiten werden am besten in der Werkstatt ausgeführt. Je nachdem welche Stahlteile in welcher Anordnung zu verbinden sind, werden verschiedene Schweißnähte angewendet. Die Schweißnahtdicke ist von den zu verschweißenden Stahldicken abhängig. Für jede Schweißnaht ist die Schweißnahtart, die Schweißnahtdicke und die Länge der Naht anzugeben. Die folgende Übersicht zeigt gebräuchliche Schweißnahttypen. Typisierte Verbindungen Für häufig auftretende Befestigungs- und Verbindungsfälle gibt es im Stahlbau standardisierte typisierte Verbindungen. Bei der Ausbildung der Verbindungen ist die auftretende Verformung, z.B. Längenänderung zu berücksichtigen. Bei Schraubenverbindungen kann durch die Anordnung von Langlöchern der Verformung Rechnung getragen werden. Ansonsten sind die Verformungen aus Temperaturänderungen bei der Detailkonstruktion zu berücksichtigen

Stegblechstöße von I-Trägern Die Stege von I-Trägern werden durch beidseitige Stahllaschen aus Flachstahl mittels einoder mehrreihiger Schrauben verbunden. Querkraftbeanspruchte Trägeranschlüsse mit Winkel Mit Winkelanschlüssen lassen sich Träger an Stützen und Riegel anschließen. Diese Anschlüsse sind jedoch nicht in der Lage Momente zu übertragen. Biegesteife Stirnplatten Anschlüsse mit GV Verbindungen Bei dieser Verbindungsart ist es möglich Momente zu übertragen. Damit kann diese Stoßart an Rahmenecken und in Riegelmitten zur Anwendung kommen wenn aus Montage und Transportgründen Rahmenstiele und Rahmenriegel getrennt werden müssen. Stirnplattenanschluss an Stütze (rippenlos oder ausgesteift) Mit dieser Verbindung können Momente in die Stütze übertragen werden.

12.7 Stahlhallen

Tabelle 12.14:

763

Symbolische Darstellung von Schweißnähten Beispiele nach DIN EN 22553

12 A+I

Die Bauelemente einer Stahlhalle Pfetten Als Profile für Pfetten werden I-Profile, ZProfile und U-Profile verwendet. Stahlpfetten werden wirtschaftlich als Durchlaufpfetten ausgebildet indem die Pfettenprofile .auf dem oberen Flansch der Binder oder Riegel verlegt werden. Als Einfeldpfetten können die Pfetten auch in der Binderebene verlegt werden. Dazu muss jedoch der obere Flansch ausgenommen werden (12.76) Wandriegel An den Wandriegeln werden die Wandelemente befestigt. Gängige Wandriegelprofile sind

U-Profile und Z-Profile. Die Riegel können außen an den Stützen oder zwischen den Stützen angebracht werden. Die Befestigung geschieht durch Anschrauben an die an den Stützen angeschweißten Flachbleche oder Winkel oder direkt an den Stützenflansch.

Bild 12.76:

Pfettenanschluß

764


Bild 12.77:

Trägeranschlüsse an Profilstahl a) mit aufgeschweißter b) mit angeschweißten Laschen c) mit Doppelwinkeln und Aufstandskonsole

Je nach Belastung wird der Stützenfuß unterschiedlich ausgeführt. Die Verbindung von Stützen mit Trägern geschieht ebenfalls über angeschweißte Kopfplatten und Verschraubung im Trägerflansch. Bei hohen Belastungen sind in die Flansche der Träger Aussteifungsbleche einzuschweißen.

Bild 12.78.1: Stützenfuß und Fundamentverbindung für eingespannte Stahlstützen 12 A+I

Stützen Als Stützen kommen je nach Belastung unterschiedliche schwere I-Profile zur Anwendung. Am Fuß der Stütze wird eine Fußplatte aus Flachstahl angebracht mit der durch Schrauben die Stütze im Fundament befestigt wird.

Rahmen Rahmen können aus Standardprofilen gefertigt werden, oder auch aus Bandstahl individuell gefertigt werden. Je nach Transport und Montagemöglichkeiten kann die Rahmenecke oder auch die Rahmenmitte als lösbare Verbindung ausgeführt werden. Da die Rahmenecke die Stelle mit der höchsten Beanspruchung ist, wird der Querschnitt im Eckbereich häufig verstärkt. Damit kann dann der Riegel mit einem kleineren Profil ausgeführt werden. Für die Ausbildung des Rahmeneckpunktes gibt es unterschiedliche Möglichkeiten.

12.7 Stahlhallen

Bild 12.78:

765

Ausbildung von Rahmenecken 10 voll geschweißte Verbindung 11 geschraubte Montageverbindung 12 geschweißte 13 geschraubter Riegelanschluß 14 Verschraubte Rahmenecke mit Gehrungsschnitt 15 Rahmenausbildung für größeres Eckmoment

Verbände Die Verbände sind im Regelfall so angeordnet dass die Diagonalen auf Zug beansprucht werden. Daher sind Zugstangen aus Rundstahl oder L-Stahl ausreichend. Da die Richtung der Zugbeanspruchung wechseln kann, müssen die Zugstangen immer kreuzweise angeordnet werden. Für die Zugstangen werden Spannglieder vorgesehen um die Zugstangen so zu spannen, das sie Zugkräfte aufnehmen können ohne das erst horizontale Verformungen auftreten müssen. Die Verbandsstähle werden im Allgemeinen über angeschweißte Knotenbleche mit den Stützen verbunden. Die Rundstähle können auch durch Bohrungen durch die Stütze geführt werden um dann rückwärtig verschraubt zu werden. Durch die rückwärtige Verschraubung kann das Spannglied entfallen, da die Spannung durch das richtige Anziehen der Schraubenmutter erzeugt werden kann.

12 A+I

Bild 12.79.1: Geschraubte biegesteife Trägeranschlüsse an Rahmenecken

766


Bild 12.79.2: Biegesteife Trägeranschlüsse an Rahmenecken geschweißter Anschluss Bild 12.79.5: Träger in Stahlskeletten a) Walzprofile b) Wabenprofil c) zusammengesetzte Profile

Bild 12.79.3: Stütze-/Träger-Anschluss: Träger durchlaufend Bild 12.79.6: Durchbrüche in Stahlträgern

Bild 12.79.7: Steganschluss von Trägern 12 A+I

Bild 12.79.4: Stütze-/Träger-Anschluss: Stütze durchlaufend; Doppelträger

12.8 Hallen aus Stahlbetonfertigteilen. Die Tragkonstruktion einer Stahlbetonhalle besteht aus in Köcherfundamenten eingespannten Stützen, auf die Spannbetonbinder verlegt werden. Zwischen den Bindern werden Pfetten zur Aufnahme der Dachelemente verlegt, oder die Dachelemente werden ohne Pfetten direkt von Binder zu Binder verlegt. Die Außenwände können mit jedem Außenwandsystem versehen werden. Durch die eingespannten Stützen entfallen die sonst bei Hallen üblichen Verbände.

Bei großen Hallen oder mehrstöckigen Hallen ist die Stabilität zumindestens während der Montage gegeben. Aussteifende Wandelemente können dann anschließend nach der Montage zur Stabilität beitragen. Für Betonhallen gibt es ein Typenprogramm für die Standardelemente einer Halle mit dem sich die Standardhallen wirtschaftlich herstellen lassen.

12.8 Hallen aus Stahlbetonfertigteilen.

Bild 12.80:

Stahlbetonskelettbau Quelle Fachvereinigung Deutscher Betonfertigteilbau e.V.

Typenprogramme. Die Fachvereinigung Fertigteilbau und die Bundesfachabteilung Fertigbau haben für den Stahlbetonskelettbau standardisierte Typenprogramme mit empfehlendem Charakter entwickelt. Die Fundamente werden in Ortbeton hergestellt oder als Fertigteil angeliefert. Wenn sie mit Hilfe eines Krans auf die Sauberkeitsschicht gesetzt sind, werden die Stützen in die Köcherfundamente eingesetzt. Hierbei ist auf genaues Ausrichten der Stützen zu achten, da sich schon geringe Maßabweichungen zu Größen addieren, die die Stabilität des Bauwerks gefährden können. Aus dem Köcherfundament hat sich in neues

767

ter Zeit das Blockfundament entwickelt. Die Stütze erhält einen profilierten Fuß (Zahntiefe > 1 cm), das Fundament eine verlorene Wellblechschalung. Der Vorteil besteht in der Möglicheit, flacher zu gründen, andererseits ist der Schalungs- und Bewehrungsaufwand geringer. Die einbindende Stütze muss mindestens 1,5 d der Säule betragen. Für die Fertigteilfundamente liegen die Außenabmessungen maximal bei 2,40 m/2,40 m (12.81). Stützen leiten Kräfte aus dem Bauwerk in die Fundamente. Wegen der verschiedenen Anwendungsbereiche (Eckstützen, Geschosszahl) ist eine Standardisierung nur für bestimmte Stützenabmessungen sinnvoll (12.82). Um die Vorteile des Systembaus zu nutzen, sollten die Anschluss- und Auflagerpunkte standardisiert werden. Tabelle 12.15:

300 400 500 600

Stützenquerschnitte in mm d

b

300 400 500 600 x x x x – x x x – – x x – – – x

800 – x x x

12 A+I

Bild 12.83:

Bild 12.81:

Fundamente a) abgetrepptes Köcherfundament aus Ortbeton oder als Fertigteil, b) Blockfundament oder als Fertigteil, c) Fertigteilfundament

Auflagerkonsolen a) für Unterzüge, b) für Binder Quelle Fachvereinigung Deutscher Betonfertigteilbau e.V.

Die Höhen betragen 4,00 bis 8,00 m. Runde Stützen müssen in stehender Schalung hergestellt werden. Damit sind die Höhen begrenzt und mehrgeschossige Stützen ausgeschlossen. Die Auflagerbereiche sind für Unterzüge und

768


Binder einheitlich zu gestalten (12.83). Ebenso können Fassadenelemente auf Konsolen der Stützen aufgelagert werden (12.90).

Tabelle 12.18: b b0 d dm d0

T-Binder Maße in mm

370 400 120 150 150 150 200 200 600 bis 1800 in 200-mmStaffelung

Tabelle 12.19:

I-Binder Maße in mm

b d0(p) d0(s) b0 d

300 900 1200 120 150

Vouten

oben:

Vouten

unten: Neigung

400 1200 1500 120 150

Tabelle 12.20: d 350

Auflagerung von Fassadenelementen a) räumliche Darstellung, b) Eckausbildung

500

Unterzüge und Riegel verarbeitet man in verschiedenen Querschnitten (12.85 und 12.86). Für Binder unterscheidet man drei Querschnittsformen: T-, I-Binder und Pfetten (Trapezprofil, 12.95 bis 12.87). 12 A+I

Tabelle 12.16:

Querschnitte der Unterzüge und Riegel Maße in mm

b 200 300 400 500 600

d 400 x x x – –

Tabelle 12.17: b0 300 400 500 600

500 – x x x –

600 – x x x x

700 – – x x x

800 – – x x x

Querschnitte der L- und IUnterzüge Maße in mm d

500 600 700 x x x x x x x x x x x x

800 9001000 – – – x x x x x x x x X

500 1500 1800 120 150

Neigung 1 : 2,5

120

Bild 12.84:

440 190 150 200

120

120 1:1

Pfetten Maße in mm b0 80 120 160 80 120 160

b 150 190 230 180 220 260

Deckenplatten werden als Plattenbalken (IIProfil, II-Platte) oder Vollplatte geliefert (12.98). Die Abmessungen der Vollplatten unterscheiden sich nur in der Dicke bei gleichem Systemmaß. Plattendicken: 100 bis 240 mm (20-mm-Staffelung). Die Wandtafeln sind möglichst geschosshoch und raumgroß als Großtafeln herzustellen. Aus bauphysikalischen Gründen baut man einen Sandwichaufbau mit Kerndämmung ein. Die Großtafeln können aus Normal- oder Leichtbeton bestehen, die Fassadenverkleidung aus verschiedenen Betontafeln, Profilblechen oder anderen leichten Platten. Anwendungsgebiete dieser Fertigteilsysteme sind vorwiegend Verwaltungs-, Schul- und Industriebauten sowie Hallen.

12.8 Hallen aus Stahlbetonfertigteilen.

Tabelle 12.21: dt b0

300 190 230

769

TT-Deckenplatten Maße in mm 400 180 220

500 170 210

600 160 200

700 150 190

Hammerkopfschraube M 16

Winkelstahl Ankerschiene

Bild 12.93:

Befestigung Wandelement an Stütze

Die Verbindung der Fertigteile erfolgt durch Stahleinbauteile. Dazu werden in den zu verbindenden Fertigteilen Ankerschienen einbetoniert. Mit Stahlwinkel oder Stahllaschen und Schrauben lassen sich dann die Fertigteile verbinden.

Dorn

Bild 12.91:

Halle aus Stahlbetonfertigteilen. Quelle Fachvereinigung Deutscher Betonfertigteilbau e.V.

Elastomeres Lager

Bild 12.94:

Bild 12.92:

Befestigung Attikaelement

Binderauflager und Elastomeres Lager

Binder und Balken können durch Stahldollen, die in Hülsen eingreifen mit Stützen verbunden werden. Bei größeren Auflagerkräften werden elastomere Lager verwendet um die Beanspru-

12 A+I

770


chung aus den Verformungen zu verringern. Elastomere Lager müssen Vertikalverformungen (Stauchungen), Horizontale Verformungen (Verschiebungen) und Winkelverdrehungen aufnehmen können. Die Lager werden aufgrund der Belastungs- und Verformungswerte gewählt. Für Elastomere Lager gibt es je nach

Bild 12.95: Darstellung Schalseite

Beanspruchung Ausführungen als unbewehrte Elastomerlager oder stahlbewehrte Elastomerlager. Die Lage der Elastomeren Lager ist nach den Einbauvorschriften auf die Bewehrung abzustimmen. Die Oberflächenbeschaffenheit von Beton wird mit Symbolen gekennzeichnet.

Lagerausbildung mit elastomeren Lagern Quelle Calenberg-Ingenieure Eigenschaft abgezogene Seite maßgenau, rauh porenfrei, glatt, anstrichfähig porenfrei, glatt, gleichfarbig, fleckenfrei

12 A+I maßgenau, rauh abgezogen

Bemerkung Kein Sichtbeton Sichtbeton

Standardausführung

maßgenau, glatt, verrieben geglättet, Oberfläche geschlossen, Ansätze der Kellen noch sichtbar, Farbunterschiede möglich feingeglättet, Oberfläche gespachelt, Sichtbetoneigenschaften bei werksteinmäßig bearbeiteten oder Waschbeton strukturierten Oberflächen nachstehende Abkürzungen in Rechteck eintragen: G = geglättet GF = geglättet und gefilzt W = Waschbeton B = Besenstrich S = Sonderausführung

Bild 12.96:

Oberflächensymbole

771

12.9 Fassadenbekleidung nach DIN 18515

12.9 Fassadenbekleidung nach DIN 18515 Eine unmittelbar auf die Außenwand aufgebrachte Bekleidung (einschalige Konstruktion) ist immer gewagt, weil die gebotene Sorgfalt bei der Herstellung meist nicht ausreichen zu überwachen ist und auch die örtlichen Verhältnisse (Sonneneinstrahlung, Wind, Veränderung der Raumnutzung usw.), die Intensität der Wärmedehnung, der Dampfdiffusion, der Setzungen, des Schwindens und Kriechens, des Quellens und Schrumpfens oft nur unzulänglich beurteilt werden können. Diese Risiken werden vermieden, wenn hinterlüftete Konstruktionen gewählt werden. Dafür stehen neben keramischen Materialien von allem Natur- und Betonwerkstein, keramische Platten, Metalle, Holz, eine Reihe von Kunststoffen und Glas zur Verfügung. Durch die Wahl des Bekleidungsmaterials, seine Farbigkeit, die Oberflächenstruktur und Verwendungsart eröffnen sich vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten und differenzierte Erscheinungsbilder von Bauwerken. Unterschieden werden Bekleidungen mit offenen oder geschlossenen Fugen oder sich überdeckenden Elementen bzw. Stößen. Es kommen Unterkonstruktionen aus Metall- oder Holzprofilen oder Schalungen mit oder ohne Konterlattung zur Anwendung. Alle Befestigungsmittel sind unter Berücksichtigung das Korrosionsschutzes, der Temperaturbeanspruchung, des Windes und damit im Zusammenhang möglicher Geräuschentwicklungen vorzusehen. Hinsichtlich des Wärme-. Schall-, Brand- und Feuchteschutzes ist der Gesamtaufbau der Außenwand im Zusammenwirken mit der Bekleidung zu berücksichtigen. Allgemein wird festgelegt: – Es sind mindestens 20 mm tiefe Lüftungsspalte vorzusehen – Die Mindestquerschnitte der Be- und Entlüftungsöffnungen müssen 50 cm2 pro m Wandlänge betragen – Die Bekleidungsflächen sind konstruktiv in Flächen von etwa 50 m2 zu unterteilen (ca. 2 Geschosse in der Höhe, ca. 8 m in der Breite)

– Unterkonstruktionen müssen zur Vermeidung von Zwängungen in alle Richtungen verschieb- und verdrehbar sein. – Im Regelfall sind für Temperatureinflüsse als Grenzfall – 20° C bzw. 80° C anzunehmen. – Die Möglichkeit von Geräuschentwicklung durch Wind- und Temperaturbeanspruchung ist bei der Planung zu beachten. – Beim Wärme-, Feuchte- und Brandschutz ist das mögliche Zusammenwirken von Außenwänden und Außenbekleidung zu berücksichtigen. – Randabstände von Befestigungen müssen mindestens 10 mm betragen. – Alle Teile, die nach Fertigstellung nicht für Wartung oder Überwachung zugänglich sind, müssen auf Dauer korrosionsgeschützt sein. Dabei muss sichergestellt sein, dass schädigende Einflüsse der verwendeten Baustoffe untereinander, z.B. durch Kontakt- oder Spaltkorrosion nicht möglich sind. – Für hinterlüftete Außenwandbekleidungen müssen geeignete Wartungseinrichtungen, mindestens aber Verankerungseinrichtungen für später erforderliche Einrüstung vorgesehen werden. – Standsicherheitsnachweise sind ggf. zu führen. Metallbekleidungen Bei Außenwandbekleidungen aus Metall ist zu unterscheiden zwischen Konstruktionen, die aus-geführt werden aus: – Kupfer-, Zink- oder Aluminiumblechen, die auf Holzunterkonstruktionen ausgeführt werden und – Formteil – Außenwandbekleidungen aus Leichtmetall oder Stahl, montiert auf Metall – Unterkonstruktionen Eingefügt Falz und Leistendeckungen Seite 270 Konstruktion Teil 1 Da Metallaußenwandbekleidungen praktisch völlig dampfdicht sind, muss durch einwandfrei funktionierende Hinterlüftung jede Tauwasserbildung sowohl im Wandbereich als

12 A+I

772


auch an der Unterkonstruktion vermieden werden. Als Erfahrungsformel für den Querschnitt der Lüftungsöffnungen gilt: – Zuluftöffnungen = 1/1000 der Wandfläche – Abluftöffnungen = 1/800 der Wandfläche (d.h. die Abluftöffnungen sollen etwa 20 % größer sein als die Zuluftöffnungen).

Bild 12.97:

12 A+I

Dabei wird unbehinderter Luftwechsel vorausgesetzt. Der Luftraum darf nicht durch die Tragkonstruktion o.Ä. eingeengt sein. Bei funktionsbedingten überdurchschnittlichen Wasserdampfbeanspruchungen sollte auf eine raumseitige Dampfsperre nicht verzichtet werden. Für Unterkonstruktionen aus Holz müssen insbesondere die Brandschutzanforderungen bereits bei der Planung mit abgestimmt werden.

Ein- und ausspringende Ecken an Treppenlaufanschlüssen a, b) Gefährdung der Stabverankerung an einund ausspringenden Ecken durch falsche Bewehrungsführung c, d) Bewehrungsführung an ausspringenden Ecken e, f) Bewehrungsführung an einspringenden Ecken

Außenwandbekleidungen aus Blechen in handwerklichen Ausführungstechniken werden in der Regel auf einer Unterkonstruktion mit Rauhspund – Vollschalung ausgeführt. Alle Holzteile müssen vor dem Einbau mit Holzschutzmitteln vorbehandelt werden und ggf. außerdem mit schaumbildenden Brandschutzanstrichen. Zwischen Metall und der Unterkonstruktion kann eine Trennschicht aus Glasvlies gelegt werden. Außenwandbekleidungen aus Blechen werden ähnlich wie Dachdeckungen in den traditionellen Techniken ausgeführt. Für größere Flächen werden vorgefertigte Blechbahnen („Schare“) verwendet, die an Ort und Stelle maschinell verfalzt werden. Die Arbeitsgänge für die Ausführung einer Doppelstehfalz – Bekleidung sind in Bild 12.24 gezeigt.

Bild 12.25 zeigt den Herstellungsablauf, wenn vorgefertigte Schare verwendet werden, die maschinell verfalzt werden. Die Technik der Leistendeckung ist in Bild 12.26 dargestellt. Mit diesen Ausführungsarten lassen sich viele Gestaltungsabsichten für Außenwandbekleidungen für Vor- und Rücksprünge konstruktiv einwandfrei lösen. Ein Beispiel zeigt Bild 12.27 Können Zu- und Abluftschlitze für die Hinterlüftung nicht nach dem in Bild 12.27 geeigneten Prinzip gelöst werden, sind kleine Entlüftungsgauben wie in Bild 12.28 in die Schare einzuarbeiten bzw. aufzusetzen. Verwendet werden für Fassadenbekleidungen aber auch Well- und Trapezbleche, die in bis zu 10 m langen, etwas 60 cm breiten verzinkten oder kunststoffbeschichteten Stahlblechtafeln oder aus lackiertem oder kunststoffbeschichteten Aluminium hergestellt werden.

773


Diese Wandbekleidungen werden durch Aufklemmen auf Halteprofile mit Unterkonstruktionen montiert. Formteil – Außenwandbekleidungen werden mit kassettenähnlichen Elementen aus eloxiertem oder farbbeschichteten Leichtmetall, aus emailliertem Stahlblech oder aus Edelstahl hergestellt. Sie sind in großer Vielfalt in Grundprofilen verfügbar oder werden nach Angaben des Architekten geformt wie Bild 12.30 zeigt. Eine Fassade, die aus ebenflächigen Elementen in Verbindung mit der dahinter liegenden Fensterfront eines Gebäudes montiert wurde, ist in Bild 12.32 zu sehen. Eine Fassadenbekleidung aus gepressten geschosshohen Elementen zeigt Bild 12.33. Die Montage an den Fassaden erfolgt auf Metall – Unterkonstruktionen, die in jeder Richtung zum Ausgleich von Rohbauungenauigkeiten justierbar sind. Die einzelnen Elemente werden in die Sprossenraster so eingehängt, dass Windbelastungen aufgenommen und temperaturbedingte Längenänderungen problemlos möglich sind. Durch kunststoffummantelte Befestigungsteile o.Ä. wird bewirkt, dass bei Bewegungen zwischen den Elementen und in der Unterkonstruktionen keine Geräusche entstehen. (Bild 12.34) Verbundbleche können in vielfachen Anwendungsformen für hinterlüftete Fassadenbekleidungen verwendet werden. Die 3 bis 6 mm dicken Verbundbleche bestehen z.B. aus einseitig einbrennlackierten oder eloxierten 0,5 mm dicken Aluminiumtafeln mit einem Kern aus Kunststoff oder mineralischem Material. Als Verbundbaustoff ist eine Trennung der schichten zur Wiederverwendung oder getrennten Entsorgung ausgeschlossen. Die Verbundplatten werden mit größter Oberflächenplanheit in Breiten ab 1000 mm und in Längen bis 8000 mm geliefert („alucobond“). Je nach Ausführung ist das Material nach DIN 4102 als normalentflammbar oder nicht brennbar eingestuft. Die Platten können werksseitig gebogen werden, rund gewalzt und an Stößen durch Heißluftschwei-

ßung verbunden werden. Ankantungen sind mit Hilfe rückseitiger Fräsungen möglich (Bild 12.35) Aus formgestanzten und abgekanteten Platten können kassettenartige Fassadenelemente in den vielfältigsten Formen hergestellt und in Sprossen – Unterkonstruktionen eingehängt werden (Bild 12.37) Fassadenbekleidungen dienen dem Witterungsschutz des Hintermauerwerks. Wir unterscheiden: hinterlüftete Fassadenbekleidungen u.U. mörtelhinterfüllt (im Erdgeschoss) nicht hinterlüftete Fassadenbekleidungen angemörtelt

angemauert

Die vergleichsweise dünnwandige Fassadenbekleidung ist extremen Witterungsbedingungen ausgesetzt und unterscheidet sich meist in ihren Materialeigenschaften vom Hintermauerwerk (Dichte, Festigkeit, kapillares Saugvermögen). Die sichere Verbindung zum Hintermauerwerk, der Schlagregenschutz und die Rissefreiheit bilden die Hauptprobleme solcher Konstruktionen. Hinterlüftete Fassadenbekleidungen unterbinden die wechselseitige Beeinflussung zwischen Bekleidung und Hintermauerwerk fast vollständig. Sie bieten den besten Schutz gegen Risse und Schlagregen. Als Werkstoffe eignen sich Natur-, Betonwerkstein- und Keramikplatten unterschiedlicher Größen, meist < 0,1 m2 und < 3 cm dick (12.106a). Die Luftschicht ist > 2 cm, für die Belüftung sorgen Be-und Entlüftungsschlitze oder offene Plattenfugen. Jede Platte ist an ihren Eckpunkten gehalten. Die rostfreien Traganker greifen mit ihren Ankerdornen in die Dornlöcher der Platten und übertragen alle Belastungen über die Verankerung auf das Hintermauerwerk. Bei Erschütterungsgefahr wird die Luftschicht im Erdgeschoss vorsorglich mit Mörtel hinterfüllt.

12 A+I

774


Bild 12.98:

a) Verankerung hinterlüfteter Fassadenplatten aus Werkstein, b) angemörtelte Fassadenbekleidungen, c) angemauerte Fassadenbekleidungen

Angemörtelte Fassadenbekleidungen (Platten, Mosaiken und Riemchen aus Keramik, Natur- oder Betonwerkstein) sind durch die Mörtelhaftung mit dem Hintermauerwerk verbunden (wie Wandfliesen). Die Mörtelschale bedarf daher besonderer Sorgfalt. Ihre Schichtenfolge: 1. vollflächiger Spritzbewurf, 2. aufgerauter Unterputz als Ausgleichsschicht, d = 1,5 bis 2,5 cm, 3. Ansetzmörtel, 1,5 bis 2,5 cm dick oder etwa 3 mm Dünnbettmörtel (12.106b).

12 A+I

Bei Mischmauerwerk oder Mauerunebenheiten mit Ausgleichsputz > 2,5 cm sind zusätzlich vollflächige und am Hintermauerwerk verankerte Bewehrungen vorzusehen (z.B. aus BStG Matten). „Schwimmende Bekleidungen“ auf Da mm platten erfordern immer Bewehrungen und verstärkte Verankerungen mit statischem Nachweis. Die Anker mindern den Wärmeschutz (Wärmebrücken). Dehnungsfugen der

Bild 12.99:

angemörtelten Bekleidungen haben Abstände von 3 bis 6 m. Angemauerte Bekleidungen aus Riemchen oder Sparverblendern erhalten stets eine fest mit dem Bauwerk verbundene tragfähige Aufstandsfläche aus Mauerwerk, vorkragenden Decken teilen oder Ankerschienen. Sie sind alle 2 Geschosse abzufangen und außer durch die Mörtelschicht noch durch 5 rostfreie Drahtanker/m2 mit dem Hintermauerwerk verbunden. Vor dem Anmauern der Sparverblender mit 1,5 bis 2,5 cm dicker (Schalen-) Fuge erhält das Hintermauerwerk einen vollflächigen Spritzbewurf aufgerauten i. M. 1,5 cm dicken Unterputz (12.106c). Thermohaut-Wandbekleidungen. Sowohl für nachträgliche äußere Wanddämmungen an Sanierungsobjekten als auch für die Wärmedämmung am Neubau bieten ThermohautVerbundsysteme preiswerte und sehr wirksame Lösungen. Den Aufbau verdeutlicht Bild 6.48. Kennzeichnend ist die Funktionentrennung der einzelnen Wandschichten:

Thermohaut-Außenwandbekleidung a) mit gewebearmiertem Spachtelputz, b) mit Außenwandputz auf Kunststoffgitter

775


– Die tragende Wand hat vorrangig statische Aufgaben und darf daher auf die dafür notwendige Dicke verringert werden (meist ≥ 24 cm – Kostenersparnis!). Das dichte Wandbaumaterial sorgt für den Luftschallschutz und speichert Raumwärme, die bei Abkühlung überwiegend an den Raum zurückfließt. Die äußere Dämmschicht aus EPS-Platten oder aus Mineralfaserplatten (nicht brennbar!) erreicht bei entsprechender Dicke (z.B. 6 bis 12 cm) sehr hohe Wärmedämm werte und schützt die gesamte Außenwand vor extremen Temperaturunterschieden, Spannungen und Rissen. – Die Putzarmierung (Bewehrung) aus Glasvliesoder Kunststoffgitter-Gewebe wirkt gegen die Gefahr der Rissbildung in der thermisch extrem beanspruchten Putzschicht. An den Ecken der Wandöffnungen sind verstärkende Gewebestreifen diagonal auf die Fassade zu setzen. – Der zweilagige Außenputz aus herkömmlichen mineralischen Stoffen oder aus dünnen Kunststoffschichten enthält Wasser abweisende Zusätze und bietet einen bereits vielfach bewährten Wetterschutz. Fassadenbekleidungen schützen Außenwände vor extremer Witterung. Hinterlüftete Fassadenbekleidungen aus Natur- oder Werksteinplatten sitzen auf passgenauen Mauerankern. Angemörtelte Fassadenbekleidungen aus Keramik, Natur- oder Werkstein verbinden sich durch Mörtelhaftung mit der Außenwand. Angemauerte Bekleidungen stehen auf tragfähigen Bauteilen. Die Fuge zur Außenwand ist voll vermörtelt. ThermohautVerbundsysteme bieten umfassenden Wärmeschutz durch außen angedübelte Dämmplatten und sicheren Witterungsschutz durch gewebebewehrten Außenputz. An beheizten Gebäuden bilden Skelettbauteile aus Stahl- und Stahlbeton beachtliche Wärmebrücken. Äußere Dämmschichten mit geeignetem Wetterschutz (z.B. Vorhangfassade) lösen dies Problem. Sichtbar bleibende Skelettflächen erhalten innere Dämmschichten.

Bild 12.100: Querschnitt einer Stahlstütze mit beidseitig anschließendem Gefachmauerwerk

Stahlskelettkonstruktionen sind im Hallenund Industriebau verbreitet. Die I- und U-Profile der Stützen und Riegel bieten gute Anschlussmöglichkeiten für das ausfachende Mauerwerk. Trägerhöhen von 140 bis 160 mm eignen sich zur Aufnahme 11,5 cm dicker Wände, solche von 200 bis 220 mm für 17,5 cm dicke Wände (12.100). Für die meist unbeheizten Stahlskelettgebäude genügen die statisch notwendigen Wanddicken. Andernfalls empfehlen sich auch hier äußere Dämmlagen mit wetterschützender Vorhangfassade (6.32a) oder innere Dämmlagen. In jedem Fall sind die Stahlflächen mit Dämmplatten abzudecken, denn Stahl ist eine ganz empfindliche Wärmebrücke. Seine Leitfähigkeit entspricht etwa der 20fachen des Betons. Holzfachwerk hat in Deutschland (auch in England, Dänemark, Holland und Frankreich) eine alte Bautradition. Blütezeit waren das 16. (Renaissance) sowie das 17. und 18. Jahrhundert (Barock/Rokoko). Heute gewinnt das Fachwerk durch die Sanierung wieder an Bedeutung, aber auch durch Fachwerk-Vorsatzschalen am Neubau. Die vergleichsweise eng gesetzten Stützen (etwa 1,00 m) mit den aussteifenden (Quer-) Riegeln ergeben kleine Gefachflächen. Belastungen und Verformungen des Gefachmauerwerks sind daher gering. Auch die statischen und thermischen Verformungen sind unbedeutend. Probleme ergeben sich u.U. durch Verwerfungen des Holzes infolge Schwindens und Quellens. Stabile Anschlüsse ergeben bereits Verankerungen durch ~ 3 bis 5 cm vorstehende Nägel von 38/100 bis 46/130 in jeder 3. bis 4. Lagerfuge. Besser sind rostgeschützte nagelbare Blechwinkel, aber auch Anschlüsse mit Ankerschienen (12.101c). Moderne Fachwerkbauten erhalten vorgefertigte Gefache aus Riemchen

12 A+I

776


mit rückseitiger Aufbetonschicht. Mit seitlich vorbereiteten Treibverschraubungen (M 6) werden die Gefachteile gegen das Hintermauerwerk eingesetzt. Die alte handwerkliche Form der Anschlussfuge mit Dreiecksnuten im

Pfosten oder aufgenagelten Dreikantenleisten am Pfosten verdeutlicht Bild 12.101a, b. Der obere Anschluss geschieht durch Verkeilen der oberen Schicht gegen die Unterseite des Riegels.

Bild 12.101: Ausfachung vor der Skelettkonstruktion erfordert solide Verankerungen a) Eckverankerung an Stahlbeton, b) an Profilstahl

12 A+I

Anschlussfugen aus Mörtel lösen sich immer vom Fachwerk ab und führen zu Schlagregendurchfeuchtung. Fugendichtungen aus dauerelastischem Kitt in Verbindung mit unverrottbaren Dämmstreifen schützen vor Regen und gleichen Formänderungen in der Fuge rissefrei aus. Besonders einfach, dauerhaft und hochwirksam dichten vorkomprimierte Bänder (Kompri-Dichtungsbänder), die sich nach dem Einlegen auf mehr als die doppelte Dicke ausdehnen und dabei fest an die Fugenflanken pressen. Großformatige Fassadenteile ersetzen zunehmend das Ausmauern von Gefachen. Sie verdecken häufig die Skelettkonstruktion und verbessern den Witterungs- und Wärmeschutz. Beispiele zur Eckausbildung großformatiger Porenbeton-Fertigteile zeigt Bild 12.101.

Windbeanspruchte äußere Mauerwerksausfachungen im Stahlbeton- bzw. Stahlskelettbau erhalten gleitend, elastische, seitliche und obere Anschlüsse durch vorgeplante oder nachträglich geschaffene Uförmige Schlitze. Der obere Toleranzausgleich > 2 cm verhindert ungewollte Wandbelastungen. Für kleinere Holzfachwerkgefache genügen starre Randanschlüsse. Elastische Anschlussfugen gleichen Schwind- und Quellverformungen des Holzfachwerks aus und schaffen windund regendichte Fugenflächen. Großformatige Ausfachungselemente ermöglichen die äußere (schützende) Beplankung von Skelettkonstruktionen.

777


Aufgaben: 1. Welche Punkte sind bei der Planung einer Halle zu berücksichtigen? 2. Welche statischen Systeme für Pfetten gibt es? 3. Welche Profile werden bei Stahlpfetten verwendet? 4. Was bedeutet die Bezeichnung S235? 5. Skizzieren Sie verschiedene Ausbildung von Rahmenecken aus Stahl. 6. Welche Vorteile haben eingespannte Stützen? 7. Welche Schraubenverbindungen werden unterschieden? 8. Welche Verbände sind für eine Halle mit Pendelstützen und Bindern erforderlich? 9. Welche Möglichkeiten gibt es bei der Anwendung von Porenbetonwandplatten? 10. Beschreiben Sie die Wandausbildung mit Kassettenprofilen! 11. Aus welchen Schichten wird ein Hallenboden aufgebaut? 12. Was bedeutet die Werte 40/183/0,88 bei einem Trapezprofil? 13. Welche Befestigungsmöglichkeiten gibt es für Porenbetonwandplatten an Stahlstützen? 14. Welche Möglichkeiten gibt es für die Ausbildung von Verbänden in der Längswand einer Halle? 15. Skizzieren Sie eine Pfette über 6 Felder und skizzieren Sie die Lage der Gelenke ein! 16. Skizzieren Sie zwei Möglichkeiten für die Ausbildung einer Rahmenecke im Stahlbau! 17. Nennen Sie Schweißnahtverbindungen! Projektaufgabe (A) Eine Lager- und Ausstellungshalle ist nach dem in der Skizze angegebenen Angaben zu planen. Für die Tragkonstruktion sollen Betonfertigteile verwendet werden. Als Dach- und Wandelemente sollen Porenbetonplatten verwendet werden. Der weitere Aufbau der Dach- und Wandkonstruktion ist frei wählbar.

20

40

1

2

3

4

5

6 1

C

3 × 5,00

B

1,00

A

,5 : 2

BINDER

19

D

12 A+I 23

Pfette

40

18

5 × 6,0

+4,50 +5,00 +2,50

Schema mit Hohenangaben +0,00

– 0,40 0,70

19

778


In Achse 1 ist ein Fensterband mit einer Fensterhöhe von 1,50 m UK-Sturz 2,50 m mit einem Eingangselement 3,00 × 2,50 m anzuordnen. In Achse A ist zwischen Achse 2 und 5 ein Fensterband mit einer Fensterhöhe von 1,50 m UK Sturz 4,50 m einzuplanen. In Achse A ist zwischen Achse 2 und 3 und zwischen Achse 4 und 5 jeweils eine zweiflügelige Tür 3,00 × 2,50 In Achse D Eingangsbereich mit Fensterfront 12 × 2,50 m Angaben zur Konstruktion als Anhaltswerte für die Planung Dach: Porenbetondachplatten h = 15 cm max L = 300cm mit Pfetten Porenbetondachplatten h = 25cm max L = 600 cm ohne Pfetten (Nut und Feder) Wand: Porenbetonplatten liegend mit Attika d = 200 mm, Plattenbreite wahlweise 500; 625; 750 mm Konsolplatte aus Flachstahl 400 × 150 × 12 mm oder Winkelstahl L 150 × 100 × 14 l = 400 mm Fundamente: Fundamente in Achse A und D Blockfundamente 300 × 200 × 90 cm mit Köcheraussparung unten 55 × 50; oben 60 × 55; Tiefe 65cm. Fundamente für Giebelstützen 200 × 150 × 90 cm mit Köcheraussparung unten 50 × 40; oben 550 × 45; Tiefe 65cm Streifenfundament für Wand b = 40cm ; Fundamentplatte h = 25cm. Betonfertigteile: Trapezpfetten; Binder: Parallel-Binder oder Satteldachbinder 5 % Neigung bei einer Traufhöhe von 80 cm. Binderauflager auf Elastomerlager D = 5 mm mit Haltedorn ∅ 28 mm; Stützen Längswand 45 × 40 cm; Giebelstützen 30 × 40 cm; Traufriegel am Giebel b/h = 50 × 20.

12 A+I

Aufgaben: 1. Entscheiden Sie sich für eine Außenwandkonstruktion und skizzieren Sie den geplanten Wandaufbau. 2. Fertigen Sie einen Gestaltungsentwurf für die Hallenfassade in Achse D und die Giebelwand an (M1:100). 3. Fertigen Sie Zeichnungen an, aus denen ihre gewählte Tragkonstruktion ersichtlich ist. 4. Zeichnen Sie den Querschnitt durch die Außenwand M1:20 5. Zeichnen Sie die Elementeinteilung für die Außenwand in Achse D! 5. Erstellen Sie eine Elementliste für die Betonfertigteile (Pfetten, Binder, Balken, Stützen) und stellen Sie jedes Bauteil dar. Berechnen Sie die Eigenlast der Betonfertigteile. 6. Erstellen Sie eine Elementliste für die Dachelemente.. Zeichnen Sie exemplarisch ein Element! 7. Erstellen Sie eine Elementliste für die Wandelemente. Zeichnen Sie exemplarisch ein Element! 8. Zeichnen Sie Details von Sockel, Traufe und Fensteröffnungen 9. Zeichnen Sie eine Perspektivansicht der Halle! Projektaufgabe (I) Entwerfen Sie eine Stahlhalle als Fahrzeughalle nach dem in der Skizze angegebenen Systemmaßen und Angaben. Zeichnen Sie die Tragkonstruktion anhand der Werte aus einer Vorbemessung. Dach und Wand sollen unter Verwendung von Trapezprofilen ausgeführt werden.

779


1

2

3

4

5

6

A 4 × 4,50

B C D E 5 × 4,80

Angaben zur Hallengeometrie: Hallenbreite 4 × 4,50 = 18,00 m Achsmaße Traufhöhe Außenmaß Profil 6,00 m Firsthöhe Außenmaß Profil 8,00 m Hallentore in Achse E 4,00 × 4,50 m (Rolltore) In Achse A ist ein Fensterband mit einer Fensterhöhe von 1,50 m zwischen Achse 2 und Achse 3 anzuordnen. Sturzhöhe 5,00 m In den Giebelwänden ist ein Fensterband 13,50 × 1,50 m einzuplanen. Zusätzlich sind in den Giebelwände zwei Türen 1,0 × 2,25 m vorzusehen. Diese Türen sind auch in Achse E in den Außenfeldern einzubauen. Die Geländehöhe beträgt – 0,20 m 172

126

154

286

40

t = 0,88

[mm]

0

1000

IPE 45

2000

HE 400 A

Rahmenecke Angaben zur Stahlkonstruktion: Für die Konstruktion liegen folgende Werte der Vorbemessung vor

12 A+I

780


Dreigelenkrahmen: Riegel IPE 450 Stiel: HEA400 Schweißnahtdicke Stütze-Riegel 8 mm Rippenblech-Stütze FL 14,6 × 144,5-352 mit Schweißnähten 5 mm beidseitig Rippenblech-Riegel FL 14,6 × 90,3-420,8 mit Schweißnähten 5 mm Zuglasche aus verlängertem Riegelgurt mit Schweißnaht 3 mm Rahmenfirstpunkt als Gelenkausbildung mit Stirnplatten 2 × 190 × 521 × 35 mit 4 M24 – 10.9 HVR Überstand oben 30 mm, Schraubenrandabstand 95,3 mm und 40 mm Schweißnähte an Stegen: Kehlnähte 3 mm; Naht am Flansch: Kehlnaht 6 mm Fußpunkt: Fußplatte Rahmenstiel 20 × 450 × 450 Befestigung mit 2 M16 Kehlnähte 3 mm 20 mm untermörtelt. Pfetten und Riegel: Pfetten HEA 200 als Einfeldträger Befestigung mit 2 × M12 Wandriegel Traufe u-180; Wandmitte IPE200 (als Einfeldträger) Fußpunkt mit Winkelstahl Dach: Trapezprofil126/286/0,88-Wand: Trapezprofil 40/183/1,0 Giebelriegel IPE 180 mit Giebelstützen HEA260 Längsverband Rundstahl M16 Fundamente: Einzelfundamente in Längsachse 1,00 × 0, 60; Streifenfundament/Frostschürze b = 0,30 m Giebelwand: Streifenfundament b = 0,30 m; Fundamentplatte h = 0,25 m

12 A+I

Aufgaben: 1. Entscheiden Sie sich für eine Außenwandkonstruktion und skizzieren Sie den geplanten Wandaufbau. 2. Fertigen Sie einen Gestaltungsentwurf für die Hallenfassade in Achse 4 an (M1:100). 3. Fertigen Sie Zeichnungen an, aus denen ihre gewählte Tragkonstruktion ersichtlich ist. 4. Zeichnen Sie den Querschnitt durch die Außenwand M1:20 8. Zeichnen Sie Details Pfettenauflager Rahmenecke Fußpunkt Rahmen Vertikalverband Längswand Ansicht Giebelwandkonstruktion Detail Traufe 9. Zeichnen Sie den Fundamentplan M1:50. 10. Zeichnen Sie Grundriss und Ansichten M 1:100 11. Zeichnen Sie eine Perspektive als Systemskizze ohne Dach- und Wandelemente!

12 Planen einer Wasserversorgung 12.1 Grundlagen und Grundbegriffe der Wasserversorgung Die Wasserversorgung dient der Deckung des Wasserbedarfs der Wohn- und Arbeitsstätten menschlicher Gesellschaft. Trinkwasser für den menschlichen Gebrauch unterliegt strengen gesetzlichen Vorschriften und Kontrollen. Die Bereitstellung sauberen Trinkwassers gehört zu den Grundbedürfnissen der Menschheit. Ohne Wasser kein Leben – ohne sauberes Wasser keine Gesundheit. Die Hauptbestandteile einer Wasserversorgung bestehen aus der Wassergewinnung, der Wasseraufbereitung, den Förderanlagen, der Speicherung, dem Wassertransport und der -Verteilung. Wasser wird unterschieden nach

– Trinkwasser: Verwendung zum Kochen und Trinken; Höchste chemische und bakteriologische Ansprüche – Brauchwasser: von Fall zu Fall geringere Ansprüche an Keimfreiheit und chemische Zusammensetzung als bei Trinkwasser, da Verwendung zu Kühl,- Spül- und Reinigungszwecken. Trink- und Brauchwasser kann gewonnen werden aus – Oberflächenwasser (Zisternen, Fließgewässer, Talsperren) – Quellen (zutage tretendes Grundwasser) – Grundwasser (in den Untergrund versickertes Niederschlagswasser)

Bild 12.1 Schematische Darstellung einer Wasserversorgung, Grundbegriffe

12.2 Ermittlung des Wasserbedarfs Tab. 12.1: Tägliche häusliche Wassermengen (spezifischer Wasserverbrauch w [I/Ed], Mittelwerte) Bad, Dusche Wäsche WC Körperpflege Geschirrspülen Trinken, Kochen Sonstiges (Garten, Auto) Zusammen:

35 I/Ed 35 I/Ed 40 I/Ed 15 I/Ed 7 I/Ed 8 I/Ed 10 I/Ed w = 150 I/Ed

Bedingt durch die Entwicklung der Wasserpreise und den Einbau Wasser sparender Armaturen und Haushaltsgeräte (Durchflussbegrenzer Dusche, Spartaste WC) und durch Veränderungen des Verbrauchsverhaltens stagniert der spezifische Wasserverbrauch w seit Jahren. Anstieg ist nicht zu erwarten.

782

12 Planen einer Wasserversorgung

Der tägliche Wasserverbrauch pro Einwohner beträgt 150 I/Ed Tab. 12.2: Gewerbliche Wassermengen (alle Angaben einschließlich eventuellem Kühlwasser) Gewerbe

Bedarf in Litern

Mittelwerte (Erfahrungswerte) für den Wasserbedarf

Molkerei

4 Liter

Wasserbedarf pro Liter Milchanlieferung

Brauerei

15 Liter

Wasserbedarf pro Liter Bierproduktion

Schlachterei

1000 Liter/GVE

Wasserbedarf pro GVE = geschlachtete Großvieheinheit (Rind, Pferd)

200 Liter/KVE

Wasserbedarf pro KVE = geschlachtete Kleinvieheinheit, (Schwein, Schaf)

Hotel

150 – 400 Liter

Wasserbedarf pro Übernachtung

Camping

150 – 200 Liter

Wasserbedarf pro Stellplatz

Schule

15 – 40 Liter

Wasserbedarf pro Schüler

Kaserne

250 – 350 Liter

Wasserbedarf pro Soldat

Krankenhaus

250 – 400 Liter

Wasserbedarf pro Patient

Altenwohnheim

150 – 300 Liter

Wasserbedarf pro Bewohner

Landwirtschaft

50 – 100 Liter 100 – 200 Liter

Wasserbedarf pro GVE im Trockenstall KVE 1/5 vom GVE Wasserbedarf pro GVE bei Schwemmentmistung 250 Stück Geflügel = GVE

Für den Brandschutz sind je nach baulicher Nutzung und Brandgefahr unterschiedliche Wassermengen notwendig:

Tab. 12.3: Wassermengen für den Brandschutz m3/h

l/s

WS, SW

48

13,3

96

WR, WA, MI, MD

96

26,7

192

192

53,3

384

Bauliche Nutzung

GE, Gl

Feuerlöschreserve m3

Feuerlöschreserve im Wasserbehälter bei 2 h Bemessungslöschdauer; Hydrantenabstände ca. 150 m; Mindestnetzdruck im Feuerlöschfall 1,5 bar, Mindestdurchmesser der Wasserleitung 100 mm

Tab. 12.4: Spezifischer Wasserbedarf w abhängig von der Gemeindegröße Tagesmittel (einschließlich Gewerbe): 12 T

Einwohner

w [I/Ed]

Funktion zur Ermittlung von w:

bis

5 000

150

w – 150 + (E-5000) '

bis

20 000

170

bis

100 000

190

bis

≥ 1 000 000

220

(Der Anstieg von w mit der Gemeindegröße ist auf den mit der Einwohnerzahl steigenden Gewerbebesatz zurückzuführen; nur der Bedarf abwasserintensiver Betriebe wird getrennt berücksichtigt).

0 31

Auch die Tages- und Stundenspitzen des Wasserbedarfs sind von der Gemeindegröße abhängig:

783

12.3 Wasserbereitstellung

Bild 12.2: Änderungen des Spitzenverbrauchs mit der Gemeindegröße

Tages- und Stundenspitze werden durch Spitzenfaktoren fd und fh berücksichtigt, mit de-

nen der durchschnittliche Tages- bzw. Stundenverbrauch multipliziert wird.

Tabelle 12.5: Wasserverbrauch pro Tag und Stunde Einwohner DN 40 sind 2 Rohrbeund -entlüfter vorzusehen. 2 Rohrbe- und -entlüfter entbehrlich, wenn ausschließlich Druckspüler angeschlossen werden. 3 Ventil mit selbsttätiger Entleerung zur Abflussleitung 4 Veteilerbatterie

– Hausanschlüsse: Hausanschlüsse werden durch Anbohrschellen an die Versorgungsleitungen angebunden. Sie können ohne Betriebsunterbrechung angeschlossen werden. Sie erhalten einen Hausanschlussschieber unmittelbar auf oder neben der Versorgungsleitung. Verwendetes Rohrmaterial PE-HD (Polyäthylen), das auf Endlostrommeln angeliefert wird. Rohrweite DN 25, 40, 50. Verlegetiefe 1,50 m. Hausanschlussleitungen werden mit wasserdichter Mauerdurchführung in die Häuser gelegt. Im Haus wird ein geeichter Wasserzähler zwischen zwei Schiebern, davon einer mit Entleerung eingebaut. Eine schematische Darstellung von Versorgungsleitungen zeigt Bild 12.25: Rohre werden frostfrei mit 1,50 m Überdeckung verlegt. Bei größeren Rohrweiten kann die Überdeckung bis auf ca. 1,00 m verringert werden. Rohrenden, Rohreinmündungen und Richtungsänderungen sind wegen der auftretenden Kräfte durch Betonwiderlager zu sichern oder längskraftschlüssig auszuführen. Arten der Rohrnetze Das Wasser wird durch unterschiedliche Versorgungsnetze im Ort verteilt. Man unterscheidet Verästelungs- und Ringnetze. Je nach Lage der örtlichen Verhältnisse entstehen meist gemischte Bauarten. Beim Verästelungsnetz zweigen Nebenleitungen von einer Hauptleitung ab, die sich je nach Zahl und Lage der Straßen weiter verzweigen. Dadurch wird das Versorgungsgebiet durch blind endende Rohrleitungen erschlossen. Das Wasser kann stets nur in eine Richtung fließen. Dies hat den Vorteil, dass der Druck im Netz eindeutig berechenbar ist, da sich die Druckverluste aufeinander aufbauen und die Leitungslängen geringer sind. Verästelungsnetze sind aber unwirtschaftlich und unsicher im Betrieb, da die Endstränge häufig gespült werden müssen und sie im Winter durch Stagnation des Wassers häufig einfrieren. Bei Rohrschäden ist der gesamte dahinter liegende Netzteil drucklos. Sie sind nur auszuführen, wenn die örtlichen Verhältnisse ein Ringnetz nicht zulassen.

12 T

798


Bild 12.25a: Verästelungsnetz, 12.25 b: Ringnetz,

Beim Ringnetz sind die Endpunkte der Hauptleitungen miteinander verbunden. Drücke können sich ausgleichen und die rückwärtige Versorgung bei Rohrschäden ist problemlos möglich. Rohrleitungen sind in geeigneten Abständen durch Schieber zu unterteilen, um wasserlose Strecken bei Rohrschäden klein zu halten. Erdeinbau ohne Schacht. In langen Strecken sind Streckenschieber einzubauen. Eine weitere Möglichkeit ergibt sich durch ein Ringnetz mit Vermaschung wobei bei einer zu starken Vermaschung hohe Kosten und Stagnationszonen entstehen können. Wasserversorgungsnetze werden als Ringoder Verästelungsnetze ausgebildet. Zumeist entstehen situationsbedingt gemischte Bauarten.

12 T

Zur Berechnung der Rohrnetze sind folgende Schritte erforderlich: Ermittlung der anzuschließenden Einwohner und Berechnung der maximal bereit zu stellenden sekündlichen Wassermengen l/s], Konzentration der Wassermengen in den Knotenpunkten. Hierzu wird bei gleichmäßiger Besiedlung des Versorgungsgebiets die Gesamtwassermenge durch die Gesamtlänge der Rohrleitungen geteilt (Metermengenwert [l/sm Rohrlänge]). Durch Multiplikation der Längen der Rohrstränge mit m ergeben sich die Strangwassermengen. Diese werden je zur Hälfte auf die anliegenden Knoten verteilt (Knotenpunktswassermengen). Diese werden am jeweiligen Knoten als aus dem Rohrnetz herausfließend angenommen.

12.25c: Ringnetz mit Vermaschung

Beim Verästelungsnetz Aufsummierung der Knotenpunktswassermengen von den Endpunkten beginnend zum Wasserwerk hin. Hieraus ergeben sich die in den Rohren fließenden Rohrwassermengen. Beim Ringnetz Abschätzung der in den Rohren fließenden Wassermengen unter Berücksichtigung der „Knotenpunktsbedingung“: alle in den Knotenpunkt herein fließenden Wassermengen müssen so groß sein wie die heraus fließenden Wassermengen (Fließrichtung beachten!). Die Summe der Druckverluste in einem Ring müssen unter Berücksichtigung der Fließrichtung gleich Null sein („Maschenbedingung“). Wenn dies bei der ersten Rechnung nicht der Fall ist, müssen die geschätzten Wassermengen in den Rohren so lange iterativ (an die exakte Lösung herantasten) korrigiert werden, bis Knotenpunkts- und Maschenbedingungen im gesamten Netz mit hinreichender Genauigkeit erfüllt sind. Berechnung größerer Rohrnetze mit EDV. Der erforderliche Druck am Ausgang des Wasserwerks ergibt sich aus dem erforderlichen Wasserdruck am ungünstigsten Punkt des Wasserversorgungsnetzes zuzüglich des geodätischen Höhenunterschieds und der Druckverluste von dort bis zum Werk. Die beschriebenen Berechnungen erfordern die geeignete Abschätzung der Rohrdurchmesser anhand der fließenden Wassermengen. Hierfür kann etwa von folgenden Wassermengen ausgegangen werden (Annahmen: Maximalwassermengen bei Druckgefälle von ca. 1,2 % mit einem Rauigkeitsbeiwert kb = 0,1 mm, Minimalwassermengen unter Annahme von minimaler Fließgeschwindigkeit 0,2 m/s):

799

12.8 Rohrmaterialien in der Wasserverteilung

Tabelle 12.9: Abschätzung der Rohrdurchmesser anhand der Wassermengen DN [mm] Max Q [l/s] Min Q [l/s]

100 8 1,6

125 14 2,5

150 23 3,5

200 50 6,3

250 90 10

300 146 14

400 310 25

500 560 39

12.8 Rohrmaterialien in der Wasserverteilung Im Laufe der Jahre sind unterschiedliche Materialien zur Herstellung von Wasserleitungsrohren verwendet worden. Einige haben sich inzwischen überholt: Bleileitungen und Asbestzementleitungen werden wegen Gesundheitsgefahren nicht mehr verwendet. PVC-ULeitungen werden kritisch gesehen weil Fälle von Versprödung bei längerer Erdlagerung bekannt wurden. Kupferleitungen in der Warmwasser-Hausinstallation können je nach Wasserqualität zu erhöhten Kupfergehalten im

Trinkwasser führen. Kunststoffrohre haben gute Verlegeeigenschaften, sind aber bedingt durch den weichen Werkstoff begrenzt in den Lichtweiten und den zulässigen Innendrücken. Bei allen Materialien ist zu beachten, dass die angegebenen Nennweiten DN nicht immer dem Lichtdurchmesser IW entsprechen. (Herstellerangaben beachten!) Verschiedene Werkstoffe können untereinander mit Übergangsstücken verbunden werden.

Tabelle 12.10: Materialzusammenstellung Material

Normen

Gusseisen duktil (GGG)

DIN 28600 DIN 28610 DIN 28614 DIN 28500

Stahlrohre – nahtlos – geschweißt

DIN 2460 DIN 17172

80 – 500 80 – 2000

10, 16, 25, 40

Stumpfschweißen, Schraubmuffen, Steckmuffen, Flanschen

Spannbetonrohr e

DIN 4035 DIN 4247 DIN 19695 W 320, W 323, DIN 19533, DIN 8072/8074

500 - 2000

bis 16

Glockenmuffen

HD ≤ 300, 10, 16 Als bewehrte Rohre auch > 300 LD ≤ 80

Stumpfschweißen Muffenschweißen, Verschraubung

W 323, 320 DIN 19532

≤ 400

Klebemuffe, Nicht erforderlich Steckmuffe, Flanschen, Schweißverbindung

Polyäthylen PE-HD (Hohe Dichte) PE-LD (Niedrige Dichte) Polyvinylchlorid weichmacherfrei PVC-U

Nennweite NennDN Druck [mm] PN[bar] Genormt 10,16,25, 80 bis 40 1200, gebaut bis 2000

10, 16

Verbindungen

Schweißung VNaht DIN 2470, diverse Muffen Flanschen

Korrosionsschutz

Bemerkungen

Außen: Steinkohlenteerpech, div. sonstige Oberflächenschutzmaßnahmen, Kathodenschutz; Innen: Zementmörtel Wie Gusseisen

Relativ korrosionsbeständig. Hohe Zugfestigkeit und Schlagfestigkeit Weniger korrosionsbeständig als GGG, daher sorgfältige Ausbesserung von Transportu. Verarbeitungsschäden Nur Fernleitungen und Talsperren Hausanschlüsse, Düker, Endlosverlegung von Trommeln bis DN 150 Rohre vor Sonnenlicht schützen. Keine Verlegung unter + 5°C

Anstriche auf Bitumen- oder Kunststoffbasis Nicht erforderlich

12 T

800


Die Rohrnetzerweiterung und -erneuerung zählt zu den Hauptaufgaben der Wasserversorgung. Bei den zu verwendenden Rohrleitungen muss insbesondere das Korrosionsverhalten (innen und außen), die Belastbarkeit des Werkstoffes durch Innen- und Außendruck und die geforderte Nennweite beachtet werden. Auch dürfen durch die Rohrleitungen keine Schadstoffe (z.B. Weichmacher) freigesetzt werden. Bleirohre dürfen für Wasserversorgungsleitungen nicht mehr verwendet werden.

12.9 Formstücke und Armaturen für das Wasserverteilungsnetz Hydranten, werden für die Rohrleitungsspülung und Feuerlöschversorgung in Abständen zwischen 100 und 150 m eingebaut. Lage meist seitlich der Rohrleitung und ab DN 200 durch Schieber abgetrennt. Sie können als

eingebaut werden. Jedoch werden sie vorwiegend als Unterflurhydranten mit Hydrantenschlüssel zu öffnen und mit Klauenkupplung für Standrohr DN 80 oder DN 100 ausgebildet, da diese den Straßenverkehr nicht stören. Mindestrohrdurchmesser der Wasserversorgungsleitungen DN 100. Für Schieber und Unterflurhydranten sind Hinweisschilder nach DIN 4066 gut sichtbar anzubringen (Bild 12.30 und 12.31).

Bild 12.28: Hinweisschild für Schieber

12 T

Bild 12.26: Unterflurhydrant

Bild 12.27: Überflurhydrant

Unterflur- nach DIN 3221 (Bild 12.295) oder Überflurhydranten nach DIN 3222 (Bild 12.27)

Bild 12.29: Hinweisschild für Unterflurhydrant

Formstücke: Reduzierstücke für den Übergang von Rohren auf andere Lichtweiten, Abzweiger, Krümmer (Bögen), T-Stücke; (Vgl. Tabelle 12.08: Sinnbilder für Wasserleitungen) Armaturen (Schieber, Klappen, Hydranten, Hähne, Ventile) Sie werden im Versorgungssystem benötigt, um z.B. Rohrleitungsabschnitte zu sperren, den Durchfluss zu regeln, die Löschwasserentnahme zu sichern oder um die Rohrleitungen zu entlüften.

801

12.9 Formstücke und Armaturen für das Wasserverteilungsnetz

Tabelle 12.11: Absperrarmaturen in der Wasserversorgung Schieber weich- Schieber metaldichtend lisch dichtend Bauartnormen Anmerkungen

Bauartnormen Anmerkungen

DIN 3352-4 Für Absperrarmaturen im Rohrnetz bevorzugt anzuwenden

DIN 3352-2 Für Entleerungsund Spülarmaturen bevorzugt anzuwenden

AnbohrRückflußarmaturen verhinderer DIN 3543-1 DIN 3543-2 Ventilbauarten bevorzugt anzuwenden

Klappen Kugelhähne weichdichtend DIN 3354-2, DIN 3357 3354-3

Hydranten für Oberflur Unterflur DIN 3222

DIN 3221

Ab etwa Aufwendig, DN 200 hohes günstiger Gewicht als Schieber

Für Sonderfälle W 331 (in Überarb.)

Im Regelfall bevorzugt anzuwenden W331

Rohrbruchsicherung keine

Be-und Entlüftungsarmaturen keine

Ringkolbenventile keine

Druckminderer keine

Ausführung: mit Ausführung: und ohne Hilfs- mit und ohne energie Hilfsenergie

Armaturenkombinationen je nach Anforderung

12 T

Zur Erläuterung werden Funktion und Einsatzgebiet einiger Armaturen im Folgenden erläutert: – Absperrschieber sind in den Versorgungsleitungen an Abzweigen und auf geraden Rohrstücken im Abstand von < 500 m einzubauen. Es gibt unterschiedliche Ausführungen und Bedienungen je nach Nennweiten.

Allerdings ist bei allen Antriebsarten (Elektroantrieb, Handrad) darauf zu achten, dass zu schnelle Verschlusszeiten, aufgrund der sonst entstehenden hohen Druckstöße unterbleiben. Es können noch Kugelhähne, Ringkolbenventile und Membranabsperrarmaturen zur Anwendung kommen.

802


Bild 12.30: Abdichtklappe mit Elektroantrieb

– Rückflussverhinderer lassen das Wasser nur in eine Richtung fließen. Sie werden als Rückschlagklappen oder Rückschlag-

ventile gebaut. Auch hier ist darauf zu achten, dass sie nicht zu schnell schließen.

12 T

Bild 12.31: Rückschlagklappe

– Be- und Entlüftungsventile sind an geodätischen oder hydraulichen Hochpunkten erforderlich., sofern keine Selbstentlüftung stattfindet. Die Be- und Entlüftung erfolgt in der Regel durch selbsttätige Ventile. Im Stadtnetz erfolgt die Entlüftung durch die Wasserentnahme in den Häusern. – Einlaufseiher sollen grobe Verunreinigungen zurückhalten Einlaufseiher mit Fußventil sollen das Zurückfließen des Was-

sers verhindern. Einsatz in Wasserbehältern oder Löschwasserentnahmen. – Druckminderer werden bei zu hohen Drücken, z.B. in der Hausinstallation, oder zwischen unterschiedlichen Druckzonen eingebaut.

803

Aufgaben

– Entlüftungsrohre dienen zur Be- und Entlüftung von Hochbehältern, Schächten, Sammelschächten u.a. Um Insekten fernzuhalten und mutwilliges Verschmutzen zu verhindern, wird auf dem Entlüftungsrohr eine Haube angebracht. In der Haube befindet sich ein Messingsieb.

Bild 12.32: Ventil zur selbsttätigen Be- und Entlüftung

Bild 12.34: Entlüftungsrohr

Bild 12.33: Einlaufseiher mit Fußventil

Aufgaben 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16.

Welche Möglichkeiten der Wassergewinnung sind Ihnen bekannt? Nenne Sie die Hauptverfahren der Trinkwasseraufbereitung. Welche Anforderungen muss Trinkwasser erfüllen? Ermitteln Sie den Wasserbedarf für eine Gemeinde von 7.500 E (Jahresbedarf, maximalen Tagesbedarf, maximalen Stundenbedarf) Wie viel Liter pro Quadratmeter und wieviel m3/km2 sind 650 mm Niederschlag ? (Hilfe: 1 mm = 0,1 cm; 1 l = 10 · 10 · 10 cm3 = 1000 cm3; 1 m2 = 10.000 cm2; 1 km2 = 1000 · 1000 m3) Wie viel km2 Fläche sind erforderlich zum Versickern des Jahresbedarfs aus Aufgabe 4? Mittlere Verhältnisse nach 13.3 Wie unterscheiden sich Beobachtungs- und Entnahmebrunnen von Ihrer Zweckbestimmung her und in ihrem technischen Ausbau? Wie wird aggressive Kohlensäure aus dem Rohwasser entfernt? Warum müssen die Reinwasserleitungen unter Druck stehen, und welche Möglichkeiten gibt es, diesen Druck herzustellen? Welche Baustoffe werden für Hausanschlussleitungen verwendet, welche für Wasserversorgungsleitungen mittlerer Durchmesser und welche für Fernleitungen mit großem Durchmesser? Welche Vorteile hat ein Ringsystem gegenüber einem Verästelungssystem bei der Wasserversorgung? Welcher Mindestdurchmesser sollte bei Wasserversorgungsleitungen verwendet werden und warum? Welche Armaturen kennen Sie und wofür werden sie benötigt? Welche Aufgaben von Hydranten gibt es? Welche Vor- und Nachteile haben Unterflur- und Oberflurhydranten? Erarbeiten Sie einen Vorschlag zur Wassereinsparung.

12 T

804


Projektaufgabe 1: Erstellen Sie eine Präsentation mit Power Point zur Wasseraufbereitung und Wasserspeicherung. Projektaufgabe 2: Zeichnen Sie in den Schnitt eines 2-geschossigen Hauses mit Keller die Versorgungsleitungen für Trinkwasser und stellen Sie die Aussparungen in Decken,. Wänden und Böden dar.

12 T

13 Konstruieren eines Daches Mit den im Wohnungsbau üblicherweise verwendeten Holzwerkstoffen und Bauweisen lassen sich Stützweiten von etwa 12,00 Metern überbrücken. Um die im Industriebau anfallenden größeren Stützweiten zu erreichen wurden in den vergangenen Jahren von der holzverarbeitenden Industrie neue Holzwerkstoffe und -konstruktionen entwickelt mit denen Spannweiten von bis 40,00 Metern möglich sind. Diese Entwicklungen zeichnen sich besonders durch den Einsatz vorgefertigter Tragelemente anstelle von Vollholzquer-

schnitten aus. Des weiteren ermöglichen speziell entwickelte Verbindungstechniken unter der Verwendung von Stahlbauteilen hoch belastbare Anschlüsse. Diese Tragwerksteile haben im Vergleich zu Stahl- oder Betonkonstruktionen ein geringes Eigengewicht, lassen sich im Werk sehr präzise Vorfertigen und werden je nach Bedarf auf die Baustelle geliefert. Da es sich bei Holz um einen nachwachsenden Rohstoff handelt, ist der Einsatz von Holz- und Holzwerkstoffen zudem besonders ökologisch.

13.1 Brettschichtträger Brettschichtträger (BSH-Träger) bestehen aus mehreren Lagen miteinander verleimter Bretter gleicher Dicke. In Längsrichtung werden die Enden der einzelnen Bretter mit Keilzinken versehen und miteinander verleimt. So entsteht aus dem Brett eine Lamelle mit beliebiger Länge. Die Lamellen werden anschließend übereinander gelegt und mit Hilfe einer Presse zu beliebig hohen Querschnitten verleimt. Bis zu einer Querschnittsbreite von 20 cm darf je Lage nur eine Lamelle verwendet werden, bei größeren Breiten bestehen die Lagen aus mehreren Lamellen deren Stoßfugen gegeneinander zu versetzten sind. Brettschichtträger können als grade Träger ausgeführt werden oder mit einer Krümmung versehen werden, wobei sich der sich der Mindestbiegeradius in Abhängigkeit der Lamellendicke ergibt. Man unterscheidet zwischen graden und gekrümmten Parallelträgern, Pultträgern und Satteldachträgern mit gekrümmtem oder gradem Untergurt. Darüber hinaus können Brettschichtträger auch als gekrümm-

ter Rahmen ausgeführt werden oder mit einer Keilzinkung oder einen Stabdübelkreis zu Rahmentragwerken verbunden werden.

Bild 13.1: Aufbau von Brettschichträgern

806

13 Konstruieren eines Daches

a)

b)

c)

d)

e) 13A+I

Bild 13.3: Dachbinder aus Brettschichtholz a) Parallelträger, b) gekrümmter Parallelträger), c) Satteldachträger mit gradem Untergurt, d) Satteldachträger mit gekrümmtem Untergurt, e) Pultdachträger

13.2 Zusammengesetzte Träger Um weitere Material- und Gewichtsersparnisse zu erzielen werden Träger auch als zusammengesetzte Querschnitte ausgeführt, die ebenfalls industriell vorgefertigt werden. Für geringe Belastungen verwendet man Kastenträger die sich aus zwei durch seitlich angebrachte Sperrholzplatten miteinander verbundenen Brettschichtträgern zusammensetzten. Vollwandträger bestehen aus einer oder mehreren Stegplatten die mit einem Ober- und Untergurt aus verleimten Brettern zu einem Träger verbunden sind. Eine weitere Gewichtsreduzierung erfolgt bei der Verwendung von Wellstegträgern. Bei diesen wird die Sperrholzplatte durch ein 4 bis 7 mm dicke, gewellte Sperrholzplatte ersetzt die Ober- und Untergurt miteinander verbindet. Die wellenförmige Ausbildung mindert dabei die Gefahr des Ausbeulens. Die Herstellung zusammengesetzter

Querschnitte mit Brettschichtholz ist ebenfalls möglich. Eine andere Gruppe bilden die vorgefertigten Gitterträger. Ihr Tragverhalten basiert auf dem Fachwerkmodell, nachdem sich die Träger aus einer Vielzahl von aus einzelnen Stäben gebildeten Dreiecken zusammensetzten die so ein besonders filigranes und zugleich hoch belastbares Tragwerk ergeben. Die Träger können zimmermannsmäßig mit gezapften oder keilgezinkten und verleimten Anschlüssen (13.5 a und b) oder mit Stahlblechen hergestellt werden. Die Stahlbleche werden entweder in vorgefertigte Schlitze im Holz eingelassen und von außen beidseitig festgenagelt (13.5 c) oder es werden von außen fertige Nagelplatten in die zu verbindenden Hölzer eingetrieben (13.5d)

13.3 Fachwerkträger

807

Bild 13.4: Zusammengesetzte Träger a) Kastenträger, b) Vollwandträger, c) Wellstegträger

Bild 13.5: Vorgefertigte Gitterträger a) gezapft, verleimt (System DSB), b) keilgezinkt, verleimt (System Trigonit), c) mit durchgenagelten Verbindungsblechen in Schlitzen (System Greim), d) mit aufgepressten Nagelplatten (System Gangnail)

13.3 Fachwerkträger Mit den bereits genannten Brettschichtträgern lassen sich Stützweiten von bis zu 35 m erzielen, wobei die Höhe eines solchen Trägers zwischen 1,20 m und 2,00 m liegt. Vorgefertigte Gitterträger erlauben Stützweiten zwischen 12 und 15 m. Zur Bewältigung größerer Stützweiten und zur Reduzierung des Trägergewichts ist die Ausbildung von Fachwerkträgern im Industrieholzbau stark verbreitet. Diese bestehen aus Ober- und Untergurten aus Brettschichtholz die mit diagonalen und vertikalen Stäben aus Voll- oder Brettschichtholz

verbunden sind. Es werden Parallelbinder, trapezförmige Binder und dreiecksförmige Binder unterschieden. Die Trägerhöhe ist im Vergleich zu Brettschichtträgern bei gleicher Stützweite im Allgemeinen höher, jedoch liegt der Vorteil in einem geringen Holzbedarf und Eigengewicht. Mit zunehmender Stützweite erhöht sich auch die Durchbiegung der Träger. Um der Durchbiegung entgegen zu wirken werden die Träger mit einer Überhöhung hergestellt.

13A+I

808


a)

b)

c)

d)

Bild 13.6: Fachwerkbinder a) dreiecksförmiger Satteldachbinder, b) dreiecksförmiger Pultdachbinder, c) trapezförmiger Satteldachbinder ,d) trapezförmiger Pultdachbinder

BSH-Binder erlauben größere Stützweiten als Vollholzquerschnitte. Sie bestehen aus mehreren Lagen zusammengeleimter Lamellen. Größere Stützweiten werden mit Fachwerkbindern erzielt. Diese bestehen

aus mehreren zu einem dreiecks- oder trapezförmig zusammengesetzten Fachwerk und zeichnen sich durch ein geringes Eigengewicht aus.

13.4 Tragverhalten von Fachwerkssystemen 13A+I

Fachwerksysteme setzten sich aus einer Vielzahl gelenkig miteinander verbundener Stäbe zusammen. Die Systeme sind so konstruiert, dass Belastungen immer nur in den Knotenpunkten angreifen. Somit ergibt sich ein System aus Stäben die ausschließlich auf Druck oder Zug beansprucht werden. Wirken Belastungen auch außerhalb der Knotenpunkte auf das Fachwerk so ergibt sich zusätzlich eine Biegebeanspruchung der Stäbe. Dieser Effekt ist bei Fachwerksystemen zumeist nicht gewünscht, so dass die Konstruktion so auszubilden ist, das die Lasten nur in den Knotenpunkten angreifen. Zur Ermittlung der Stabkräfte werden die einzelnen Knoten nacheinander betrachtet. Auch in Fachwerken gilt, dass die Summe aller Kräfte, die an einem Knoten wirken gleich Null sein muss. Mit dieser Bedingung lassen sich die Kräfte in den Stäben ermitteln. Das unten abgebildete Fachwerk besteht aus einem Oberund einem Untergurt sowie aus vertikalen und diagonalen Stäben. Die Bezeichnungen der Stäbe werden im statischen System entsprechend mit O, U, V und D abgekürzt und nummeriert.

Beginnend mit der Ermittlung der Auflagerkräfte werden die Stabkräfte nacheinander berechnet, wobei mit einem Knoten begonnen wird, für den sich die Stabkräfte eindeutig ermitteln lassen. Für die Ermittlung der Stabkräfte in den Diagonalen wird die Wirkungsrichtung der Kraft mit Hilfe der Winkelfunktionen in einen in x-Richtung wirkenden Kraftanteil und einen in z-Richtung wirkenden Kraftanteil aufgeteilt. Alle unbekannten Kräfte werden als vom Knoten weg gerichtet angenommen. Haben die Stabkräfte ein negatives Vorzeichen so handelt es sich um Druckstäbe, bei positiven Vorzeichen handelt es sich um einen Zugstab. Einige Stäbe werden gar nicht beansprucht. Diese Stäbe bezeichnet man als Nullstäbe. Laufen die Diagonalen auf das Auflager zu handelt es sich im Allgemeinen um Druckstäbe, laufen sie in den Knoten über dem Auflager sind es Zugstäbe. Der Obergurt erfährt eine Druckbeanspruchung, der Untergurt eine Zugbeanspruchung. In den Vertikalen wirken Druckkräfte. Aufgrund der Druckbeanspruchung des Obergurtes muss dieser durch Verbände seitlich gehalten werden, um ein Kippen des Trägers zu verhindern.

13.4 Tragverhalten von Fachwerkssystemen

809

gd + gd = 7,5 kN/m 15 kN

15 kN

15 kN

15 kN

15 kN

7,5 kN

7,5 kN

O1

O2

O3

O'3

O'2

3

D

2

D

1

D

V'3

'1

1,20

D

V4

'2

V3

'3

V2

D

D

V1

O'1

V'2

V'1 x

Ax

U1

Az

U2

U3

U'3

U'2

U'1

6 × 2,00 = 12,00 m

Lagerkräfte Wg. Symmetrie in System und Belastung Az = Bz = (gd + gd) · l/2 = 7,5 · 12,00/2 = 45 kN =0 Ax

7,5 Knoten O1 – V1 Σ Fk = 0 O1 Σ Fk = 0 V1 Σ Fx = O1 + 0 = 0 ⇒ O1 = 0 Σ Fz = 7,5 + V1 = 0 ⇒ V1 = – 7,5 kN (Druck)

Bz

z

V1 = 7,5 kN Knoten V1 – D1 – U1 D1 1,20 α = tan = 30,96° 2,00 U1 D1,x = O1 · cos 30,96 = A = 45 kN 0,858 · D1 D1,z = D1 · 3 sin 30,96 = 0,514 D1 Σ Fz = 0 = V1 – A – D1,z = 0 = 7,5 – 45 – D1,z = 0 ⇒ D1,z = 7,5 – 45 = – 37,5 kN (Druck) D ⇒ D1,z = 0,514 D1 ⇒ D1 = 1,z 0,514

=

−37,5 = – 73,0 kN 0,514

Σ Fz = 0 = U1 + D1,x = 0 = U1 + 0,858 · D1 ⇒ U1 = – 0,858 · D1 U1 = – 0,858 · (– 73,0) = 62,6 kN (Zug.)

gd + gd = 7,5 kN/m

Knoten V1 – D1 – O1 Σ Fz = 0 = 7,5 + D1,z – 45 = 0 ⇒ D1,z = 45 – 7,5 = 37,5 kN

15 kN 7,5 kN

⇒ D1 = O2

O1

V1

Ax = 0

D1

U1

D1,z 37,5 = 0,514 0,514

= 73,0 kN (Zug) Σ Fx = 0 = O1 + D1,x = 0

V2

⇒ O1,z = –D1,x = –0,858 ⋅ D1

O1 = –0,858 ⋅ 73,0 = –62,6 kN (Druck)

U2

Az = 45 kN

Knoten V1 – U1 Σ Fx = 0 = U1 + Ax = U1 + 0 = 0 ⇒ U1 = 0

7,5

V1 Ax = 0

O1 U1 Az = 45 kN

D1 V1 = 45 kN

13A+I

810


Mit den sich ergebenden Stabkräften können geeignete Verbindungsmittel gewählt und bemessen werden.

Die Stäbe in einem Fachwerk werden durch Normalkräfte als Zug- und Druckkräfte beansprucht. Die Stabkräfte lassen sich durch Kraftzerlegung ermitteln. Mit Kenntnis der Stabkräfte können die Verbindungen bemessen werden.

13.5 Holzkennwerte und Tragverhalten Zur Herstellung von Bauhölzern werden Laubund Nadelbäume verwendet. Je nach Holzart werden verschiedene Festigkeitsklassen unterschieden für die bestimmte Kennwerte im Bezug auf ihre Beanspruchbarkeit festgelegt

sind. Bei Bauschnittholz wird nach Nadel- und Laubholz unterschieden, bei Brettschichtholz zwischen kombiniertem (Brettschichtholz aus verschiedenen Holzarten) und homogenem Brettschichtholz.

Tabelle 13.7: Rechenwerte der charakteristischen Kennwerte für Nadelholz

13A+I

Holzarten: Fichte, Tanne, Kiefer, Lärche, Douglasie, Southern Pine, Western Hemlock, Yellow Cedar Festigkeitskasse C16 C24 C30 C35 C40 Sortierklasse nach DIN 4074-1 S7/ S10/ S13/ bzw. C16M C24M C30M C35M C40M Güteklasse nach DIN 4074-2 III II I Festigkeitskennwerte in N/mm2 Biegung fm,k 16 24 30 35 40 Zug Faser ft,0,k 10 14 18 21 24 Zug || Faser ft.90,k 0,4 Druck ⊥ Faser fc,0,k 17 21 23 25 26 Druck || Faser fc,90,k 2,2 2,5 2,7 2,8 2,9 Schub, Torsion fv,k 2,7 Rohdichtekennwerte in kg/m3 Rohdichte σk 310 350 380 400 420

Tabelle 13.8: Rechenwerte der charakteristischen Kennwerte für Laubschnittholz Festigkeitsklasse Holzarten (Handelsname)

Sortierklasse nach CNN 4074-5 Festigkeitskennwerte in N/mm2 Biegung fm,k Zug || Faser ft,k,0 Zug 1 Faser ft,90,k Druck || Faser fc,0,k Druck 1 Faser fc,90,k Schub, Torsion fv,k Rohdichtekennwerte in kg/m3 Rohdichte σk

D30 Eiche, Teak, Keruing

D35 Buche

D40 Buche, Afzelia, Merbau, Angélique (Basralocus) LS13 (Buche) LS10

D60 Azobé (Bongossi) Ipe

LS10

LS10

30 18

35 21

40 24

60 36

23 8 3

25 8,4 3,4

26 8,8 3,8

32 10,5 5,3

530

560

590

700

LS10

0,5

811

13.5 Holzkennwerte und Tragverhalten

Tabelle 13.9: Rechenwerte der charakteristischen Kennwerte für kombiniertes Brettschichtholz Brettschichtholz aus: Fichte, Tanne, Kiefer, Lärche, Douglasie, Southern Pine, Western Hemlock, Yellow Cedar2).3),6) Festigkeitskasse 4) GL24c GL28c GL32c GL36c (frühere Bezeichnung) (BS11) (BS14) (BS16) (BS 18) Festigkeitskennwerte in N/mm2 Biegung fm,k 5) 24 28 32 36 Zug || Faser ft,0,k 14 16,5 19,5 22,5 Zug ⊥ Faser ft,90,k 05 Druck || Faser fc,0,k 21 24 26,5 29 Druck ⊥ Faser fc,90,k 2.4 2,7 3,0 3,3 Schub, Torsion fv,k 3,5 Rohdichtekennwerte in kg/m3 Rohdichte σk 350 380 410 430

Tabelle 13.10:

Rechenwerte der charakteristischen Kennwerte für homogenes Brettschichtholz

Brettschichtholz aus: Fichte, Tanne, Kiefer, Lärche, Douglasie, Southern Pine, Western Hemlock, Yellow Cedar2),3),7) Festigkeitsklass 4) GL24h GL28h GL32h GL36h (frühere Bezeichnung) (BS 11) (BS 14) (BS 16) (BS 18) Festigkeitskennwerte in N/mm2 Biegung fm,k 5), 6) 24 28 32 36 Zug || Faser ft,0,k 16,5 19,5 22,5 26 Zug ⊥ Faser ft,90,k 0,5 Druck || Faser fc,0,k 24 26,5 29 31 Druck ⊥ Faser fc,90,k 2,7 3,0 3,3 3,6 Schub, Torsion fv,k 3,5 Rohdichtekennwerte in kg/m3 Rohdichte σk 380 410 430 450

Je nach der Richtung der Holzfaser sind die Festigkeitswerte stark unterschiedlich. Die Belastbarkeit in Faserrichtung ist um ein vielfaches größer als die Belastbarkeit senkrecht zur Faser. Greift eine Kraft weder senkrecht noch in Faserrichtung an, so ist der Winkel zwischen der Kraft- und der Faserrichtung genau zu ermitteln. Dieser wird als Kraftfaserwinkel bezeichnet.

Bild 13.11:

Kraftfaserwinkel

13.5.1

Sicherheitskonzept im Holzbau

Wie in den Beton- oder Stahlbaunormen gibt es auch in der DIN 1052, die die Berechnung und Bemessung von Holzbauwerken regelt, ein Sicherheitskonzept. Dieses berücksichtigt zum einen die bekannten Teilsicherheitsbeiwerte auf der Seite der Einwirkungen und zum anderen einen Teilsicherheitsbeiwert γm, der für Holz- und Holzwerkstoffe 1,3 beträgt. Zusätzlich sind die Festigkeitswerte noch um einen Modifikationsbeiwert kmod zu reduzieren, der sich in Abhängigkeit sogenannter Nutzklassen und der Lasteinwirkungsdauer ergibt. In Abhängigkeit des Umgebungsklimas werden drei Nutzungsklassen unterschieden.

13A+I

812


Tabelle 13.12:

Nutzungsklassen nach DIN 1052

Nutzungsklasse

Feuchtegehalt in Holzbaustoffen, entspricht einem Umgebungsklima von T = 20 °C, ϕ = 65 %1) T = 20 °C, ϕ = 85 %1) Klimabedingungen, die zu höheren Holzfeuchten als Nutzungsklasse 2 führen

1 2 3 1 ) 2

)

3

)

relative Luftfeuchte, die nur für einige Wochen pro Jahr überschritten wird in den meisten Nadelhölzer wird in dieser Nutzungsklasse die angegebene Holzfeuchte als mittlere Ausgleichsfeuchte nicht überschritten in Ausnahmefällen sind auch überdachte Bauteile in Nutzungsklasse 3 einzustufen

Tabelle 13.13:

Klassen der Lasteinwirkungsdauer

Klasse der .aste in Wirkungsdauer

13A+I

Holzfeuchte ω in HolzBeispiele baustoffen, die sich nach für gewisser Zeit einstellt Umgebungsklima etwa bis 12 % 2) allseitig geschlossene und beheizte Bauwerke etwa bis 20 % 2) überdachte, offene Bauwerke3) etwa > 20 % Konstruktionen, frei der Witterung ausgesetzt

ständig

Größenordnung der akkumulierenden Dauer der charakteristischen Lasteinwirkung länger als 10 Jahre

lang

6 Monate bis 10 Jahre

mittel

1 Woche bis 6 Monate

kurz sehr kurz

kürzer als 1 Woche kürzer als eine Minute

1) 2

)

Beispiele für Lasteinwirkungen

Eigenlasten, Einwirkungen aus ungleichmäßigen Setzungen Nutzlasten für Decken in Lagerräumen, Werkstätten Nutzlasten für Wohnungs- und Bürodecken, Schnee- und Eislast 2), Einwirkungen aus Temperatur- und Feuchteänderungen Schnee- und Eislast 3), Windlast Anpralllasten

Geländehöhe des Bauwerkstandortes über NN > 1000 m Geländehöhe des Bauwerkstandortes über NN 1000 m

Die Klassen der Lasteinwirkungsdauer (KLED) ergeben sich aus dem Zeitraum, die eine Last auf das Bauteil einwirkt. Mit Kenntnis der Nutzungsdauer und der Klasse der Lasteinwirkungsdauer kann der ModifiTabelle 13.14:

kationsbeiwert kmod für verschiedene Holzbaustoffe ermittelt werden. Er ist mit der entsprechenden Festigkeitseigenschaft des Holzes zu multiplizieren.

Modifikationsbeiwert kmod nach DIN 1052 (Auszug)

Baustoff Vollholz2), 6), Brettschichtholz2), Balkenschichtholz3), 6), Furnierschichtholz3), Brettsperrholz (mehrschichtige Massivholzplatten)3), Sperrholz2),7)

Klasse der Lasteinwirkungsdauer ständig lang mittel kurz sehr kurz

Nutzungsklasse4), 5) 1 2 0,60 0,70 0,80 0,90 1.10

0,60 0,70 0,80 0,90 1,10

3 0,50 0,55 0,65 0,70 0,90

813


13.5.2 Quellen und Schwinden Holz ist ein hygroskopischer Baustoff, d.h. es ist in der Lage seinen Feuchtegehalt an den seiner Umgebung anzupassen indem es Wasser aus der Umgebung aufnimmt oder abgibt. Als Ausgleichsfeuchte bezeichnet man den Feuchtegehalt der sich nach einer gewissen Zeit im Holz einstellt. Ändert sich die Umgebungsfeuchte so nimmt die Holzfeuchte zu bzw. ab Tabelle 13.15:

und das Holzvolumen ändert sich. Diesen Vorgang bezeichnet man als Quellen und Schwinden. Als Folge der Quell- oder Schwindprozesses ändern sich die Längenund Querschnittsabmessungen des Holzes. Die Quell- und Schwindmaße sind für verschiedene Bauhölzer und Holzwerkstoffe in Tabellen angegeben. In Faserrichtung sind die Quellund Schwindmaße sehr gering und können im Allgemeinen vernachlässigt werden.

Schwind- und Quellmaße für Holzbaustoffe nach DIN 1052 (Auszug)

Schwind- und Quell maße in % für Änderung der Holzfeuchte um 1 % unterhalb des Fasersättigungsbereiches Schwind- und Quellmaße von Bauhölzern ⊥ zur Faserrichtung 1–3) Fichte, Tanne, Kiefer, Lärche, Douglasie, Western Hemlock, 0,24 Southern Pine, Afzelia, Eiche Buche 0,30 Teak, Yellow Cedar 0,20 Azobé (Bongossi), Ipe 0,36 Holzbaustoff

1

)

2) 3

)

rechtwinklig zur Faserrichtung (Mittel aus tangential/radial) für Bauhölzer können bei behindertem Quellen infolge Zwang geringere Quellmaße als die angegebenen wirksam werden für Bauhölzer gilt in Faserrichtung des Holzes (parallel zur Faser) ein Rechenwert von 0,01 %/%

Mit den folgenden Gleichungen lassen sich die Änderungen der Querschnitts- und Längenmaße ermitteln. Δh = α⊥ · Δω · h Δh = α⊥ · Δω · b

α⊥ = 0,24 %; α|| = 0,01 % Δω = 18 – 12 = 6 % Δh = 0,24 · 0,06 · 44 = 0,63 cm Δb = 0,24 · 0,06 · 18 = 0,26 cm Δl = 0,01 · 0,06 · 1400 = 0,84 cm

Δl = α|| · Δω · l α⊥, α|| = Rechenwerte aus Tabelle 13.10 Δω = Differenz der Holzfeuchte h, b, l Längen- bzw. Querschnittswerte des Bauteils Bespiel: Ein 14,00 Meter langer Träger aus Brettschichtholz (Fichte) und einem Querschnitt von b/h = 18/44 cm wird mit einem Feuchtegehalt von 18 % eingebaut. Nach einiger Zeit stellt sich eine Ausgleichsfeuchte von 12 % ein.

Die Belastbarkeit von Holz ist stark von dem Winkel zwischen Kraft und Holzfaser abhängig. Die Tragfähigkeit parallel zur Holzfaser ist um ein Vielfaches größer als die Tragfähigkeit senkrecht zur Faser. Bei der Bemessung von Holztragwerken spielen die Dauer der Belastung und das Umgebungsklima eine wichtige Rolle. Holz passt sich dem Umgebungsklima an, indem es bei hoher Luftfeuchtigkeit Feuchtigkeit aufnimmt und bei geringer Luftfeuchtigkeit Feuchtigkeit abgibt. Dieses führt zu Quellen und Schwinden.

13A+I

814


13.6 Verbindungen und Verbindungsmittel Die Berechnung und Dimensionierung von Holzbauteilen, Knoten- und Verbindungsmittel erfolgt in der Regel durch den Tragwerksplaner. Neben der Zusammenstellung des benötigten Holzbedarfs in Holzlisten ist es Aufgabe des Bauzeichners die Knotenpunkte nach den Vorgaben in der Statik zu zeichnen. Dazu ist

Bild 13.16:

die Kenntnis von Mindest- und Höchstabständen für die verschiedenen Verbindungsmittel von Bedeutung. Diese sind DIN 1052 neben der Vorgabe bestimmter Mindestholzdicken angegeben und werden gemäß 13.14 mit Kurzzeichen benannt.

Definition der Verbindungsmittelabstände

13A+I

Die Verbindungsmittel können dabei genau auf den Risslinien angeordnet werden oder mit einem Abstand von d/2 versetzt zu diesen angeordnet werden, solange die Mindestabstände eingehalten werden.

gen Verbindungsmitten. Nägel können in zwei Richtungen beansprucht werden, rechtwinklig zur Stiftachse auf Abscheren und in Stiftachse auf Herausziehen. Man unterscheidet in Abhängigkeit der Anzahl der genagelten Hölzer zwischen einschnittigen und zweischnittigen Verbindungen.

Bild 13.17:

Bild 13.18:

Versatz von Verbindungsmitteln

13.6.1 Nagelverbindungen Im Holzbau werden Nägel mit glattem Schaft, mit spiralisiert angerolltem Schaft (Schraubnägel) und Nägel mit einem angerollten Ringschaft (Rillenägel) mit Durchmessern von bis zu 8 mm verwendet. Nägel gehören wie Stabdübel, Passbolzen, Bolzen, Gewindebolzen, Klammern und Schrauben zu den stiftförmi-

a) einschnittige, b) zweischnittige Verbindung

Es sind pro Anschluss mindestens zwei Nägel zu verwenden. Die Nägel können ohne besondere Maßnahmen in das Holz geschlagen werden oder in vorgebohrte Löcher geschlagen werden. Für die Abstände der Nägel untereinander sowie zu den Holzrändern gilt Tabelle 13.17. Damit eine Nagelscherfläche als tragend angenommen werden kann, muss eine Mindesteinschlagtiefe gegeben sein.

815


Tabelle 13.19:

Mindestabstände von Nägel für Holz-Holzverbindungen (mit d = Nageldurchmesser in mm, ϑk = charakteristischer Wert der Rohdichte in kg/m3, α = Kraftfaserwinkel)

Bezeichnungen nach 13.15 a1

untereinander in Faserrichtung

a2

untereinander ⊥ zur Faserrichtung vom belasteten Hirnholzende

a1,t

a1,c

vom unbelasteten Hirnholzende

a2,t

vom belasteten Rand

a2,c

vom unbelasteten Rand

nicht vorgebohrt σk 420 kg/m3 2) d < 5 mm: (5 + 5 cos α) d 5 mm: (5 + 7 cos α) · d 5·d d < 5 mm: (7 + 5 · cos α) · d d 5 mm: (10 + 5 cos α · d d < 5 mm: 7 · d d 5 mm: 10 · d d < 5 mm: (5 + 2 · sin α) · d d 5 mm: (5 + 5 · sin α) · d 5·d

Für die im Holzbau verwendeten Schrauben gelten die gleichen Mindestabstände wie für Nägel.

13.6.2

vorgebohrt 420 < σk < 500 kg/m3 (7 + 8 · cos α) · d

(3 + 2 cos α) · d 4)

7·d

3·d

(15 + 5 cos α) · d

(7 + 5 cos α) · d

15 · d

7·d

d < 5 mm: (7 + 2 sin α) · d d 5 mm: (7 + 5 · sin α) · d 7·d

(3 + 4 sin α) · d

3·d

Bohrlöcher Holzscheiben eingeleimt um die Löcher schließen.

Verbindungen mit Passbolzen und Stabdübeln

Stabdübel sind glatte, zylindrische Stahlstäbe die in Bohrlöcher mit gleichem Durchmesser eingetrieben werden. Sie werden in den Durchmessern 6, 8, 10, 12, 16, 20 und 24 mm verwendet und werden rechtwinklig zur Stabachse belastet. Stabdübelverbindungen können einoder mehrschnittig ausgeführt werden, wobei mindestens 4 Scherflächen vorhanden sein müssen. Um eine zusätzliche Klemmwirkung zu erzielen können die Stabdübel mit Gewinde, Mutter und Kopf ausgeführt werden. Solche Stabdübel werden auch als Passbolzen bezeichnet. Die Länge der Stabdübel ergibt sich aus der Gesamtdicke der zu verbindenden Hölzer. Bei höheren Anforderungen an den Brandschutz können sie auch kürzer ausgeführt werden. In solchen Fällen werden in die verbleibenden

Bild 13.20: beln

Verbindungsarten bei Stabdü-

Die Mindestdicken für die miteinander zu verbindenden Hölzer und die Mindestabstände sind in DIN 1052 geregelt. Stabdübelverbindungen werden häufig in Verbindung mit Stahlblechen ausgeführt die entweder in das Holz eingelassen werden oder an der Oberfläche befestigt werden.

13A+I

816


Tabelle 13.21:

Mindestabstände von Stabdübeln (mit d = Nageldurchmesser in mm, α = Kraftfaserwinkel)

Bezeichnungen nach 13.15 a1 a2 a1,t a1,c a2,t a2,c

Benennung der Bezeichnungen untereinander parallel zur Faserrichtung untereinander rechtwinklig zur Faserrichtung vom beanspruchten Hirnholzende vom unbeanspruchten Hirnholzende vom beanspruchten Rand vom unbeanspruchten Rand

Mindestabstände (3 + 2 cos α) d 3·d 7 · d, 80 mm 7 · d · sin α, 3 · d 3·d 3·d

13.7 Verbindungen mit Dübeln besonderer Bauart

13A+I

Mit Dübelverbindungen lassen sich auf kleiner Verbindungsflächen große Kräfte übertragen, wobei die Dübel auf Abscheren und auf Druck beansprucht werden können. Nach DIN 1052 werden drei Dübeltypen unterschieden – Typ A1: Ringdübel gehören zu den Einlassdübeln. Sie werden in vorbereitete, gefräste Vertiefungen in Holz eingelegt. – Typ B1: Scheibendübel gibt in zwei Arten. Als Einlassdübel werden sie wie Ringdübel verarbeitet.

– Typ C1-C5, C10 und C11: Scheibendübel mit Zähnen gehören zu den Einpressdübeln. Sie werden in die zu verbindenden Holzteile eingepresst. Typ C1 bis C5 sind aus Stahl, Typ C10 und C11 aus Temperguss. Je nach Typ haben die Dübel einen Durchmesser von 50 bis 190 mm.

13.7 Verbindungen mit Dübeln besonderer Bauart

817

13A+I

Bild 13.22:

Dübel besonderer Bauart

Bild 13.23:

prinzipielle Darstellung von Verbindungen mit Dübeln besonderer Bauart

818


Für die Verbindung von zwei oder mehreren Holzteilen werden die Dübel zweiseitig ausgeführt, für die Verbindung von Holz und Stahl einseitig. Mit Ringdübeln können ebenfalls Hirnholzanschlüsse bei Brettschichtholz ausgeführt werden. So können Träger ohne sichtbare Verbindungsmittel miteinander verbunden werden.

Die Dübelverbindungen sind durch Schraubenbolzen zusammenzuhalten. Bei Seitenlängen vom mehr als 130 mm oder bei Anordnung von Dübeln mit einem Durchmesser von mehr als 130 mm werden zusätzliche Klemmbolzen benötigt.

Bild 13.25:

Bild 13.24: 13A+I

Hirnholzanschluss mit Dübeln Typ A

Tabelle 13.26:

Bolzenanordnung bei Dübelverbindungen mit zusätzlichen Klemmbolzen

Je nach Dübeltyp sind unterschiedliche Mindestabstände einzuhalten.

Mindestabstände von Ring- und Scheibendübeln A1 und B1 (mit dc = Dübeldurchmesser, α = Kraftfaserwinkel)

Bezeichnungen nach Bild 13.15 a1 a2 a1,t a1,c

Benennung der Bezeichnungen

Mindestabstände

untereinander parallel zur Faserrichtung untereinander rechtwinklig zur Faserrichtung vom beanspruchten Hirnholzende vom unbeanspruchten Hirnholzende

a2,t a2,c

vom beanspruchten Rand vom unbeanspruchten Rand

(1,2 + 0,8 · cos α) · dc 1,2 · dc 2 · dc α 30°: 1,2 · dc α > 30°: (0,4 + 1,6 sin a) · dc (0,6 + 0,2 · sin α) · dc 0,6 · dc

Tabelle 13.27:

Mindestabstände von Scheibendübeln C1 bis C5 (mit dc = Dübeldurchmesser, α = Kraftfaserwinkel)

Bezeichnungen 13.15 a1 a2 a1,t

nach Benennung der Bezeichnungen untereinander parallel zur Faserrichtung untereinander rechtwinklig zur Faserrichtung vom beanspruchten Hirnholzende

a1,c

vom unbeanspruchten Hirnholzende

a2,t a2,c

vom beanspruchten Rand vom unbeanspruchten Rand

Mindestabstände (1,2 + 0,3 · cos α) · dc 1,2 · dc 1,5 · dc α 30°: 1,2 · dc α > 30°: (0,9 + 0,6 · sin α) · dc (0,6 + 0,2 · sin a) · dc 0,6 · dc

819

13.8 Verbindungen mit Stahlblechformteilen

Tabelle 13.28:

Mindestabstände von Scheibendübeln C10 und C11 (mit dc = Dübeldurchmesser, α = Kraftfaserwinkel)

Bezeichnungen 13.15

nach Benennung der Bezeichnungen

Mindestabstände

a1

untereinander parallel zur Faserrichtung

(1,2 + 0,8 cos α) · dc

a2

untereinander rechtwinklig zur Faserrichtung

1,2 · dc

a1,t

vom beanspruchten Hirnholzende

2 · dc

vom unbeanspruchten Hirnholzende

α 30°:

a1,c

1,2 · dc

α > 30°: (0,4 + 1,6 · sin α) · dc

a2,t

vom beanspruchten Rand

(0,6 + 0,2 · sin α) dc

a2,c

vom unbeanspruchten Rand

0,6 · dc

13.8 Verbindungen mit Stahlblechformteilen Neben den bereits beschriebenen StahlblechLochplatten und Nagelplatten gibt es verschiedene Stahlblechformteile und -winkel mit denen nahezu jede Art von Verbindungspunkt

konstruiert werden kann. Dabei handelt es sich um verzinkte Formteile die entweder genagelt oder verschraubt werden können.

13A+I

Bild 13.29:

Stahlblechformteile a) Winkel für Holz-Holz Verbindungen, b) Winkel für HolzBetonverbindungen, c) Sparren-Pfetten-Anker, d) Pfosten-Schwelle-Verbindung, e) Balkenschuh, f) Pfettenanker für Stahlträger, g) Konsolwinkel

Hölzer können mit Nägeln, Passbolzen, Stabdübel und Dübeln besonderer Bauart miteinander verbunden werden. Spezielle Stahlblechformteile erlauben zudem die Verbindung mit anderen Baustoffen. Bei

der Konstruktion von Anschlusspunkten ist besonders auf die Abstände und die Anordnung der Verbindungsmittel zu achten.

820


13.9 Zeichnerische Darstellung von Holzbaukonstruktionen Die zeichnerische Darstellung von Holzkonstruktionen erfolgt in Konstruktionsplänenund Ausführungszeichnungen. Die Konstruktionspläne enthalten alle notwendigen Darstellungen und Angaben für den Zusammenbau der tragenden Bauteile und deren Verbindungen. Man unterscheidet die maßstäbliche Gesamtdarstellung bei der alle Tragwerksteile in voller Länge dargestellt werden und die auszugsweise Darstellung, in der die Tragwerksteile in einer Übersichtszeichnung (M 1:50 oder M 1:100) dargestellt sind und Knoten und Anschlussstellen im Detail gezeichnet werden (M 1:10).

Ausführungszeichnungen zeigen die gesamte Holzkonstruktion mit vollständigen und eindeutigen Angaben. Dazu gehören die genauen Abbundmaße, die Lage und Achsabstände der Verbindungsmittel, die Beschaffenheit der Holzoberfläche (z.B. geh für gehobelt), Angaben über Bolzenlängen und Zubehörteile wie Unterlegscheiben und vollständige Materialangaben. Die Darstellung der verschiedenen Verbindungsmittel unterliegt keiner Norm, es existieren aber von Fachleuten entwickelte, anerkannte Darstellungsgrundsätze.

Tabelle 13.30: Holzverbindungsmittel Symbol und Benennung

13A+I


Darstellung und Bezeichnung auf Konstruktionsplänen auf Ausführungszeichnungen (Werk(Ingenieurplänen) stattzeichnungen) Anzahl, Gewindekurzzeichen M und wie links, ergänzt durch Bolzenlänge in Nenn-∅ in mm (Scheibenabmessunmm gen, falls abweichend von DIN 1052)


Anzahl, Kurzbezeichnung PB, Nenn-∅ in mm (Scheibenabmessungen, falls abweichend von DIN 440)

wie links, ergänzt durch Passbolzenlänge in mm (Gewindebezeichnung, falls abweichende Nenn-∅

Dübel besonderer Bauart Dü Typen A bis E nach DIN 1052-2 einschl. Verbolzung: ∅ 40 bis 55 mm ∅ 56 bis 70 mm ∅ 71 bis 85 mm ∅ 86 bis 100 mm Nennmaße über 100 mm

Anzahl, Kurzbezeichnung Du, Dübelnennmaße in mm – Typ A bis E (Bolzen- und Scheibenabmessungen, falls abweichend von DIN 1052)



Anzahl, Kurzbezeichnung Sdü, Nenn-∅ in mm



Anzahl, Kurzbezeichnung Sr, Nenn-∅ mal Länge in mm – A (Scheibenabmessungen, falls abweichend von DIN 440) Darstellung wie rechts


821

13.9 Zeichnerische Darstellung von Holzbaukonstruktionen

Tabelle 13.30: Fortsetzung Symbol und Benennung


Darstellung und Bezeichnung auf Konstruktionsplänen auf Ausführungszeichnungen (Werk(Ingenieurplänen) stattzeichnungen) Anzahl, Kurzbezeichnung Sr, Nenn-∅ mal Länge in mm – B oder C Darstellung wie rechts

Nägel Na runde Drahtstifte nach DIN 1151 aus Stahl oder runde Maschinenstifte nach DIN 1143-1 Nagel-Vorderseite Nagel-Rückseite Sondernägel SNa, RNa nach DIN 1052-2, Tabelle 11 Sna = Schraubennagel Rna = Rillennagel aus Stahldraht nach DIN 1052-2 (beharzt)

Anzahl, Kurzbezeichnung Na, Nenn-∅ in 1/10 mm mal Länge in mm, ggf vb = vorgebohrt Darstellung wie rechts

Nagelplatten NaPl nach DIN 1052-2 aus feuerverzinktem oder korrosionsbeständigem Stahlblech


Anzahl, Kurzbezeichnung SNa oder RNa, Nenn-∅ mal Länge in mm – Tragfähigkeitsklasse I bis III, ggf. vb = vorgebohrt Kurzbezeichnung Kl, Nenn-∅ mal Länge in mm – Klammerabstand e in cm Darstellung wie rechts

Tabelle 13.31: Darstellungshinweise für Holzbaukonstruktionen Risslinien für hinter- und nebeneinander liegende Verbindungsmittel werden durch dünne Volllinien in der Ansicht dargestellt

Zwischen-/Futterhölzer werden in der Ansicht durch mittelbreite Strichlinien begrenzt (a) oder klarer durch Randschraffur hervorgehoben (b). Mittig liegende Verbindungsmittel können wie in b) mit Bezug auf die Symmetrieachse bemaßt werden

Ansichten bleiben meist weiß, können aber auch schwach braun angelegt werden. Abbruchlinien sind in a) und b) richtig, in c) dagegen falsch abgebildet

Stöße ohne Passung werden in der An- und Draufsicht durch Doppellinie mit schmalen Abstand dargestellt

Kontaktstöße (passgenaue Stöße) werden in der An- und Draufsicht durch eine Linie mit Hinweispfeil gekennzeichnet, evtl. noch durch Randschraffur

Schnittflächenschraffur Vollholz (Schnittholz): Hirnholzflächen durch Freihandlinien unter 45° (a), Längsholz II zur Faserrichtung anlegen Brettschichtholz: Eintragen der Schichtfugen (b)

Holzwerkstoff platten: in der Regel weiß, ab 4 mm Zeichendicke Schraffur

Faserverlauf durch die Symbole a) und b)angegeben

13A+I

822


Projektaufgabe:

1

10/16 1

9'

16/22 8'

7'

6'

3'

2'

1'

6 0/1

2

1,00

6

9

8

7

3

4

5 16/8 8×2,00 = 16,00

Die Skizze zeigt die Achsabmessungen eines trapezförmigen Satteldachbinders. Ermitteln Sie die genauen Längen der einzelnen Stäbe und zeichnen Sie diese im Maßstab 1:10. Erstellen Sie zudem eine vollständige Holzliste. Der Träger wird mit folgender Überhöhung ausgeführt. Δh in cm 2,5 3,5 4,3 5,0

Knoten 2, 2’ 3, 3’ 4, 4’ 5, 5’

4'

1,50

a = 4,00 10

16/22

Die Verbindungen werden mit in das Holz eingelassenen Stahlblechen und Stabdübeln als zweischnittige Verbindung ausgeführt. Stellen Sie den Knoten 3 unter Verwendung der folgenden Verbindungsmittel mit allen Maßen und Verbindungsmitteln maßstäblich dar. Anschluss Stab 3-9 an Stab 2-3-4 mit 4 Sdü ∅ 12 je Stab. Anschluss Stab 8-3 an Stab 2-3-4 mit 4 Sdü ∅ 10 je Stab. Überprüfen Sie ob die vorhandenen Holzabmessungen ausreichend sind und erhöhen Sie diese gegebenenfalls.

13A+I

Aufgaben: 1. Worin liegt der Unterschied zwischen Vollholz- und Brettschichtholzquerschnitten? 2. Welche Formen von Dachbinder aus Brettschichtholz werden unterschieden? 3. Was ist der Vorteil von zusammengesetzten Querschnitten gegenüber Vollholzquerschnitten? 4. Nennen Sie verschiedene Möglichkeiten zur Herstellung eines Gitterträgers. 5. Nennen Sie verschiedene Arten von Fachwerkträgern. 6. Beschreiben Sie das grundsätzliche Tragverhalten eines Fachwerks. 7. Was versteht man unter dem Begriff „Nullstab“? 8. Ermitteln Sie die Stabkräfte in den Stäben a) V1 und U1 b) V1 und D2 c) V1 und D1 F = 8 kN F = 6 kN O1 = –10 kN

O2 = –14 kN

V1 = ? D1 = –17 kN = 35° a)

D1 = –6 kN U1 = ?

b)

O1 = –9 kN

= 45°

= 45°

V1 = ?

= 30° D1 = ?

D2 = ? c)

V1 = ?

823

13.9 Zeichnerische Darstellung von Holzbaukonstruktionen

9. 10. 11. 12. 13. 14.

Welche Faktoren spielen bei der Bemessung von Holztragwerken eine Rolle? Holz ist ein hygroskopischer Baustoff, erläutern sie die Bedeutung dieser Eigenschaft für den Holzbau Nennen Sie die verschiedenen stiftförmigen Verbindungsmittel. Welche beiden Beanspruchungsarten werden bei stiftförmigen Verbindungsmitteln unterschieden? Erläutern Sie den Begriff „zweischnittige Verbindung“. Warum müssen bei der Konstruktion von Anschlüssen und Verbindungspunkten bestimmte Mindestabstände zwischen den Verbindungsmitteln und zu den Rändern eingehalten werden? 15. Was ist der Unterschied zwischen einseitigen und zweiseitigen Dübeln? Welche Anschlüsse lassen sich mit ihnen herstellen? 16. Welche Typen von Dübeln besonderer Bauart werden unterschieden? 17. Wodurch werden Passbolzen und Stabdübel unterschieden?

18. In dem skizzierten Anschluss sollen zwei auf Druck beanspruchte Streben unter einem Winkel von 45° an einen Untergurt angeschlossen werden. Dazu wird eine 22 mm starke Sperrholzplatte in den Gurt eingelassen. Die Verbindung ist mit den angegebenen Nägeln herzustellen. Zeichnen Sie das Nagelbild und bestimmen Sie die sich ergebenden Holzabmessungen sowie die Größe der Sperrholzplatte. Für die Mindestnagelabstände in der Platte gilt a1 = a2= 0,85fache Wert von Holz-Holz-Verbindungen, a2,t = 4 · d, a2,c = 3 · d.

120 49

20 Nä 4,2 × 110

22

49

12 Nä 4,2 × 110

24 Nä 4,2 × 110

Dächer haben einen wesentlichen Einfluss auf die Gestaltung und damit auf das Aussehen des Gebäudes. Das Erscheinungsbild eines Bauwerks und hier besonders von einer Gebäudegruppe wird von der Dachneigung und von den Dachdeckungsstoffen bestimmt. Bei der Aus-

wahl der Deckungsstoffe ist nicht nur der gestalterische Aspekt wichtig, sondern die ortsüblichen Bauweisen sollten auch mit in die Betrachtung einbezogen werden, weil sie sehr oft Ausdruck langer Erfahrung mit Klima und Baustoffen sind.

13A+I

824


Bild 13.32:

13.10 Allgemeines 13A+I

Das Dach soll vor Wind und Wetter schützen, vor allem soll es – das Eindringen von Niederschlägen verhindern – im Winter den Wärmeverlust und im Sommer die Wärmezufuhr beschränken – und vor Außenlärm schützen. Die Forderung das Niederschlagswasser zuverlässig abzuleiten, ergab eine relativ steile Dachneigung. Erst mit der Erfindung von bitumen- oder teergetränkten Pappen und Filzen durch den Schweden Faxa (1785) ergab sich die Möglichkeit, die Dachneigungen auch in regenreichere Klimazonen zu verringern und schließlich – nach Erfindung weiterer Werkstoffe und Verfahren – horizontale Dachflächen herzustellen. Doch leider traten und treten noch erhebliche Probleme bei diesen horizontalen Flächen auf. Dies ist ein Grund, warum dass geneigte Dach bevorzug zur Ausführung kommt. Um den Aspekt der Gestaltung ging es bei dem Streit, der in den ersten vier Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts Architekten in zwei Lager gespalten hat: die Flachdachverfechter und die

Flachdachgegner. Es standen Ideologien im Vordergrund und baukonstruktive Gesichtspunkte blieben auf der Strecke. Vor einigen Jahrzehnten war es noch üblich den Raum zwischen dem geneigten Dach und dem letzten genutzten Geschoss als Bodenraum zu verwenden. Dieser Bodenraum wurde als Abstellraum oder Wäschetrockenraum genutzt. Allerdings hatte dieser Bodenraum auch einen bauphysikalischen Nutzen. Er schützte die darunter liegenden Räume vor dem Außenklima. Dieser Bodenraum wurde nicht gedämmt und es wurden auch keine weiteren Maßnahmen zur „Abdichtung“ dieses Raumes durchgeführt. Daraus ergab sich eine natürliche Lüftung, die es ermöglichte Feuchtigkeit aus dem Innenbereich, durch winddurchlässige Stellen im Dach oder durch Ritzen und Fugen an den Anschlussstellen zwischen Dach und Außenwand, an den Außenbereich abzugeben. Heutzutage wird dieser Raum oftmals als Wohnraum genutzt. Daraus ergeben sich neue Anforderungen an die Dachkonstruktion und die Dachdeckung.

825

13.11 Physikalische Grundlagen

13.11 Physikalische Grundlagen Die wichtigste Funktion von Dächern, die des Witterungsschutzes, findet Ausdruck in der alten Wortbedeutung von Dach: schützende Hülle. In Gebieten mit viel Wind und vielen Niederschlägen sind mächtige, weitausladende geneigte Dächer das traditionelle Gestaltungselement. Häuser primitiver Zivilisation bestanden oftmals aus Dächern (Nur – Dach – Haus). Dort, wo nur selten mit Niederschlägen zu rechnen ist, sind seit alters her Flachdächer üblich. Egal, welche Dachform man wählt, die Auswirkungen des Klimas sind auf den Dächern erkennbar. Bauteile und Baustoffe an Dächern sind frostgefährdet. Die Komplexität

der bauphysikalischen Beanspruchungen erfordert bei Planung und Ausführung von Dächern ein besonderes Maß an Sorgfalt.

13.11.1 Feuchteschutz Bei normaler Raumnutzung entsteht in Aufenthaltsräumen Wasserdampf, der die Tendenz hat, durch die Gebäudeaußenhülle nach außen zu diffundieren (Diffusion), wenn ein Dampfdruckgefälle von innen nach außen besteht. Dabei dringt Wasserdampf je nach der Dampfdurchlässigkeit der Bauteile in diese ein.

13A+I

Bild 13.33:

Tauwasserschutz bei Dächern (nach DIN 4108 Teil 3) A) Nichtbelüftetes Dach Dampfsperre mit diffusionsäquivalenter Luftschichtdicke sd 100 m. Wärmedurchlaßwiderstand der Bauteilschichten unter der Dampfsperre höchstens 1/5 des gesamten Wärmedurchlaßwiderstandes des Daches B) Belüftete Dächer D Dachdeckung/Dachhaut, Fd Dachfläche, Ld freier Mindestlüftungsquerschnitt im Dachbereich bei Dächern mit Neigung 10°: 200 cm2/m; h 2 cm, Neigung 10°: 5 cm, Lf freier Mindestquerschnitt der Lüftungsöffnungen im Firstbereich: 0,5 ‰ von Lf, L1 freier Mindestquerschnitt der Dachrandöffnungen: 2 ‰ von Fd, L1 freier Mindestquerschnitt der Lüftungsöffnungen im Traufbereich: 2 ‰ von Fd aber mindestens 200 cm2/m, W Wärmedämmung zur Dachaußenseite

826


– Tauwasser muss wieder verdunsten können, – Von Tauwasser betroffene Bauteile dürfen dadurch nicht geschädigt werden. – Bei Dach – (und Wand-) Konstruktionen darf eine Tauwassermenge von insgesamt 1 kg/m2 je Tauperiode nicht überschritten werden. – Die Tauwassermenge an Berührungsflächen von Bauteilen oder Baustoffschichten mit geringer Kapillarporosität muss auf höchstens 0,5 kg/m2 je Tauperiode begrenzt bleiben. Bild 13.34:

Die Gefahr der Tauwasserbildung entsteht durch Abkühlen des LuftWasserdampfs. Beispiel:

Lufttemperatur Wasserdampfmenge (≅ 100 % max. g/m3 Luft relative Luftfeuchte) + 20 17,5 0→ – 5,0 ~ 12,5 g Tauwasser

13A+I

Bei 100 % relativer Luftfeuchtigkeit kondensiert der Wasserdampf der Luft zu Tauwasser. Ansteigende Temperaturen verringern die relative Luftfeuchte, abfallende erhöhen sie. Bei 100 % relativer Luftfeuchte ist die Taupunkttemperatur erreicht. Die Lage der Taupunkttemperatur innerhalb eines Bauteils (z.B. Decke, Wand) nennen wir Taupunkt(ebene). Warme Luft trägt mehr Wasserdampf als kalte und hat daher einen höheren Wasserdampfdruck. Dieser sucht stets den Ausgleich mit dem geringeren Dampfdruck. Darum diffundiert in der kalten Jahreszeit der Wasserdampf aus den erwärmten Räumen durch die Außenbauteile nach außen.

Bei Abkühlung des Wasserdampfes an oder in den Bauteilen steigt der Wasserdampfdruck an und bei Überschreitung des Sättigungsdrucks bzw. bei Unterschreiten der Taupunkttemperatur fällt der Wasserdampf als Tauwasser aus. Tauwasserbildung ist in der Regel unschädlich, wenn folgende Bedingungen eingehalten werden:

Bei Dächern werden zwei konstruktive Möglichkeiten zur Verhinderung schädigenden Tauwasseranfalls ausgeführt: – Nichtbelüftete Dächer: Einbau einer Dampfsperrschicht unter der Wärmedämmung (Raumseite) – Belüftete Dächer: belüfteter Raum über der Dämmschicht

13.11.2 Wärmeschutz Guter sommerlicher Wärmeschutz kann bei Dächern durch hohe Wärmespeicherfähigkeit der Bauteile erreicht werden, wenn ausreichende Wärmedämmung vorhanden ist. Zweischalige (belüftete) Dachkonstruktionen bieten in der Regel bessere Voraussetzungen für den sommerlichen Wärmeschutz als nichtbelüftete Konstruktionen. Auf der Rauminnenseite der Bauteile liegende Dämmungen sind ungünstig. Begrünte Dächer (Grasdächer) haben sich, sind sie richtig konstruiert, für den sommerlichen Wärmeschutz hervorragend bewährt. Die Kühlung beruht auf dem Schattenwurf der Grashalme und den Verdunstungsvorgängen der Pflanzen sowie der masse des Erdsubstrats. Dem Dachrand bzw., der Kontaktstelle zwischen Dach und Wand muss hinsichtlich der Gefahr von Wärmebrücken besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden.

827

13.11 Physikalische Grundlagen

Bild 13.35:

Wärmebrücke Flachdachrand (Prinzipskizzen) a) gesamter Flachdachrand gedämmt b) zusätzliche Dämmung eines Streifens der Massivdecke innen im Auflagerbereich

13.11.3 Schallschutz Anforderungen an den Schallschutz müssen Dächer dann erfüllen, wenn sie gleichzeitig obere Raumbegrenzung sind. Das ist bei Flachdächern der Fall oder bei ausgebauten Dachgeschossen mit geneigten Dächern.

13.11.4 Brandschutz Anforderungen des Brandschutzes werden in den Landesbauordnungen unterschiedlich

Bild 13.36:

geregelt. Allerdings gibt es folgende grundlegende Gemeinsamkeiten: – Bedachungen müssen widerstandsfähig gegen Flugfeuer und strahlende Wärme sein (harte Bedachung) – An Gebäuden mit weicher Bedachung sind besondere Anforderungen zu stellen. Diese Gebäude dürfen nicht mehr als zwei Geschosse haben und sie müssen besondere Abstände zu Nachbargebäuden einhalten. – Dachvorsprünge, -gesime, -aufbauten, Glasdächer und Oberlichter dürfen Brandüberschlag auf andere Gebäude nicht begünstigen oder zulassen.

Anschluss von Brandwänden an Dächer a) bis 3 Vollgeschosse b) mehr als 3 Vollgeschosse c) weiche Bedachung

13A+I

828


In der Abbildung werden drei Regelbeispiele für die Ausführung von Brandwänden im Dachbereich nach der Bauordnung für Berlin aufgeführt. In Gebäuden mit bis zu 3 Vollgeschossen müssen die Brandwände bis unter die Dachhaut geführt werden. Sind mehr als 3 Vollgeschosse vorhanden müssen die Brand-

wände entweder die Dachhaut mindestens 30 cm überragen oder unter der Dachhaut mit einer beidseitig 50 cm auskragenden Stahlbetonplatte abgedeckt werden. Bei Gebäude mit weicher Deckung sind die Brandwände mindestens 50 cm über die Dachhaut zu führen.

13.12 Dachaufbau 13.12.1 Belüftetes Dach

13A+I

Das belüftete Dach, auch Kaltdach genannt, hat zwischen Dachhaut und Dämmung einen Luftraum (Kaltraum) mit Be- und Entlüftungsöffnungen an den Dachrändern. Aus den bewohnten Räumen soll der Wasserdampf die innenliegenden Dachschichten durchdringen und im Luftraum unterhalb der Dachhaut nach außen abgeführt werden. Die Fähigkeit der Luft, bei Erwärmung mehr Wasserdampf aufnehmen zu können, ist bei dem belüfteten Dach gerade in der kritischen kalten Jahreszeit von Vorteil, da sich die eingeströmte Kaltluft im Dachraum erwärmen, zusätzlich Wasserdampf aufnehmen und ihn durch die Entlüftungsöffnungen nach draußen führen kann. Durch die Be- und Entlüftungsöffnungen hat das belüftete Dach eine Art Trocknungsvorrichtung. Leider sind diese Öffnungen auch gleichzeitig als die Schwachstellen zu nennen, denn bei Störung oder Unterbrechung der Dachbelüftung über einen längeren Zeitraum kommt es zu Durchfeuchtungsschäden. Das bauphysikalische Problem im Dachbau besteht vor allem in der Durchfeuchtungsgefahr für Holzbauteile und Dämmschichten infolge Tauwasserbildung (Wasserdampfkondensation) während der kalten Jahreszeit (13.3). Tauwasser führt auf Dauer zu Bauschäden, Heizenergieverlusten und gesundheitsgefährdendem Gebäudeklima. Bauphysikalisch begründete Problemlösungen bieten das belüftete Dach (Kaltdach) und das unbelüftete Dach (Warmdach). Das belüftete Dach (Kaltdach) hat zwischen Dachhaut und Dämmung einen Luftraum (Kaltraum) mit Be- und Entlüftungsöffnungen

an den Dachrändern. Aus den bewohnten Räumen soll der Wasserdampf die innenliegenden Dachschichten durchdringen und im Luftraum unterhalb der Dachhaut nach außen abgeführt werden. Die Fähigkeit der Luft, bei Erwärmung mehr Wasserdampf aufnehmen zu können, kommt dem belüfteten Dach gerade in der kritischen kalten Jahreszeit zugute: Die eingeströmte Kaltluft kann sich im Dachraum erwärmen, zusätzlich Wasserdampf aufnehmen und ihn durch die Entlüftungsöffnungen nach draußen führen. Das belüftete Dach hat gleichsam eine eingebaute, von bauphysikalischen Gegebenheiten gesteuerte Trocknungsvorrichtung. Leider ist dies zugleich seine empfindliche Schwachstelle, denn eine Störung oder gar Unterbrechung der Dachbelüftung über längere Zeit führt zwangsläufig zu Durchfeuchtungsschäden. Das nicht ausgebaute Satteldach bietet grundsätzlich bessere Belüftungsmöglichkeiten als das ausgebaute, das steile wiederum bessere als das flachgeneigte. Warum? Beim nicht ausgebauten Satteldach tritt der Luftstrom durch die Belüftungsschlitze an der Traufe in den Dachraum und verlässt ihn wieder durch Dachentlüfter in Firstnähe oder durch spezielle, mörtelfrei verlegte Lüftungsfirste (13.6a und f). Der Auftrieb der im Dachraum erwärmten Luft begünstigt diesen Vorgang. Beim ausgebauten belüfteten Satteldach verlässt nur in etwa 1/3 aller Fälle die eingeströmte Luft den Dachraum durch die Firstentlüftung (13.6b). Die Hauptmenge des an der Luvseite (windzugewandte Seite) aufstrebenden Luftstroms lenkt der Wind an den Firstentlüftern vorbei nach unten ab. So verlässt der größte Teil das Dach auf der Leeseite (windabgewandte Seite) abwärts durch die Entlüf-

829

13.12 Dachaufbau

tungsöffnungen der Traufe (13.6c). Darum schreibt DIN 4108 (Wärmeschutz im Hochbau) an den Traufseiten größere Belüftungsquerschnitte vor als am First (13.1). Unterdächer oder Unterspannbahnen schützen die Dachausbauschichten gegen Flugschnee, Staub und Regen. Diese „Dächer mit zusätzlicher Maßnahme“ erhalten oft noch 2 Luftschichten (13.6f). Die Tabelle 13.1 gilt für die untere Luftschicht, die obere entlüftet die Dachhaut und muss mit Konterlatten von d ≥ 2,4 cm Dicke gebildet werden (13.6f und g). Bis

≤ 16° Dachneigung sollten stets vollverschalte regensichere Unterdächer als zusätzliche Maßnahme gewählt werden. Für steilere Dächer genügen die handelsüblichen Unterspannbahnen aus Kunststoff. Nur die diffusionsoffenen Bahnen bieten hinreichend Sicherheit gegen unerwünschtes Kondensatwasser. Unterspannbahnen sind stramm gespannt auszuführen. Die Überlastung des Luftstroms mit Wasserdampf soll durch die diffusionsäquivalente Luftschichtdicke sd der Ausbauschichten verhindert werden.

Tabelle 13.1: Bauphysikalische Mindestwerte für das ausgebaute Satteldach nach DIN 4108-3 Dachneigung Dachteil

Lüftungsquerschnitt AL je lfd. m

Höhe HL des Strömungsquerschnitts

diffusionsäquivalente Luftschichtdicke sd 4)

bei Sparrenlänge a

≥ 10°

Traufe

≥ 2 ‰ von/AD 1) ≥ 200 cm

–

–

–

First

≥ 0,5 ‰ von Ages 2)

–

–

–

Dachbereich (querschnitt)

≥ 200 cm2 ⊥ zur Strömungsrichtung

≥ 20 cm ⊥ zur Strömungsrichtung 5) (ab OK Dämmung)

≥ 2m ≥ 5m ≥ 10 m

≤ 10 m ≤ 15 m ≤ 15 m

Traufe

≥ 2 ‰ von ADP 3) an jeder Traufseite

–

–

–

Dachbereich (querschnitt)

–

≥ 5 cm ⊥ zur Strömungsrichtung (ab OK Dämmung)

≥ 10 m

≥ 10°

1) 2) 3) 4) 5)

Dachfläche zwischen First und Traufe Dachfläche insgesamt Grundrissfläche unterhalb des Daches sd = Maß für den Sperrwert von Bauteilschichten Achtung: Quellende Dämmstoffe (z.B. Mineralwolle) können die Luftschichtdicke deutlich verringern oder ganz dichtsetzen. Quellmaße daher berücksichtigen!

Diese entspricht der Dicke einer ruhenden Luftschicht, die den gleichen WasserdampfDiffusionswiderstand wie die Bauteilschicht hat. Die Mindestwerte enthält Tabelle 13.1. Die Luftundurchlässigkeit der Ausbauschichten auf der Dämmschicht-Innenseite ist unabdingbare Voraussetzung für die Wirksamkeit der berechneten sd-Werte. Über luftdurchlässige „ Leckstellen“ – besonders an den Randanschlüssen (Wände, Dachfenster, Schornsteine, Rohrdurchführungen) – dringt durch Luftströmung (Konvektion) viel mehr Wasserdampf als bei Diffusion durch die Ausbauschicht selbst. Daher ist die Dampfsperrschicht zugleich als funktionssichere Windsperre auszubilden (Ränder abkleben!). Die diffusionsäquivalente Luftschichtdicke sd bezieht sich auf die Summe der Dachausbauschichten unterhalb der Luftschicht. Wir berechnen sie nach folgender Formel:

sd = s · μ

sd = diffusionsäquivalente Luftschichtdicke in m s = Stoff dicke in m μ = (sprich mü) Diffusionswiderstandsfaktor - eine stofftypische Materialkennzahl (s. Wärmeleitfähigkeitstafeln). Sie besagt, wievielmal höher der Dampfdurchgangswiderstand eines Stoffes gegenüber einer gleich dicken Luftschicht ist. Beispiel Der Dachausbau unterhalb der Luftschicht besteht aus 8 cm dicken PUR-Hartschaumplatten mit μ = 30 und 2,2 cm dicken Flachpressplatten mit μ = 20. Wie groß ist sd ? Lösung Stoff PUR-Hartschaum Flachpressplatte

s 0,08 m 0,022 m

m sd · 30 = 2,40 m · 20 = 0,44 m sd = 2,84 m

Ergebnis Der Diffusionswiderstand der Dachausbauschichten gleicht dem einer 2,84 m dicken Luftschicht.

13A+I

830


13A+I

Bild 13.37:

Die funktionsgerechte Dachbelüftung sichert auf Dauer trockene Holzdachteile a) Belüftung im nicht ausgebauten Dach, b) Belüftung beim ausgebauten Dach, c) Winddruck und -sog lenken den Belüftungsstrom am First vorbei zur gegenüberliegenden Traufe, d) Das ausgebaute Satteldach mit „zusätzlicher Maßnahme“ (Unterdach, Unterspannbahn) hat oft 2 Luftschichten, e) Unterdach, äußerer Luftschicht durch Konterlatten 1 äußere Luftschicht 2 innere Luftschicht 3 Unterdach (Schalung und Sperrschicht) 4 Konterlatte 5 Querlatte f) Firstentlüftung (Trockenfirst) beim ausgebauten Satteldach mit zusätzlicher Maßnahme (Unterdach)

1 Betonsteindeckung 7 Wärmedämmung 2 Dachlatte 8 First-Gratstein 3 Konterlattung 9 Firstlatte 4 Sperrschicht UD 10 First-Gratklammer 5 Schalung UD 11 Abdeckblech 6 Sparren g) Traufpunkt eines belüfteten Satteldachs mit Unterspannbahn 1 Dacheindeckung 6 Abdeckblech 2 Dachlatte 7 Regenrinne 3 Konterlattung 8 Fliegengitter 4 Unterspannbahn 9 Traufbohle 5 Sparren h) Wind begünstigt die Durchlüftung des belüfteten Flachdachs

831

13.12 Dachaufbau

Ausgebaute Dächer ohne innere Luftschicht gemäß Tabelle 13.1 sind gestattet (z.B. bei Dämmschichtdicken bis OK Sparren), wenn der innere sd-Wert ≥ 2,0 m durchgehend eingehalten wird und auf der Außenseite eine Dämmschichtabdeckung mit sd ≤ 0,3 m gewährleistet ist. Es genügt dann die durch Konterlattung hergestellte äußere Luftschicht (13.7b).

Bild 13.38:

a) Die Ausbauschichten (hier s1 und s2) müssen der diffusionsäquivalenten Luftschichtdicke nach Tab. 13.1 entsprechen b) Bedingungen für Dachschrägen mit vollgedämmten Sparrenfeldern

Ist ein innerer sd-Wert von 100 m durchgehend vorhanden, können alle diese Vorschriften für die Belüftung der inneren Luftschicht entfallen. Unerlässlich bleibt jedoch die mit Konterlatten hergestellte äußere Luftschicht über der „zusätzlichen Maßnahme“ (Unterspannbahn, Unterdach o. Ä.), um Feuchte aus Flugschnee, Flugregen oder abtropfendem Kondenswasser von der Dachhaut sicher nach draußen zu leiten. Das belüftete Flachdach hat keinen strömungsfördernden thermischen Auftrieb (13.6h). DIN 4108 fordert deshalb für Dächer mit ≤ 10° Neigung ≥ 5 cm Luftschichthöhe und für gegenüberliegende Traufseiten Belüftungsquerschnitte von je ≥ 2 % der gesamten Dachgrundrissfläche (13.1). Kräftiger Wind in Richtung der belüfteten Balkenfelder soll den notwendigen Luftstrom im Flachdach erzeugen. Quer zur Balkenlage aufgenagelte Konterlatten begünstigen die Dachentlüftung durch Luftaustausch zwischen den Balkenfeldern.

Nicht nur wechselnde Windrichtung und -stärke, sondern auch störende Hindernisse in der Balkenlage (z.B. Wechselhölzer), Änderung der Balkenrichtung (z.B. beim Winkelhaus), Windschatten durch verdichtete Nachbarbebauung oder Tallage können die Belüftung des Flachdachs beeinträchtigen. Das belüftete Flachdach ist daher nicht unproblematisch. Es wird zunehmend vom unbelüfteten Flachdach verdrängt oder durch besondere Maßnahmen (z.B. dampfbremsende Schichten unterhalb der Dämmung) dem System des unbelüfteten Flachdachs angepasst. Zusätzliche Sicherheit fordert DIN 4108 auch durch erhöhte Mindestwerte für die diffusionsäquivalente Luftschichtdicke der Ausbauschichten. Die Flachdachrichtlinien empfehlen, die Mindestwerte zur Belüftung von Dächern sowie die vorgegebenen sd-Werte nach Tab. 13.1 aus Gründen der Funktionssicherheit zu überschreiten.

13.12.2 Nicht belüftetes Dach 13A+I

Bild 13.39: Aufbau eines nicht durchlüfteten einschaligen Daches (schematisch)

Nicht belüftetes Dach (Warmdach) Beim nicht belüfteten Dach entfällt die wasserdampfableitende, strömende Luftschicht zwischen Dämmung und Dachhaut, so dass der gesamte einschalige Dachquerschnitt von innen her durchwärmt werden kann (daher Warmdach). Flachdächer werden häufig nach diesem Prinzip konstruiert. Das Problem der Tauwasser-Durchfeuchtung während der kalten Jahreszeit kann hier nur gelöst werden, indem die Wasserdampfdiffusion bereits auf der warmen Dachseite – also unterhalb der Dämmschicht – wirksam unterbrochen wird (13.9a, b).

832


Bild 13.40:

13A+I

Die Dampfsperre schützt vor Durchfeuchtungen aus Wasserdampfkondensat a) Tauwasserbildung ist die Folge der fehlenden Dampfsperre, b) Die Dampfsperre liegt stets auf der warmen Seite (unter der Dämmschicht), c) Das Umkehrdach vereinigt Dampfsperre und Dachhaut in einer Lage, d) Das Duo-Dach enthält bis zu 20 % der Dämmung unter der Dichtungsebene

Die Dampfsperre ist daher der bauphysikalisch wesentliche Bestandteil des nicht belüfteten Daches. Dichte, durch Schmelzprozesse entstandene Stoffe (Metall, Glas, Kunststoffe, Bitumen) eignen sich besonders dafür. Sie werden in Bahnen oder Planen gefertigt. Die Wärmedämmung soll die Taupunktebene deutlich über die Dampfsperre hinaus nach außen verlagern, wo Wasserdampf der Dampfsperre wegen gar nicht erst hingelangen kann (13.9b bis d). Fehler und Gefahren. Im Unterschied zur windabhängigen Luftschicht des belüfteten Daches (besonders bei flacher Neigung) hängt die Funktionsfähigkeit des nicht belüfteten Daches allein von der sorgfältigen Herstellung ab. Planungs- und Ausführungsfehler wirken sich noch verheerender aus als beim belüfteten Dach, denn Wasserdampfstau und -kondensat unterhalb der Dachhaut wegen unzureichender, undichter, fehlender oder falsch eingebauter Dampfsperre führen zur Durchfeuchtung und Verrottung der Dämmschicht (13.9a). Der Verlust des Wärmeschutzes steigert außerdem die Temperaturdehnung der massiven Dachdecke, deren Schubkräfte Formänderungen und Risse in den Außenwänden verursachen können. Das im Winter angesammelte Tauwasser

verwandelt sich durch Sonneneinstrahlung im Sommer wieder zu Wasserdampf, der nun weder nach innen durch die Dampfsperre noch nach außen durch die Dachhaut entweichen kann. Ansteigender Wasserdampfdruck unter den bituminösen Dachbahnen lässt die anwachsenden Dampfblasen aufplatzen. Einströmendes Regenwasser durchnässt das Dach schließlich restlos. Die Sanierungskosten sind beträchtlich. Statt Tauwasser kann auch witterungsbedingte Feuchtigkeit beim Aufbringen der Dachhaut in die Dachkonstruktion gelangen und den Vorgang der dachhautzerstörenden Blasenbildung in Gang setzen.

13.12.3 Umkehrdach Das Umkehrdach (auch „Irma“-Dach von Insulated roof membrane assembly) gleicht aus bauphysikalischer Sicht dem nicht belüfteten Dach, denn auch hier wird der Dampfdurchgang auf der warmen Dachseite unterbrochen (13.9c) Jedoch liegt die Dachhaut auf der „umgekehrten“ Seite, nämlich unter der Dämmschicht wo sie zugleich die Funkti-

833

13.12 Dachaufbau

on der Dampfsperre übernimmt. Somit entfällt die unerwünschte zweite Dampfsperre in Form der äußeren Dachhaut so dass diffundierender Wasserdampf unmittelbar nach draußen gelangen kann. Feuchtigkeitsansammlungen, wie sie beim herkömmlichen nicht belüfteten Dach zwischen Dampfsperre und Dachhaut auftreten können, sind deshalb ausgeschlossen. Die hochwertigen, wasserundurchlässigen, witterungsbeständigen und verrottungsfesten Spezial-Dämmplatten aus extruder expandiertem Hartschaum (z.B. Styrodur, Roof-mate) bleiben auch ohne äußere Dachhaut funktionsfähig und schützen zugleich die untere Dachabdichtung vor UVStrahlung und die Massivdecke vor größeren Temperaturspannungen. Ein Dämmwertverlust bis zu 20 % ist beim Bemessen der Dämmschichtdicke zu berücksichtigen, weil die Dachentwässerung z.T. auch unterhalb der Dämmschicht erfolgt.

Bild 13.41:

Umkehrdach

13.12.4 Das Duo Dach Das Duo-Dach gleicht dem Umkehrdach, doch liegt hier der kleinere (!) Teil der Dämmung unterhalb der Abdichtungsebene und kann daher seiner trockenen Lage wegen die gewünschte Dämmfunktion in vollem Umfang erfüllen (13.9d). Dabei ist der allgemein für nicht belüftete Dächer geltende Grundsatz zu beachten:

Zusätzliche Dämmschichten auf der inneren (warmen) Seite des einschaligen Daches verändern den Temperaturverlauf innerhalb des Dachquerschnitts ungünstig. Dabei kann die Taupunktebene bis unter die Dampfsperre abrutschen. DIN 4108 gestattet deshalb höchstens 20 % der Wärmedämmung unterhalb der Dampfsperre. Andernfalls ist eine zusätzliche Dampfsperre auf der Dämmschicht-Unterseite anzubringen. Alte unbelüftete Flachdächer mit knapp bemessener Dämmschicht lassen sich nach dem System des Duo-Daches auf sehr einfache und diffusionstechnisch gefahrlose Weise wirksam verbessern. Die nachträglich auf die Außenseite aufgebrachten Dämmplatten bringen gegenüber der zusätzlichen Innendämmung keine größere Tauwassergefahr. Die Taupunktebene rückt im Gegenteil noch weiter über die Dampfsperre und damit auf die sichere Seite. Unbelüftete Dächer in leichter Bauweise (leichte Warmdächer) finden wir über Holzdecken, schwere unbelüftete Dächer über Massivdecken. Umkehrdächer sind wegen notwendiger Wärmespeicherfähigkeit nur über Massivdecken zulässig. Beim nicht belüfteten Dach gewährleisten Dampfsperre und Dämmschicht die Sicherheit gegen Durchfeuchtungsschäden infolge Tauwasser. Die Dämmschicht rückt die Taupunktebene (-temperatur) möglichst weit nach außen, die Dampfsperre auf der „warmen“ Dachseite verhindert, dass Wasserdampf in schädlichen Mengen diese gefährliche Ebene erreicht. Beim Umkehrdach übernimmt die Dachhaut zugleich die Aufgabe der Dampfsperre. Gleiches gilt für das Duodach mit ≤ 20 % Dämmanteil unterhalb der Abdichtung.

13A+I

834


13.13 Dachdeckungen

13A+I

Zu den ältesten Deckstoffen gehören Stroh und Holzschindeln, mit dem großen Nachteil, dass sie brennbar sind. Die ersten Spuren von Dachziegeln sind aus der Zeit von etwa 2300 v. Chr. Aus Griechenland nachweisbar. Griechen und Römer verwendeten Dachziegel für die Deckung der Tempel und Häuser. Aus diesen Dachziegeln entwickelten sich die Mönch – und Nonnenziegel. Die Dachdeckung hat bei Steildächern vor allem die Aufgabe, Niederschlagwasser sicher abzuleiten und ausreichend Sicherheit gegen das Eindringen von Wasser durch Winddruck oder Flugschnee zu gewährleisten. Sie muss regensicher, wetterbeständig, feuerbeständig und kostengünstig in Herstellung und Unterhaltung sein. Traditionelle Dachdeckungen erfüllen bei nicht ausgebauten Dachräumen ohne besondere Vorkehrungen die Forderung nach Durchlüftung und Ableitung von Wasserdampf. Nach Werkstoff und Decktechnik unterscheidet man:

Bild 13.42:

– – – – – – – – –

Ziegeldächer Betondachstein-Dächer Schieferdächer Schindeldächer Gründächer Stroh- und Rohr- (Reet-, Ried-)Dächer Wellplattendächer Pappdächer Metalldächer

Empfohlene Lattenquerschnitte: Sparrenabstand

bis 75 cm

bis 90 cm

bis 100 cm

Lattenquerschnitt

24/48 mm

30/50 mm

40/60 mm

Deckungen mit Ziegel und Dachsteinen erfolgen auf Lattungen. Der Dachlattenquerschnitt hängt vom Gewicht der Deckungsart und vom Sparrenabstand ab. Eindeckungen mit Schiefer, Blechen oder Dichtungsbahnen erfordern eine mindestens 24 mm dicke Vollschalung.

835

13.13 Dachdeckungen

Für die unterschiedlichen Deckungsarten sind Mindestdachneigungen festgelegt. Regeldachneigungen

Ziegeldeckungen

Kronendeckung, Doppeldeckung

30°

Einfachdeckung

40°

Aufschnittdeckung trocken

35°

Aufschnittdeckung mit Pappdocken

30°

Vorschnittdeckung trocken

40°

Vorschnittdeckung mit Pappdocken

35°

Mönch- und Nonnendeckung

40°

Krempziegel-, Strangfalzziegel,Verschiebeziegeldeckung

35°

Falzziegeldeckung

30°

Flachdachpfannendeckung

22°

Regeldachneigungen

Formziegel sind Sonderziegel, die die jeweiligen Flächenziegel ergänzen (z.B. First-, Ortgangziegel oder Lüftungsziegel).

Dachsteindeckungen

Dachsteine mit hochliegendem Längsfalz

22°

Dachsteine mit tiefliegendem Längsfalz

25°

Dachsteine mit einfachem Längsfalz

30°

Dachsteine im Biberformat in Kronen- oder Doppeldeckung

30°

13A+I

Dachsteine im Biberformat und Einfachdeckung mit Spliessen

40°

Bild 13.43:

Strangdachziegel

Bild 13.44:

Pressdachziegel

13.13.1 Dachziegel sind Deckwerkstoffe aus gebrannten Ton. Sie sind grobkeramisch (siehe Lernfeld 14 Fliesen). Sie werden nach Form, Abmessung, Falzbildung, Überdeckungsbereich und Art der Herstellung (Strangdachziegel, Pressziegel und Formziegel) unterschieden. Strangziegel werden auf sogenannten Strangpressen hergestellt. Zu ihnen zählen Biberschwanzziegel, Ziegel ohne Falz (Hohlpfannen) und seitlich verfalzte Strangziegel. Pressdachziegel werden auf sogenannten Stempelpressen hergestellt. Beispiele hierfür sind Falzziegel, Doppelmuldenfalzziegel, Krempziegel, Reformziegel und Flachdachzigel. Pressdachziegel, deren Kopf- und Fußverfalzung eine Höhenverschiebung von mindestens 3 cm ermöglichen nennt man Verschiebeziegel. Diese werden verwendet, wenn die Unterkonstruktion und der damit verbundene Lattenabstand schon vorhanden ist.

836


mit symmetrischen oder asymmetrischen Wellen und als ebene Dachsteine hergestellt. Wie die Dachziegel bekommt man auch bei den Dachsteinen Sonderformen aber auch Systembauteile für z.B. Lüftungen. Es gibt unterschiedliche Arten von Deckung für Dachziegel und Dachstein. Im folgenden werden nur einige näher erläutert. Bei der Deckung mit Dachziegeln und Dachsteinen unterscheidet man verschiedene Deckarten. Bevor man mit dem Eindecken beginnen kann wird der Lattenabstand und die Deckbreite ermittelt. Hierbei ist die seitliche und die Höhenüberdeckung zu berücksichtigen.

13.13.2 Dachsteine

13A+I

werden aus Quarzsand und Portlandzement hergestellt. Die Oberfläche kann glatt oder rau sein. Durch Zugabe von verschiedenen Stoffen erreicht man eine unterschiedliche Farbgebung. Dachsteine können mit oder ohne Falz hergestellt werden. Sie werden mit halbkreisförmigen Mittelwulst, zickzackförmig gefaltet,

Bild 13.45:

Dachstein

Bild 13.46:

Ermitteln des Lattenabstandes bei Dachziegeln mit Kopffalz

Bild 14.47:

Lattenabstand

837

13.13 Dachdeckungen

Tabelle 13.1: Höhenüberdeckung bei Dachsteinen Dachsteinart Profilierter Dachstein mit hoch liegendem Seitenfalz

Ebener Dachstein

Dachnei- Höhenübergung deckung < 22°

≥ 10,0cm

≥ 22°

≥ 8,5 cm

> 30°

≥ 7,5 cm

< 25°

≥ 10,5cm

mit tief liegendem

≥ 25°

≥ 9,5cm

Seitenfalz

> 35°

≥ 8,0 cm

Der Lattenabstand (Lattmaß) wird von Oberkante zu Oberkante Dachlatte gemessen. Bei Dachziegeln mit Kopffalz muss der Lattenabstand so groß sein, dass die Kopfverfalzung einwandfrei ineinandergreift. Die Maße der Dachziegel können um einige Millimeter abweichen, deshalb muss der Lattenabstand ermittelt werden. Man legt, wie im Bild 14.44 dargestellt, 10 Ziegel eben so aus, dass sie richtig ineinandergreifen. Dann misst man den Abstand von Nase zu Nase zweimal. Das erste Mal zieht man die Ziegel und bei der Zweiten schiebt man sie zusammen. Den Lattenabstand erhält man, wenn man beide Messungen addiert und das Ergebnis dann durch 20 teilt. Bei Dachziegeln ohne Kopffalz richtet sich der Lattenabstand nach der Ziegellänge und der Höhenüberdeckung. Das Mindestmaß für die Höhenüberdeckung ist für die verschiedenen Deckungsarten in Abhängigkeit von der Dachneigung festgelegt. (siehe Tabelle 13.1). Das Maß des Mindestlattenabstandes ergibt sich aus der Ziellänge minus das Maß der Höhenüberdeckung. Die Entfernung der obersten Dachlatte vom First hängt von der Art der Ziegel/Dachsteine, des Firststeines und der Dachneigung ab. Meistens ergibt sich ein Maß zwischen 2 cm bis 7 cm. Die Deckbreite von Dachsteinen beträgt meist 30 cm, der linke Ortgangstein bzw. Schlussstein hat dann eine Deckbreite von 33 cm. Die First bzw. Trauflänge entspricht demnach bei ganzen Dachsteinen einem Vielfachen von 30 cm zuzüglich 33 cm. So beträgt zum Beispiel die Länge bei 41 Steinen 40 × 0,30 m + 33 cm = 12,33 m.

Bild 13.48:

Deckbreite der Dachsteine

Bild 13.49:

Deckung mit Flachdachziegel 13A+I

13.13.3 Deckarten Die wichtigsten Deckarten sind Falzziegelund Falzpfannendeckung, die Deckung mit Biberschwanzziegeln, die Strangfalzziegeldeckung, die Hohlpfannendeckung, die MönchNonnendeckung und die Deckung mit Dachsteinen. Da für das Lernfeld nicht alle Deckungsarten wichtig sind, werden nur einige beschrieben. Die Einfachdeckung erfolgt indem man eine Ziegelschicht nur mit der darunter liegenden Schicht überdeckt. Das Eindecken erfolgt hierbei in einzelnen Reihen von der Traufe zum First. Es werden auf jeder Lattenreihe drei bis vier Ziegel verlegt. Sinnvoll ist es, die einzelnen Gänge um jeweils einen Ziegel zu versetzen, um das Eindecken am Vierziegeleck zu erleichtern. Doppeldeckungen oder Kronendeckungen erfolgen mit den sogenannten Biberschwanzziegeln und Dachsteinen in Biberschwanzform. Bei der Doppeldeckung wird die Deckung im Verband vorgenommen. Die Längs-

838


fugen jeder Deckenreihe (Deckgebinde) werden um eine halbe Ziegelbreite gegenseitig versetzt angeordnet. Die Deckgebinde überdecken hierbei das darunter liegende vollständig. Bei der Kronendeckung besteht jedes Deckgebinde aus zwei Ziegellagen. Hierbei hängt die untere Lage an der Dachlatte, die daraufliegende an der oberen Ziegelkante der darunter liegenden Lage. Die Längsfugen müssen bei beiden Lagen um eine halbe Ziegelbreite gegeneinander versetzt angeordnet werden.

13A+I

Bild 13.50:

Deckung mit BiberSchwanzziegel und Dachsteinen In Biberform

Schiefer sind Umwandlungsgesteine aus tonigen Sedimenten. Sie sind frostbeständig und wasserdurchlässig. Schiefer ist durch sein paralleles Gefüge leicht in dünne, ebenmäßige Platten zu spalten. Die Plattenstärke beträgt ca. 5 mm. Schiefer wird in unterschiedlichen Standardformaten geliefert und ist meist schon verlegefertig gelocht. Es gibt allerdings keine Sonderformen. Hierfür verwendet man Rohschiefer, der direkt auf der Baustelle zugeschnitten wird. Schiefer ist blaugrau bis schwarz. Faserzement-Dachplatten werden aus Zement, Wasser, Fasern aus Kunststoff und/oder Zellu-

lose, eventuell Zuschlägen und Farbstoffen hergestellt. Sie sind wie Schiefer ebene kleinformatige, verlegefertige gelochte Platten mit einer Dicke von 4 mm. Sie werden in verschiedenen Farben und Oberflächen hergestellt. Schiefer und Faserzement-Platten werden auf einer Holzschalung von mindestens 24 mm Dicken oder auf Dachlatten mit korrosionsgeschützten Stiften befestigt. Zusätzlich werden die Platten mit Plattenhaken oder Plattenklammern befestigt. Die Holzschalungen müssen mit geeigneten Dachbahnen vorgedeckt werden. Wenn die Regeldachneigung unterschritten wird muss ein Unterdach verwendet werden. Bei der Deutschen Deckung werden quadratische Platten , mit einer Kantenlänge von 25 oder 30 cm (Faserzementplatten auch 40 cm), mit Bogenschnitt verwendet. Die Ränder der Platten werden als Kopf, Brust, Fuß und Rücken, die Ecken am Auslauf des Rückens als Ferse bezeichnet. Verlegt wird in ansteigenden Gebindereihen. Der Winkel der Gebindesteigung ist abhängig von der Dachneigung (je geringer die Dachneigung desto größer der Winkel). Er öffnet sich immer zur Wetterseite. Die Höhen- und Seitenüberdeckung liegt bei 7 bis 11 cm. Bei der Seitenüberdeckung muss darauf geachtet werden, das die Pfettenferse mindestens einen Zentimeter über dem Rücken der unteren Platte vorstehen soll.

Bild 13.51:

Deutsche Deckung

Zur Doppeldeckung und Rechteckdoppeldeckung werden quadratische oder Rechteckige Platten verwendet (h = 30 – 60 cm; b = 20 –

839

13.13 Dachdeckungen

40 cm). Die Platten werden im regelmäßigen Verband verlegt. Die Deckgebinde müssen das darunter liegende komplett überlagern und greifen um das Maß der Höhenüberdeckung auf das übernächste Gebinde über. Die Höhendeckung liegt, je nach

Bild 13.52:

Spitzwinkeldeckung

Bild 13.55:

Deckung von Faserzement – Kurzwellplatten

Doppeldeckung

Dachneigung und Plattengröße, bei 6 bis 12 cm. Die waagerechte Deckung wird nur mit Faserplatten mit den Abmessungen 60 × 30 cm verlegt. Hierbei laufen die Längskanten in Traufrichtung. Je nach Dachneigung, liegt die Höhenüberdeckung bei 8 – 10 cm und die Seitenüberdeckung bei 9 – 12 cm. Wichtig ist, dass die Seitenränder nicht gegen die Hauptwetterrichtung zeigen dürfen.

Bild 13.53:

Bild 13.54:

waagerechte Deckung

Die Spitzwinkeldeckung (rautenförmiger Schiefer) bzw. Spitzschablonendeckung (quadratische Faserzement) erfolgt im halben Verband mit Stoßfuge. Die Platten weisen jeweils zwei gegenüberliegende gestutzte Spitzen auf. Bei der Ausführung muss nicht auf die Wetterseite geachtet werden.

Faserzement-Wellplatten sind profilierte Tafeln. Diese großformatigen Platten weisen auf Grund ihrer Wellung eine hohe Tragfähigkeit auf. Diese Platten gibt es als Standardwellplatten ohne Lochung und mit Lochung für die Befestigung. Sie werden in unterschiedlichen Profilen und Formaten hergestellt. Diese Platten können auf Pfetten aus Holz oder Stahlprofilen und auf Stahlbetonträgern verlegt werden. Die Deckbreite ist abhängig von der Seitenüberdeckung, die je nach Profil unterschiedlich ist. Außerdem muss auf die Höhenüberdeckung (ca. 20 cm) und den Auflagerabstand geachtet werden. Beim Decken der Platten sind geht man wie folgt vor: 1. Schnürung: Einteilen der Dachfläche in einzelne Plattenbreite 2. Verlegung: Es wird mit der Traufplatte der Giebelseite begonnen und nach dem Schnurschlag ausgerichtet 3. Befestigung: Auf dem Wellenberg im Bereich der Höhenüberdeckung ; mit zwei Schrauben an der Unterkonstruktion verschraubt. (mit Holzschrauben, L-Haken oder Schrauben mit Dübeln, je nach Unterkonstruktion).

13A+I

840


Bild 13.56:

Faserzement – WellplattenFormstücke

Verfalzte Bleche werden aus Kupfer, Aluminium, Titan-Zink oder verzinktem und beschichtetem Stahl hergestellt. Man unterscheidet zwischen Blechbändern und Blechtafeln. Die Blechbänder können bis zu 14 m lang und 1m breit sein. Blechtafel sind meist 1 × 2 m. Bei der Deckung werden die Bleche an den senkrecht zur Traufe liegenden Stößen aufge-

kantet und übereinander gefalzt. Die recht dichten Fugen liegen bis zu 35 mm über der Dachoberfläche. Somit ist eine Mindestneigung von 3° schon ausreichend. Wenn Querfalze erforderlich sind muss eine Mindestdachneigung von 5° eingehalten werden. Bitumen-Dachbahnen und Bitumen-Dachdichtungsbahnen benötigen einen besonderen Oberflächenschutz, um die Sonnenstrahlen von der Dachhaut abzuhalten. Die Bahnen werden mit einer Bestreuung aus z.B. Schiefersplitt geliefert. Die Verlegung erfolgt in der Regel mit einer zweilagigen Deckung. Die erste Lage wird stellenweise aufgenagelt oder geklebt, die zweite aus Bitumen-Dachbahnen vollflächig aufgeklebt.

13.14 Flachdach

13A+I

Flachdächer haben Dachneigungen bis 5°, flachgeneigte Dächer von 5° bis 25°. Die Dachhaut flachgeneigter Dächer kann, die der Flachdächer muss als Abdichtung ausgeführt werden. Eine Übersicht über die genormten Dachbahnen vermitteln die Tabellen 13.2 und 13.3.

Die Dachneigung bestimmt Zahl, Art und Aufbau der Dachschichten sowie die Ausbildung wichtiger Detailpunkte (13.4). Bituminös abgedichtete Dächer sollen möglichst ≥ 2° Dachneigung erhalten.

Tabelle 13.2: Genormte Bitumenbahnen Trägereinlage

BitumenDachbahnen

Glasgewebe

DIN 52143 –

BitumenDachdichtungsbahnen DIN 52130 G 200 DD

BitumenSchweißbahnen DIN 52131 G 200 S4 G 200 S5

PolymerbitumenDachdichtungsbahnen DIN 52132 PYE-G 200 DD

Polyesterfaservlies

–

PV 200 DD

PV 200 S5

PYE-PV 200 DD

Glasvlies 1)

V13

–

V60S4

–

PolymerbitumenSchweißbahnen DIN 52133 PYE-G 200 S4 PYP-G 200 S4 PYE-G 200 S5 PYP-G 200 S5 PYE-PV 200 S5 PYP-PV 200 S5 –

841

13.14 Flachdach

Tabelle 13.3: Genormte Kunststoff- und Kautschukbahnen DIN-Norm 7864-1 16729 16730

16731

16734

16736 16737 16935 16937

16938

Titel Dachbahn Dichtungsbahn 1) Elastomerbahnen für Abdichtungen Kunststoff- Dach bahnen und -Dichtungsbahnen aus Ethylencopolymerisat-Bitumen Kunststoff-Dachbahnen aus – weichmacherhaltigem Polyvinylchlorid, nicht bitumenverträglich Kunststoff-Dachbahnen aus – Polyisobutylen, einseitig kaschiert Kunststoff-Dachbahnen aus – weichmacherhaltigem Polyvinylchlorid mit Verstärkung aus synthetischen Fasern, nicht bitumenverträglich Kunststoff-Dachbahnen und -Dichtungsbahnen aus chloriertem Polyethylen, einseitig kaschiert Kunststoff-Dachbahnen und -Dichtungsbahnen aus chloriertem Polyethylen mit einer Gewebeeinlage – Kunststoff-Dichtungsbahnen aus Polyisobutylen – Kunststoff-Dichtungsbahnen aus weichmacherhaltigem Polyvinylchlorid, bitumenverträgiich – Kunststoff-Dichtungsbahnen aus weichmacherhaltigem Polyvinylchlorid, nicht bitumenverträglich

Bezeichnung

Nenndicke 2)

z.B. EPDM, CR, IIR ECB

1,2 mm 1,5 mm

PVC-P-NB

1,2 mm

PIB

2,5 mm

PVC-P-NB-V-PW

1,2 mm

PE-C-K-PV

1,2 mm

PE-C-E-PW

1,2 mm

PIB

1,5 mm

PVC-P-BV

1,2 mm

13A+I PVC-P-NB

1,2 mm

Tabelle 13.4: Von der Gebäudehöhe abhängige Flachdachrichtlinien Konstruktionsteile bis 8 m Auflast gegen Abheben im Eckbereich ⎫ bei lose verlegten im Randbereich ⎬ im Innenbereich ⎭ Abdichtungsbahnen Äußere Schenkelhöhe von Dachrandabdeckungen

Kurzzeichen G PV V PYE

Glasgewebe Polyestervlies Glasvlies Polymerbitumen, modifiziert mit thermoplastischen Elastomeren PYP Polymerbitumen, modifiziert mit thermoplastischen Kunststoffen 200 Flächengewicht der Trägereinlage, z.B. 200 g/m2 (nicht V13) DD Dachdichtungsbahn S4/S5 Schweißbahn mit 4 bzw. 5 mm Dicke K kaschiert

Gebäudehöhe 8 bis 20 m

über 20 m

225 kg/m2 360 kg/m2 130 kg/m 210 kg/m2 Einzelnachweise 75 kg/m2 2 45 kg/m2 ≥ 5 cm ≥ 8 cm ≥ 10 cm (Tropfkantenabstand vom Gebäude ≥ 2cm)

V BV NB GV PV PPV GW PW

verstärkt E Einlage bitumenverträglich nicht bitumenverträglich Glasvlies Polyestervlies Polypropylenvlies Glasgewebe Polyestergewebe

Die Dachschichten des nicht belüfteten Daches richten sich nach Untergrund, Material, Gebäudehöhe und Dachnutzung (13.4 sowie 13.5 und 13.55).

842


Der Voranstrich auf besenreiner Betonoberfläche besteht aus Bitumenlösung oder emulsion und ist die erste vorbereitende Maßnahme auf Massivdächern. Er bindet vorhandenen Staub und verbessert die Haftfähigkeit der Deckenoberfläche. Ausgleichsschichten bestehen meist aus gelochten Glasvlies-Bitumen-Dachbahnen mit grob besandeter Unterseite (LV-Bahnen). Geeignet sind auch punktförmig verklebte oder lose verlegte grobbesandete Bahnen. Punktverklebte Dampfsperrbahnen mit dichten Stößen ersparen die Ausgleichsschicht. Lochglasvlies-Bitumenbahnen werden lose verlegt. Die darauf geklebte Dampfsperrbahn erhält über die Löcher der ersten (LV-)Bahn punktförmige Haftung zur Decke. Die gelochte Bahn bietet der Dampfsperrbahn eine materialgerechte Klebefläche. Sie überbrückt geringe Spannungsrisse und Dehnungen innerhalb der Massivdecke. Außerdem ermöglicht sie das

gleichmäßige Verteilen und Entspannen stellenweise eingedrungenen Wasserdampfes im Bereich der unverklebten Flächen. Durch Kontakt zur Außenluft an den Dachrändern trocknet auch Feuchtigkeit im Dachrandbereich aus. Die Dampfsperre soll mindestens den gleichen, möglichst jedoch einen größeren Dampfdurchlasswiderstand erreichen als alle darüberliegenden Schichten zusammen. Als Mindestwert gilt eine diffusionsäquivalente Luftschichtdicke sd = 100 m. Beispiel Eine bituminöse Dampfsperrbahn von der Dicke s = 8 mm hat eine WasserdampfdiffusionsWiderstandszahl μ = 75 000. Dafür ergibt sich eine diffusionsäquivalente Luftschichtdicke von sd = μ · s = 7500 · 0,008 m = 600 m > 100 m.

Tabelle 13.5: Dachneigungsabhängige Vorschriften (Flachdachrichtlinien 1991/92) Dachneigung < 2° = 3,5 % nur in Ausnahmefällen als Sonderkonstruktion

13A+I

2° bis 5° = 3,5 % bis 8,8 %

> 5 > 8,8 %

≥ 2 Lagen – obere Lage: Polymerbitumenbahn (z.B. mit Schiefersplittbestreuung) – Bahnen mit geringer Zugkraft und Dehnung (z.B. bei Glasvlieseinlage), nur als zusätzliche Lage verwendbar – Bahnen mit Metallbandeinlagen (z.B. Alu), nur für die Abdichtung begrünter oder befahrbarer Dächer zulässig – Bahnen mit Rohfilzeinlage sind für Dachabdichtungen nicht geeignet – meist 1 Lage Schutzschichtunterlage (z.B. aus Kunstaus Kunststoff- und KautschukBahnen mit erhöhter Dicke stoffvlies) als gesonderte Lage oder als unterseitige Kabahnen vorsehen, ferner schweren schierung Oberflächenschutz vorsehen – Trennschicht (z.B. aus Rohglasvlies) bei Unverträglichkeit (z.B.Kies) mit anderen Schichten (z.B. PVC-Bahn auf PS-Schaum oder bei ölimprägnierter Holzschalung) – Schutzlage (z.B. aus Kunststoffvlies > 300 g/m2) über der Abdichtung vorsehen bei Dachbegrünung oder unter Plattenbelägen oder anderen schweren Nutzschichten aus Kunststoff- und Bitumenbah– 1 Lage (bitumenverträgliche!) Kunststoffbahn, kann je nen nach Nutzung und Oberflächenschutz auf, zwischen oder unter bituminösen Bahnen verklebt werden – nur bei Dächern > 3° Dachneigung (≅ ~ 5 %) z.B. durch Sicherung gegen Abrutzusätzliche Nagelung am oberen Dachrand, Verwendung der Abdichtung bei Erwärmung von Steildachschweißbahnen u.a. (vgl. Flachdachrichtlidurch Sonneneinstrahlung nien 7.7) aus bituminösen Bahnen

obere Lage aus Polymerbitumenbahn untere Lage aus Polymerbitumenbahn oder 2 Lagen Bitumenbahnen

Anschlusshöhen ← gelten ab OK letzte Dachschicht (z. B. OK Kieslage) an aufgehende Bauteile (z.B. Wände) an Terrassentüren und Lichtkuppeln ab Dachrändern

~ 15 cm ~ 15 cm ~ 10 cm

~ 10 cm ~ 15 cm ~ 5 cm

843

13.14 Flachdach

13A+I

Bild 13.57: a) Aufbau des nicht belüfteten Flachdachs (Warmdach) mit bituminösen Dachhautschichten 1 Rollkies (≥ 5 cm) 5 Dampfsperre 2 Dachabdichtung 6 Ausgleichsschicht 3 Dampfdruck7 Voranstrich Ausgleichsschicht 8 Stahlbetondecke 4 Dämmschicht b) Das nicht belüftete Dach mit einlagiger Dachabdichtung aus Kunststoff 1 Rollkies 4 Dämmschicht 2 Kunststoff-Dach5 Dampfsperre (lose) bahn (lose verlegt) 6 Trennlage 3 Trennlage (Kunst(z.B. Glasvlies) stoffgewebe) 7 Stahl beton platte c) Höhenverstellbare Stelzlager für Terrasenplatten auf Flachdächern d) Schwerer befahrbarer Dachbelag auf Drainschicht 1 Stahlbeton oder 5 Ausgleichsschicht Verbundsteine 6 Dämmschicht 2 Drainschicht oder (z.B. Kork) 2 x Gleitfolien 7 Dampfsperre (lose) 3 Trennlage 8 Ausgleichsschicht (z.B. Gewebe) (evtl.) 4 Dachabdichtung 9 Stahlbetonplatte

e) Umkehrdach nur für extensiv begrünte Dächer geeignet 1 Vegetationsschicht in 5 Dämmung (z.B. R+M) durchlässigem Substrat 6 RMB-Plane 2 Filterschicht (-vlies) (lose verlegt) 3 Drainschicht 7 Trennlage (z.B. PS-Drainplatte) 8 Stahl beton platte 4 Schutzvlies, diffusionsoffen f) Bituminös verklebte Dachschichten widerstehendem Windsog an Dächern aus Trapezblech 1 Dachabdichtung 4 Dampfsperre (hoch 2 Kaschierungslagen reißfest) 3 rollbare, bitumenbahn- 5 Bitumenkleberschicht kaschierte Dämmschicht g) Unverklebte Kunststoffbahnen über Trapezblechen sind durch Tellerdübel zu sichern 1 Kunststoff-Dachbahn 3 Mineralfaser-Dämmplatte 2 Trennlage 4 Dampfsperre h) Dicke Stahl-Leichtbetondecken sind auch ohne Dampfsperre funktionsfähig 1 Kieslage (16/32) oder 3 Dampfdruck-AusSchiefersplitt gleichsschicht 2 Dachabdichtung 4 Stahl-Leichtbeton

844


Bild 13.57:

Fortsetzung

13A+I

ii) Das leichte nicht belüftete Dach ermöglicht Dachdecken mit sichtbarer Balkenlage 1 Rollkies (5 cm) oder 5 Alu-Dachdichtungsbahn Schiefersplitt als Dampfsperre, 2 Dachabdichtung vollverklebt 3 Kaschierung (Bitu- 6 genagelte Bitumendach mendachbahn) bahn 4 ausrollbare, bitumen- 7 Dachschalung (2,2 cm), bahnkaschierte Poly- gehobelt styrol-Dämmschicht 8 Balkenlage, dreiseitig gehobelt jj) Lichtkuppeln werden auf erhöhte Randbohlen montiert 1 Randbohlen 4 Deckbrett 2 Verstärkungsstreifen 5 Kunststoff-Aufsatzkranz 3 Dreikantleisten (h = 300 mm) k) Attika-Dachrandabschluss mit Blechabdeckung 1 Abdeckung (z.B. Alu L) 3 Anschlussabdichtung 2 Halter 4 Keil 60/60

l)

Der Ablauf ist am Tiefpunkt des Daches anzuordnen 1 Laub- oder Kiesfang 4 Rollring 2 Klebeflansch 5 Lippendichtung 3 Ablaufkörper wärmegedämmt m) Dehnungsfugen sollten über die wasserführende Ebene herausgehoben werden 1 Polymerbitumenbahn 3 zusätzliche Dämm2 Schaumstoff-Rundplatte profil 4 Trennstreifen n) Starrer Wandanschluss 1 Versiegelung 4 Anschlussabdich2 Schlüsselschraube tung 3 Klemmschiene 5 Keil 60/60 mm o) Beweglicher Wandanschluss 1 Versiegelung 5 Anschlussdichtung 2 Kappstreifen 6 Stahlwinkel, in 3 Schlüsselschraube Stahlbetondecke 4 Klemmschiene, angefestgeschraubt schraubt

845

13.15 Wärmedämmung

Hochbeanspruchbare Dampfsperren bestehen vorzugsweise aus bituminösen Dachbahnen mit Aluminiumband- und Glasvlies- oder -ewebeeinlage. Geeignet sind auch bituminöse Bahnen mit Gewebe- oder Glasvlieseinlage, ferner PE- und PVC-(weich)-Bahnen mit Kaschierung aus Bitumenpappe (13.2). Dämmschichten aus Glasschaum (z.B. FoamGlas), in Bitumen verlegt ersetzen die Dampfsperre. Beim Umkehrdach reicht die Dachabdichtung als Dampfsperre, weil austretender Wasserdampf darüber ungehindert entweichen kann. Gefahrenpunkte ergeben sich bei allen Anschlüssen der Dampfsperrbahn an Dachdurchbrüchen (z.B. Schornsteine, Rohre, Lichtkuppeln). Die Wärmedämmschicht erspart Heizenergie, mindert die Temperaturunterschiede von Massivdecken und die Gefahr von Rissbildungen. Die einschalige, unbelüftete Flachdachkonstruktion (Warmdach) erfordert je nach Nutzlast druckbean-spruchbare Wärmedämmstoffe der Anwendungstypen WD (normal belastbar), WS, WDS oder WDH (sonder- bzw. erhöht druckbeanspruchbar). Nicht geeignet sind die Anwendungstypen W und WL (nicht druckbeanspruchbar). Beispiele Polystyrol-Partikelschaumplatten WD PS 20 Extrudierte Polystyrol-Hartschaumplatten WD/WS PS 30 Polystyrol-Hartschaumplatten WD/WS PS 30 Polyurethan-Hartschaum-Platten WD/WS PUR 30 Phenolharz-Hartschaumplatten WD/WS PF 35 Schaumglasplatten WDS/WDH SG 1 00-1 50 Mineralfaserplatten WD Korkplatten, imprägniert WD, WDS IK200

Dämmplatten sind mit dichten und versetzten Stößen anzuordnen. Je nach Erfordernis werden sie lose verlegt, vollflächig, flecken- oder streifenweise verklebt oder mechanisch befestigt. Extrudierte Polystyrol-Hartschaumplatten erhalten wegen möglicher Formänderungen stets eine vollflächige lose Trennschicht als Abdeckung (z.B. gewebeverstärktes Ölpapier, Natronkraftpapier). Rollbare Dämmlagen aus Polystyrolstreifen liefern mit ihrer kaschierten Bitumendachbahn zugleich die erste Dachabdichtungslage. Die Dampfdruck-Ausgleichsschicht zwischen Dämmung und Dachabdichtung gleicht den Druck des Wasserdampfs aus, der sich während der Abdichtungsarbeiten oder aus Fehlstellen der Dampfsperre gebildet hat. Nur Dampfdruck-Ausgleichsschichten mit Verbindung zur Außenluft an den Dachrändern sind zweckgerecht. Wie bei der unteren Ausgleichsschicht eignen sich auch hier die gelochten Glasvlies-Bitumenbahnen. In diffusionsoffenen mineralischen Faserdämmplatten (z.B. Steinwolle) stellt sich ausreichender Dampfdruckausgleich bereits in der Dämmschicht ein. Eine Dampfdruck-Ausgleichsschicht kann daher entfallen, ebenso bei lose aufgelegter Dachabdichtung z.B. aus Kunststoff planen. Trennlagen aus Bitumen- oder Natronkraftpapier, lose aufgelegt, werden zwischen Schaumstoff-Dämmplatten und bituminösen Dachabdichtungen empfohlen, um Verwerfungen durch schwind- und temperaturbedingte Formänderungen zu vermeiden. Diese Empfehlung gilt entsprechend für die untere Ausgleichsschicht.

13.15 Wärmedämmung Für die Dachdämmung kommen nicht nur die zuvor genannten Materialien in Frage, sondern für die Dämmung im geneigten Dach auch folgende:

13.15.1 Zellulose Herstellung und Entsorgung: Als Ausgangsmaterial dient Altpapier von Zeitungen. Es gibt in Deutschland für 1 Mio. t

13A+I

846

13A+I


Zeitungspapier keine Verwertungsmöglichkeiten. Damit wären 20 Mio. 1 m3 Dämmung möglich und die Versorgung Deutschlands und Österreichs wäre gesichert. Ein Rohstoffproblem wäre nicht vorhanden. Die Herstellung erfolgt, indem durch Mahlen und Zerfasern das Zeitungspapier zerkleinert und nach Zugabe von etwas 15 Gew.- % Borsalzen leicht verdichtet wird und so in die Brandschutzklasse B2 (normal entflammbar) eingestuft werden kann. Zur Herstellung von 1 m3 Zellulosedämmstoff sind zwischen 110 und 190 kWh Primärenergie notwendig, wovon nur etwa 13,5 kWh aus nicht erneuerbarem Energieeinsatz stammen. Die Herstellungsenergie ist nach etwa 3 bis 10 Wintertagen durch eingesparte Heizenergie wieder amortisiert. Zellulosedämmstoff kann bei Umbau oder Abriss ohne besondere Aufbereitung wiederverwendet werden. Er gilt außerdem als deponiefähig. In einer Müllverbrennungsanlage würde der Papieranteil wie die ursprünglichen Zeitungen ohne Rückstände verbrennen; über die Auswirkungen der enthaltenen Borsalze gibt es bisher keine eindeutigen Aussagen. Material und Einsatzbereich: Das Material kann in Form von Flocken, Papierschnipsel, Zellulosewolle oder auch festgepresste Platten eingesetzt werden. In der Regel sollte Zellulosedämmstoff nur von Fachfirmen eingebracht werden. Es gibt drei Verfahren zur Einbringung des Materials: das Aufblas-, das Einblas- und das Sprühverfahren. Beim Aufblasverfahren wird der Dämmstoff auf leicht zugängliche oder abgehängte Decken offen aufgeblasen, bei kleinen Flächen ist auch ein Schütten von Hand möglich. Das häufigste Verfahren ist das Einblasverfahren; hier wird bei Decken oder Dächern der Dämmstoff über einen Luftschlauch in durch Schalungen geschaffene Hohlräume eingeblasen und verdichte sich dort. Beim Sprühverfahren - vorwiegend bei Außenwänden – werden die Zelluloseflocken leicht befeuchtet, um so eine Bindung der Fasern untereinander zu ermöglichen. So lassen sich nach Herstellerangaben zufolge in einem Arbeitsgang bis zu 20 cm dicke Dämmschichten auftragen. Zellulosedämmstoff kann also an allen üblichen

Hüllflächen eingesetzt werden. Laut Hersteller bietet sich besonders im Leichtbau der Einsatz von Zellulose an, da dieser winddicht sein soll. Dies steht aber nicht im Widerspruch dazu, dass das Dämmmaterial an undichten Stellen der Außenhaut wie die meisten Dämmstoffe durch vorbeigleitende Außenluft auskühlen und dadurch an Dämmwirkung verlieren kann. Allein zur Vorbeugung sollte man einen offenporigen Dämmstoff zur beidseitigen Winddichtigkeit immer kaschieren. Des Weiteren sollte Zellulosedämmstoff konstruktiv besonders sorgfältig vor Wasser geschützt werden; unter anderem, weil die zum Brandschutz zugegebenen Borsalze durch Wasser ausgewaschen werden können. Ein großes Problem beim Einblasverfahren ist allerdings die fehlende einfache Kontrollmöglichkeit, ob die Hohlräume auch sorgfältig ausgefüllt werden. Ein Nachblasen wird sehr häufig nötig sein. Innenraumrelevante Schadstoffe: Bei der Verarbeitung von Zellulosedämmstoff kommt es zu Staubentwicklung, gegen die Schutzmasken getragen werden sollten. Die enthaltenen Borsalze dienen als Flammschutzmittel und wirken gleichzeitig gegen Schädlingsfraß und Schimmelpilzbefall. Bei Brand verkohlt der Dämmstoff lediglich. Zellulosedämmstoff kann als gesunder Dämmstoff eingestuft werden. Physikalische Daten: Wärmeleitfähigkeit [W/mK] U-Wert für 10 cm Zellulosedämmstoff (winddicht) [W/m2K] Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl Rohdichte [kg/m3] Brandschutzklasse Druckfestigkeit Schichtdicke [cm] um einen U-Wert von 0,40 zu erreichen Schichtdicke [cm] um einen U-Wert von 0,20 zu erreichen

Lambda λ Gruppe 10 cm

0,045 0,45 1 – 1,5

Rho ρ Sigma σ Gruppe 040

35 – 60 B2 unbelastbar 11,3

Gruppe 020

22,5

Daten zum Primärenergieaufwand: Primärenergieaufwand pro m3 Dämmstoff Primärenergieaufwand, um einen U-Wert von 0,4 zu erreichen Primärenergetische Amortisationszeit

Kosten: Kosten [€/m2] bei einer Dicke von 16 cm als Dämmplatte

13,5 kWh 1,4 kWh 3 – 10 Wintertage 23,00

847

13.15 Wärmedämmung

Fazit: Zellulose ist – sehr umweltfreundlich, relativ preiswert, im Leichtbau äußerst empfehlenswert, – beim Einblasen ist nacharbeiten erforderlich

13.15.2 Holzwolle als Leichtbauplatten Herstellung und Entsorgung: Holzwolle-Leichtbauplatten bestehen aus langfaserigen gehobelter Fichtenholzwolle, die mit kaustisch gebundenem Magnesit, Gips oder Zement gebunden ist. Der Rohstoff ist wegen der vielen einheimischen Holzverarbeiter nahezu unbegrenzt vorhanden. Die Platten werden der hohen Temperaturen gepresst und dann getrocknet. Gegen Verrottung wird Holzwolle mit Bittersalz imprägniert. Als Umweltbelastungen im Rahmen der Herstellung sind nur die zu nennen, die bei der Herstellung der Bindemittel anfallen. Leichbauplatten aus Holzwolle sind nicht wiederverwendbar, da sie meistens fest eingebaut sind und beim Ausbau beschädigt werden. Material und Einsatzbereich: Holzwolle wird fast ausschließlich in Form von Leichtbauplatten angeboten, da reine Holzwolle leicht entflammbar ist und damit den notwendigen Brandschutz nicht erreicht. Die Leichtbauplatten eignen sich für leichte Trennwände. Sie haben auch einen schalldämmenden Effekt; unverputzt wirken sie als Schallabsorber (Schallschlucker). Sie werden häufig als Verbundplatten in Verbindung mit Dämmstoffen wie Mineralwolle oder Polystyrol angeboten, da diese einen wesentlich besseren Dämmwert haben. Holzwolle – Leichtbauplatten sind zum Selbstbau geeignet; unter anderem, da sie leicht sind, sie leicht zu sägen sind und die Verarbeitung gesundheitlich unbedenklich ist. Sie können gedübelt, genagelt oder mit Klebemörtel aufgebracht werden. Bei Durchfeuchtung (selbst bei 30 %) bleibt die Wärmedämmwirkung weitgehend erhalten.

Gegen Schädlinge ist Holzwolle beständig. Innenraumrelevante Schadstoffe: Bei der Verarbeitung der Materialien kommt es beim Zuschneiden zu Staubentwicklung, gegen die man sich mit Staubschutzfiltern helfen kann. Bei Brand entstehen durch die Holzwolle keine toxischen Gase. Es entstehen die holzüblichen Zersetzungsgase, die bei Holz je nach Brandbedingungen (Luftqualität, Holzfeuchte etc.) entstehen. Physikalische Daten: Wärmeleitfähigkeit [W/mK] U-Wert für 10 cm HolzwolleLeichbauplatten [W/rn2K] WasserdampfDiffusionswiderstandszahl Rohdichte [kg/m3] Brandschutzklasse Druckfestigkeit Schichtdicke [cm] um einen U-Wert von 0,40 zu erreichen Schichtdicke [cm] um einen U-Wert von 0,20 zu erreichen

Lambda λ Gruppe 10 cm

0,09 0,9 2–5

Rho ρ Sigma σ Gruppe 040

360 – 570 B1 unbelastbar 22,5 45

Gruppe 020


167 kWh 35,6 kWh

13A+I

Kosten: Kosten [€/m2] bei einer Dicke von 16 cm Heraklith Dicke von 5 cm Homatherm Holzfaser-Dämmplatten

19,50 8,00

Fazit: Holzwolle ist – umweltfreundlich, für den Selbstbau geeignet, hat zusätzliche Schalldämmwirkung, – auch als Verbundplatte mit Mineralwolle oder PS – als reine Leichtbauplatte ein schlechten U-Wert

13.15.3 Holzweichfaser Herstellung und Entsorgung: Einheimische Nadelholzabfälle werden zerhackt und zerschnitzelt bis sie in Fasern vorliegen. Dann werden die fasern mit Wasserdampf aufgeweicht, zu Platten ausgerichtet und getrocknet.

848

13A+I


Platten, die als Regenschutzschicht eingesetzt werden, werden zusätzlich in Bitumen getränkt. Die Rohstoffvorräte können wohl als ausreichend bezeichnet werden. Außer der Primärenergieerzeugung von etwa 785 kWh zur Herstellung von 1 m3 Holzweichfaserplatten werden als Umweltbelastungen vor allem die Abwasserverunreinigungen festgestellt. Der bei der Produktion durch Hydrolyse der Hemizellulosen entstehende Zucker belastet das Abwasser als Sauerstoffverzehrer. Unbeschädigte Platten können wieder eingebaut werden und andere, sofern sie nicht bitumieniert sind, können in manchen Ländern als Brennholz genutzt werden (in Deutschland verboten). Ansonsten ist das nichtbituminierte Holz verrottbar oder kompostierbar. Material und Einsatzbereich: Holzweichfaserplatten eignen sich für eine ganze Reihe von Bauteilen. Teilweise ist ein Nut- und Federprofil vorgegeben. Sie bieten sich sowohl als Dämmplatten sowie als Ausbauplatten an. Bei dickeren Dämmschichten werden sie allerdings schwer. Dämmplatten sind feuchtigkeitsempfindlich. Im Fußbodenbereich sind die Platten zur Trittschalldämmung einsetzbar. Als Schalungsmaterial eignen sich Holzweichfaserplatten besonders gut: Bei einer nachträglichen Dämmung zwischen den Sparren, die von der Innenseite her durchgeführt wird, können sie als außenseitiger winddichter Abschluss vor einer Hinterlüftungsebene eingesetzt werden. Für einen Holzwerkstoff lassen sie sich vergleichsweise leicht schneiden. Auch als winddichter Näseeschutz bei Dächern mit mindestens 20° Dachneigung sind sie einsetzbar. Holzweichfaserplatten sind verglichen mit üblicher Dachpappe diffusionsoffen und können damit als oberer Anschluss der Dämmung ohne Hinterlüftungs-

schicht verwendet werden. Des Weiteren sind Holzweichfaserplatten als innenseitiger Abschluss einer Dämmschicht geeignet, um anschließend die obligatorische Dampfbremse großflächig auf ihrer Unterseite anzubringen. Innenraumrelevante Schadstoffe: Normale Holzweichfaserplatten gelten als gesundheitlich ebenso unbedenklich wie unbehandeltes Massivholz. Mehrschichtplatten sind allerdings oft verleimt. Bei Brand entstehen keine toxischen Gase. Es kommt zu Verschwelungen. Die bituminierten Platten sollten in der Regel nur als außenliegend Untersannbahn eingesetzt werden und beeinträchtigen dann auch nicht die Innenraumluft. Physikalische Daten: Wärmeleitfähigkeit [W/mK] U-Wert für 10 cm Holzweichfaserplatten [W/m2K] Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl Rohdichte [kg/m3] Brandschutzklasse Druckfestigkeit Schichtdicke [cm] um einen U-Wert von 0,40 zu erreichen Schichtdicke [cm] um einen U-Wert von 0,20 zu erreichen

Lambda A 0,05 – 0,06 Gruppe 10 cm 0,5 – 0,6 5 – 10 Rho ρ Sigma σ Gruppe 040 Gruppe 020

130-270 B 1, B“ 0,069 12,5 – 15 25 – 30


785 kWh 113 kWh 8 – 16 Monate

Kosten: Kosten [€/m2] bei einer Dicke von 8 cm

33,00

Fazit: Holzweichfaser sind: – sehr umweltfreundlich, haben viele konstruktive Vorteile, – als reiner Dämmstoff für dicke Schichten etwas zu teuer bituminiert als Regenschutzschicht

13.16 Winddichtigkeit und Dampfdiffusion Wasser kann nicht nur von außen in Bauteile eindringen, es kann auch von innen kommen. Die feuchtwarme Luft aus dem Badezimmer kann durch winzige Ritzen in der oberen

Dachfensterverkleidung in die dahinterliegende Mineralwollschicht eindringen. An eiskalten Wintertagen bildet sich dort Kondenswasser und verwandelt sich sogar in Eis. Wenn

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13.16 Winddichtigkeit und Dampfdiffusion

dann die Sonne wieder kräftig scheint, das Eis auftaut kann das Kondenswasser in den Raum abtropfen. Eine Keine Ursache mit einer großen Wirkung, denn eine durchfeuchtete Dämmung verliert ihre Wirkung. In Häusern sind immer beachtliche Luft- und Feuchtigkeitsmassen in Bewegung. Ursache ist zum Beispiel der Wind, der meist aus Richtung Westen weht: Durch kleinste Fugen und Ritzen gelangt der Luftzug vor allem auf der Westseite ins Haus. Auf der Ostseite sucht sich die Luft ihren Weg nach draußen. Im Winterhalbjahr sorgt außerdem die Heißung dafür, dass Luft von unten in Richtung Dach gedrückt wird. Ähnlich wie bei einem Heißluftballon bewirkt die Erwärmung einen gewissen Auftrieb. Je wärmer es drinnen ist und je kälter es draußen ist, desto stärker ist der Auftriebeffekt. Durch winzige undichte Stellen in der Außenhülle können so im Laufe der Zeit große Luftmengen entweichen - und obendrein viel Feuchtigkeit. Die Luft transportiert (siehe auch Lernfeld 11) Wasser, das in der Wohnung verdunstet. Ist die Feuchtigkeit erst einmal in die äußere Gebäudehülle eingedrungen, kann sie dort zu schweren Bauschäden führen und bleibt unter Umständen sogar unentdeckt. Typische Gefahrenpunkte sind neben der Abdichtung von Dachflächenfenster auch der Kniestock, Gaubenanschlüsse und Rohrdurchführungen. Die optimale Abdichtung gilt hier als Voraussetzung für den Erfolg des Energiesparkonzepts. Mittlerweile bietet die Industrie eine Vielzahl winddichten Materialien an, die vor allem die Dachdämmung zur Raumseite vor Luftzug schützen sollen. Die Palette reicht von Dampfsperrfolien aus Alu und/oder Kunststoff bis zu Dampfbremsen auf Polyamid- oder Zellulosebasis. Auch Holzwerkstoffplatten lassen sich als winddichte Ebene verarbeiten. Je nach Anwendungsfall ist die unterschiedliche Wasserdampfdurchlässigkeit wichtig. Bei diffusionsoffener Dampfbremse soll die eingedrungene Feuchtigkeit nicht gefangen sein, sondern kann im Laufe der Zeit wieder entweichen. Spezielles Zubehör ergänzt das Angebot:

– Klebebänder, Dichtstoffe, Klebmassen, um Folien und Platten luftdicht untereinander und mit anderen Materialien wie Holz oder Stein zusammenzufügen, – Dicht- oder Kompribänder aus aufquellenden, dauerelastischen Materialien, zum Beispiel für den Fenstereinbau, – Gummimanschetten, um Rohre und Kabel durch die luftdichte Schicht zu führen. Egal ob eine Winddichtigkeit für einen Neubau hergestellt wird oder ob man nur die Dämmung optimieren möchte, wichtige Einbauregeln sollten eingehalten werden: – Überprüfen, ob die Winddichtigkeit gewährleistet ist, durch das Blower-DoorVerfahren (siehe Lernfeld 11). – Folien nie auf feuchte oder unebene Untergründe (raues Holz, sandigen Putz oder gar unverputztes Mauerwerk) kleben. – Alle zu klebenden Flächen gründlich von Staub verfreien. Im Zweifelsfall Folien nicht nur verkleben, sondern auch mechanisch befestigen (zum Beispiel mit Anpresslatte und Kompriband). Klebeverbindungen an Folien, die unter Spannung stehen, weil zum Beispiel der Dämmstoff zu sehr dagegen drückt müssen vermieden werden. Holzwerkstoffplatten, die stoßweise mit Klebebändern abgedichtet werden, sind eine Alternative. – Luftzug vorsichtig auch an schwer zugänglichen Stellen überprüfen – Eine dichte Dampfbremse kann bei späteren Bauarbeiten leicht beschädigt werden, zum Beispiel beim Transport von Latten. Deshalb ist die Kontrolle und das Ausbessern wichtig. – Je dichter das Haus ist, desto perfekter muss die Lüftung sein. – Wasser- oder gar Schimmelflecken können auf einen Bauschaden hinweisen. Ungleichmäßig vom Dach tauender Schnee ist ein Indiz für schlechte Dämmung. Hier wären die Ursachen zu klären. – Weitere Infos zu dem Thema gibt es im Internet und www.wohnungslüftung-ev.de oder unter www.flib.de.

13A+I

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13.17 Dachabdichtung

13A+I

Die Dachabdichtung wirkt als wasserdichte äußere Dachhaut. Abdichtungen aus bituminösen Bahnen nach Tabelle 13.2 sind meist vollflächig geklebt und mehrlagig auszuführen. Eine Lage darf aus geeigneten bitumenbeständigen hochpolymeren Bahnen (Kunststoffbahnen) bestehen und als untere, mittlere oder obere Lage angeordnet sein. Wurzeleinwuchs an bepflanzten Dächern gefährdet bituminöse Abdichtungen. Bahnen und Massen mit speziellen Zusätzen (z.B. Preventol) bieten hier die notwendige Sicherheit. Wegen zu erwartender thermischer Verformungen dürfen Bitumenbahnen mit Metallbandeinlage nicht für die Dachhaut verwendet werden (Ausnahme: Dächer mit Belag oder Begrünung). Bitumenbahnen mit Rohfilzeinlage sind für Dachabdichtungen ungeeignet. Abdichtungen aus hochpolymeren Stoffen werden mit Einzelbahnen bis 2 mm Dicke aus passend vorgefertigten Planen (13.3) oder als Beschichtun-gen aus polymerisierenden oder abtrocknenden Flüssigkeiten (meist mit Einlage eines verstärkenden Trägerstoffs) hergestellt. Mehrlagige Kunststoffabdichtungen sind aus klebetechnischen Gründen nicht ausführbar. Reine Kunststoffabdich-tungen sind daher einlagig und lose verlegt. Die Gefahrenpunkte gegenüber der mehrlagigen bituminösen Abdichtung liegen bei den Nahtverbindungen und in der Beanspruchung auf Durchstanzen, die Vorteile beim Auffinden und Reparieren von Schadstellen. Auch Material- und Arbeitszeitersparnis und weniger Abhängigkeit vom Wetter beim Verlegen begünstigen die Verbreitung einlagiger Kunststoff-Dachabdichtungen. Plastomere (Thermoplaste) bleiben durch die Zugabe flüchtiger Lösungsmittel („Weichmacher“) auch bei niedrigen Temperaturen bis zu – 30° C dauerhaft elastisch. Die gleichen Lösungsmittel ermöglichen quellverschweißte Nahtverbindungen. PIB-Bahnen (Polyisobutylen), licht- und UVbeständig, reißfest bis 400 %, unbeständig gegen Fette, Öle. PVC-Bahnen (Polyvinylchlorid), bevorzugt für Planendeckung; Achtung:

nicht alle PVC-Bahnen sind bitumenverträglich (13.3)! ECB-Bahnen (Äthylen-Copolymerisation) mit eingelagertem Bitumen, reißfest, sehr dehnfähig (bis 500 %) und bitumenverträglich. Sie verbinden die günstigen Eigenschaften des Bitumens (Plastizität, Dichtwirkung, Witterungsbeständigkeit) mit der hohen Zähigkeit eines thermoplastischen Kunststoffs. Die bituminösen Bestandteile verbessern die Flexibilität bei tiefen, die Kunststoffanteile die Standfestigkeit bei hohen Temperaturen. Elastomere (Kautschukelastomer-Bahnen) haben losevernetzte Moleküle. Sie sind daher von Natur aus hochelastisch, ferner dehnfähig bis 650 %, einreißfest bis 3 N/mm2, sehr dampfdicht und sehr widerstandsfähig gegen Witterungseinflüsse, ferner gegen chemisch aggressive Stoffe und gegen Durchstanzen. Ihre Molekularstruktur bleibt zwischen – 40° C und 100° C stabil. Nahtverbindungen erfolgen durch spezielle Kleber, Vulkanisieren oder Klebebänder. Planen werden meist lose verlegt, Bahnen lassen sich mit speziellen Bitumen auch verkleben. Beispiel CR-Bahnen (Chloropren-Rubber).

Verarbeitungsrichtlinien der Hersteller hochpolymerer Bahnen enthalten wichtige Hinweise, z.B. auf Unverträglichkeit mit bestimmten Materialien, Empfindlichkeit gegen Durchstanzen oder gegen UV-Strahlung, ebenso auf notwendige Trennschichten, geeignete Kleber und Detaillösungen. Konstruktive Einzelheiten zeigen die Bilder 13.55b, e,g. Der Oberflächenschutz mindert den Alterungsprozess der Dachhaut infolge ultravioletter Strahlung, Feuchtigkeits- und Temperaturwechsel. Dunkle, ungeschützte Dachflächen verzeichnen Temperaturunterschiede bis 80 K. Heller Oberflächenschutz reflektiert einen wesentlichen Teil der Sonneneinstrahlung. Leichter Oberflächenschutz kann aus Splitt, Granulat oder Beschichtungen bestehen. Polymerbitumenbahnen (PYE) müssen, Elasto-

851

13.18 Gründach

merbitumenbahnen (PYP) können solche Schutzschichten erhalten. Schwerer Oberflächenschutz aus Kiesschüttungen (0 15/30 mm) ab 5 cm Dicke ist besonders wirksam, denn er bietet zugleich Widerstand gegen mechanische Beanspruchungen und Abheben lose verlegter Dachhaut infolge Windsog. Zugleich erfüllt er wesentliche Brandschutzvorschriften. Mechanische Befestigungen sollen Sogkräfte aus Wind aufnehmen. Sie sind an allen Dachrändern und Dehnungsfugen durch Schrauben oder Nageln von Metallbändern und Profilen vorzusehen. Notwendig sind sie bei Dächern aus Trapezprofilblechen sowie unter bestimmten Bedingungen bei Dämmungen aus Hartschaum. Gegen Abheben infolge Windsog sichert man die Dachabdichtungen durch Auflast (13.4), Verklebung und mechanische Befestigungen. Dabei sind die Randbereiche besonders gefährdet vor allem an den Ecken (13.56).

Fällen genügen großformatige Plattenbeläge (≥ 3 cm dick) auf höhenverstellbaren und gegen Eindrücken und Durchstanzen gesicherten Stelzlagern als Oberflächenschutz (13.55c). Schwere Schutzschichten aus mörtelverlegten Platten, Beton, Kies, Mutterboden oder Filterplatten sind durch Trennlagen (z.B. PE-Folie) von der Dachabdichtung zu trennen (13.55d). Umkehrdächer erhalten mit den schweren Belägen zugleich die notwendige Sicherheit gegen Abheben und Aufschwimmen der Dämmplatten. Anschlussbeispiele zeigen die Bilder 13.55j bis o. Dachbegrünungen und -bepflanzungen erfordern besonders hochwertige Abdichtungen. Alle Anschlussbereiche sind zur besseren Entwässerung und Wartung von Begrünung freizuhalten und durch groben Kies oder Plattenbelag zu ersetzen.

13A+I

Bild 13.59: Bild 13.58:

Vereinfachte Flächeneinteilung (bis 20 m Gebäudehöhe) zur Sicherung gegen Windsog

Genutzte Dachflächen für einfache Beanspruchung dienen dem Personenaufenthalt, schwere Beanspruchung liegt bei befahrbaren oder bepflanzten Dächern vor. In einfachen

Standardaufbau eines begrünten Daches

Extensive Begrünungen (bis etwa 15 cm Wuchshöhe) verlangen nur relativ dünnen Schichtenaufbau und gelten als Alternative zur Bekiesung. Intensive Begrünungen für Pflanzen mit dickerem Bodenaufbau erfordern ständige Pflege und besondere Nachweise bei der Planung.

13.18 Gründach Galten Gründächer noch vor einigen Jahren als Luxus und ausgefallene Idee von Bauherren, bekommt diese Art des Daches immer mehr an ökologischer Bedeutung. Durch die fortschrei-

tende Bebauung der Landschaft werden die natürlichen Lebensräume immer geringer. Das Klima in der Stadt ist im Gegensatz zu dem Land dadurch gekennzeichnet, dass es in den

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Städten, gerade im Sommer, wesentlich wärmer ist als auf dem Land, da die Sonnenenergie nur durch Grünflächen aufgenommen und positiv umgesetzt werden kann. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit von Gründächern gerade für den Städtebau. Ein Gründach kann man als Flachdach, flach geneigtes oder geneigtes Dach ausbilden. Man unterscheidet zwischen extensiv und intensiven Dachbepflanzungen.

13.18.1 Aufbau des Gründaches Da bei Gründächern eine Vegetationsfläche erreicht werden soll, die z.B. einem Garten ähneln, ist es wichtig, das die Funktionen eines Bodens auf das Dach übertragen werden. Dies ist nur möglich, wenn der Aufbau des Daches in Schichtbauweise mit bestimmten Stoffen vorgenommen wird. Im allgemeinen gilt folgender Aufbau:

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Bild 13.60:

Gesamtschichtaufbau eines dreischichtigen Gründaches a) Warmdach mit Dränschicht aus Schüttstoffen, extensive Begrünung b) Umkehrdach mit Dränelement aus wärmedämmendem Kunststoff, intensive Begrünung

Dachneigung: Wie die verschiedenen Konstruktionen der Dachaufbauten, hat auch die vorhandene oder geplante Oberflächenneigung eine Auswirkung auf die Dachbegrünung. Bei Flachdächern mit geringer Neigung ist in erster Linie die für die schadlose Abführung des Niederschlagswassers erforderliche Mindestneigung von Bedeutung. Nach den Richtlinien werden unterschiedliche Neigungsgruppen unterschieden:

Dachneigung von 0 bis 2 % (0 bis 1°) Wenn Dächer weniger als 2 % Gefälle aufweisen, kann eine Begrünung durchgeführt werden, weil im System der Dachbegrünung grundsätzlich mehr Wasser gespeichert werden kann, als zur Versorgung der Pflanzen gebraucht wird. Allerdings ist auf eine höhere Anforderung an die Dachabdichtung zu achten.

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13.18 Gründach

Bild 13.61:

Geneigtes Gründach: Traufdetail Die darunter befindliche Gebäudewand ist eine zweischalige Konstruktion mit Außendämmung und hinterlüfteter Wetterschale aus Holzbrettern. 1 Traufdeckbrett, 2 Eckverbinder, 3 Dränrohr über giebelseitigen Wasserspeier entwässert, 4 vorkonfektionierte Dichtungsbahn mit Wurzelschutz, 5 Erdsubstrat, 6 ggf. zusätzliche Wärmedämmung nach dem Prinzip des Umkehrdaches, 7 Zahnbrett, 8 Traufschalung, 9 Randbohle, 10 Sparren, 11 NF-Schalung, 12 Deckbrett für Hinterlüftung, 13 Luftspalt, 14 Füllpaneel mit Dämmung, 15 Deckleiste, 16 Verbindungsbolzen für Kantholzkonstruktion, 17 Putzabschlußleiste, 18 und 19 Kantholzrähme für Sparrenauflager bzw. oberer Wandabschluss

Dachneigung > 2 bis 5 % (>1 bis 3°) Bei diesem Neigungswinkel steht den Pflanzen auch noch ein ausreichender Wasservorrat zur Verfügung, aber die Belastung der Dachabdichtung infolge rascheren Abflusses der Niederschläge geringer wird. Es reichen die üblichen Dachabdichtungen mit zweilagigen Bitumenbahnen und einlagigen Kunststoffbahnen aus. Eine Dachbegrünung ist problemlos möglich. Dachneigung > 5 bis 36 % (>3 bis 20°) Bei Dächern mit diesen Oberflächenneigungen sind sowohl bezüglich der späteren Wasserbevorratung als auch der Erosion entsprechende Maßnahmen zu berücksichtigen. Durch die starke Neigung fließt der Niederschlag relativ rasch ab. Damit kann im System weniger Wasser gespeichert werden. Die erhöhte Abflussgeschwindigkeit verursacht gleichzeitig eine

zunehmende Oberflächenerosion, die unter ungünstigen Voraussetzungen zum Abtrag des Grünaufbaus führt. Ab einer Dachneigung von etwa 15° (27 %) wird eine zusätzliche Schubsicherung erforderlich. Dies können Schubschwellen auf der Unterkonstruktion sein oder durch aufgelegte Rutschsicherungen im Grünaufbau ausgebildet sein. Schichtenaufbau und geeignete Stoffe Im Gegensatz zu bodengebundenen Vegetationsflächen sind bei der Dachbegrünung eine Reihe von Funktionen bin Verbindung mit dem begrünten Gebäude zu berücksichtigen, die in Schichtenbauweise mit bestimmten Stoffen erreicht werden. Der Regelaufbau von Gründächern besteht aus Schutzlage, Dränschicht, Filterschicht und Vegetationsschicht.

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Bild 13.62:

Regelaufbau von Gründächern. Bei Bedarf kann zwischen 5 und 6 noch eine Schutzlage eingebracht werden. 1 = Tragkonstruktion Stahlbeton 2 = Ausgleichsschicht und Dampfsperre 3 = Wärmedämmung 4 = Dampfdruckausgleich 5 = Wurzelbeständige Dachdichtung 6 = Dränschicht 7 = Filterschicht 8 = Vegetationstragschicht 9 = Vegetation

über der Dachdichtung eine Dränschicht angeordnet wird. Diese Schutzschicht soll verhindern, dass die Dachdichtung durch die darüber liegenden Stoffe beschädigt wird. Die Schutzschicht kann z.B. aus Kunstoffen, Kunststoffvlies oder Estrich sein. Die Dränschicht hat die Aufgabe, das Wasser, das durch die Vegetationstragschicht gelangt, aufzunehmen und in die dafür vorgesehenen Ablaufvorrichtungen weiterzuleiten. Durch die Dränschicht wird Staunässe und die damit verbundene Möglichkeit von Schäden der Konstruktion verhindert. Die Dränschichten werden oftmals durchwurzelt und sollten daher aus Stoffen bestehen, die Wasser speichern können. Die Dränschicht kann aus natürlichen Mineralstoffen, wie Splitt, Schotter, Sande, Kiese, Lava oder Bims, aus synthetischen Mineralstoffen, wie Blähton oder Blähschiefer, aus mineralischen Recyclingstoffen, aus z. B. Bauwerksabbrüchen, oder aus Kunststoffen, wie z.B. Polyethylenschaumstoffflockenmatten bestehen.

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Bild 13.64: Bild 13.63:

Schutzmatten sollten möglichst in Rollen verlegt werden. Hier wurden nur Teilstücke verwendet, die leicht vom Wind verblasen werden.

Die Schutzschicht soll die Dachabdichtung bzw. die Wurzelschutzbahn gerade während der Bauphase vor Beschädigungen durch mechanische Angriffe schützen aber auch bei der späteren Pflege des Gründaches. Schutzlagen müssen auch dann vorgesehen werden, wenn

Extensiv substrat für mehrschichtigen Aufbau.

Aufbaubeispiel: Dränschicht 5 cm dick, aus Blähton gebrochen Körnung 2 bis 8 mm Vegetationstragschicht: 10 cm dick, aus Blähton, 1 bis 8 mm (90 Vol.- %) und Einheitserde oder Grüngutkompost (10 Vol.- %)

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13.18 Gründach

Bild 13.65:

Dränageelemente aus Polystyrol sind einfach zu verlegen. Die Fugen sind möglichst eng auszubilden, vor allem dann, wenn ein zweischichtiger Aufbau ohne Filter vorgesehen ist.

a)

b) Bild 13.66:

a) Wasserspeicherfähige Dränstoffe werden von den Pflanzen auch als Wurzelraum genutzt; sie durchdringen dabei das Filtervlies Problem los b) Beim Ausrollen von Vlies als Filter oder Schutzlage ist auf ausreichende Überlappung zu achten

Die Filterschicht hat die Aufgabe, Schlämmstoffe, die durch das Wasser aus der Vegetati-

onsschicht ausgespült werden, herauszufiltern. Dadurch wird die Funktion der Dränschicht gesichert und ein Verschlämmen der Abflussleitung verhindert. Filterschichten bestehen aus Geotextilien, das sind Kunststofffäden aus z.B. Polypropylen oder Polyester, die durch thermische oder mechanische Verfestigung zu Vliesen geformt werden oder aus organischen Stoffen bestehen. Die Anforderungen an die Vegetationsschicht ist sehr vielseitig. Einerseits muss diese Schicht Wasser speichern können, ein gewisses Luftporenvolumen aufweisen und Nährstoffe speichern können und andererseits muss sie wasserdurchlässig sein, um bei starkem Regen eine Überflutung zu verhindern. Außerdem muss eine hohe Raumstabilität gegeben sein, damit ein ausreichender Wurzelraum gegeben ist. Da sich bestimmte Anforderungen teilweise gegenseitig beeinflussen, ist eine Auswahl für die Vegetationsschicht meist sehr schwierig. Je nach Dachbegrünung und Nutzung fällt die Zusammensetzung unterschiedlich aus. Am besten eignet sich nicht bindiger bis schwach bindiger Sandboden, dem Sand und organische Substanzen zugesetzt werden. Wichtig bei der Planung eines Gründaches sind die konstruktiven Gegebenheiten. Wenn man ohne Berücksichtigung der Dachkonstruktion arbeitet kann dies zu Schäden an der Tragkonstruktion, der Wärmedämmung oder der Dachabdichtung kommen. Nachdem die konstruktiven Gegebenheiten abgeklärt sind muss man sich über die Art der Dachbegrünung im klaren sein. Man unterschiedet hierbei grundsätzlich zwischen Intensivbegrünung und Extensivbegrünung.

13.18.2 Intensivbegrünung Bei der Intensivbegrünung können fast alle Pflanzen verwendet werden, die man auch in „normalen“ Gärten findet. Auf diesen Gründächern können, Gräser, Rasen, Stauden und auch kleine Bäume wachsen. Außerdem können Sitzplätze und Wasserflächen eingebaut werden. Des weiteren ist es möglich das Dach als Gemüsegarten zu nutzen. Hierbei ist aller-

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dings darauf zu achten, das die Aufbaudicke zwischen 25 und 100 cm beträgt um die Standsicherheit von Pflanzen zu gewährleisten. Ist nur eine Rasenfläche vorgesehen, kann der Aufbau auch nur 15 bis 20 cm betragen. Voraussetzung für eine Intensivbegrünung ist die Berücksichtigung bei der statischen Berechnung. Nur wenn die Dachkonstruktion auf die zusätzlichen Lasten ausgerichtet ist, kann eine solche Dachbegrünung aufgebaut werden. Beispiel: Für eine durchschnittliche Intensivbegrünung mit einem Aufbau von 30 cm sollte eine ständige Last von 0,35 bis 0,40 kN/m2 angenommen werden.

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Bei Neubauten kann man diese Mehrbelastung schon von vornherein mit einberechnen. Damit sind die daraus entstehenden Mehrkosten der Konstruktion eher gering. Die meisten vorhandenen Bauten haben diese Vorraussetzung nicht und müssten daher mit einem extremen Aufwand und den damit verbundenen Kosten „umgerüstet“ werden. Grundsätzlich gilt das Intensivbegrünung nur auf geringer Neigung (bis 10°) angelegt werden dürfen, da bei höherer Neigung und den oben genannten Aufbaudicken eine Erosionsgefahr besteht. Die Intensivbegrünung stellt die hochwertigste Form der Dachbegrünung dar, ist aber zugleich die kosten- und zeitintensivste Form.

Eine einfache Intensivbegrünung ist daher eine gute Alternative. Bei dieser Form wird auf höhere Sträucher bzw. Bäume verzichtet. Die daraus entstehende Aufbauhöhe liegt bei 15 bis 25 cm Dicke und ergibt eine Nutzlast von 0,18 bis 0,30 kN/m2. Das typische Beispiel für eine solche Begrünung ist das Grasdach. Dieses Dach braucht meist nur ein mal im Jahr gemäht werden und muss nur bei längeren Trockenperioden zusätzlich bewässert werden. Diese Gründächer können auf Dächern mit einer Neigung von 20 bis 25° vorgesehen werden.

Bild 13.68:

Wasser, Steine und eine reich gegliederte Vegetation prägen dieses intensiv begrünte Gärtchen auf dem Dach

13.18.3 Extensivbegrünung

Bild 13.67:

Der Garten auf den Intensivdach setzt sich durch geschickte Pflanzenauswahl bis in den Wintergarten fort.

Extensivdächer haben im Gegensatz zu Intensivdächern eine geringere Schichtdicke (5 bis 15 cm) und eine Nutzlast von 0,6 bis 2,4 kN/m2. Der Unterschied liegt vor allem in der Nutzung und der Pflege. Während Intensivbegrünung eine ständige Pflege bedürfen ist bei einer Extensivbegrünung eher darauf zu achten Pflanzen zu verwenden die keinerlei Pflege bedürfen. Die Extensivbegrünung kann nur dann erfolgreich sein, wenn die Auswahl der Pflanzen auf den Standort abgestimmt sind. Man sollte grundsätzlich eine Vielzahl von Pflanzen verwenden, um eine Monokultur zu vermeiden. Grundsätzlich sind Extensivbe-

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13.19 Traufe, Ortgang, First

grünungen als Alternative zu Bekiesungen zu verstehen, die nicht die Vorstellung eines schönen Gartens erfüllen sollen. Das heißt aber noch lange nicht, dass eine Extensivbegrünung langweilig oder unstrukturiert ist.

Egal für welche Art von Dachbegrünung man sich entscheidet, der ökologische Nutzen ist in allen Fällen gegeben.

Bild 13.70: Bild 13.69:

Extensiv – Schrägdach mit großer Artenfülle

Extensivbegrünung aus heimischen Pflanzenarten, Vorwiegend Sedum Arten, Färberkamille und Gräser 13A+I

13.19 Traufe, Ortgang, First Traufe und Ortgang können sowohl ohne als auch mit Überstand ausgebildet werden. Dachüberstände (Dachvorsprünge) haben sich in vieler Hinsicht als zweckmäßig erwiesen, deshalb sollte möglichst nicht darauf verzichtet werden. Die Dachüberstände schützen das Gebäude vor Regen, Schnee und Hagelschlag. Im Sommer schützen sie vor starker Sonneneinstrahlung. Nicht zuletzt prägen die Dachüberstände auch den Gesamteindruck eines Hauses. Die Art des Dachvorsprungs lässt auch oft auf die Dachkonstruktion erkennen. Durch Traufe und Ortgang erhalten Gebäude ihren Stil und ihren besonderen Charakter. Die Ausbildung der Dachüberstände ist regional verschieden. In Regionen mit viel Regen oder viel Schneefall sind die Dachüberstände

größer ausgebildet als in klimatisch milderen Regionen. Die Traufe ist der horizontale untere und äußere Abschluss von Dachflächen. Vor allem bei steileren Dächern oder bei mehrgeschossigen Gebäuden kann der Dachüberstand sehr knapp gehalten werden. Hier wird häufig ein massives (gemauertes oder betoniertes) Gesims ausgebildet. Flachere Dächer und Dächer von einoder zweigeschossigen Häusern erhalten in der Regel einen Dachüberstand durch auskragende Sparren. Die Sparren können im Bereich des Überstandes unten sichtbar oder verschalt sein. Grundsätzlich muss darauf geachtet werden, dass bei ausgebauten Dachgeschossen zwischen der Dämmschicht und der Dachschalung sowie im Bereich der Dachlattung eine gut funktionierende Belüftung vorhanden ist.

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Bild 13.71:

Gemauertes Gesims

13A+I

Bild 13.72:

Dachüberstand an der Traufe

Bild 13.73:

Dachüberstand an der Traufe mit sichtbaren Sparrenköpfen

Der Ortgang ist der seitlicher Dachabschluss am Giebelmauerwerk.

Bild 13.74:

Haus mit kleinem Dachüberstand und ohne Ortgangüberstand

An den Ortgängen sind Ausbildungen ohne und mit Ortgangüberstände möglich. Hier ist aber nicht nur die Dachform ausschlaggebend, sondern auch die Dachkonstruktion. Zum Beispiel ist bei Sparren- und Kehlbalkendächern ein größerer Ortgangüberstand fast unmöglich. Pfettendächer ermöglichen einen Ortgangüberstand ohne weiteres durch auskragende Pfetten. Man kann durch eine Verstärkung der auskragenden Pfetten einen Überstand im Giebelbereich zur Balkonüberdachung erreichen. Für Ortgänge – im Bereich des Dachabschlusses – sind in der Regel drei unterschiedliche Ausführungen möglich: – Ortgangziegel oder Ortgangstein – Ortgangbrett – Zahnleiste (bei Biberschwanzdeckung)

Bild 13.75:

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Bild 13.76:

Bild 13.77:

Ortgang mit Zahnleiste

An den Ortgängen können die letzten Deckreihen in Mörtel auf dem Giebelmauerwerk verlegt und durch Klammern, Haken o.Ä. gegen Sturm gesichert werden. Der Anschluss zum Giebelmauerwerk kann durch den Außenputz bebildet werden. Da dieser Abschluss nicht immer sauber hergestellt wird, ist es ratsam die Zahnleiste und das Windbrett als Übergang vorzusehen. Zu jedem Dachdeckungsmaterial bieten die Hersteller auch entsprechende Ortgangziegel oder -steine an. Diese Formsteine bilden einen sauberen Abschluss der normalerweise keine Pflege bedarf. Allerdings ist auch die Ausbildung durch Ortgangbretter möglich, die aber, genau so wie die Windbretter, gestrichen werden müssen. Der First ist der horizontale obere Abschluss von Dächern. Er bedarf einer besonderen konstruktiven Gestaltung, da er windexponiert (dem Wind ausgesetzt) ist, als höchste Stelle des Dachs. Er hat die Entlüftung des Daches zu gewährleisten und mit seiner Kontur bestimmt er das Erscheinungsbild des Gebäudes mit. Für Firste von Ziegel- und Dachsteindeckungen gibt es besondere Formziegel = Firstziegel bzw. Firststeine. Sie können trocken (Trockenfirst) oder in Mörtel verlegt werden. Für Trockenfirste gibt es extra Befestigungssysteme. Schiefer-, Schindel-, Reet- und Strohdeckungen erfordern besondere Firstausbildungen.

a)

b) Bild 13.78:

a) Ortgang ohne Dachüberstand mit Ortgangziegeln und Querbelüftung b) Ortgang bei Dachüberstand mit Ortgangbretterm

Bild 13.79:

Firstziegel a) konischer First- und Gratziegel b) Firstziegel mit Überfalzung c) Lüfter-Firstziegel d) Gratkappe

13A+I

860


Bild 13.80: Firstentlüftung a) Lüfter-Firstziegel (vgl. Bild 13.73c) b) Entlüftung mit Lüfter-Formsteinen 1 Spannbahn (z.B. DELTA-Folie) 2 Konterlattung,die die unterseitige 3 Dachlatte 4 Lüftungspfanne Belüftung der Dachziegel ermöglicht 5 Firstziegel

13A+I

861


13A+I

Bild 13.81: Lüftung eines nichtausgebauten Pfettendachs a) Nichtausgebautes, belüftetes Dach b) Ausgebauter Dachraum, nichtbelüftete Dachkonstruktion

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Bild 13.82: Lüftung eines nichtausgebauten Sparrendaches. Traufe, First, Ortgang und Querschnitt durch ein Sparrenfeld. Lufteintritt: hinter Traufblende: Luftaustritt: durch Firstlüfter

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Bild 13.83: Lüftung eines ausgebauten Sparrendaches mit Traufuberstand. Traufe, First und Querschnitt durch ein Sparrenfeld. Lufteintritt: durch Lochblech in Dachlattenebene hinter Regenrinne und durch Traufgesimsverkleidung; Luftaustritt: nach Umleitungen über Firstlüfter. In ihrer Funktion behinderte Lösung, besser wäre Verwendung eines Trockenfirstes. Anordnung der Wärmedämmschicht und Dicke des Lüftungsraumes

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13A+I

Bild 13.84:

Halbrunde Hängedachrinne

Dachflächen werden über Dachrinnen entwässert, die an der niedrigsten Dachlinie (Traufe) mit Gefälle von etwa 0,5 cm auf 100 cm angeordnet werden. Am häufigsten werden halbrunde Hängedachrinnen verwendet. Im Bild sind ein Rinnenquerschnitt sowie Zubehörteile für die Befestigung der Rinne dargestellt. Die Wulst dient der Rinnenaussteifung, sie wird bei Rinnenhaltern mit Nase über diese Vorsprünge gekantet. Die etwa 15 mm breiten Federn werden zur Befestigung der Rinne über den falz und evtl. die Wulst gebogen. Allerdings muss eine Dehnmöglichkeit der Rinne gewahrt bleiben. Der zur Wandseite hin liegende Falz dient ebenfalls der Rinnenaussteifung, jedoch auch dem Einhängen von Traufblechen.

Bild 13.85:

Sonderformen für Dachrinnen

Kastenrinnen werden häufig auf einem Gesims oder Dachüberstand liegend angeordnet. Regenfallrohre führen das Wasser aus der Rinne ab. Sie haben untereinander einen Abstand von 10,0 bis 12,0 m. Runde Regenfallrohre werden am häufigsten verwendet. Sie sind in 2,0 m Längen im Handel erhältlich. Die Fallrohre werden durch Rohrschellen vorwiegend senkrecht an den Wänden befestigt. Um die Entfernung zwischen Rinne und Wand zu überbrücken, können Bögen (60° und 45°) eingebaut werden.

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Bild 13.86:

13A+I

Rundes Regenfallrohr

Bild 13.87:

Fallrohranschlüsse

13.20 Projektaufgabe: Zeichnen Sie den Dachaufbau zu der Projektaufgabe aus den Lernfeld 9 Punkt 9.12. Teil 3 der Aufgabenstellung. Legen Sie ein geeignetes Dachdeckungsmaterial fest und erklären Sie ihren gewählten Dachaufbau. 1. Beantworten Sie folgende Fragen: 2. Wie ist die Durchfeuchtungsgefahr infolge Wasserdampfkondensat konstruktiv beim 3. belüfteten Dach 4. nicht belüfteten Dach 5. Welchen Zweck erfüllen Unterdach und Unterspannbahnen 6. Beschreiben Sie den Standardaufbau des unbelüfteten Flachdachs mit bituminösen Bahnen. 7. Erklären Sie das Prinzip des Umkehrdachs. 8. Nennen Sie geeignete Werkstoffe für Dachabdichtungen. 9. Beschreiben Sie den Unterschied von Intensivbegrünung und Extensivbegrünung. 10. Nennen Sie geeignete Deckungsmaterialien. 11. Welche Dachdämmmaterialien können eingesetzt werden und wie werden sie eingebaut?

13 Planen einer Wasserentsorgung 13.1 Beschaffenheit und Menge städtischen Abwassers Unter den Begriffen Wasserentsorgung, Stadtentwässerung oder Kanalisation versteht man die Ableitung des in Siedlungen und Städten anfallenden Wassers, welches in Schmutz- und Niederschlagswasser eingeteilt wird. Trinkwasser wird durch menschlichen Ge- und Verbrauch verschmutzt → Schmutzwasser (SW). Abfließendes Regenwasser (RW) nimmt auf seinem Weg Schmutzstoffe auf. SW und RW werden beide als Abwasser bezeichnet. SW ist in geschlossenen Rohrleitungen abzuleiten und vor Einleitung in das Gewässer in einer Kläranlage zu reinigen. Auch RW ist in der Regel zu reinigen, sei es durch Versickerung durch die belebte Bodenzone oder durch RW-

Klärbecken. Für die Planung der entsprechenden Rohrnetze, die Auswahl der Baustoffe, aber auch für bauliche Konstruktionsdetails spielen neben der Art des Wassers und seiner Verschmutzung vor allem die Wassermengen die wichtigste Rolle. Zur Berechnung der anfallenden Wassermengen werden Einzugsgebiete (in ha) festgelegt. So kann sich das Einzugsgebiet z.B. einer Siedlung durch die Ansiedlung von Industriegebieten oder einer Schule erweitern. Innerhalb eines Einzugsgebietes werden sämtliche anfallende Wassermengen berechnet. Berechnungsverfahren werden im Folgenden erläutert.

Tabelle 13.1: Beschaffenheit (Inhaltsstoffe, Schmutzwasser – Regenwasser) Abwasser Schmutzwasser (durch menschlichen Ge- und Verbrauch verun- Regenwasser (durch Regen verursachter Oberflächenabreinigtes Reinwasser) fluss) Inhaltsstoffe: anorganisch, absetzbar: Sand, grobe Verunreinigungen Sand, Reifenabrieb anorganisch nicht absetzbar: Salze, Säuren, Laugen (Na + , NH4-, PO43- usw.), Metalle (Cu, Zn, Metalle, Säuren aus Rauchgasen z.B. HNO3, H2SO4, Pb usw.) H2SO3 organisch, absetzbar: Fäkalien, Speisereste, Haare, Hornteile, Wurmeier Tierkot, Holz, Laub, organisch nicht absetzbar: fein verteilte organische Verunreinigungen, Urin, Seife, Tenside, Humusstoffe, fein verteilte organische Verunreinigungen Waschmittel, 106 bis 107 Keime pro ml, darunter KrankheitserreÖlreste. RW ist besonders stark verschmutzt bei Regen ger von Durchfall, Typhus, Ruhr, Hepatitis usw. nach längerer Trockenheit, Verschmutzung nimmt mit wachsender Regendauer ab Reaktion (pH-Wert): i. allg. schwach alkalisch häufig sauer Farbe: frisches Abwasser braun – grau angefaultes Abwasser grau meist hell grau schwärzlich Geruch: frisches Abwasser fäkal, nach Urin; angefaultes Abwasser ekeler- meist unauffällig; regend faulig Summenparameter Man charakterisiert die Abwasserverschmutzung durch die Menge an Sauerstoff, die nötig ist, um die Schmutzstoffe aus der instabilen, faulfähigen Form in die stabile oxidierte Form zu überführen. Soweit die Oxidation durch Bakterien erfolgt, spricht man vom biologischen Sauerstoffbedarf BSB, soweit die Oxidation auf chemischem Wege erfolgt vom chemischen Sauerstoffbedarf CSB. Beide lassen sich im Labor leicht messen. Die spezifischen Mengen der Summenparameter dienen der Bemessung von Kläranlagen: BSB: 60 g O2/Ed; 400 mg/l (Trockenwetteranfall) BSB: ca. 40 mg/l mit Regendauer abnehmend CSB: 120 g O2/Ed; 800 mg/l CSB: ca. 150 mg/l mit Regendauer abnehend Gesamt-Stickstoff: 11 g N/Ed; 73 mg/l Gesamt-Stickstoff: ca. 6 mg/l – „ – Gesamt-Phosphor: 2,5 g/Ed; 17 mg/l Gesamt-Phosphor: ca. 2 mg/l – „ –

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13 Planen einer Wasserentsorgung

Zur Wasserentsorgung gehört die Ableitung häuslicher und betrieblicher Abwässer, sowie nicht versickerter Regenwässer. Schmutzwässer werden einer Kläranlage, Regenwasser über Regenklärbecken einem Gewässer zugeleitet. Schmutzwasserabfluss bei Trockenwetter Qt: Dieser beträgt im Allgemeinen w = 150 l/Einwohner und Tag (l/Ed). Der maximale stündliche Schmutzwasserabfluss max. Qh schwankt im Tagesverlauf zwischen 1/16 (große Gemeinden) und 1/8 (kleine Gemeinden) des durchschnittlichen Tagesabflusses. Im Mittel 1/14 des Tagesabflusses oder rd. 0,005 l/Es unabhängig von der Gemeindegröße. Der kleingewerbliche Abwasseranteil ist eingerechnet. Der spezifische Abwasseranfall [l/Ed] steigt mit der Gemeindegröße, die Stundenspitze flacht ab. Tagesganglinien vgl. LF 12 Bild 12.2. Gewerbliche Großverbraucher sind getrennt zu berücksichtigen. Fremdwasser Qf: Zusätzlicher Abfluss in Trennkanalisationen verursacht durch: – Undichtigkeiten – Dränanschlüsse – Fehlanschlüsse von Oberflächenentwässerungen – in Kanalschächte eindringendes Regenwasser – Gewollte Fehlanschlüsse (z.B. Dachrinnenanschlüsse zur Kanalspülung)

13 13 TT

Übliche Annahme: Qf = 100 % von Qs, verteilt auf 24 h: Qf = 150 l/Ed = 150/(3600 · 24) = 0,002 l/Es Tagesabwasseranfall Qs + Qf ; max Qd = 150 + 150 = 300 l/Ed Stundenspitze max Qh = 0,005 + 0,002 = 0,007 l/Es

Für Gewerbe- und Industriebetriebe, öffentliche Einrichtungen usw. wird das abgeführte Schmutzwasser in Einwohnergleichwerten (EW) angegeben. Der Einwohnergleichwert entspricht der Wassermenge oder Verschmutzung, die ein Einwohner täglich produziert. 1 EW entspricht 150 l/d Abwaser bzw. 60g BSB/d, 120g CSB/d, 11g N/d, 2,5g P/d Verschmutzung. Regenwasserabfluss: Die Regenwassermenge beträgt ein Vielfaches der Schmutzwassermenge. Sie ist abhängig von: 1) Geländegegebenheiten, 2) meteorologischen Gegebenheiten zu 1) Geländegegebenheiten: Der Abfluss ist abhängig von Neigung, Befestigungsart und Durchlässigkeit eines Einzugsgebiets. Diese Eigenschaften werden erfasst durch den Abflussbeiwert ψ (psi) Der Abflussbeiwert ψ gibt an, welcher Prozentsatz des fallenden Niederschlags abfließt. Scheitelabflussbeiwert ψs (Anteil eines Regenereignisses, der abfließt) maßgeblich für Bemessung von Rohrleitungen Jahresabflussbeiwert ψa (Anteil des Jahresniederschlags, der abfließt) ψ ψ Abflussflächen: s a 0,9 – 1,0 0,8 Hartdächer, geneigt 0,8 0,7 Hartdächer, flach 0,6 0,55 Flachdächer, bekiest 0,9 0,8 Asphalt 0,8 0,7 Pflaster, engfugig 0,6 0,6 Pflaster, weitfugig 0,3 – 0,5 0,2 Grasdächer je nach Neigung 0,2 0,4 Kies/Grandwege 0,3 Wiese, Garten: je nach 0 – 0,3 Neigung Der mittlere Abflussbeiwert ψm eines Einzugsgebiets mit unterschiedlich befestigten Flächen wird errechnet als „gewichteter“ Wert:

867

13.1 Beschaffenheit und Menge städtischen Abwassers

Ψm = Σ(An · Ψn)/ΣAn mit An = einzelne Einzugsflächen; An · Ψn = Au (auch als Ared bezeichnet) = undurchlässiger Teil der Einzugsfläche. Beispiel: Großmarkt mit 2500 m2 Flachdach, bekiest, 3000 m2 Parkplatz, Asphalt, 1000 m2 flach geneigte Grünfläche; ψm = (2500 · 0,6 + 3000 · 0,9 + 1000 · 0,1)/ (2500 + 3000 + 1000 = 0,66

Scheitelabflussbeiwerte abhängig von der Gebietscharakteristik: Dichte Innenstadtbebauung ohne Grünflächen Geschlossene Bebauung, Gelände fast gänzlich befestigt Zusammenhängende Bebauung, max. 20 % Grün Reihenhausbebauung mit Gartenflächen Aufgelockerte Einzelhausbebauung Grünflächen, Sportplätze

ψs 0,8 – 0,9 0,6 – 0,8 0,5 – 0,7 0,45 0,35 0,0 – 0,1

Aus langjährigen Niederschlagsbeobachtungen ergeben sich folgende Zusammenhänge (Vgl. Bild 13.1): – Je länger ein Regen dauert, desto geringer ist seine Regenspende r – Je länger ein Regen dauert, desto höher ist die Summe des gefallenen Niederschlags N – Je seltener ein Regen gleicher Dauer registriert wird, desto höher ist seine Regenspende Die anzusetzende Regenspende r wird berechnet durch die – Dauer d (min) – Häufigkeit n (Anzahl der Ereignisse pro Jahr) Der Abfluss eines Einzugsgebiets AE wird mit dem „Bemessungsregen rBem errechnet. Dieser ist in kleineren Einzugsgebieten mit weniger als ca. 700 m hintereinander durchflossener Kanallänge der r15, d.h. der Regen mit 15 Minuten Dauer und festzulegender jährlicher Häufigkeit n QR = AE ·ψ · rBem AE · ψ = Au

Zu 2): Meteorologische Gegebenheiten Tabelle 13.2: Bezeichnungen Begriff

Zeichen

Regendauer

d (auch als t bezeichnet)

Regenspende r

Dimension Zusammenhänge min l/s ha

Niederschlag N (Regenhöhe)

mm = l/m2

Regenhäufign keit

(statistische Anzahl der Ereignisse pro Jahr)

1 mm N = 1 l/m2 N=r·d· 60/10.000

Tabelle 13.3: Bemessungsregen rBem mit 15 Minutendauer bei unterschiedlicher jährlicher Überschreitungshäufigkeit für Norddeutschland: n

0,1

0,2

0,5

1

2

3

r15 [l/sha]

223

178

130

100

75

62

l/sha = Liter pro Sekunde und Hektar 1) Größere Kanallängen werden nach dem hier nicht dargestellten Zeitbeiwertverfahren berechnet.

13

13 T

868


Bild 13.1: Niederschlag und Regenspende abhängig von der Regendauer. Dargestellt ist das einmal pro Jahr erreichte oder überschrittene Regenereignis (Häufigkeit n = 1) im norddeutschen Flachland. (Im Mittel- und Hochgebirge sind die Niederschläge N/Regenspenden r bei gleicher Häufigkeit größer!)

Die Überschreitungshäufigkeiten n für rBem werden festgelegt aus der Abwägung von möglichen Schäden einer Überflutung gegenüber den Mehrkosten einer größeren Rohrbemessung: Gebietscharakteristik: Ländliche Siedlungen Allgemeine Baugebiete Stadtzentren, wichtige Industrie Unterführungen U-Bahnschächte

n = 1,0 – 2,0 n = 0,5 – 1,0 n = 0,2 – 0,5 n = 0,05 – 0,2 n = 0,05

Beispiel: Welcher Abfluss ergibt sich für eine durchschnittlich wichtige Straßenunterführung bei 4 ha Einzugsgebiet mit ψ = 0,6? Gewählt: n = 0,1; rBem = 223 l/sha; Q = 4 · 0,6 · 223 = 535,2 l/s.

Berechnung der Schmutzwasserkanäle i. allg. Schmutzwassermenge 150 Liter pro Einwohner und Tag zuzgl. Fremdwasser, Berechnung der Regenwasserkanäle mit Bemessungsregen und Abflussbeiwert gemäß Gebietscharakteristik.

13.2 Berechnungsverfahren für Schmutz- und Regenwasserkanalnetze

13 13 TT

Schmutzwasser muss in Rohrleitungen gesammelt und zur Kläranlage geleitet werden. Regenwasser kann, versickert werden, wenn es gering verschmutzt ist. In engen Verhältnissen oder bei wenig durchlässigem Untergrund ist eine Ableitung durch Rohrleitungen nötig. Stark verschmutztes Regenwasser muss durch Rohrleitungen zu Reinigungsanlagen abgeleitet werden.

An einen Schmutzwasserkanal mit Mindestdurchmesser DN 200 und Mindestgefälle können 3000 E angeschlossen werden. Daher ist die Berechnung der Rohrweiten bei weniger als 3000 angeschlossenen Einwohnern unnötig. Für größere Anschlusswerte muss eine Berechnung durchgeführt werden.

869

13.2 Berechnungsverfahren

1. Einzugsgebiete festlegen 2. Kanalverlauf meist den Straßen folgend einzeichnen (im Lageplan) 3. Schmutzwassermengen ermitteln 4. Regenwassermengen ermitteln 5. erforderliche Rohrweiten ermitteln

Vorgaben für Beispiel: Berechnungsregen r15,0,5 = 130 l/sha); – Einzugsgebiete mit Größe [ha] und Abflussbeiwert ψ, Bezeichnung A bis E; – Einzeichnung der Rohrleitungen, Entfernungen, Geländehöhen, Schachtnummern, Das Rohrleitungsgefälle ist aus den nivellierten Höhen zu ermitteln. Betriebsrauigkeit kb = 1,5 mm (Vgl. Bild 13.2 und Tab. 13.4).

Bild 13.2: Beispiel eines Regenwasser-Kanalnetzes mit Einzugsgebieten Tabelle 13.4: Erläuterungen zu Lageplan 13.2 1 2 3 Nr.d. Strecke

4 5 Kanal-

Geb. von bis L [m] Σ L1) [m] A 1 3 125 125 B 2 3 100 100 C 3 4 120 245 D 5 4 70 70 E 4 6 180 425 1) 2) 3)

6 7 Einzugsgeb. Ae ΣAe2) [ha] [ha] 1,8 1,8 1,2 1,2 2 5 0,6 0,6 2,3 7,9

8

9 10 11 12 13 14 ψ·r15·Ae Σ(ψ· Zufl. Geländege- Rohr- ∅ [l/s] r15·Ae) von fälle I [ %] gefälle [mm] I3) [l/s] Geb. ψ [%] 0,4 0,3 0,5 0,4 0,3

93,6 46,8 130 31,2 89,7

93,6 46,8 270,4 A, B 31,2 391,3 C, D

0,08 – 0,2 0,33 0,5 0,28

0,50 0,33 0,20 0,33 0,20

400 300 600 300 700

15 16 Vollfüllung Qv [l/s] 148 56 273 56 410

vv [m/s] 0,83 0,80 0,97 0,80 1,07

Es werden nur die längsten der hintereinander liegenden Kanäle addiert Alle im Endschacht des Einzugsgebiets enthaltenen Flächen Das Rohrgefälle ergibt sich aus einem Abgleich von Mindesttiefe und Mindestgefälle; um die Schachttiefe in Punkt 3 zu erreichen, muss z.B. der Kanal 1 – 3 mit stärkerem Gefälle als notwendig verlegt werden.

Inzwischen haben EDV-Berechnungsverfahren die Tabellenrechnungen bei größeren Kanalnetzen oder Netznachrechnungen weitgehend verdrängt. Mit ihnen können Einzugsgebiets-Charakteristika und Niederschläge sehr viel genauer nachgebildet werden. Unterschiedliche Niederschlagsverteilungen und der Einfluss von Rückhaltebecken, Pumpwerken,

Überläufen usw. können simuliert werden. Zur Überprüfung der Ergebnisse sind Eichungsmessungen realer Niederschlags- und Abflussereignisse notwendig. Für kleinere Einzugsgebiete, bei denen die Fließzeit noch keine Rolle spielt, behalten die Tabellenberechnungen aber weiterhin ihre Bedeutung als einfaches wenig aufwändiges Verfahren.

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870


13.3 Misch- und Trennsystem Mischsystem: Gemeinsame Ableitung von Regen- und Schmutzwasser. Da SW nur ca. 1 % des RW ausmacht, Berechnung wie RW- Kanal (lediglich für Teilfüllung wird SW- Anteil ermittelt). Entlastungseinrichtungen erforderlich: (Regenüberläufe, Regenrückhaltebecken, Regenüberlaufbecken). Nur ein Kanal im Straßenkörper, nur ein Hausanschlusskanal. Beim Trockenwetterabfluss ergeben sich bei großen Rohrweiten Ablagerungen und eine Spülung ist erforderlich. Trennsystem: Schmutz- und Regenwasser in zwei getrennten Kanälen, meist im gleichen Rohrgraben verlegt. Zwei Hausanschlusskanäle (Gefahr von Falschanschlüssen). In den Schmutzwasserkanälen keine Entlastungseinrichtungen erforderlich.

Bauwerke in den RW-Kanälen: Rückhaltebecken, Sandfänge, Klärbecken mit Regenüberläufen. Klärwerke können für eine gleichmäßige Auslastung berechnet werden. Das Mischsystem hat Vorteile bei Hausanschlüssen und beim Kanalnetz (weniger Baukosten, keine Verwechslungsgefahr), Nachteile bei der Kläranlage (Mischwasserrückhaltebecken, Gefahr der hydraulischen Überlastung); insgesamt keine eindeutigen Präferenzen. Misch- und Trennsystem sind in der BRD sehr unterschiedlich verteilt; im Flachland überwiegt Trennsystem, im Bergland Mischsystem. Schmutz- und Regenwasser werden heute vorwiegend im Trennverfahren abgeleitet. In ländlichen Gebieten sind Mischwassersysteme und Klärteiche möglich.

13.4 Versickerung von Regenwasser (ATV A 138) Tabelle 13.5: Spitzenabflüsse des Oberflächenwassers kanalisierter Flächen abhängig vom Versiegelungsgrad: Landwirtschaftliche Fläche 2 l/sha

13 13 TT

Baugebiet mit Sehr dichte Einzelhäusern Bebauung 35 l/sha 70 l/sha

Mit wachsendem Versiegelungsgrad erhöht sich der Spitzenabfluss drastisch und der ins Grundwasser gelangende Niederschlagsanteil verringert sich entsprechend. Die Folgen für die Gewässer sind: – Stark ansteigende Hochwasserspitzen – Abschwemmen der Gewässerfauna bei Hochwasser – Gewässerverschmutzung durch Schmutzeintrag aus der Regenwasserkanalisation – Verringerung der Niedrigwasserabflüsse infolge nachlassender Versickerung und Speisung durch das Grundwasser. Diese Nachteile werden bei RW-Versickerung und Passage der belebten Bodenzone vermieden.

Wie aus Bild 13.1 zu ersehen, sind die Regenspenden kurzzeitiger Niederschläge sehr hoch. Mit längerer Regendauer nimmt ihre Intensität ab. Die Versickerung der Niederschläge ist dagegen zu jeder Zeit gleich bleibend und abhängig vom Durchlässigkeitsbeiwert kf des Bodens. Stark durchlässige Böden (Mittelsand, Grobsand) können auch kurzzeitigen Starkregen ohne Zwischenspeicherung direkt versickern. Bei geringerer Bodendurchlässigkeit muss der nicht versickernde Teil des Abflusses so lange zwischengespeichert werden, bis die sich mit der Zeit verringernde Regenspende gleich der Versickerungsrate in den Untergrund ist. Die Differenz ΣQzu – ΣQab ergibt das erforderliche Speichervolumen. VSp Dieses ist mit der Zeit variabel und hat sein Maximum zu dem Zeitpunkt, wo sekundlicher Zufluss aus Niederschlag und sekundlicher Abfluss durch Versickerung gleich sind. Zu unterscheiden sind die: – Flächenversickerung (Regenwasser wird durch die durchlässige Oberfläche versickert, kein Speicher) (Bild 13.3a)

871

13.4 Versickerung von Regenwasser (ATV A 138)

– Wegbegleitende Sickermulden oder Sickerbecken (dienen zur Speicherung und Versickerung) (Bild 13.3b) – Rigolensysteme mit oder ohne Abfluss durch Dränleitung (Bild 13.3c) 13.3a)

13.3b)

– Schachtversickerung (das Niederschlagswasser wird in einem durchlässigen Schacht zwischengespeichert und verzögert in den Untergrund abgegeben) (Bild 13.4) 13.3c)

Bild 13.3 a-c: Möglichkeiten der Versickerung

Bild 13.4: Versickerungsschacht nach ATV-A

Bei kf-Werten < 5 · 10–6 m/s (Lehm, Ton) wird in der Rigole der Mulden ein Dränrohr verlegt und an die Regenwasserkanalisation angeschlossen. Der Spitzenabfluss wird gedrosselt an den Kanal abgegeben. (Mulden-RigolenVersickerung) Versickerung kann auch auf größeren bewachsenen Sickerflächen erfolgen, denen durch Gerinne oder Rohrleitungen das Regenwasser zugeführt wird. Eine Schachtversickerung oder unterirdische Versickerung über Dränrohre sollte nur in Ausnahmefällen gewählt werden, da hier die belebte Bodenzone nicht passiert wird. Es ist dann ein Absetzschacht bzw. beim Anschluss gering befahrener Straßen oder Parkplätze ein Leichtstoffabscheider vorzuschalten.

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Der Anschluss von Hausgrundstücken an die Versickerung ist möglich, allerdings sollte soweit versickerungsfähiger Boden ansteht, (kf > 5 · 10– 6 m/s) Hausgrundstücke ihr Regenwasser auf eigenem Grundstück versickern. Lediglich bei Versickerung über dränierte Rigole müssen die Hausgrundstücke angeschlossen werden. Die Versickerung soll auch bei extremen Witterungsverhältnissen (z.B. gefrorener Untergrund und starkem Regen) funktionsfähig bleiben. Dies kann z.B. erreicht werden durch: – Verlegung der Mulde mit durchgängigem Gefälle und Ableitung in ein Gewässer,

– Tiefpunktentwässerung durch Sickerschacht mit Rostabdeckung über Sohle der Mulde, jedoch unter Straßenoberfläche, – Regeneinlauf (Noteinlauf) mit gleicher Höhenlage wie vor und Anschluss an Regenwasserkanal. Zur Verringerung des Oberflächenabflusses sollten Flächen wo immer möglich (und keine zu großen Verschmutzungen zu erwarten sind) eine sickerfähige Befestigung (z.B. Sickerpflaster) erhalten oder Mulden/Rigolen entwässert werden.

13.5 Grundstücksentwässerung Schmutz- und Regenwasser werden i.d.R. mit DN 150 über Abzweiger und Formstücke an den Hauptkanal angeschlossen. Bei größerer Anschlussfläche müssen RW-Hausanschlüsse hydraulisch nachgewiesen werden. Einmessung der Abzweiger auf die benachbarten Schächte. Werden Neubaugebiete erschlossen und es sind noch keine HausanschlussKontrollschächte gesetzt, so sind die Endpunkte der HA-Kanäle zu nivellieren und auf die benachbarten Schächte einzumessen.

HA-Kontrollschächte werden an der Grundstücksgrenze gesetzt. Ausführung als Betonschächte mit lW 800 oder 1000 oder als Kunststoffschächte mit lW 400/500 (nicht begehbar). (vgl. Bild 13.6). Baustoffe auf dem Grundstück für SW meist PVC-KG, seltener Steinzeug. Beton oder PVC-KG für RW. Mindestdurchmesser DN 100, Zwischenschächte nur bei Richtungsänderungen von 90°, sonst Bögen ≤ 45° verwenden.

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Bild 13.5: Kanalführung bei Grundstücksentwässerung

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13.5 Grundstücksentwässerung

Mindestgefälle (vereinfacht): Grundleitungen in Gebäuden: Min I = 1/(0,5 · DN[mm]) Außerhalb v. Gebäuden: Min I = 1/DN [mm])

Zu den Baugenehmigungsunterlagen gehören: – Lageplan (meist 1 : 500) mit Flurstücksbezeichnung und Gebäudeumrissen mit Grenzabständen sowie der vorhandenen Schmutz- und Regenwasserkanalisation – Geschossgrundriss mit Angabe aller Zapfstellen und Abläufe im M 1 : 100 (bei mehreren gleichen Geschossen genügt ein Grundriss. Der KG-Grundriss muss außerdem alle Fallrohre und Grundleitungen mit der jeweiligen Nennweitenangabe enthalten (Bild 13.7). – Schnitt im Maßstab 1 : 100 mit Grund- und Anschlussleitungen sowie Revisionsschacht, Fall- und Entlüftungsleitungen. Die Nennweiten und das Gefälle der verschiedenen Rohrleitungen sind anzugeben und höhenmäßig bezogen auf NN, festzulegen (Bild 13.8).

Bild 13.6: Hausanschlussschacht aus Kunststoff

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Bild 13.7: Grundriss als Entwässerungsplan

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eigentlichen Abscheider, einem Beruhigungsbecken mit Tauchwand, in dem sich die spezifisch leichteren Stoffe an der Oberfläche absetzen. Dahinter ist ein Probenahmeschacht anzuordnen. LFA sind mit einem Verschluss versehen, der sich automatisch schließt, wenn der Speicherraum für die Leichtflüssigkeit gefüllt ist. Bild 13.8: Schnitt als Entwässerungsplan

Die Entwässerungsanlagen sind in festgelegten Linienbreiten je nach gewähltem Maßstab zu zeichnen (Tabelle 13.6). Entwässerungszeichnungen sind nach Tabelle 13.7 farbig anzulegen. Tabelle 13.6: Linienbreiten für Zeichnungen von Entwässerungsanlagen Entwässernngs- und SanitärAusstattungsgegenstände 0,25 mm für den Maßstab 1 : 100 0,5 mm für den Maßstab 1 : 50

Rohrleitungen

Bild 13.9 a) Leichtflüssigkeitsabscheider nach DIN 1999-1 und 1999-2 b) Koaleszenzabscheider mit integriertem Schlammfang und Leichtflüssigkeitsabscheider

Hausanschlüsse werden über Abzweiger an die Hauptkanäle angeschlossen und erhalten zur Kontrolle an der Grundstücksgrenze einen Kontrollschacht. Abwässer mit schädlichen Stoffen sind vor Einleitung in den Kanal vorzureinigen.

0,5 mm für den Maßstab 1 : 100 1,0 mm für den Maßstab 1 : 50

Tabelle 13.7: Farbige Darstellung in Entwässerungszeichnungen vorhandene Anlagen Wegfallende Leitungen und Bauteile Mauerwerk im Schnitt Steinzeugrohre Graugussrohre Kunststoffrohre (und Bleirohre) Zinkrohre Beton- und Zementrohre

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schwarz gelb durchstreichen rot braun blau gelb zinnoberrot grau

Gewerbebetriebe, deren Abwasser für Kanalisation und Kläranlage schädliche Stoffe enthält sind mit Einrichtungen für deren Rückhalt zu versehen: Fettabscheider bei Schlachtereien und Gaststätten Leichtflüssigkeitsabscheider (LFA) im Ablauf von Tankstellen und KfzWerkstätten. LFA bestehen aus dem (Öl-) Schlammfang in fugenloser Bauweise und dem

Bild 13.10:

Vertikalschnitt durch einen Fettabscheider (Gusseisen)

13.6 Regenentlastungsanlagen (RE) Die beim Mischverfahren abzuleitenden Regenwassermengen übertreffen den Trocken-

wetterabfluss um ein Vielfaches. Würde die gesamte Mischwassermenge dem Hauptsamm-

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13.6 Regenentlastungsanlagen (RE)

ler, der Kläranlage oder dem Pumpwerk zugeführt, so müssten diese außerordentlich groß bemessen werden. Bau- und Betriebskosten wären sehr hoch. Deshalb sind zur Entlastung eines Mischwassernetzes an geeigneten Stellen RE vorzusehen. Sie dienen der kurzzeitigen Zwischenspeicherung oder Ableitung kurzzeitig anfallender großer Wassermengen in das Gewässer („Vorfluter“). Auch in Regenwasserkanalnetzen können RE erforderlich werden, z.B. zur Begrenzung der Rohrweiten. Zu RE gehören: – Regenrückhaltebecken und Kanalstauräume (RRB) – Regenüberläufe (RÜ) – Regenüberlaufbecken (RÜB) (vgl. Bild 13.11) Ziel eines RRB ist die Zwischenspeicherung extremer Abflüsse zur Vermeidung der Überlastung von Kanälen und Pumpwerken. Speicherraumberechnung als Differenz aus Summe zufließender und abfließender Regenwassermengen innerhalb der ungünstigsten Zeit. Abflussdrosselung durch Drosselleitung oder Schwimmerschieber oder Pumpwerk. Häufigkeit des Berechnungsregens je nach zu schützenden Objekten n = 0,5 bis n = 0,1. Bei Kanalstauräumen wird das Speichervolumen durch Vergrößerung der Kanalabmessungen erreicht. Ziel eines RÜ ist die Abflussdrosselung auf den „kritischen“ Abfluss Qkrit und Ableitung der darüber hinaus gehenden Wassermenge über den Überlauf in das Gewässer. Qkrit = Ae · ψ · rkrit Der kritische Regen rkrit liegt zwischen 7,5 und 15l/sha, abhängig von der Größe des Einzugsgebiets. RÜ ohne Speicher werden bei Mischwasserkanälen nicht mehr gebaut.

RÜB sind Kombinationen aus RÜ und Speicherbecken. Der RÜ ist vor dem Speicherbecken angeordnet. Das zu Beginn eines Regens stark verschmutzte Mischwasser wird im Speicherbecken gespeichert. Nur ein geringer Teil des Zuflusses zum Speicherbecken wird zur Kläranlage weiter geleitet (z.B. 4 l/sha). Sobald das Speicherbecken gefüllt ist, wird der nicht weiter geleitete Mischwasseranteil bis zu 15 l/sha mechanisch gereinigt über den Klärüberlauf (KÜ) des Speicherbeckens in das Gewässer abgeleitet. Darüber hinaus gehende Mischwassermengen, die dann bereits stark verdünnt sind, werden über den RÜ direkt ins Gewässer abgegeben. Im Gegensatz zum einfachen RÜ wird das Gewässer durch ein RÜB besser gegen Verschmutzung geschützt. Regenklärbecken (RKB) werden nur in Regenwasserkanalisationen angeordnet. Sie dienen zur mechanischen Klärung von leicht verunreinigtem Regenwasser vor Einleitung in das Gewässer. Sie sind in Sandfang und Absetzbecken aufgeteilt. Bemessung i.d.R. auf Qkrit. Darüber hinaus gehende Regenwassermengen werden über einen RÜ ohne Klärung zum Gewässer umgeleitet. Mit Regenklär- und Regenrückhaltebecken lassen sich in naturnaher Bauweise wertvolle Feuchtbiotope schaffen. Offene Gräben, die gleichzeitig als Sandfang dienen, können Regenwasserkanäle ersetzen. Sie haben größere Leistungsreserven als Kanäle. Auslaufbauwerke werden an der Einleitungsstelle von Regen- oder geklärtem Abwasser in das Gewässer angeordnet. Sohlen und Böschungen vor Erosion schützen!

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13 Planen einer Wasserentsorgung Regenrückhaltebecken RRB (ATV A 117)

Regenüberläufe RÜ (ATV A 128)

Regenüberlaufbecken RÜB (ATV A 128)

Zweck: Abtrennung von AbZwischenspeicherung von Spitzenabflüssen zur Entlastung nach- flussspitzen, die im folgender Kanäle oder Pumpwerke weiteren Kanal nicht abgeführt werden können Entwässerungssystem: Regenwasserkanalisation (RWK) MischwasserkanalisaMischwasserkanalisation (MWK) tion; auch Regenwasserkanalisation vor Regenklärbecken RÜ in RWK zur AbBesondere Kennzeichen: trennung des kritiKein Überlauf vorhanden; nur Zwischenspeicherung des Abflus- schen Abflusses Qkrit, ses der im Sandfang und RWK gereinigt wird. RÜ in MWK stets gemeinsam mit einem RÜB bauen zum Rückhalt des ersten stark verschmutzten Mischwassers

Bild 13.11:

Regenklärbecken RKB (ATV A 166)

Abtrennung und Zwischenspeicherung von Abflussspitzen

Klärung von Regenwasser (Sand, Schlamm, Schwimmstoffe) nur mechanische Klärung

Mischwasserkanalisation

Regenwasserkanalisation

Qab (z.B. 2·QTW) direkt in den nachfolgenden Kanal. Kleine Abflussspitzen nach Zwischenspeicherung ohne Überlauf in den Kanal. Größere Abflussspitzen nach mechanischer Klärung über Klärüberlauf KÜ (QKÜ) zum Gewässer. Große Abflussspitzen über Beckenüberlauf BÜ (QBÜ) zum Gewässer.

Keine rechnerische Verminderung von Qab gegenüber Qzu. RKB werden häufig mit RRB kombiniert auch zum Schutz des Gewässers vor hydraulischer Überlastung. Naturnahe Bauweise anstreben.

Regenentlastungsbauwerke

13.7 Entwässerungsentwurf

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Der Entwässerungsentwurf fasst alle Vorüberlegungen und Berechnungen (also alle Daten der Rohrleitung und baulichen Einzelheiten) zu baureifen Plänen zusammen. Der Entwurf einer Ortsentwässerung enthält: – Erläuterungsbericht, Technische Berechnungen, Mengenermittlung, Kostenanschlag

– Übersichtskarte (Messtischblatt) 1 : 25 000 mit Kennzeichnung der Abgrenzungen des Entwässerungsgebiets, – Übersichtsplan (Katasterkarte) 1 : 5 000 mit Einzeichnung der Kanalleitungen und Sonderbauwerke – Lageplan 1 : 1000 evtl. 1 : 500, mit Einzeichnung der Kanalleitungen mit Länge, Durchmesser, Gefälle, Baustoff, Fließrichtung, der Schächte mit Schachtsohl-

877


und -deckelhöhe und Schachtnummer, Druckrohrleitungen mit Länge, Durchmesser, Baustoff, Pumpwerke und sonstige Sonderbauwerke wie Regenüberläufe, Rückhaltebecken und der Kläranlage, – Längsschnitte 1 : 100/1000 oder 1 : 50/500 – Sonderbauwerke (Pumpwerke, Rückhaltebecken usw.) 1 : 100, 1 : 50, 1 : 20 in Grundriss und Schnitten – Kläranlage i.d.R. als Sonderentwurf – Detailzeichnungen Der Lageplan enthält alle zum Bau der Rohrleitungen erforderliche Angaben. Neben den Rohrleitungen enthält er auch die Katastergrenzen und Gebäude. Schmutz- und Regen-

Bild 13.12:

wasserkanäle liegen i.d.R. in der Fahrbahn. Die Kanäle sind so zu planen, dass jedes Grundstück einen Hausanschluss erhalten kann. RW- und SW-Kanal sollen möglichst auf dem gleichen Blatt eingezeichnet werden. Für die RW-Kanalisation sind die Einzugsgebiete mit Größe, Nummer und Abflussbeiwert einzuzeichnen. Die zeichnerische Darstellung ist nicht genormt. Üblich sind die auf Bild 13.12 in der Legende angegebenen Darstellungen. Für die Schachtnummerierungen ist ein folgerichtiges System zu wählen, das Verwechslungen ausschließt und EDVtauglich ist.

Bestandteile des Lageplans einer Ortsentwässerung

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Bild 13.13:

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Ausschnitt aus dem Lageplan einer Ortsentwässerung mit Zeichenerklärung (Bildlegende)

Die Lage der Leitungen im Straßenkörper lässt sich im Lageplan M 1 : 1000 nicht genau festlegen, doch sind bei der Planung die in DIN 1998 festgelegten Richtlinien für das Einordnen von öffentlichen Versorgungsleitungen zu beachten (Bild 13.14). Rohrverlegung so tief wie nötig, so flach wie möglich Die Längsschnitte stellen die Höhenverhältnisse der Rohrleitung im Gelände dar. Es wird

empfohlen SW- und RW-Kanäle gemeinsam darzustellen, um Konfliktpunkte bei Kanalkreuzungen erkennen zu können. Sämtliche Längenmaße in Lageplan und Längsschnitt messen von Mitte Schacht zu Mitte Schacht. Durch die zeichnerische Darstellung der Höhen und Längen in unterschiedlichen Maßstäben (z.B. Maßstab der Höhe 1 : 50 und Maßstab der Länge 1 : 500/Verhältnis 1 : 10) werden Höhen, Gefälle und Baugrubentiefe besonders deutlich. Der Längsschnitt enthält im Einzelnen (Bild 13.15)

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– die Leitungen mit Angaben der Sohlhöhen – das Gelände bzw. die Straße mit Höhenangaben – Gefälle, Fließrichtung, Rohrdurchmesser und Material der Rohrleitungen – Die Schächte mit den Schachtnummern, Schachtabständen, Haltungslängen – Zufließende Rohrleitungen in der Ansicht – Die Bezugshöhe der zeichnerischen Darstellung – Ergänzende Angaben wie Straßennamen und Anschlussleitungen – Evtl. Bohrergebnisse oder Hinweise auf Böden oder Bodenklassen (Vgl. LF 3)

Bild 13.14:

Mindest – Kanaltiefen und Überdeckungen (Klammerwerte: ländlicher Bereich); Lage der Versorgungsleitungen

Bild 13.15:

Bestandteile des Längsschnitts einer Schmutz- und Regenwasserleitung

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Bild 13.16:

Beispiel für den Längsschnitt einer Ortsentwässerung (um die Hälfte gekürzt)

880


Der Längsschnitt stellt die NN-Höhen der Rohrleitung und des Geländes dar. Er wird mit unterschiedlichen Maßstäben für die Höhe (1 : 10 überhöht) und die Länge dargestellt.

Tabelle 13.8: Rohrleitungsgefälle bestimmen abhängig vom Geländegefälle: –

–

Mindestgefälle und Nennweiten der Kanäle: Schmutzwasserkanal (SWK): DN 200; in Ausnahmefällen DN 150; DN 300 in Innenstädten, Regenwasserkanal (RWK): DN 200 in Landgemeinden, DN 300 in Städten und im Straßenbau. Faustformel: Mindestgefälle: 1/DN [mm] Maximalgefälle: 1/DN [cm]

– –

Wenn … GeländeGefälle stärker als Mindestgefälle der Rohrleitung Gefälle geringer als Mindestgefälle Gefälle entgegen Fließrichtung Gefälle stärker als Maximalgefälle

Dann … Rohrleitung erhält Gefälle des Geländes (Gefällewerte runden!) erhält Mindestgefälle erhält Mindestgefälle erhält Maximalgefälle, Abstürze in den Schächten

RWK SWK Stufengraben

siehe auch Tabelle 13.17 Ausnahmen sind zu begründen (z.B. können in Einzelfällen geringere Gefälle zugelassen werden, wenn die Fließgeschwindigkeit 0,6 m/s nicht unterschreitet). Tab. 13.8 Liegt die Rohrleitung tiefer als die Mindesttiefe, wird so lange mit dem Mindestgefälle projektiert, bis die Mindesttiefe wieder erreicht ist. (Vgl. Lageplan) Maximaltiefe: abhängig von Baugrund und Grundwasserstand; i. allg. nicht über 5 m.

SW- und RW-kanäle in gemeinsamem Rohrgraben verlegen („Stufengraben“). Unterschiedliche Tiefenlage, um Kreuzung durch Hausanschlussleitungen zu ermöglichen. Richtungsänderungen erfordern einen Kontrollschacht. Abstände der Kontrollschächte in geraden Kanälen ≤ 100 m.

13.8 Rohrleitungen (Querschnittsformen und Materialien)

13 13 TT

Die Rohre für RW- und SW-Kanäle unterscheiden sich nach Querschnittsform, Größe (Durchmesser DN), Verbindung, Dichtung sowie Baustoff. Größe und Querschnittsform hängen von der Wasserart und Wassermenge ab (Bild 13.17). Nachstehend wird eine Tabelle der wichtigsten im Kanalbau verwendeten Baustoffe und ihrer Eigenschaften gegeben. Anschließend werden

Angaben zu einigen ausgewählten Baustoffen gemacht. Bei allen Materialien ist zu beachten, dass die angegebenen Nennweiten DN nicht immer dem Lichtdurchmesser lW entsprechen. (Herstellerangaben beachten!). Verschiedene Werkstoffe können untereinander mit Übergangsstücken verbunden werden (z.B. Steinzeug – PVC, PVC – GGG usw.).

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Bild 13.17:

Übliche Rohrquerschnitte für Leitungen der Ortsentwässerung nach DIN 4263

Tabelle 13.9: Baustoffe und ihre Eigenschaften Material

DIN EN

Steinzeug

1230 DIN EN 295

Beton

4032, 1045

Spannbeton

4035,1045

Betonverbundrohr Faserzementrohr PVC Kanal- u. Druckrohre PE Kanal- u. Druckrohre

DN [mm]

Vorteile

Nachteile

spröde Verbins dungen zäh z Gewicht, Schlag- s Steckmufbis 700 Härte, Unfen mit (1200) empfindlich- empfindlichkeit eingeformkeit ter Dichtung s SteckmufGewicht, Empbis 1600 Preis, Anfen mit passung an findlichkeit gegen Rollringaggressive Wässtatische dichtung ser Belastung 4000 Anpassungs- Wie Betonrohre s Steckmufund fähigkeit fen mehr

Ungeeignet für:

Bemerkungen

FlussSäure

Rohr der Wahl für SW – Kanäle bis DN 700

Aggressive Wässer, angefaultes Abwasser Wie Betonrohre

Rohr der Wahl für RW-Kanäle Korrosionsschutz beachten.

Fertigung vor Ort, als Vorpressrohr geeignet; bei SW Korrosionsschutz erforderlich! Betonrohre mit Innenauskleidung durch Keramikplatten, PVC- oder PE-Innenrohr, GFK-Rohr, KunstharzAusschleuderung; DN wie Stahlbetonrohre, Beständigkeit je nach Auskleidung 1980019850 1000 Wie Beton, Empfindlichkeit s, (z) lose Mufähnlich Ersetzt den bisherifen Beton gen Asbestzement; (2000) aber weniger Gewicht keine Druckrohre verformbar, z Steckmuf- Bestimmte Häufig für kleiner Geringes 8061 8062 400 Kanäle und Grundgeringe Härte, fen, KleKohlen19535 16961 (Druck) Gewicht, bemuffen wasserstof- stückskanäle leichte Ver- wenig belastbar 500 fe CKW (Kanal) legung z Schweiß- Bestimmte Endlosverlegung Rohre ohne Be8074 bis 1200 Flexibilität, CKW kleiner Querschnitte, muffen, wehrung sind 8075 (1800) Geringes Einsatz im Dükerbau VerschrauGewicht wenig statisch 16934 (bebung belastbar, Verwehrte formung Profile) 16869 200 bis Geringes Verformungen; z Steckmuf- Ester, Sonderformen her19565 2000 Gewicht, teurer als andere fen Ketone, stellbar statisch Kunststoffrohre CKW belastbar

GFK (Glasfaserkunststoff) UP Kanalu. Druckrohre Duktiler Siehe Wasserversorgung LF 12 Guss, Stahl

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Stz-Rohre mit Lippendichtung werden im Hausanschlussbereich verwendet, weil sie sich beliebig ablängen lassen, da die Lippendichtung direkt gegen das Steinzeugrohr dichtet. Dagegen hat die K-Dichtung Dichtelemente sowohl in der Muffe als auch auf dem Spitzende und erfordert beim Ablängen einen zusätzlichen Dichtring am Spitzende. SteinzeugMuffenbögen (einseitig Spitzende) werden mit Tabelle 13.10:

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15, 30, 45 und 90° bis DN 200 geliefert, Abzweiger unter 45° mit einseitigem Spitzende bis DN 200. Für größere DN werden Kompaktabzweiger unter 90° eingebaut. Anstelle normalwandiger Stz-Rohre können auch wandverstärkte geliefert werden, wenn die Belastung dies erfordert. Statische Berechnungen können vom Lieferanten erstellt werden.

Steinzugrohre mit Muffen nach DIN EN 295

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Tabelle 13.11:

Steinzeugrohrsysteme (Stz)

Verrbindungssystem Steckmuffe DN Tragfähigkeitsklasse Blaulängen Dichtungs- Spitzende elemente Muffe

Tabelle 13.12:

F L 100, 125, 150, 200 N 1,0 bis 2,0 m –

Lippendichtung = Profilring aus Kautschuk-Elastomer

C K 200 bis 1400 N und H 2,0 bis 2,5 m Dicht- und Ausgleichselement aus Polyurethanweich Ausgleichelement aus Polyester oder Polyurethanhart

S 300, 400, 500, 600 N und H 2,5 m Nach Schleifen: KautschukElastomer-Dichtung mit Stahlring Erhöhte Wanddicke wird abgeschliffen. Kein Dichtungselement.

Betonrohre nach DIN 4032

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Tabelle 13.12:

Fortsetzung

Tabelle: 13.13: Muffendruckrohre aus PVC nach DIN 8061 DN 50 65 80 100 125 150 200 250 300 400

din mm 63 75 90 110 140 160 225 280 315 450

sin mm 3,0 3,6 4,3 5,3 6,7 7,7 10,8 13 4 15,0 21,5

l in mm 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6

Rohrgewicht in kg/m 0,85 1,22 1,75 2,61 4,18 5,47 10,80 16 60 20,90 42,70

13 13 TT

Bild 13.18:

Rohrverbindungen und Rohrdichtungen, Muffenverbindungen


Tabelle 13.14:

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Leitungsquerschnitte nach DIN 4263

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Betonrohre können auch mit loser Rollringdichtung geliefert werden. Die Verwendung von Betonfalzrohren ist zu vermeiden. Betonmuffenrohrbögen 45° mit einseitigem Spitzende werden für DN 200 geliefert. (Vgl. Tab. 13.12) Zu Bild 13.18: a) mit Rollring, b) mit Steckmuffe L, c) mit Steckmuffe K Falzverbindung, d) mit Dichtungsband, e) mit integrierter Dichtung. Die gleichen Rohre werden auch mit zugfester Klebeverbindung geliefert. Es sind Bögen von 15, 30, 45 und 90° als Ein- und Doppelmuffenbögen lieferbar, ferner Abzweiger unter

45° , Guss-T-Stücke mit Flanschen oder Muffen, Übergangsstücke PVC/Guss usw. Neben den am häufigsten verwendeten Kreisquerschnitten werden besonders bei Mischund Regenwasserkanalisation auch andere Querschnittsformen verwendet: Wasserart und Wassermenge bestimmen Durchmesser, Querschnittsform und Material der Rohre. Unterschiedliche Kunststoffmaterialien verdrängen immer häufiger die früher üblichen Steinzeug- und Betonrohrleitungen.

13.9 Praxis des Kanalbaus Die Sicherung der Rohrgräben ist abhängig von der Bodenart und der Rohrgrabentiefe. Vgl. LF 3 Tabelle 3.8 Die Breite von Rohrgräben setzt sich zusammen aus äußeren Rohrdurchmesser und Arbeitsraum nach Bild 13.20. Zu den darin ent-

Tabelle 13.15:

haltenen Breiten ist noch die Breite eines evtl. Verbaus zu addieren, die auf jeder Seite mit 0,15 m angenommen wird. Zusätzlich zu DIN EN 1610 ist bei der Abrechnung der Rohrgräben auch DIN 18300 zu berücksichtigen.

Rohrgrabenbreiten nach DIN EN 1610

Mindestgrabenbreite in Abhängigkeit von der Nennweite DN DN

Mindestgrabenbreite (OD + x) in m verbauter Graben

13 13 TT

unverbauter Graben β > 60 β ≤ 60

≤ 225 OD + 0,40 OD + 0,40 > 225 bis ≤ 350 OD + 0,50 OD + 0,50 OD + 0,40 > 350 bis ≤ 700 OD + 0,70 OD + 0,40 OD + 0,40 > 700 bis ≤ 1200 OD + 0,85 OD + 0,85 OD + 0,40 über 1200 OD + 1,00 OD + 1,00 OD + 0,40 Bei den Angaben OD + x entspricht x/2 dem Mindestarbeitsraum zwischen Rohr und Grabenwand bzw. Grabenverbau. Dabei ist OD der Außendurchmesser in m und b der Böschungswinkel des unver-bauten Grabens, gemessen gegen die Horizontale.

Wasserhaltung (Grundwasserabsenkung): Einfache Verhältnisse (geringe Absenkung, kein Fließsand): offene Wasserhaltung: mit Kies ummantelter Drän, Pumpensümpfe und Abpumpen des anfallenden Grundwassers

Mindestgrabenbreite in Abhängigkeit von der Grabentiefe Grabentiefe in m Mindestgrabenbreite in m < 1,00

keine Mindestbreite vorgeschrieben

≥ 1,00 ≤ 1,75

0,80

> 1,75 ≤ 4,00

0,90

> 4,00

1,00

Bei höheren Grundwasserständen und 10–3 > kf> 10–7: geschlossene Wasserhaltung mit Vakuumfiltern. Filterabstände 1 bis 2 m. DN 50; tiefer als Rohrgrabensohle einspülen. Absenkung muss den Bauarbeiten zeitlich um so mehr vorauseilen, je geringer der kf-Wert ist.

887

13.9 Praxis des Kanalbaus

Rohrbettung auf gewachsenem Boden. Muffenlöcher werden von Hand ausgehoben. Der Füllboden ist im Rohrzwickel sorgfältig mit Handstampfer zu verdichten. bei Felsboden, weichem Boden oder anderen Störungen: verdichtetes Sandauflager mit Stärke T [cm] = 0,10 + 0,1 · DN [mm].

Bild 13.21:

Bei besonderen Belastungen ist der Kanal entsprechend statischer Berechnung mit einem Betonauflager verschiedener Stärke bis hin zur vollen Betonummantelung zu versehen. (Vgl. DIN 4032, 4033) Kanalverlegung erfolgt mit Laser und ermöglicht kurze Baugrubenlängen.

Kanalverlegung mit Laser in kurzer Baugrube

Verfüllung und Verdichtung des Rohrgrabens in Lagen von 30 cm Stärke. Steinfreier Boden in der Leitungszone bis 30 cm über Scheitel. Dort Verdichtung nur mit Handstampfer (Gefahr der Beschädigung des Kanals!). Lagenweise Verfüllung des Kanals < 50 cm Schichtstärke. Bis 1 m über Scheitel leichte Verdichtungsgeräte, darüber keine Beschränkung. Verdichtung vor Wiederherstellung der Fahrbahndecke prüfen! Kanaldichtigkeit und ordnungsgemäße Verlegung durch Druckprobe und Filmung überprüfen. Abrechnung Für die Abrechnung von Kanalarbeiten gilt DIN 18306. Einige Einzelheiten seien erwähnt: Länge der Rohrleitungen von Schachtmitte zu Schachtmitte abzüglich lW des Schachtes, Rohrgrabentiefe Mittel aus lichter Rohrgrabentiefe der benachbarten Schächte bis zur Rohrinnensohle, Bodenmassen aus Rohrgrabentiefe und Rohrgrabenbreite nach DIN EN 1610 und der Länge von Schachtmitte zu Schachtmitte. Aufwei-

tungen für Schächte werden i. allg. nicht berechnet, Austausch nicht tragfähigen Bodens nach Lieferscheinen in verdichteter Masse, Verbau mit Spundwänden nach m² bei mittlerer Rohrgrabentiefe (Verbau mit Verbaukästen wird in die Rohrgräben eingerechnet), Sand- oder Betonauflager nach lfdm und Bauart Grundwasserabsenkung nach Art (offen – geschlossen) und Länge Abzweiger, Leitungskreuzungen usw. nach Stückzahl Schächte nach Stückzahl und Tiefe bis zur inneren Rohrsohle Für die Abrechnung empfiehlt sich die Verwendung von Formblättern jeweils für eine Haltung. Für die Baumaßnahme ist vor Baugrubenverfüllung die Bauausführung zu dokumentieren und nach Abschluss der Maßnahme der Bestandsplan zu fertigen.

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13.10 Pumpwerke und Druckrohrleitungen Da das Abwasser nur im freien Gefälle fließt, sind überall dort Pumpwerke erforderlich, wo die Verlegetiefen der Kanäle zu groß werden oder das Abwasser nicht mehr weiter fließen kann. Pumpwerke für Regenwasser sind nach Möglichkeit zu vermeiden. Wenn dies nicht möglich ist, sind sie mit einem Vorspeicher zu versehen, um kurzfristige Extremabflüsse abzupuffern. Zum Einsatz kommen bei Schmutzwasser überwiegend Kreiselpumpen (vgl. Wasserversorgung). Schneckenpumpen, Propellerpumpen und Verdrängerpumpen haben für bestimmte Einsatzfälle Bedeutung. Pumpwerke bestehen im allgemeinen aus Pumpensumpf (Sammelschacht für das zu pumpende Abwasser), Aufstellraum der Pumpen (bei Pumpen in Nassaufstellung mit dem Pumpensumpf in einem Schacht kombiniert), Pumpe mit Gehäuse, Laufrad und Antrieb, Rohrinstallation (nicht bei Schneckenpumpen), Steuerung und elektrische Schaltanlage.

13 13 TT

Bild 13.22:

Kreiselpumpe in horizontaler Trockenaufstellung

((kein neues Bild anbei))

Bild 13.23:

Kreiselpumpe in Nassaufstellung

Kreiselpumpen als Einkanalrad- oder Freistromradpumpen werden in der Kanalisation zum Pumpen von Abwasser in Druckrohrleitungen mit Förderhöhen bis ca. 30 m verwendet. Die Laufräder sind auf weitgehende Verstopfungssicherheit optimiert, so dass vor den Pumpwerken keine Rechen erforderlich sind. Fördermenge und -höhe sind durch Veränderung der Pumpendrehzahl zu beeinflussen. Kreiselpumpen pumpen in eine Druckrohrleitung. Mindestdurchmesser 100 mm. Auf der Saugseite ist bei getrenntem Pumpensumpf ein Schieber anzuordnen, auf der Druckrohrseite Rückschlagklappe und Schieber, um einen Rückstrom aus der Druckrohrleitung bei Stillstand zu verhindern. Pumpenleistung abhängig von der Druckhöhe (Kennlinie vgl. Wasserversorgung). Schneckenpumpen werden zum Pumpen mittlerer bis großer Wassermengen bei Förderhöhen bis 6 m eingesetzt, wenn keine Druckrohrleitung erforderlich ist. Einsatz als Hauptpumpwerk vor Kläranlagen und zur Rücklaufschlammförderung in Kläranlagen. Die Förderhöhe ist bei jeder Pumpe durch die Konstruktion vorgegeben und nicht nachträglich veränderbar. Die Fördermenge ist durch

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13.10 Pumpwerke und Druckrohrleitungen

Veränderung der Drehzahl in einem beschränkten Rahmen zu beeinflussen. Verdrängerpumpen werden zur Förderung feststoffhaltiger Medien eingesetzt, in der Abwassertechnik häufig für die Förderung von Schlämmen auf Kläranlagen. Die Fördermenge ist linear abhängig von der Pumpendrehzahl. Materialabhängig können Förderhöhen von 30 m und mehr erreicht werden. Propellerpumpen werden auf Kläranlagen zur Rücklaufschlammförderung eingesetzt. Hier ist anstelle des Laufrads ein Propeller eingebaut. Sie pumpen mittlere bis große Wassermengen mit geringen Förderhöhen (ca. < 2,5 m). Außerhalb der Abwassertechnik sind sie häufig in Schöpfwerken im Einsatz. Ihr Regelverhalten ist ähnlich dem der Kreiselpumpen. Für die Berechnung der Pumpenleistung gilt folgende Formel: P[kW] = (Q[l/s] · Hman [mWS])/(102 · η) Q = maximal zu fördernde Wassermenge η = Wirkungsgrad von Pumpe und Motor Hman = manometrische Förderhöhe = geodätische Förderhöhe Hgeod + Verlusthöhe Hv + Auslaufverlust HA. Hv = λR × L/D × v2/2g mit λR = Verlustbeiwert 0,02 bis 0,03 (0,02 für DN 100; 0,02 für DN 500 dazwischen interpolieren) L = Rohrleitungslänge [m]; D = Rohrdurchmesser [m]; v = Fließgeschwindigkeit [m/s]; g = Erdbeschleunigung 9,81 m/s2 H wird in Meter Wassersäule [mWS] gemessen.

Die Pumpen werden abhängig vom Wasserstand im Pumpensumpf gesteuert. Hierfür können eingesetzt werden: – Tauchelektroden, – Druckluftsteuerung durch Übertragung des Wasserdrucks im Pumpensumpf in den elektrischen Schaltschrank, – Wasserstandsübertragung durch Ultraschall, Festgelegt werden Ein- und Ausschaltpunkt, Alarm und ggf. Trockenlaufschutz.

Anspruchsvollere Steuerungen nehmen den Wasserstand im Pumpensumpf als Steuersignal für eine Frequenzregelung des Pumpenantriebs, der eine gleitende Motor- und Pumpendrehzahl und Pumpenleistung ermöglicht. Die elektrische Steuerung eines Pumpwerks wird in einem Schaltschrank untergebracht, in dem alle Schalt- und Steuerfunktionen wie z.B. Schaltschütze, Motorschutzschalter, Trockenlaufschutz, Betriebsstundenzähler, Alarmmeldungen usw. zusammengefasst sind. Druckrohrleitungen werden in frostfreier Tiefe (1,20 m Überdeckung), dem Gelände folgend, verlegt. Vor Strecken mit steilem Gefälle sind automatische Be- und Entlüftungsventile anzuordnen. Tiefpunkte sind mit Entleerungsmöglichkeiten (Schieber und Schnellkupplungsanschluss) in einem Schacht zu versehen. Richtungsänderungen mit Formstücken sind mit Beton zur Aufnahme der entstehenden Kräfte zu sichern. Schächte mit Schiebern und ggf. Entleerung sind in Abständen von ca. 500 m anzuordnen. Rohrdurchmesser bei Kanalradpumpen ≥ DN 100, bei Schneidradpumpen (s. Druckentwässerung Bild 13.25) ≥ DN 40 .Es muss ausreichend Fließgeschwindigkeit zum Transport von organischen und mineralischen Absetzstoffen gegeben sein: Streusiedlungen, für die eine Kanalisation im freien Gefälle zu teuer wird, können über Einzelpumpwerke und Druckrohrleitungen (Druckentwässerung) entwässert werden: Jedes Haus bzw. jede Hausgruppe erhält eine eigene Kleinpumpstation mit Schneidrad zur Grobstoffzerkleinerung. Die Pumpstationen entwässern in eine Sammeldruckrohrleitung, die zu einem Kanal oder direkt zur Kläranlage führt. Die Pumpen können Drücke von ca. 25 m WS entwickeln, haben aber nur geringe Fördermengen (ca. 3 l/s). Da sie mit einem Schneidrad ausgerüstet sind, können Druckrohrleitungsdurchmesser bereits ab DN 40 verwendet werden. Der Vorteil der Druckentwässerung liegt in den geringeren Herstellungskosten gegenüber Kanälen. In Sonderfällen kann auch eine Vakuumkanalisation zum Einsatz kommen.

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Bild 13.24:

13 13 TT

Darstellung von Druckrohrleitungen in Lageplan und Längsschnitt

Tabelle 13.16:

Rohrdurchmesser und Mindestfließgeschwindigkeit

Rohrdurchmesser [mm] 40 – 65 80 – 100 125 – 150 > 150

Mindest – Geschwindigkeit vMind [m/s] 0,50 0,60 0,70 0,80

Die Mindest – Geschwindigkeit gilt für die Pumpenleistung im Betriebspunkt. Der Rohrdurchmesser D wird ermittelt nach der Formel: D [m] ≤

4 ⋅ Q[m3 /s] /(vMind [m/s] ⋅ π) ,

aber nicht kleiner als der Mindestdurchmesser.

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13.11 Kanalbauwerke

Bild 13.25:

Schemaplan einer Druckentwässerung

Pumpwerke drücken von Tiefpunkten eines Entwässerungsnetzes aus Schmutzwasser in Druckrohrleitungen zum Klärwerk.

13.11 Kanalbauwerke Straßenabläufe dienen der Ableitung des Oberflächenwassers der Straßen in den Regenoder Mischkanal. Man unterscheidet im Wesentlichen „Trockeneinläufe“ mit Schlammeimer und direkter Ableitung in den Kanal und „Nasseinläufe“ ohne Schlammeimer aber mit Schlammsumpf zum Auffangen abgeschwemmter Schmutzstoffe. Das Wasser wird entlang der Straßen in Bordsteinrinnen oder Betonrinnen ohne Bordstein geführt und fließt durch Roste in den Ablauf. Einsteig-, Prüf- oder Kontrollschächte sind Schächte aus runden oder eckigen meist aus Kanalklinkern gemauerten Unterteilen und Betonfertigteilen, die das Schachtoberteil bilden. Oben sind sie meist auf lW 600 mm verjüngt mit Konus. Abdeckung durch gusseiserne Schachtabdeckung i. allg. Belastung 400 kN (Größe D) mit Belüftungsöffnungen und darunter liegendem Schmutzfänger. Der Kanal wird mit Muffen-Gelenkstücken an den Schacht angebunden und im Schacht durch strömungsgünstig geformte bis zur Rohrscheitelhöhe reichende Gerinne geführt.

Lichtweite der Regel-Schächte: Kanalgröße < DN 400: lW 1000; DN 500 – 600: lW 1200; bis DN 800: lW 1500. Schächte durch kurze Rohrstücke und Muffen (GM, GZ, GA) beweglich an die Kanäle anschließen (Vermeidung von Setzungsschäden).

Bild 13.26:

Schachtanschlussstücke durch Gelenkstück (GM) und kurze Rohrstücke (GZ, GA) an einen Rohrschacht.

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Bild 13.27:

Straßenabläufe (DIN 4052)

Bild 13.28:

Schacht aus Betonfertigteilen nach DIN 4034-1

13 13 TT Bild 13.29:

Zusammenführung mehrerer Leitungen in einem Schacht. Darstellung im Lageplan und Konstruktionszeichnung

13.11 Kanalbauwerke

Bild 13.30:

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In Kontrollschächten können Rohrdurchmesser (a) und Gefälle geändert (b) sowie Höhendifferenzen zwischen den Rohrleitungen (c) ausgeglichen werden.

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Bild 13.31:

Kanalklinker nach DIN 4051 dienen hauptsächlich der Herstellung von Schachtunterteilen (Maße in mm)

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13 13 TT


Bild 13.32:

Betonfertigteile nach DIN 4034 für Oberteile von Kontrollschächten

Bild 13.33:

Schachtabdeckungen nach DIN 1229

Schächte werden heute in Entfernungen von bis zu 100 m Abstand gesetzt und dienen der Reinigung und Kontrolle sowie der Be- und Entlüftung von Rohrleitungen. Außerdem ermöglichen sie Richtungsänderungen, Nennweitenänderungen und Anschluss von Kanälen.

Tabelle 13.17: Leitungen NW in mm Hausanschlüsse

Sohlgefälle Kleinste Gefälle 1 : 100

Größte Günstigste Gefälle Gefälle 1 : 10

1 : 50

200 bis 300

1 : 200 – 1 : 300 1: 10 – 1 : 15 1 : 50 – 1 : 200

300 bis 600

1 : 300 – 1 : 600

1: 20

600 bis 1000

1 : 600 – 1 : 800

1: 30

1 : 100 – 1 : 300 1 : 200 – 1 : 400

1000 bis 2000

1 : 1000

1: 50

1 : 300 – 1 : 800

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13.11 Kanalbauwerke

Mindestfließgeschwindigkeit min. v ≥ 0,6 m/s, Maximale Fließgeschwindigkeit max. v ≤6 m/s, optimal v ≈ 1,5 m/s Abwasser, das mit großer Geschwindigkeit fließt, kann durch den ständigen Abrieb Rohr-

wandungen zerstören. Absturzbauwerke werden gebaut, wenn das Verlegegefälle so steil wird, dass die maximale Fließgeschwindigkeit überschritten wird (Steilstrecke). Sie können ausgebildet werden als: a), b), c) und als Sonderbauwerke

Bild 13.34: a) Schacht mit äußerem Absturz (außen liegender Untersturz) b) Schachtanschluss durch senkrechten Absturz (außen liegender Untersturz) c) Schacht mit innerem Absturz (innen liegender Untersturz)

Absturzbauwerke mit Untersturz sollten aus Gründen der Unfallverhütung auf Kanäle ≤ DN 800 und mind. DN 200 beschränkt bleiben. Wegen der besseren Wartung und Reinigung sollten Bögen in 2*450 ausgebildet wer-

den (und nicht in 90°). Die Nennweiten der Fallrohre des Untersturzes ist geringer als die Kanalnennweite. Die Mindesthöhe von Unterstürzen DN 200/150 ist aus Gründen der Formstückabmessungen > 0,70 m, bei größe-

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ren Nennweiten höher. Bei kleineren Absturzhöhen muss entweder das Gefälle auf die vorherige Haltung verteilt werden oder ein innerer Absturz gebaut werden.

Ein Schacht wird als Absturzbauwerk ausgebildet, wenn eine größere Höhendifferenz zu überwinden ist, bei der das Mindestgefälle überschritten würde. Man unterscheidet äußere Abstürze (Untersturzbauwerke), innere Abstürze und Sonderbauwerke.

13.12 Kanalsanierung (DWA-M 143) Das öffentliche Kanalnetz der Bundesrepublik Deutschland hat eine Länge von etwa 400 000 km, wovon nach einer Untersuchung der ATV ca. 15 % sanierungsbedürftig sind. Das private Kanalnetz wird auf 1.500.000 km geschätzt. Hier ist vermutlich mehr als die Hälfte aller Kanäle undicht oder verrottet. Kanäle unterliegen physikalischen, chemischen und biochemischen Beanspruchungen, die zu Schäden führen können. Diese werden beeinflusst u.a. von – – – – – –

13 13 TT

Planung, Werkstoff, Bauausführung, Bauleitung Wartung, Art und Dauer der Nutzung,. Äußeren Einflüssen, wie Baugrund, Verkehrsbelastung u.ä. Schadhafte Kanäle stellen durch Schadstoffeintrag in Grundwasser und Boden eine Gefahr für die Umwelt dar. Undichtigkeiten können zur Erhöhung des Fremdwasseranteils an der Jahresabflussmenge führen. Die meisten Sanierungsmaßnahmen sind gekennzeichnet durch relativ geringe Kosten der eigentlichen Sanierung und hohe Kosten der Baustellenvorbereitung und -einrichtung, da die zu sanierenden Kanäle untersucht und gesäubert werden müssen und das Abwasser des täglichen Betriebs für die Dauer der Sanierung umgepumpt werden muss. Vor Durchführung einer Sanierung ist deren Wirtschaftlichkeit und Durchführbarkeit in technischer und hydraulischer Sicht zu prüfen. In Zukunft wird der Sanierungsaufwand höher sein, als der Aufwand für Kanalneubauten.

Zur Sanierung muss sowohl der Ist - Zustand der Kanäle als auch ihres Umgebungsfeldes genau erfasst werden. Dazu gehören TV – Inspektion oder Begehung, Angaben über das Alter der Kanäle, Art der Muffenverbindung und des Dichtungsmaterials, Tragfähigkeit des alten Kanals, Art und Umfang der festgestellten Schäden, Festlegung der zukünftig aufzunehmenden Lasten, wie Erd-, Verkehrs- und Grundwasserlast und die vorh. Bodenwerte im Kanalbereich (DWA-M 143, Teil 2).

Bild 13.35:

Kanalaufnahme mit der Fernsehkamera

Übliche Schäden: – Schalenbruch – Rohrversatz (mit Abriss) – Rollringdichtung herausgezogen (bei BMR) – Zu großer Muffenspalt – Rohrkorrosion – Oberbogen – Unterbogen

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13.12 Kanalsanierung (DWA-M 143)

Bei der Rohrleitungssanierung unterscheidet man die – Instandsetzung: Maßnahmen zur Wiederherstellung des Sollzustandes bei örtlich begrenzten Schäden – Sanierung: Maßnahmen zur Wiederherstellung des Sollzustandes schadhafter Kanäle durch deren technische Veränderung unter Erhaltung der Substanz – Erneuerung: Herstellung neuer Kanäle anstelle der alten, durch Auswechslung

Bild 13.36:

(Substanzzerstörung) oder an anderer Stelle (Substanzaufgabe). Instandsetzung: – Injektionsverfahren: Anwendung bei örtlich begrenzten Undichtheiten. Abdichtung undichter Rohrverbindungen durch Injektion von Acrylharzen unter Verwendung eines Packers, Kamera vorweg. DN 150 bis DN 4500. Haltungsweise Ausführung, ≤ 150 m; Anschlüsse werden nicht berührt.

Prinzipskizze Injektion

– Abdichtungsverfahren: GFK-getränkte Kurzschläuche werden in den Bereich der Reparaturstelle eingeführt und mit Manschetten aus Edelstahl oder Kunststoff fixiert. Der GFK der Schläuche wird ausgehärtet. Einsetzbar bei örtlichen Undichtigkeiten, Verwurzelung, Versatz von Rohrverbindungen, Radialrissen, begrenzten Längsrissen und Scherben. (Vgl. auch Schlauchrelining)

Sanierung: – Beschichtungsverfahren: Die schadhafte Rohrinnenwand wird gereinigt, das abgetragene Material aus dem Kanal gefördert und mit geeignetem Zementmörtel beschichtet. Als eines von verschiedenen Verfahren ist das Centriline-Verfahren unten beschrieben.

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Bild 13.37:

Centriline-Verfahren

Beim Centriline-Verfahren wird mit Kratzern aus Federstahl die Korrosionsschicht von der Rohrwandung gelöst. Eine nachfolgende Gummibürste fördert den Abbruch ab. Mit einem zentrisch angeordneten Schleuderkopf

wird anschließend eine gleichmäßige Schicht aus Zementmörtel auf die Rohrwandung aufgetragen. Nach Abbinden der Mörtelschicht und einer nachfolgenden Spülung ist die Leitung wieder betriebsbereit

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Reliningverfahren (Querschnittsverminderung durch Rohreinzug): Diverse Verfahren der Sanierung durch Einzug von Innenrohren (Achtung! Die hydraulische Leistung des Querschnitts wird verringert!). Vier dieser Verfahren werden beschrieben: – Schlauch-Relining (InsituformVerfahren): Ein mit Kunstharz getränkter vorgefertigter Filzschlauch wird in die zu sanierende Haltung eingebracht und durch

hydraulischen Innendruck an die Rohrwand gepresst. Die Erhärtung erfolgt durch Wärmezufuhr. Einsetzbar von DN 150 bis DN 2000; haltungsweise, bis 300 m Länge; Anschlüsse werden nachträglich von innen aufgebohrt. Mit Hilfe der HutprofilTechnik können auch schadhafte Anschlüsse in Reliningform ohne Herstellung eines Kopflochs am Abzweiger saniert werden.

Bild 13.38: Arbeitsschritte beim Insituform-Verfahren – Bottom-Inversion (Kebaco Nord GmbH)

– Rohrstrang-Relining: Einziehen eines durchgehenden Kunststoffrohres (PE) mit Kreisquerschnitt in die zu sanierende Haltung. Der verbleibende Ringraum wird in der Regel verfüllt. DN 100 bis DN 2000; haltungsweise, ≤ 700 m; Anschlüsse in offener Baugrube; evtl. längere Einziehbaugrube; Schweißung vor Ort. – Beim Compact Pipe - Verfahren wird ein PE-Rohrstrang (Inliner), der auf Rohrtrommeln geliefert wird, erwärmt und als C-Profil gefaltet, in das Rohr eingezogen.

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Bild 13.39a: Prinzip des Rohrstrangrelining

Danach wird der Inliner mit Dampf geweicht. Durch Innendruck wird das PERohr aufgefaltet und an die Wandung des zu sanierenden Rohres gedrückt. Schließlich wird der Inliner durch Luftdruck abgekühlt und in endgültiger Lage fixiert. Vorteil dieses Verfahrens: Keine Baugrube – Einführung des C-Profils durch Kanalschacht.

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13.12 Grabenlose Kanalsanierung

Bild 13.39b: Zum C gefaltetes PE-Rohr

– Kurzrohr-Relining: Einbringen von Einzelrohren in die zu sanierende Haltung. Der verbleibende Ringraum wird i.d.R. verfüllt (verdämmert). Kleine Nennweiten vom Schacht aus, große Nennweiten von Start-

Bild 13.40:

baugrube aus. Große Nennweiten können auch mit korrosionsbeständigen Materialien (Steinzeug, Kunststoffe) ausgekleidet werden (Montageverfahren). Entwässerung des Spalts zwischen Rohrwand und Auskleidung erforderlich! Erneuerung: – Berstverfahren: Durchziehen eines Berstbzw. Verdrängungskörpers mit statischer und dynamischer Kraftwirkung auf die Rohrwand. Zerstörung der Rohrwand und Verpressung der Bruchstücke in den Boden (können auch zerkleinert und entnommen werden). Einbau einer neuen Leitung (Rohrstrang oder Vorpressrohre) mit gleichem DN hinter dem Berstkörper. Anwendung bei allen Schäden, außer Absturz; DN 100 bis DN 400; haltungsweise. Anschlüsse in offener Baugrube zuvor abtrennen.

Berstlining von einer Baugrube aus

Zur Kanalsanierung steht eine Fülle innovativer Verfahren zur Verfügung. Aus der Art der vorgefundenen Schäden und örtlichen Begebenheiten, ist das geeignetste Verfahren auszuwählen. Der Sanierungsbedarf ist sehr groß.

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13.12 Grabenlose Kanalsanierung Starker Verkehr, empfindliche Bauwerke, enge Verhältnisse, wertvoller Baumbestand u. a.

erfordern Kanalbauweisen ohne Verletzung er Oberfläche.

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Im Gegensatz zur offenen Bauweise werden lediglich eine Startbaugrube zu Beginn und eine Zielbaugrube am Ende erforderlich. Auf der dazwischen liegenden Strecke wird die Rohrleitung unterirdisch ohne Zerstörung der Oberfläche verlegt. Das Verfahren kann wirtschaftlich sein bei: Genaue Kenntnisse erforderlich über: • hochwertigen Oberflächen Baugrund, • engen Verhältnissen Lagerungsdichte, • nicht tragfähigem Boden Grundwasser. • starker Verkehrsbelastung • großer Verlegetiefe usw.

Rakete (ungesteuert) Ein Drucklufthammer treibt das Gerät durch den Boden, der verdrängt wird. Start von einnivelliertem Grundrahmen aus. Durchmesser 80 – 200 mm, Verlegelänge bis 20 m, wahlweise direkter Einzug des Produktenrohres oder zuerst Einzug eines Schutzrohres und anschließend Produktenrohr.

Die Bauverfahren werden unterteilt nach:

Bild 13.41:

„Rakete“: Durch Hammer angetrieVerdrängungsver- bener Bohrkopf, der den Boden verdrängt. Nachziehen der Rohrleifahren tung. Bodenentnahme- Bohrung mit oder ohne Verrohrung verfahren und Bodenentnahme durch Schnecke oder Spülung

Diese Verfahren unterteilen sich wieder in: Ungesteuerte Bohrung Gesteuerte Bohrung

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Bohrrichtung wird in der Startbaugrube ausgerichtet und kann nicht mehr verändert werden Bohrrichtung ist während des Bohrvorgangs steuerbar

Leichtes Erdbohrgerät (ungesteuert) Startbaugrube 2,00 × 2,00 m mit Grundrahmen. Dieser ist Führung der Bohrschnecke, die den Boden löst und in die Startbaugrube abfördert. Zielbaugrube Kopfloch. Bohrung wird i. allg. verrohrt. Einzellängen der Schnecke und der Rohre 0,50 oder 1,00 m. Nach Herstellung der Bohrung werden die Produktenrohre nachgeschoben und schieben die Stahlrohre vor sich her. Diese werden in der Zielbaugrube geborgen. Durchmesser 100 bis 300 mm, Länge bis 20 m. Steinarme Böden; keine Zerkleinerung von Steinen möglich. Grundwasserhaltung erforderlich. Anwendbar für kleine Längen mit geringen Ansprüche an Verlegegenauigkeit (Kanalhausanschlüsse)

((neues Bild nicht anbei))!!!

Bodenverdrängungshammer („Rakete“) mit Darstellung der Bodenverdichtung

Rakete (gesteuert) Die Steuerung des Verfahrens ist möglich durch einen abgeschrägten Bohrkopf, der sich bei Geradeauslauf beim Bohren dreht, und eine Richtungsänderung ermöglicht, wenn die Drehung angehalten wird. Die Lage des Bohrkopfes kann durch Ortungsgeräte ermittelt werden. Gleiches Einsatzgebiet wie ungesteuerte Rakete, aber größere Längen, Kurvenfahrt und Unterfahren von Hindernissen möglich. Rohrramme (ungesteuert) Offenes Stahlrohr mit Schneide wird mit Schlaghammer durch den Boden getrieben. Richtung wird in der Startbaugrube mit einem Rohrschlitten ausgerichtet. Boden wird mit Wasser- oder Luftdruck aus dem Rohr entfernt. Durchmesser bis ca. 1000 mm, Länge bis ca. 30 m. Stahlrohr dient i. d. R. als Schutzrohr; das Produktenrohr wird eingeschoben. Steinarme Böden, Grundwasser-Absenkung erforderlich, Nachverdichtungen können auftreten. Startbaugrube abhängig von der Länge der verwendeten Rohrlängen (i. allg. 6 m). Baugrubenlänge dann 8 m. Zielbaugrube: Kopf-

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13.13 Klärtechnik

loch, Größe je nach Durchmesser. (Querung von Verkehrswegen für Wasser- Gas- und Abwasserleitungen) Gesteuerte Bohrung Die Bohrung erfolgt durch einen horizontal und vertikal steuerbaren Bohrkopf. An dessen Front sitzt eine auf den anstehenden Boden eingerichtete Einrichtung zum Lösen des Bodens (Spüldüse bei spülbaren Böden, Schneidrad bei abrasiven Böden). Der gelöste Boden wird bei Bedarf zerkleinert und durch Schnecke oder Spülung zur Startbaugrube und von dort an die Erdoberfläche gefördert. Der Bohrkopf zieht die Produktenrohre nach. Unterstützung durch Pressen in der Startbaugrube. Von dort wird auch die Verlegung durch ein Laser überwacht, dessen Strahl auf eine Zieltafel im Bohrkopf trifft. Abweichungen lösen eine

Bild 13.42:

Korrektur an der Vortriebsrichtung des Bohrkopfes aus. Nicht begehbare Querschnitte Durchmesser < 800 mm: beschränkte Länge L < 50 m. Bei größeren Durchmesser größere Längen möglich. Erforderlich sind Start- und Zielbaugrube. Grundwasserabsenkung nur für diese Baugruben. Die Bohrung erfolgt im Grundwasser unter entsprechendem Überdruck. Die Steuergeräte sind oberirdisch aufgestellt. Für die Bohrverfahren ist eine Vielzahl von Varianten entwickelt worden. Einsatzgebiet: Bohrung von Kanälen und Druckleitungen DN 300 bis > 4000 in Geraden oder Kurven.

Vortriebsmaschine mit Bohrkopf für kleine Durchmesser. Der prinzipielle Aufbau ist für größere Durchmesser der Gleiche

Es ist eine Vielzahl unterschiedlichster Verfahren grabenloser Rohrverlegung auf dem Markt, die es ermöglichen, mit kleinen Start- und Zielbaugruben Rohrleitungen auf große Längen ohne Verletzung der Oberfläche zu verlegen.

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13.13 Klärtechnik Kläranlagen sind erforderlich, um die durch den menschlichen Gebrauch eingebrachten Schmutzstoffe aus dem Wasser zu entfernen und die ursprüngliche Wasserqualität so weit

wie möglich wieder herzustellen. Würden die Schmutzstoffe nicht entfernt, gingen diese in kurzer Zeit in stinkende Fäulnis über, führten zum Absterben der meisten Gewässerfauna

902


und zur Massenentwicklung einiger weniger Arten von Bakterien und Algen. Die für die Planung der Kläranlagen relevanten Abwasserinhaltsstoffe sind in Tabelle 13.1 aufgeführt. Kläranlagen sind so konzipiert, dass sie die in der Natur beobachteten Vorgänge der Selbstreinigung der Gewässer (Absetzen – Sauerstoffaufnahme – Oxidation der Schmutzstoffe – Abbau der Restprodukte) auf engem Raum nachbilden. Eine Kläranlage enthält daher folgende drei wesentlichen Teile:

13 13 TT

– Mechanische Reinigung – Entfernung absiebbarer und absetzbarer Inhaltsstoffe durch Rechen Siebe und Absetzbecken. Wirkungsgrad BSB- und CSB-Entnahme 33 %; N- und P-Entnahme 10 %. Reststoffe: Rechen/Siebgut, Sand, Primärschlamm. – Biologische Reinigung mit Stickstoff und Phosphorentnahme. Umwandlung der nicht absetzbaren Verschmutzung in absetzbaren biologischen Schlamm. BSB-Abbau > 95 %; CSB-Abbau > 90 %; N-Abbau > 85 %; P-Abbau > 70 %. Reststoff: Überschussschlamm. – Behandlung der Reststoffe: Eindickung von Primär- und Überschussschlamm (gemischt: = Rohschlamm), Ausfaulung (biochemische Zersetzung) bei ca. 37° C im Faulturm. In der Praxis ist die exakte Unterteilung einer Kläranlage in die o. g. drei Bestandteile nicht immer gegeben, da diverse Kombinationsbauarten, insbesondere für kleinere Kläranlagen, entwickelt wurden, in denen die genannten Vorgänge teilweise parallel verlaufen. Ferner gibt es auch Kläranlagen, die zusätzlich mit einer chemischen Stufe zur weiter gehenden Entfernung von Phosphor ausgerüstet sind. Bei der mechanischen Reinigung wird das Abwasser mit einem Sieb oder Rechen von Grobstoffen gereinigt. Das Sieb/Rechengut wird gewaschen und als Abfall zur weiteren Behandlung entsorgt. Im anschließenden Sandfang setzen sich bei einer Fließgeschwindigkeit von 0,3 m/s die mineralischen Stoffe (Sand) ab. Der Sand wird gewaschen, deponiert oder wieder verwendet. Danach fließt das Abwasser in das Vorklärbecken mit ca. 2 h Aufenthaltszeit, wo sich die organischen Absitzstoffe absetzen und aus dem System als

Primärschlamm zur weiteren Behandlung im Faulturm entfernt werden. Mit der Passage dieser drei Bauwerke ist die mechanische Abwasserreinigung abgeschlossen. 2/3 der organischen Verschmutzung sind noch im Abwasser enthalten und müssen in der nachfolgenden biologischen Abwasserreinigung entfernt werden: Dem Abwasser wird im Belebungsbecken (hier: Nitrifikation) Luftsauerstoff zugeführt. Dadurch können sich die im Abwasser bereits vorhandenen Bakterien massenweise entwickeln, nehmen die Schmutzstoffe des Abwassers als Nahrung auf und entwickeln daraus neue Zellsubstanz, den sog. Belebtschlamm. Dieser wird im Nachklärbecken abgesetzt. Das gereinigte Abwasser fließt über eine Überlaufrinne in das Gewässer ab. Um die Konzentration des Belebtschlamms möglichst hoch zu halten, wird dieser aus der Nachklärung abgezogen und im Kreislauf der Belebungsanlage wieder zugeführt. (Rücklaufschlamm). Da sich durch die Bakterientätigkeit der Belebtschlamm immer stärker vermehrt, muss zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichts ein Teil davon als Überschussschlamm zur gemeinsamen Behandlung mit dem Primärschlamm im Faulturm abgezogen werden. Bei der im Schemaplan dargestellten Kläranlage ist das Belebungsbecken in 3 unterschiedlich große Becken aufgeteilt: Das Bio-PBecken, in dem das Abwasser lediglich umgewälzt wird und der Rücklaufschlamm zufließt, das ebenfalls nur umgewälzte Denitrifikationsbecken, dem im Kreislauf nitratreicher Ablauf des Nitrifikationsbeckens zugeführt wird (Rückführung) und das Nitrifikationsbecken, in dem unter Umwälzung Luft zugegeben wird. Durch biologische und biochemische Prozesse wird durch diese Verfahrensführung erreicht, dass sowohl Phosphor als auch Stickstoff und natürlich die organischen Substanzen weitgehend abgebaut bzw. aus dem Abwasser entfernt und in den Belebtschlamm und damit schließlich in den Überschussschlamm überführt werden. Primär- und Überschussschlamm (Rohschlamm) werden im Voreindicker vorentwässert, danach auf ca. 37° C erhitzt und ca.

903

13.13 Klärtechnik

20 Tage lang im Faulturm unter Luftabschluss und langsamer Umwälzung ausgefault. Dabei spalten sich die organischen Stoffe teilweise in CO2 (Kohlendioxid), CH4 (Methan) und Wasser auf. Das Methan dient zum Beheizen des Faulturms und zur Stromgewinnung. Der danach aus dem Faulturm abgezogene Schlamm (Faulschlamm) ist geruchsarm und schwarz gefärbt. Er wird in den Nacheindi-

Bild 13.43:

cker abgezogen, danach maschinell entwässert und anschließend durch Verbringung auf landwirtschaftliche Flächen oder durch Verbrennung verwertet. Die bei der Schlammeindickung und - entwässerung anfallenden Abwässer werden wieder dem Zulauf der Kläranlage zugeführt.

Schemaplan einer großen Kläranlage

Kleine Gemeinden klären ihr Abwasser häufig in großräumigen unbelüfteten Klärteichen (3 Teiche hintereinander mit 15m2 Wasserfläche pro Einwohner), die im Mischsystem beschickt werden können. Einzelhäuser oder Kleinsiedlungen in großer Entfernung von einer zentralen Kanalisation oder Druckentwässerung klären Ihr Abwasser in „Hauskläranlagen“ (3Kammer-Ausfaulanlagen). Diese sind Abwasserfaulanlagen mit 1,5 m2 / EW und geringer

Reinigungswirkung. Daher müssen ihnen biologische Klärstufen nachgeschaltet werden (Teiche, Tauchkörper, Belebungsanlagen o. ä.) Abwasser wird heute meist mit mechanischen, biologischen und chemischen Reinigungsverfahren in Klärwerken bis (fast) zur Trinkwasserqualität geklärt. Kleine Gemeinden klären häufig in Klärteichen.

13

13 T

904


13.14 Aufgaben

Bild 13.44:

13 13 TT

Projektaufgabe Baugebiet

1. Planen Sie für obiges Baugebiet die SW-Kanalisation. 2. Wie groß ist der Schmutzwasseranfall [l/s], wenn jedes Hausgrundstück mit 3 E belegt ist? 3. Wieviel l/s muss eine Pumpe bei Mindestgeschwindigkeit leisten, wenn die Druckleitung lW 100 hat? 4. Welche Art Pumpe setzen Sie ein? 5. Planen Sie die RW-Kanalisation. (Legen Sie Einzugsgebiete und ψ fest, wählen Sie rBem und ermitteln Sie Rohrdurchmesser und Gefälle mit Listenrechnung; Ablauf entlang der Grenze zum Wasserlauf) 6. Beseitigen Sie alternativ das Regenwasser über Versickerung und beantworten Sie folgende Fragen 6.1 Wie lang ist die verfügbare Muldenlänge, wenn die Mulde auf der Nordseite liegt (Beginn ab Ende der Einmündung) und jede Hauseinfahrt die Mulde für 3 m unterbricht? 6.2 Wie groß ist dann die Sickerfläche As bei der vorgegebenen Muldenbreite? 6.3 Berechnen Sie das Einzugsgebiet Au der befestigten Straßenfläche (engfugiges Pflaster) 6.4 Berechnen Sie den Zufluss ΣQzu für 6 h Regendauer und einen r0,2 von 19,7 l/sha, den

7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.

16.

Abfluss ΣQab durch Versickerung über As während der gleichen Zeit für kf = 2 · 10–5 m/s und das daraus resultierende Speichervolumen Vsp. Ermitteln Sie aus Ihrer Planung für den SWKanal die Bodenmassen [m3]. Zeichnen sie einen Längsschnitt der Haltungen in den Maßstäben MdL 1 : 500 und MdH 1 : 50. Warum werden SW- und RW-Kanäle in unterschiedlichen Höhen verlegt? Warum werden für SW-Kanäle i.d.R. keine Betonrohre verwendet? Wie unterscheiden sich SW-Kanäle und SWDruckrohrleitungen? Welche Aufgabe haben Prüfschächte (Kontrollschächte) in Rohrleitungen zu erfüllen? Wofür werden Kanalklinker im Normalformat sowie in den Formen A, B und C im Einzelnen verwendet? Wozu dient ein Rohrabsturz in einem Prüfschacht. Nennen Sie drei unterschiedliche Möglichkeiten der Ausbildung eines Absturzbauwerks und zeichnen Sie eine der Möglichkeiten im Maßstab 1 : 10. Nennen und beschreiben Sie drei Möglichkeiten der Rohrleitungssanierung.

905

13.14 Aufgaben

17. Erstellen Sie eine Dokumentation und Präsentation zur Abwasserreinigung in einer Gemeinde mit 30 000 Einwohnern. 18 Zeichnen Sie die gemeinsame Baugrube einer RW-Leitung (Betonrohr KFW-M 250 × 2000 DIN 4032) und einer SW-Leitung (Stz DN 200) im waagerechten Holzbohlenverbau. Das Gelände hat eine Höhe von NN + 25,12 m, das Steinzeugrohr eine Sohlhöhe von NN + 21,95 m (Bild 13.39). Das betonrohr der RW-Leitung liegt 50 cm höher. Die Sohlbreiten betragen zwischen den Bohlen je 0,95 m. Beide Rohrleitungen erhalten eine 20 cm dicke Sauberkeitsschicht aus Kies = 78 mm. M 1 : 20. Bild 13.45:

Beispiel zu Aufgabe 18

13

13 T

14 Planen eines Stahlbetonbauwerkes 14.1 Allgemeines Für dieses Lernfeld ist die Kenntnis der Inhalte des Lernfeldes 10 Planen einer Halle Voraussetzung. Größere Bauwerke aus Stahlbeton z.B. als Büro, Schul-, Verwaltungs- oder Industriebau werden überwiegend in Skelettbauweise aus Beton- und Spannbetonfertigteilen hergestellt.

Die weitgespannten Binder, hochbelastete Geschossbalken und Deckenelemente werden dabei als Spannbetonbauteile hergestellt. Daher soll zunächst das Prinzip der Spannbetonbewehrung erläutert werden.

14.2 Das Prinzip Spannbeton Beim Verbundbaustoff Stahlbeton wird künstlich eine Aufgabenverteilung zwischen Beton und Stahleinlagen. vorgenommen. Vereinfacht wurde bisher immer dem Beton die Aufnahme der Druckkräfte und dem Stahl die Aufnahme der Zugkräfte zugewiesen. Bedingt durch die Beschränkung der Rissbreite ist es nicht möglich die maximale Zugspannung des Stahls auszunutzen. Die Dehnung des Stahls ist bei Erreichen der maximalen Zugspannung so groß, dass Risse im Beton auftreten und die Dauerhaftigkeit nicht mehr gewährleistet ist. Auch der Betonquerschnitt lässt sich nur annähernd zur Hälfte nutzen, weil in der anderen Hälfte Zugspannungen auftreten, die allein dem Betonstahl zugewiesen werden. Schon allein aus wirtschaftlichen Gründen wäre es wünschenswert, sowohl den Betonquerschnitt als auch den Betonstahl voll auszunutzen. Hier bietet das Verfahren des Spannbetons einen ökonomischen Ausweg. Das gesamte Betonbauteil wird bei diesem Verfahren durch vorgespannte Spannstähle so stark unter Druck gesetzt, dass Zugspannungen im Betonquerschnitt kaum noch auftreten. Im Unterschied zum herkömmlichen Stahlbetonbau erhält der Stahl beim Spannbetonbau schon Zugspannungen bevor das Bauteil überhaupt belastet wird, sieht man einmal von dem Eigengewicht ab.

Spannbetonbauteile sind Bauteile, bei denen der Beton so vorgespannt ist, dass er unter Gebrauchslast nicht oder nur begrenzt auf Zug beansprucht wird.

14.2.1 Konstruktionsprinzip Vorspannen mit sofortigem Verbund. Stahl ist ein elastischer Baustoff, der sich dehnen lässt und nach Fortfall der Last wieder zusammenzieht. Wenn man Stahl spannt, zum Verbund mit Beton ummantelt und loslässt, versucht sich der Stahl wieder zusammenzuziehen. Dabei muss sich der Beton mit dem Stahl zusammen bewegen und wird so durch die Vorspannkraft unter Druck gesetzt. Damit ist der Zustand der Vorspannung erreicht, bei dem der Beton nur auf Druck und der Stahl nur auf Zug beansprucht werden. In der Praxis wird dieses Verfahren überwiegend im Fertigteilbau gewählt. Man verwendet ein festes Spannbett, worin die Spannglieder vorgespannt werden. Anschließend wird geschüttet und verdichtet. Sobald der Beton ausreichende Festigkeit erreicht hat, kann die Vorspannung an den Widerlagern gelöst werden, und die Spannung des sich zusammenziehenden Spannstahls überträgt sich direkt auf den Beton (14.1).

908

14 A+I

14 Planen eines Stahlbetonbauwerkes

Das Vorspannen mit nachträglichem Verbund lässt sich ebenfalls anschaulich darstellen. Dazu kann ein Balkenmodell mit innen befindlichem Leerrohr dienen. Durch das Leerrohr wird ein Bolzen gezogen, an dessen Ende eine Flügelschraube immer fester angezogen wird, wodurch der Bolzen auf Zug beansprucht wird. Das Balkenmodell dagegen wird zusammengedrückt, also auf Druck beansprucht. Sind die Hohlräume zwischen Bolzen und Leerrohr verfüllt, kann die Flügelschraube entfernt werden, ohne dass dies an den Spannungsverhältnissen etwas ändert. Dieses Verfahren wird auf den Baustellen bevorzugt. Die Spannglieder werden, zunächst lose in Blechhülsen liegend, in der Schalung an der vorgesehenen Stelle verlegt. An den Enden sind Verankerungselemente vorzusehen. Nach dem Betonieren und Erhärten des Bauteils werden die Spannstähle gespannt, wobei man das Bauteil als Widerlager benutzen kann. Mit einem Spezialeinpressmörtel werden Hohlräume zwischen Spannstahl und Hülse lückenlos verpresst. Dies kann nur geschehen, wenn ausreichend für Entlüftung der Hülsen gesorgt wird (14.2). Hat der Mörtel seine Festigkeit erreicht, können die hydraulischen Pressen vom Bauteil gelöst werden, und der sich zusammenziehen wollende Stahl überträgt indirekt über Einpressmörtel und Hülse die Spannungen auf den Beton (14.3). Spannungsüberlagerung. Um sich die Spannungsüberlagerung vorzustellen eignen sich am besten die Spannungsdiagramme für die einzelnen Belastungszustände, die leicht an einem Einfeldbalken zu erläutern sind. Beim normalen Balken treten infolge Belastung im oberen Teil Druck und im unteren Teil Zugkräfte auf. Aufgrund der Vorspannung - allerdings ohne Berücksichtigung der Eigenlast entstehen über den ganzen Querschnitt gleichmäßig verteilte Druckspannungen. Die Überlagerung beider Beanspruchungen ergibt einen unterschiedlich stark auf Druck beanspruchten Querschnitt (14.4). Wenn man Eigenlast und Auflasten als Konstante annimmt, kann man durch die Lage des Spannglieds sogar die Spannungsverteilung im

gesamten Querschnitt konstant halten, wodurch sich der Betonquerschnitt noch besser ausnutzen lässt. Bei mittig liegendem Spannglied wird, wie bereits erläutert, eine konstante Druckspannung im gesamten Betonquerschnitt erhalten. Geht man mit dem Spannglied weiter nach oben bzw. nach unten, ändert sich der Spannungsverlauf aufgrund der Vorspannung (14.5). Daraus folgt, dass man die Spanngliedlage in Abhängigkeit von der Beanspruchung des Bauteils variabel gestalten kann. Biegebeanspruchte Bauteile werden zweckmäßigerweise außenmittig vorgespannt. Bauteile, die auf Druck oder Zug beansprucht werden, müssen mittig vorgespannt werden. Das Gleiche gilt für Bauteile, die Wechselbeanspruchungen unterliegen. Die erforderlichen Druckkräfte im Beton werden durch vorgespannten Stahl erzeugt. Man unterscheidet das Vorspannen vor und das Vorspannen mit nachträglichem Verbund. Die mittige bzw. ausmittige Spanngliedlage ist in Abhängigkeit von der Belastung zu wählen.

14.2.2 Anwendungsbeispiele Spannbeton lässt sich nahezu unbegrenzt einsetzen, als Rohre, Maste, Pfähle und Schwellen. Im Fertigteilbau werden Balken, Stützen und Deckenplatten aus Spannbeton hergestellt. Auch im Behälterbau, wo Rissbildung besonders verheerende Auswirkungen hat, findet Spannbeton mehr und mehr Anwendung. Doch ein großes Anwendungsgebiet soll besonders hervorgehoben werden: der Brückenbau. Viele Brückenkonstruktionen sind durch den Spannbeton erst erschlossen worden. Spannbeton ermöglicht nämlich erheblich größere Spannweiten als Stahlbeton. Durch die volle Ausnutzung des Betonquerschnitts fallen überflüssige Betonmassen weg, dadurch verringert sich die Eigenlast, der Bewehrungsanteil wird kleiner, die Bauteile werden schlanker. Die Durchbiegungen von Spannbetonbauteilen sind nur etwa 1/4 so groß wie bei Stahlbetonteilen, weil durch die ausmittige Vorspannung vorweg eine Durchbiegung nach oben auftritt,

909

14.2 Das Prinzip Spannbeton

die durch die Gebrauchslast rückgängig gemacht wird. Alle diese Tatsachen sind Gründe dafür, dass in der heutigen Zeit kaum noch schlaff bewehrte Brücken konstruiert werden, zumal die unweigerlich auftretenden Risse im Stahlbeton die Stahleinlagen gefährden. Spannbetonbrücken sind elegante, formschöne Konstruktionen, die sich bei richtiger Planung und Ausführung durch eine lange Lebensdauer auszeichnen. Zunehmend hat der Spannbeton auch Dachkonstruktionen und Überdachungen erobert. Ob Dachschalen, Dachbinder oder Faltwerke – Spannbetonkonstruktionen bieten Konstrukteuren weitgehende Möglichkeiten.

Bild 14.1: Spannbettverfahren (direkter Verbund)

Bild 14.3: Baustellenverfahren (indirekter Verbund)

Bild 14.4: Spannungsüberlagerung bei mittiger Vorspannung a) Balken mit Belastung ohne Vorspannung b) gewichtslos gedachter Balken mit mittiger Vorspannung c) Balken mit Belastung und ausmittiger Vorspannung

Bild 14.2: Spannanker mit Entlüftungsschläuchen Bild 14.5: Spannungsüberlagerung bei ausmittiger Vorspannung

14 A+I

910


Tabelle 14.6: Vereinfachte Darstellung der Spannbetonbewehrung Nr. 1

3

Bezeichnung und Beschreibung Vorgespannter Stab oder Drahtbündel lange extrabreite Strich-Zweipunktlinie Schnitt einer nachträglich gespannten Bewehrung in Rohren oder Kanälen liegend Schnitt einer vorgespannten Bewehrung

4

Spanngliedverankerung 1)

5

Festanker 1)

6

Ansicht auf eine Verankerung

7

Bewegliche Kopplung 1)

8

Feste Kopplung 1)

2

1)

Vereinfachte Darstellung

Wenn keine Verwechslung mit nichtvorgespannten Stäben auftreten kann, dürfen vorgespannte Stäbe auch mit einer extrabreiten Volllinie gezeichnet werden.

Spannbeton wird im Brücken- und Behälterbau bevorzugt angewendet. Bauteile mit großen Spannweiten und außergewöhnlichen Formen sind technisch gut lösbar.

Im Geschossbau kommen Spannbetonbinder, Spannbetonbalken und Deckenelemente aus Spannbeton zur Anwendung.

14 A+I

14.3 Bauelemente von Geschossbauten aus Beton Bauelemente von Geschossbauten aus Stahlbeton bzw. Stahlbetonfertigteilen sind Fundamente, Stützen, Balken und Decken sowie Wände. Geschossbauten können in Skelettbauweise, Tafelbauweise oder als Zellenbau hergestellt werden. Auch Mischformen dieser Bauweisen sind denkbar. Im Industrie und Verwaltungsbau herrscht jedoch die Skelett-

bauweise unter Verwendung von Stahlbetonfertigteilen vor. Tafel- und Zellenbau wird heute im Geschosswohnungsbau kaum noch angewendet. Bauelemente des Stahlbetonskelettbaus sind Pfetten, Binder, Stützen, Unterzüge, Deckentafeln, Wandtafeln und Deckenplatten.

Bild 14.7: Tafelbau a) Wandscheibe, b) Plattenelement, c) raumstabile Zelle

14.3 Bauelemente von Geschossbauten aus Beton

911

Bild 14.7: Zellenbau a) geschlossene Raumzelle, b) Ringezelle, c) Raumgitterzelle

14 A+I

Bild 14.7: a) Stahlbetonskelettbau, b) Bauteile und Verbindungen einer Halle

912


14.3.1 Fundamente

Will man auf die Ausbildung eines Köchers verzichteten, muss das Fundament bereits im Fertigteilwerk an die Stütze an betoniert werden. Dies erschwert allerdings den Transport, da Fundament und Stütze im Verbund transportiert werden müssen. Nach dem Aufstellen wird das Fundament durch im Fundament vorgesehene vergussrohre vergossen. Um einen guten Verbund herzustellen wird die Unterseite des Fundaments profiliert. Eine andere Möglichkeit die Köcher zu sparen, ist die Verwendung von Fundamentankern oder Stützenfüßen. Bei dieser Konstruktion wird die Stütze über in Stützenfuß und Fundament einbetonierte Stahlteile bei der Montage verschraubt.

Als Fundamente für Geschossbauten kommen die gleichen Konstruktionen wie bei Hallen zur Anwendung, also Einzelfundamente, Blockfundamente, Köcherfundamente und Streifenfundamente. Außer im Bauzustand müssen die Fundamente in der Regel keine großen Momente in Gebäudequerrichtung aufnehmen, da bei guter Konstruktion hierfür Wandscheiben zur Verfügung stehen. Die Konstruktion von Einzelfundamenten wurde schon im Kapitel Gründungen erläutert. Daher sollen in diesem Kapitel nur die Bewehrung von Block- und Köcherfundamenten behandelt werden. Blockfundamente werden zunächst so konstruiert wie Einzelfundamente. Die Längskraft und das Moment aus der Stütze am Stützenfuß muss über einen profilierten Becher (Profiltiefe ≥ 1 cm) in den Fundamentköcher eingeleitet werden. 14.8 Bewehrungsschema Köcherhülse Blockfundament und Schalung Blockfundament Der Füllbeton für die Fuge muss die gleiche Festigkeit wie der Fundamentbeton aufweisen. Die Fugenbreite ist so zu wählen, das der Toleranzausgleich zwischen Stütze und Fundament ermöglicht wird. Im Regelfall unten 5cm und oben 7 bis 8cm. Die Einbindetiefe der Stütze sollte ≥ 1,5 x Stützenbreite betragen. Zur Weiterleitung der Kräfte aus dem Fugenverbund werden um die Stützenhülse vertikale Stehbügel angeordnet, die durch horizontale Bügel gesichert werden müssen.

Bild 14.9: Einspannung von Stützen mit Stützenfüßen Quelle PFEIFER Holding GmbH & Co. KG

Bügelformen

Bild 14.8: Bewehrungsprinzip Blockfundament

14 A+I

913


Köcherfundamente Köcherfundamente dienen ebenso wie Blockfundamente zur Aufnahme von Stützen mit Momentenbeanspruchung. Die Bewehrungsform richtet sich nach der Höhe der Momentenbeanspruchung. Köcherfundamente können auch als Betonfertigteil hergestellt werden und auf einer Sauberkeitsschicht versetzt werden. In Ortbetonbauweise kann man sich das Einschalen des Köchers und der Köcherhülse durch Verwendung von speziellen Schalungselementen aus Metall oder Kunststoff vereinfachen.

Wände zwischen Stützen und Innenwände werden in üblicher Weise auf Streifenfundamente gegründet. Je nach baulichen Gegebenheiten kann das Streifenfundament als Fertigteil ausgeführt werden. Fundamente für Stahlbetonfertigteilstützen werden als Köcher- oder Blockfundament hergestellt.

Köcherbeanspruchung durch Moment hoch Standbügel

Ringbewehrung

14 A+I Köcherbeanspruchung durch Moment klein

Bild 14.10:

Bewehrung von Köcherfundamenten Bild 14.12:

Bewehrung Köcherfundament

14.3.2 Stützen

Bild 14.11:

Köcherfundamentschalung Quelle (MSL-Schalungssysteme)

Stützen als Rechteck oder Rundstützen nach der Querschnittsgeometrie kann man nach der Lage im Gebäude unterscheiden in Außenstützen, Eckstützen, Giebelstützen, und Innenstützen. Geht die Stützenlänge über mehr als ein Geschoss spricht man auch von Geschossstützen. Als Stützen können Bauteile betrachtet werden, bei denen das Verhältnis b/d ≤ 5 ist. Bei Werten b/d>5 handelt es sich um Wände.

914


Innenstützen werden überwiegend auf Druck beansprucht. Bei Außenstützen in der Wand kommt zu der Druckbeanspruchung noch eine Beanspruchung auf Biegung in Richtung einer Achse (einachsige Biegung) hinzu, bei Eckstützen wird die Stütze zusätzlich zur Druckbeanspruchung in Richtung beider Achsen auf Biegung beansprucht. Die Tragfähigkeit einer

14 A+I

Bild 14.13:

Stützenbewehrung

Stütze hängt von der Schlankheit der Stütze ab. Die Schlankheit der Stütze errechnet sich aus der Knicklänge dividiert durch den Trägheitsradius. Der Trägheitsradius ist ein Querschnittswert (I/A) (Für Rechteckstützen errechnet sich der Trägheitsradius zu 0,289d). Die Schlankheit einer Stütze muss für je Achsrichtung untersucht werden.

915


Der Stahlquerschnitt einer Stütze ist mindestens für 15 % der Druckkraft zu bemessen. (As,min = 0,15 × |NED|/fyd) As,min= 0,15 × |NED|/fyd NED die vom Querschnitt aufzunehmende Normalkraft fyd = fyk/γs fyd = 434,8 N/mm2 für BSt 500 Eine Stütze darf höchstens einen Bewehrungsgrad von 9 % der Stützenquerschnittsfläche aufweisen. Dies gibt auch in den Stoßbereichen einer Stütze. Die Druckstäbe der Stützen sind in den angrenzenden Bauteilen zu verankern. s

Die Tragfähigkeit einer Stütze ist von der Schlankheit, dem Querschnitt und dem Bewehrungsgrad (Stahlfläche/Betonfläche) abhängig.

s =< 15 · ds,bü

s

Nach Art der Bewehrung unterscheidet man bügelbewehrte Stützen und umschnürte Stützen. Die Umschnürung besteht aus einer durchgehenden Wendelbewehrung. Umschnürte Stützen müssen mindestens mit 6 Längsstäben bewehrt werden. Die Ganghöhe der Höhe darf nicht mehr als 8cm betragen. Die Mindeststützenbreite b muss ≥ 20cm bei Ortbetonstützen und bei Fertigbetonstützen ≥12cm sein. Fertigteilstützen die in Köcher eingestellt werden sollen, sind im Einspannbereich zu profilieren. Die Profiltiefe beträgt mindestens 1cm. Am Stützenfuß wird ein Zentrierdorn eingebaut. Ebenso sind im oberen Bereich der Stütze Verankerungselemente für die Kranmontage vorzusehen. Im einfachsten Fall wird im oberen Bereich der Stütze ein Leerrohr in die Stütze eingebaut.

14 A+I ds,bü

Stützenbewehrung Die Bewehrung von Stützen besteht aus Längsstählen und Bügel. Die Längsstähle sind gleichmäßig über den Querschnitt anzuordnen. Der Abstand der Längsstäbe darf 30cm nicht übersteigen. Bei Stützenabmessungen b ≤ 40 cm ist ein Bewehrungsstab je Ecke ausreichend. Der Durchmesser der Längsstähle muss mindestens 12 mm betragen. In jeder Ecke dürfen bis zu 5 Längsstähle bis zu einem Abstand des 15fachen Bügeldurchmessers durch einen Bügel gesichert werden. Sollten weiter Längsstäbe erforderlich sein sind diese durch Zwischenbügel zu sichern. Der Abstand der Zwischenbügel s’bü darf dabei das Doppelte des normalen Bügelabstands sbü betragen.

Bild 14.14:

Anordnung von Längsstählen im Eckbereich

Die Bewehrung von Stahlbetonstützen besteht aus Längstählen und Bügeln. Die Längsstähle müssen mindesten den Durchmesser 12 mm haben. Es gibt eine Mindestbewehrung und ein Höchstbewehrung in Abhängigkeit von der Querschnittsfläche.

Bild 12.15:

Anordnung von Bügel a) unbewehrt b) bügelbewehrt c) umschnürt (wendelbewehrt)

916

Bügel und Bügelabstände Die Bügeldurchmesser müssen mindestens 6 mm (bei Matten 5 mm) betragen und größer als dsl/4 sein. Bügeldurchmesser mit 6 mm sind daher ausreichend für Längsstäbe bis einschließlich 20 mm. Für Längsstäbe mit größerem Durchmesser müssen Bügel mit 8 mm Durchmesser verwendet werden. Der Abstand der Bügel untereinander ist von der Lage in der Stütze und den Bauteilen abhängig, in die die Stütze einbindet. Im „Normalbereich“ gilt für die Bügelabstände: sbü ≤ 12 dsl ; sbü ≤ min b sbü ≤ 30cm s’bü ≤ 2 sbü s’bü gilt für den Zwischenbügelabstand Bei Stabbündel ist nicht mit dsl sondern mit dem Vergleichsdurchmesser dsV zu rechnen. Der Vergleichsdurchmesser berechnet sich mit dsV = ds × n ; n = Anzahl der Einzelstähle. Die Abstände von Zwischenbügeln dürfen das zweifache der normalen Bügelabstände sein. s’bü ≤ 2 sbü Über und unter Balken und Decken ist der Bügelabstand auf einer Höhe gleich der größten Stützenbreite auf 0,6 des normalen Abstandes zu verringern. Die engeren Bügel sind auch im Inneren des Balkens zu verlegen. Diese Reglung gilt auch im Bereich von Übergreifungsstößen sofern der Durchmesser der Längsstäbe ≥ 14 mm beträgt. Werden die Längsstähle der Stützenbewehrung gekröpft, sind im Bereich der Knickstellen Zusatzbügel zur Aufnahme der Umlenkkräfte aufzunehmen.

Stütze wesentlich. Die Bewehrung besteht aus mindestens sechs Stabstählen, die gleichmäßig auf dem Umfang zu verteilen sind. Die Mindestdurchmesser gelten wie bei bügelbewehrten Stützen. Die Wirksamkeit der Umschnürung ist von der Ganghöhe der Wendelung abhängig. Sie darf nicht größer als 8 cm bzw. ein Fünftel des Kerndurchmessers betragen. Bei Anschlüssen zwischen zwei Wendelungen sind Winkelhaken nach innen anzuordnen. Im Bereich von Unterzügen und Fundamenten gehen die Bügel durch, d.h. auch in diesen Bereichen werden Bügel angeordnet. Umschnürte Stützen werden mit einer Wendelbewehrung anstelle von Bügel hergestellt. Die Ganghöhe darf maximal 8 cm betragen. Stoßausbildung Die Längsstöße von Stählen bei der Stützenbewehrung von Geschossstützen sind vorzugsweise oberhalb der Decke anzuordnen., da sich hier Arbeitsfugen ergeben. Die Übergreifungslänge ergibt sich nach DIN1045

bK => 2 · ds bK > 2 cm bK =

Bügelbewehrte Stützen müssen mindestens vier Längsstähle haben. Sie sind mit geschlossenen Bügeln gegen Ausknicken zu sichern. Umschnürte Stützen sind Druckglieder mit kreisförmigem oder regelmäßig vieleckigem Querschnitt. Bei dieser Stützenform werden die Längsstähle durch eine spiralförmige Verbügelung gehalten, sozusagen umschnürt. Dadurch verbessert sich die Tragfähigkeit der

Bild 14.16:

LK > 10 · ds

14 A+I


Gekröpfte Längsstähle bei Querschnittswechsel

Ein Vollstoß der Längsbewehrung ist bis zu einem Bewehrungsgrad von 4,5 % möglich. Bei Bewehrungsgraden von mehr als 4,5 %

917


Die Bewehrungsstähle von Stützen werden im Normalfall Geschossweise mit Stützenstößen hergestellt. Im Bereich der Übergreifungslänge ist der Bügelabstand auf 60 % des normalen Bügelabstandes zu verringern.

Bewehrung von Konsolen Konsolen sind auskragende Bauteile bei denen der Abstand von der Einspannstelle bis zur Laststelle kleiner ist als die Bauteilhöhe der Konsole. Konsolen können quaderförmig oder abgeschrägt ausgeführt werden. Aus Herstellungsgründen werden quaderförmige Konsolen bevorzugt. Die Konsolabmessungen sollten so gewählt werden, das sich vom Auflager aus eine Druckstrebe unter 45° ausbilden kann. Stützbewehrung Bügelnicht dargestellt > 2 · ds

> Ls –

müssen die Stöße versetzt werden. Bei Bewehrungsgraden zwischen 4,5 von 6 % ist es günstig die Hälfte der Längsbewehrung über zwei Geschosse zu führen. Stöße von Längsstählen können auch als Schraubstoß ausgeführt werden oder geschweißt werden. Verkleinert sich der Stützenquerschnitt im höheren Geschoss sind Anschlussstähle zu kröpfen. Um die Umlenkkräfte im Knickbereich aufzunehmen sind zusätzliche Bügel im Knickbereich anzuordnen. Um die Umlenkkräfte klein zu halten sollte die Kröpflänge mindestens das 10-fache der Breite der Kröpfung betragen. Die Kröpfungsbreite muss ≥ 2 ds bzw. ≥ 2 cm sein.

Schlaufen alternative Schlaufenform

14 A+I

Betonieren von Stützen Stützen sind die Tragglieder die beim Versagen die Tragfähigkeit des ganzen Gebäudes beeinträchtigen. Daher ist beim Betonieren darauf zu achten das der Beton vollständig eingefüllt wird. Die Bewehrung ist so zu konstruieren das sich die Stütze sicher betonieren lässt. Daher ist ein Platzbedarf in der Mitte der Stütze für den Betonierschlauch und die Rüttelflasche vorzusehen.

a

F

F

d

D

h

d — 2

Z

a 1 > — > 0,5 h

Bild 14.17:

Konsolabmessungen in Abhängigkeit von der Druckstrebe.

Die Stützenbügel umgreifen die Schlaufenbewehrung

Bild 14.18:

Konsolbewehrung

Die Zugkraft am oberen Konsolenrand wird mit Bewehrungsschlaufen mit dem Querschnitt As am oberen Rand der Konsole verlegt und an der Rückseite der Stütze verankert. Sollte die Bewehrung nicht einlagig auszuführen sein, sind die Bewehrungsschlaufen im oberen Bereich der Konsole anzuordnen. In Abhängigkeit von dem Lasteinleitungspunkt zur Stütze im Verhältnis zur Konsolhöhe werden die Bügel in der Konsole waagerecht oder senkrecht angeordnet. Wenn die Entfernung von der Last bis zum Stützenrand weniger als die Hälfte der Konsolhöhe beträgt werden horizontale Bügel für ≥ 0,5 × As eingebaut. Ist die Last mehr als die halbe Höhe der Konsole vom Stützenrand entfernt, werden senkrechte Bügel eingebaut (0,7 × As). Die Bügelbewehrung soll die auftretenden Querzugspannungen aufnehmen. Die äußere Kante des Lagers muss vor dem Stahl der Schlaufe liegen.

918


14.3.3 Wände

Bild 14.19:

14 A+I

Stahlbetonkonsole

Die Bewehrung von Konsolen wird mit Schlaufen am oberen Konsolenrand vorgenommen.

Bild 14.19:

Sandwichplatten

Als Wände im Betonskelettbau können Elementwände eingesetzt werden. Günstiger sind jedoch im Fertigteilwerk betonierte geschoßhohe Wandelemente. Die Elemente müssen mit Anschlussbewehrung versehen sein, damit sich die Wandelemente mit den Stützen und Decken verbinden lassen. Dazu ist eine entsprechende Fugenausbildung nötig. Nachdem die Elemente in ihrer Lage fixiert sind, werden die Fugen kraftschlüssig vergossen. An die Wände im Betonskelettbau werden über die Deckenscheiben die Horizontalbelastungen des Gebäudes in die Fundamente abgetragen. Sandwichelemente Sandwichelemente oder Sandwichtafel sind Außenwandplatten die aus einer tragenden Betontafel mit einer Vorsatztafel bestehen. Zwischen den Tafeln wird in der Regel Wärmedämmung eingebaut. Die Vorsatzschale wird durch Anker mit der Tragschale verbunden. In der Tragschale sind die Verankerungselemente zur Aufhängung, Auflage oder Verankerung des Sandwichelements an der Tragkonstruktion einzubauen.

919


Die Verbindung der Schalen muss einerseits eine ausreichende Stabilität zwischen den Platten gewährleisten und anderseits auch die durch Temperatur und Schwinden hervorgerufenen Verformungen zulassen. Daraus resultiert eine starre Befestigung in Plattenmitte und flexible Verankerung durch Stahldrahtanker an den Plattenrändern. Die Außenschale ist mindestens 7cm dick und kann einlagig bewehrt werden. Bei Verwendung als Brüstungs- und Sturzplatten werden die Sandwichelemente an

der Konstruktion befestigt. Bei Verwendung als Wandelement wird die innere Schale als tragende Stahlbetonwand ausgebildet. Auf diese Wände können dann Deckenelemente aufgelegt werden. Decken- und Wandelemente sind durch Anschlussstähle zu verbinden. In den Sandwichelementen sind Transportanker einzubauen. Vorteilhaft sind ebenfalls Verstellmöglichkeiten in mehreren Achsen zur Erleichterung einer passgenauen Montage.

14 A+I

Bild 14.20:

Details Sandwichelemente Sandwichelement mit Verankerung

Wände im Betonskelettbau dienen zur Aussteifung des Gebäudes. Als Außenwände sind Sandwichelemente mit eingebauter Wärmedämmung rationelle Wandbauteile.

14.4.4 Decken Als Decken können Elementdecken mit Ortbetonergänzung in Verbindung mit Unterzügen als Halbfertigteil verwendet werden. Durch die nachträgliche Ortbetonergänzung wird die Ausbildung einer aussteifenden Deckenscheibe mit Anbindung an die Aussteifungselemente vereinfacht. Weiterhin sind Fertigdeckenelemente als schlaff bewehrte Vollbetonplatte oder Spannbetonhohldielen möglich. Ein vielfach angewendete Konstruktion sind TT-Platten. Die TT-Elemente in Breiten von 2,50 m werden auf Unterzüge aufgelegt. Die TT-Platten können schlaff bewehrt oder vorgespannt, je nach Spannweite und Belastung,

hergestellt werden. Auch hier ist eine Konstruktion mit Aufbetonergänzung möglich.

14.4.5 Pfetten Es werden Trapezpfetten und T Pfetten als Nebenträger verlegt. Das Auflager der Pfetten ist ausgeklinkt. Die Ausklinkung der Pfetten beträgt standardmäßig 40 % der Pfettenhöhe jedoch mindestens 20 cm.

1 2 Haarhandeln 1

Schlaufe

2

Bild 14.21: Bewehrung bei ausgeklinktem Auflager

920


14.4.6 Unterzüge und Riegel

14 A+I

Wenn Unterzüge in der Außenwand zwischen den Stützen liegen, bezeichnet man diese auch als Riegel. Die Unterzüge werden mit Rechteckquerschnitten oder mit beidseitigen Auflager als⊥-Unterzüge oder einseitigen Auflager als L-Unterzüge hergestellt. Die L-förmigen Unterzüge und ⊥-Unterzüge dienen meist als Auflager für TT-Platten , wobei die L-Unterzüge als Randträger geeignet sind.. Unterzüge werden oft als Halbfertigteile hergestellt, die nach Auflegen der Deckenelemente in Verbindung mit der Deckenplatte fertig betoniert werden. Um Konstruktionshöhe zu sparen werden Balken und Unterzüge bei der Auflagerung mit einem ausgeklinkten Auflager ausgeführt (14.21). Die Zugkraft ist dabei durch geeignete Bewehrungsführung in die Auflagernase einzuleiten. Dies kann durch durch Haarnadelbewehrung mit enger Verbügelung oder durch schräge Schlaufen unter 45° erreicht werden. Die Kan-

ten sind durch enge Bügelbewehrung gegen Ausbrechen zu sichern.

14.4.6 Binder Als Binder werden Parallelbinder und Satteldachbinder verwendet. Mit diesen Binder sind Spannweiten von 15,00-40,00m bei Binderabständen bis zu 7.5m möglich. Es kommen im wesentlichen zwei Querschnittsformen zur Anwendung deren Form im Auflagerbereich, je nach Lagerung und Beanspruchung ausgebildet wird. Binder werden im Regelfall statisch bestimmt gelagert. In den Binder werden gerne Durchbrüche an weniger beanspruchten Stellen vorgesehen. Damit wird die Installationsführung in der Binderebene ermöglicht. Die Binder sind mit Einbauteile zur Befestigung von Dachelement und zur Verbindung mit der Stütze am Binderauflager zu versehen. Binder werden auf elastomeren Lagern aufgelegt, die die Verformung des Binders schadensfrei möglich machen.

14.5 Stabilität von Geschoßbauten Für die Stabilität gelten grundsätzlich alle Aussagen die bereits bei Hallen gemacht wurden. Im Gegensatz zu Hallen können jedoch bei Geschossbauten auch die meist vorhandenen Wände im Inneren zur Aussteifung des Gebäudes genutzt werden. Daher werden bei Geschossbauten geeignete Wände und insbesondere Treppenhauswände für die Lastabtragung herangezogen. Statt der bei Hallen üblichen Vertikal- und Horizontalverbände übernehmen bei Geschossbauten in der Regel die Geschossdecken die Aufgabe die Horizontallasten in die aussteifenden Elemente zu übertragen. Dazu müs-

sen die Deckenelemente so mit den Wänden verbunden werden dass die Kräfte übertragen werden können. Die Kraftübertragung kann durch mit Vergussbeton mit Verbindungsstählen in den Anschlussfugen oder durch Verzahnung der Elemente erfolgen. Ebenso wie bei der Anordnung der Wände bei Hallen gibt es auch bei der Anordnung der Aussteifungselemente für Geschossbauten günstige und ungünstige Anordnungen. Die aussteifenden Wände sind möglichst so anzuordnen, dass möglichst wenig Zwängungen der Decke möglich sind.

921

14.5 Verbindungsmittel

Bild 14.22:

Aussteifungsformen

Bei Geschoßbauten wird die Stabilität des Gebäudes durch Wandscheiben erzielt.

14.5 Verbindungsmittel Die einzelnen Elemente wie Innenwände, Außenwände, Decken und Spezialbauteile (Treppen, Podeste, Versorgungs- und Fahrstuhlschächte) müssen statisch und bauphysikalisch einwandfrei zusammengefügt werden. Die Mindestauf lagertiefen von Platten betragen nach DIN 1045-20: – 7 cm auf Mauerwerk und Beton (B 5 oder B 10), – 5 cm auf Beton und Stahl (B 15 bis B 55), – 3 cm auf Stahlbeton und Stahl, wenn kein seitliches Ausweichen möglich ist und die Stützweite < 2,50 m beträgt. Die Deckenauflager nehmen Vertikal-, Horizontal- und Schubkräfte auf. Die Wandstöße im Innen- und Außenbereich werden auf Druck und Schub beansprucht. Unterzüge und Stützen werden mittels Dollen ineinander gehängt, die die Unterzüge im Auflagerbereich zentrieren. Zwischen den zu verbindenden Fertigteilen bildet man eine Fuge aus hochfestem Mörtel oder Polyesterharz aus. Es kann auch ein unbewehrtes Elastomerelager angeordnet werden, doch ist unbedingt auf direkten Lastabtrag zu achten. Das Auflager gleicht Unebenheiten aus und verhindert Kantenabplatzungen. Stützenstöße sind unrationell und darum

möglichst wenig zu verwenden. Besser sind mehrgeschossige Stützen, bei denen die Mörtelfuge die gesamte Stützenlast überträgt. Neuere Kunstharzmörtel oder Elastomerelager erfüllen diese Forderungen. Bei sehr hoher Belastung können Stahlplatten die Stützenlasten übertragen. Zusätzliche Horizontallasten (Rammstoß, Bremskräfte) können mit Ortbeton und Bewehrung in die Deckenscheiben eingeleitet werden.

Bild 14.22:

Mittelauflager zwischen Porenbetonwand und Deckenelement

14 A+I

922


Deckenplatten, die aus einzelnen Fertigteilen zusammengesetzt sind, werden so verbunden, dass bei Belastung einzelner Platten keine Höhendifferenzen (Durchbiegungen) zu benachbarten Platten auftreten können. D.h., sie müssen Querkräfte über die Stöße übertragen (14.23). DIN 1045 Abschn. 19 gibt für die Regelfälle konstruktive Maßnahmen vor. Die Auflager der Decken auf die Wandtafeln bildet man bei gering belasteten Platten trocken, bei

stärker belasteten Platten mit einer ausgleichenden Schicht aus Mörtel, Pappe, Filz oder Kunststoffen aus. Um die Schubfestigkeit der Platten zu verbessern, können die Ränder in Trapezform gezahnt (profiliert) werden (14.24). Die Zugfestigkeit gewährleisten hervorstehende Bewehrungsstähle (Schlaufen, Haken, 14.23c). Eine weitere Verbindungsmöglichkeit bildet die auf die Bewehrungsstähle aufgeschweißte Stahlplatte (14.25).

Bild 14.23:

Verbindung der Deckenplatten a) Vergusskammern zwischen Deckenplatten ohne Bewehrung b) Querbewehrung eines Plattenstoßes c) Plattenverbindung mit Bewehrungsschlaufen

Bild 14.24:

Trapezförmige Randausbildung von Deckenplatten

Bild 14.25:

Schweißverbindung gestoßener Deckenplatten

Bild 14.26:

Verbunddecke 1 Unterzug oder Nebenträger mit Kopfbolzendübeln 2 Holorib-Profilblech mit schwalbenschwanzförmigen Sicken (geeignet für Abhängungen) 3 bewehrter Aufbeton als Druckgurt

Bild 14.27:

Trapezblechdecke mit Installationskanälen

14 A+I

923

14.5 Verbindungsmittel

Eine weitere Deckenkonstruktion besteht aus nebeneinander liegenden, vorgefertigten Stahlbetonbalken. Diese Massivbalkendecken können sich aus Hohlbalken, Ziegelhohlbalken oder Bimsbetonbalken zusammensetzen. Verbunddecken bestehen aus vorgefertigten Betonschalen oder Trapezblechen. Sie werden auf Stahlbeton- oder Stahlträger aufgelagert. Diese Deckenelemente lassen Installationssystemen Raum (14.26, 14.27). Werden unterzugsfreie Decken benötigt, finden großdimensionierte Platten- oder Pilzkopfdecken Anwendung. Die Ringanker werden in Ortbeton hergestellt. Sie fassen die Deckenplatten zu einer starren Scheibe zusammen (14.28). Die Bewehrung wird auf der Baustelle vorgenommen, verbunden werden die Platten durch übereinander liegende Schlaufenstöße. Bei der Verbindung 9.28 übernimmt der Vergussbeton die Übertragung der Schubkräfte. Eine solche Verbindung lässt sich auch durch einen Stahlwinkel erreichen. In diesem Fall hat der Vergussbeton

keine statische Aufgabe. Tragende und aussteifende Wände dürfen nur aus geschosshohen Elementen zusammengesetzt werden. Die Mindestdicke beträgt 8 cm. Müssen aus konstruktiven Gründen mehrere Fertigteilwände, die der Steifigkeit des Bauwerks dienen, zusammengesetzt werden, sind die Kräfte in den Fugen nachzuweisen. Bei Hochhäusern sind alle aussteifenden und tragenden Wände am oberen und unteren Rand mit den anschließenden Deckenteilen zu verbinden. Die senkrechte Verbindung erfolgt mit Vergusskammern, teilweise bewehrt (14.20). Zugfeste Anschlüsse erreichen wir durch Schrauben, Schweißverbindungen oder Fugenbewehrung. Im Großtafelbau verankert man die übereinander stehenden Außenwandtafeln mit Dollen und Vergusskanälen. Wandelemente werden auch auf eine ausgleichende Mörtelfuge abgesetzt. Etwaige Ungenauigkeiten lassen sich dabei ausgleichen.

14 A+I

Bild 14.28:

Ringankerbewehrung in Deckenstößen

Bild 14.30:

Wandtafelstöße a) unbewehrt, b) bewehrt, c) Eckverbindung bewehrt

Bild 14.29:

Ringanker aus Ortbeton

924


Fassadenplatten werden an den Stützen als vorgestellte Brüstungsplatten mit Winkeln und Konsolauflager befestigt oder mit Hängezugankern verankert (14.31). Leichte Vorhangwände aus Metall- Verbundelementen finden bei Verwaltungsbauten Anwendung.

Bild 14.31: 14 A+I

Deckenplatten müssen vertikale und horizontale Kräfte sowie Schubkräfte aufnehmen. Zwischen den Platten dürfen keine Höhendifferenzen auftreten. Damit die Plattenstöße die Querkräfte übertragen können, werden zugfeste Schlaufenverbindungen angeordnet. Trapezförmige Randausbildungen erhöhen die Schubfestigkeit. Auflagerbereiche werden mit Mörtel, Kunstharz oder Elastomerenlagern ausgebildet. Ringanker aus Ortbeton fassen Deckenplatten zu starren Scheiben zusammen. Tragende und aussteifende Wände dürfen nur geschosshoch vorgefertigt werden. Fassadenplatten werden auf Konsolen aufgesetzt oder mit Hängezugankern aufgehängt. Wandelemente werden durch Vergusskammern mit Mörtel in senkrechter Richtung verbunden und können somit Druck- und Schubkräfte aufnehmen.

Fassadenplattenanker

14.6 Fugen im Fertigteilbau Fugen ergeben sich zwangsläufig beim Zusammenfügen verschiedener Bauelemente. Im Montagebau gibt es zwei Fugen: Die waagerechte, belastete Fuge, die eine einwandfreie Kraftübertragung auf andere Bauteile ermöglichen muss und die senkrechte, unbelastete Fuge. Beide müssen den Ausdehnungen infolge Temperaturschwankungen widerstehen und den bauphysikalischen Anforderungen entsprechen (Wärme, Kälte, Schall, Feuchte, Brandschutz). Wir unterscheiden vier Methoden der Fugenausbildung. Die Fuge mit adhärierendem Dichtstoff (in der Fuge haftender Dichtstoff) ist einfach herzustellen und stellt nur geringe Anforderungen an die Wandkonstruktion. (Bei schlechter Witterung kann der Fugeneinbau jedoch zu Haftungsproblemen an den Wandinnenseiten führen. Folgen sind Ablösen des Dichtstoffs und umfangreiche Bauschäden.) Die Haltbarkeit dieser Konstruktion ist begrenzt. DIN 18450 schreibt die in 14.32 genannten Mindestabmessungen vor. Elastische Klemmprofile finden wir kaum im Fertigteilbau. Die Empfindlichkeit gegenüber

Toleranzen ist zu groß (14.33). Der Einbau ist witterungsunabhängig.

Bild 14.32:

Fugenabdichtung mit adhärierendem Dichtstoff (Mindestabmessungen)

Bild 14.33:

Fugenabdichtung mit Dichtungsprofil

925

14.6 Fugen im Fertigteilbau

Die offene Fuge ist sehr langzeitbeständig und lässt sich unabhängig vom Wetter herstellen (14.34). Jedoch stellt diese Horizontalfuge sehr große Anforderungen an die Formgebung der Seitenränder von Fertigteilen. Die Gefahr einer Beschädigung beim Transport oder bei der Montage ist erheblich. Die belüftete Fuge hat sich als Vertikalfuge seit langem bewährt. Ihre druckausgleichende Konstruktion verhindert durch eine Regensperre das Eindringen von Schlagregen. Ein Druckausgleichsraum ist mit der Außenluft verbunden, so dass Druckdifferenzen ausgeschlossen sind, die den Regen zum Rauminnern treiben würden (14.35). Sollten dennoch Regentropfen eindringen, fließen sie im Druckausgleichsraum nach unten ab. Die zweite Abdichtungsstufe dient als Windsperre und verhindert das Eindringen kalter Luft. Diese Konstruktion ist auch unempfindlich gegenüber Toleranzen; sie ermöglicht einen witterungsunabhängigen Einbau und ist dauerhaft. Die lose eingezogene, leicht auswechselbare Regensperre muss aus beständigem Kunststoff (Neoprene) bestehen. Waagerechte Fugen werden als Schwellenfugen konstruiert (14.36). Hierbei verwendet man die verschiedensten Kunststoff-Fugenprofile (14.37). Richtwerte für die Fugenbreite (bezogen auf eine Temperatur von 10° C) gibt DIN 18540-1 (14.38).

Bild 14.36:

Aufbau einer Schwellenfuge

14 A+I

Bild 14.37:

Schwellenfugen mit verschiedenen Profilen a) Zweilippenprofil als konstruktive Schwellenfuge b) Schwellenfuge mit Kunststoffprofil

Tabelle 14.38:

Richtwerte für Fugenbreiten nach DIN 18450-1

Fugenabstand in m Fugenbreite b in mm Tiefe t in mm

Bild 14.34:

Bild 14.35:

< 2 > 2 < 4 > 4 < 6 > 6 bis 8 15 20 25 30 30 40 50 60

Offene Fuge mit Windsperre

Prinzip der belüfteten Fuge

Wir unterscheiden waagerechte, belastete Fugen und senkrechte, unbelastete Fugen. Sie sind mit adhärierenden Dichtstoffen oder Klemmprofilen ausgebildet. Wesentlich im Fertigteilbau sind die offenen und (beste Lösung) belüfteten Fugen. Waagerechte Fugen werden als Schwellenfugen konstruiert.

926


Betonskelettbau Beispiel

14 A+I

TT-Platten mit Ortbetonergänzung

Elementdecken mit Halbfertigteilunterzügen Quelle Fachvereinigung Deutscher Betonfertigteilbau

927


14 A+I

Bild 14.23: Betonskelettbaudetails Quelle Fachvereinigung Deutscher Betonfertigteilbau

Aufgaben: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.

Erklären Sie das Prinzip der Spannbetonbewehrung! Welche Spannverfahren werden unterschieden? Für welche Bauteile wird Spannbeton verwendet? Aus welchen Elementen bestehen Stahlbetonskelettbauten? Skizzieren Sie die Ausbildung eines Köchers für ein Bockfundament für eine Stütze 30 × 40 cm! Wie errechnet sich bei Stahlbetonstützen die Schlankheit der Stütze? Welcher Bewehrungsquerschnitt ist bei einer Stütze mit den Querschnittsabmessungen 40 × 40 cm bei Annahme eines Vollstoßes der Bewehrung möglich? Skizzieren Sie die Bewehrung für eine Stütze 45 × 45 cm mit erf. As = 21 cm2 Beschreiben Sie den Aufbau einer Sandwichplatte! Nennen Sie Elemente des Fertigteilbaus! Welche Vorteile hat die Verwendung von Deckenplatten mit Ortbetonergänzung? Wofür verwendet man L-Unterzüge im Fertigteilbau? Warum setzt man im Fertigteilbau elastomere Lager ein?

928


14. Betrachten Sie die Beanspruchung einer Fertigteilstütze beim Transport und Montage. Wo müssten die Einbauteile für die Kranmontage eingebaut werden und wie müssten sie ausgebildet sein. 15. Skizzieren Sie zwei mögliche Fugenausbildungen für die Verbindung von Deckentafeln! 16. Welche Möglichkeiten der Auflagerung von TT-Platten sind möglich? 17. Berechnen Sie die Übergreifungslänge für eine Stützenanschlussbewehrung mit 4∅20 bei erf As = 10,5 cm2 Beton C30/37!

Projektaufgabe Eine Fahrzeughalle mit Bürotrakt ist nach dem in der Skizze angegebenen Angaben zu planen. Für die Tragkonstruktion sollen Betonfertigteile verwendet werden. Als Dach- und Wandelemente sollen Porenbetonplatten verwendet werden. Im Verwaltungsteil sind die Porenbetonelemente zu verkleiden oder alternativ Sandwichelemente zu verwenden. Der Aufbau der Dach- und Wandkonstruktion ist frei wählbar. Sofern keine Materialien angeben sind, sind die sinnvoll zu wählen.

Schnitt Fahrzeugbereich 1

2

3

4

5

Schnitt Verwaltung

6 3×4,80

A

14 A+I

B

+5,75 +4,50

+6,00

C

+3,50

D

2,50 5×6,0 1-stöckig Fahrzeuge

2-stöckig Verwaltung

0,00

+0,00

Brandwand –0,15

Planskizzen Halle

Die Stützen im Erdgeschoss im Verwaltungsteil sind nur eingeschossig. Das Obergeschoss im Verwaltungsteil bleibt stützenfrei. Das Deckenfeld zwischen Achse C-D und 4-5 entfällt. Hier soll eine Treppenanlage mit Galerie eingebaut werden. Die Fahrzeughalle ist von dem Verwaltungsbereich durch eine Brandwand zu trennen. Angaben zu Öffnungen (Richtwerte: Die Werte können für die Elementplanung um zirka 10cm verändert werden). In Achse 6 ist ein Fensterband 9,60 × 125, UK-Sturz 5,75m anzuordnen. Ebenso ein Fensterband mit gleicher Breite und einer Höhe von 1,50 m mit UK-Sturz 2,50 m. In Achse D einzuplanen: Zwei Rolltore 4,00 × 4,50 m, eine Tür 1,00 × 2,25 zwischen Achse 2 und Achse 3.

929


Zwischen Achse 4 und Achse 5 sind Fensterelemente (Höhen wie Fenster Giebelwand) mit einer Breite von 9,00m einzuplanen. Im Erdgeschoss ist in die Fensterfront zwischen Achse 4 und Achse 5 ein Eingangselement (2,25 × 2,25) zu integrieren. In Achse A ist zwischen Achse 2 und 3 und zwischen Achse 4 und 5 jeweils eine zweiflügelige Tür 2,25 × 2,25m einzuplanen. Im Hallenbereich Fahrzeuge sind in Achse A in jedem Feld Fenster 3,60 × 2,00 m UK-Sturz = 4,50 m einzuplanen. Angaben zur Konstruktion als Anhaltswerte: Porenbetondachplatten h = 15 cm max L = 300 cm mit Pfetten Porenbetondachplatten h = 25 cm max L = 600 cm ohne Pfetten Fundamentbeton C20/25 Fundamente: Fundamente in Achse A und D Blockfundamente 300 × 200 × 90 mit Köcheraussparung unten 55 × 50; oben 60 × 55; Tiefe 65 cm Fundamente für Giebelstützen Achse 1 2,00 × 1,50 × 0,90 mit Köcheraussparung unten 0,50 × 0,40; oben 0,55 × 0,45; Tiefe 0,65 m

20

40 Binder

1,00

1:2,5

19 Pfette

40

18

23

Fundamente für Giebelstützen Achse 6 2,00 × 1,50 × 0,90 mit Köcheraussparung unten 0,50 × 0,40; oben 0,55 × 0,45; Tiefe 0,65m (Die Lage ergibt sich aus der Beanspruchung!) Fundamente Innenstützen 1,60 × 1,60 × 0,90 mit Köcheraussparung unten 0,50 × 0,50; oben 0,55 × 0,55; Tiefe 0,65m Streifenfundament unter Brandwand b = 0,60 m Streifenfundament für Außenwand b = 40 cm Fundamentplatte h = 25 cm Betonfertigteile: Beton C30/37 Trapezpfetten; Binder: Parallel-Binder oder Satteldachbinder 5 % Neigung; Traufhöhe 80 cm Außenstützen Längswand 45 × 40 cm Innenstützen 40 × 40 Giebelstützen 30 × 40

19

Deckenplatten vogespannten Hohlplatten L = 6,00 m d = 18 cm; L = 4,80 m d = 14 cm Unterzüge L = 6,00 m b/h = 40/50 cm; L = 4,80 m b/h = 30/40 cm, Auflagerung auf Konsolen. Traufriegel am Giebel b/h = 50 × 20 1. Entscheiden Sie sich für eine Außenwandkonstruktion und skizzieren Sie den geplanten Wandaufbau. 2. Fertigen Sie einen Gestaltungsentwurf für die Hallenfassade in Achse D und die Giebelwand in Achse 6 an (M1:100). 3. Fertigen Sie Zeichnungen an, aus denen ihre gewählte Tragkonstruktion ersichtlich ist. 4. Zeichnen Sie den Querschnitt durch die Außenwand(Fahrzeugbereich/Verwaltungbereich) M1:20 5. Zeichnen Sie die Elementeinteilung für die Außenwand in Achse D! 6. Erstellen Sie eine Elementliste für die Betonfertigteile (Pfetten, Binder, Balken, Stützen) und stellen Sie jedes Bauteil dar.

14 A+I

930


7. 8. 9. 10. 11.

Berechnen Sie die Eigenlast der Betonfertigteile. Erstellen Sie eine Elementliste für die Dachelemente.. Zeichnen Sie exemplarisch ein Element! Erstellen Sie eine Elementliste für die Wandelemente. Zeichnen Sie exemplarisch ein Element! Erstellen Sie eine Elementliste für die Wandelemente. Zeichnen Sie exemplarisch ein Element Zeichnen Sie Details von Sockel, Traufe und Fensteröffnungen.

2 Ø 20 A

20

25

Schnitt A-A

A

Bügel Ø 10-15 2 Ø 12 B

B 8 Ø 20

Bügel Ø 10-24 cm Ø12 Konstruktiv profiliert

2Ø10 2Ø10

6

Zusatzbügel unter Auflager

14 A+I

30° 1

Angaben zur Bewehrung der Außenwandstütze 12 Zeichnen Sie den Fundamentplan M1:50. 13. Zeichnen Sie den Bewehrungsplan für die Außenwandstütze 45 × 40 14. Zeichnen Sie den Bewehrungsplan für die Giebelstütze in Achse 1 Von der Form wie Außenwandstütze. Bewehrung 6 ∅16 Bügel ∅8 s = 18 cm 15. Zeichnen Sie den Bewehrungsplan für das Blockfundament A|2 Standbügel in Querrichtung 6∅12 Standbügel in Längsrichtung 3∅12 Horizontalbügel 6∅10 16. Zeichnen Sie den Bewehrungsplan für ein Köcherfundament als Alternative zu den Blockfundament A|2. (großes Moment) Angaben zur Geometrie: Fundamentkörper 300 × 200 × 60 mit Köcheraussparung unten 55 × 50; oben 65 × 60; Tiefe 65 cm, Köcherhöhe 90 cm, Köcherwanddicke min = 25 cm Angaben zur Bewehrung: Fundament Bewehrung unten in jeder Richtung As = 30 cm2 Bewehrung in Bewehrungsstreifen staffeln. Fundamentbewehrung oben konstruktiv gesamt 10 cm2 je Richtung Köcherwandbügel ∅12 a = 15 cm, Standbügel 8∅12 (parallel Querrichtung Halle) und 4∅10 (parallel Längsrichtung Halle) 17. Zeichnen Sie die Bewehrung für eine Konsole. Konsolbreite = 30 cm. Konsoltiefe 30 cm Konsolhöhe = 40 cm. Elastomerlager b = 15 cm, h = 0,5 cm mittig. Stütze 40 × 40 Bewehrung 12∅16 mm. Bügel nach DIN. Schlaufen erf As =4,8 cm2, Bügelquerschnitt 3,4 cm2

931

14.1 Allgemeines

14

Ausbauen eines Dachgeschosses

14.1 Allgemeines Dachräume unter geneigten Dachflächen werden zur besseren wirtschaftlichen Ausnutzung des umbauten Raumes, aber auch wegen des gestalterischen Reizes der sich aus der Dachform ergebenden Räume in der Regel zum Wohnen genutzt. Die Dachflächen müssen dann allen Anforderungen an Wärme-, Feuchtigkeits-, Schall- und Brandschutz genügen. Dachdeckungen geneigter Dächer sind ohne zusätzliche Maßnahmen nicht absolut wasserund winddicht. Insbesondere bei starker Windbelastung kann Sprühwasser und Flugschnee durch die Deckfugen der Dachdeckung eindringen.

Je nach Wärmeleitfähigkeitsgruppe des Dämmstoffes (siehe Lernfeld 11 und 13) sind Dämmstoffdicken von oft mehr als 220 mm erforderlich. Bei Steildächern im Dachgeschossausbau hat sich die Dämmung zwischen den Sparren als Vollsparrendämmung durchgesetzt. (Bild 14.1c) Es sind aber auch die weiteren Darstellung als Dämmung zwischen den Sparren mit Luftraum, zwischen und unter den Sparren mit Luftraum oder auf Sparren Dämmung möglich.

14.1.1 Wärmeschutz 14 A+I

Die Wärmedämmung von ausgebauten Dachgeschossen muss den gesamten genutzten Dachquerschnitt umschließen. (Bild 14.1) Schließen die Wärmedämmungen dabei an seitliche Abmauerungen von Dachzwickeln an, müssen auch die dahinter liegenden Deckenflächen einen geeigneten ausreichenden Wärmeschutz erhalten.

Bild 14.1: Wärmedämmung von Dachräumen a) Dachraum voll wärmegedämmt b) Dachraum bis Kehlbalken- oder Zangenhöhe wärmegedämmt c) Wärmedämmung bei seitlich offenen Dachräumen

Bild 14.2: Einbau von Wärmedämmungen a) zwischen den Sparren mit Luftraum b) zwischen und unter den Sparren mit Luftraum c) Zwischen den Sparren, Vollsparrendämmung d) auf den Sparren aufliegend (auf Vollschalung oder als freitragende Dämmelemente) 1 Lattung 2 Konterlattung 3 Unterspannbahn (diffusionsoffen) 4 Wärmedämmung 5 Dampfsperre (luftdicht)

Immer da wo der mittlere Wärmedämmwert einer Fläche (Außenwand, Dachfläche) unterschritten wird, spricht man von einer Wärmebrücke (siehe Lernfeld 11). Allerdings kann

932

14 Ausbau eines Dachgeschosses

auch gesagt werden, dass je besser die Fläche gedämmt wird, desto größer wird die Gefahr, dass konstruktive Wärmebrücken entstehen. Es können alle Wärmedämmstoffe verwendet werden, die mindestens die Brandschutz – Anforderungen der Baustoffklasse B2 (normal entflammbar) erfüllen. Die Wärmedämmstoffe wurden in den Lernfeldern 11 und 13 genauer beschrieben. Weitere Informationen erhält man über das Internet. Als Dachdämmung werden folgende Dämmstoffe bevorzugt eingebaut: – Mineralwollplatten – Zellulose als loser Dämmstoff oder in Plattenform – Holzfaserdämmstoffe – aber auch Schafwolle oder Baumwolle In allen Fällen ist die Dämmung mindestens durch eine Unterspannbahn gegen Sprühwasser und Flugschnee zu schützen. Raumseitig ist eine dicht schließende Dampfsperre erforderlich. 14 A+I

Bild 14.3: Wärmegedämmte Dachkonstruktionen a) Wärmedämmung mit Hinterlüftung b) Wärmedämmung ohne Hinterlüftung 1 Unterspannbahn 2 Lüftung zwischen Unterspannbahn und Wärmedämmung 3 Lüftungsspalt am First 4 Hinterlüftung der Dachdeckung 5 Wärmedämmung 6 Luftdichtheitsschicht/Dampfsperre

Es werden unterschieden in – belüftete Konstruktionen – nicht belüftete Konstruktionen Der belüftete Konstruktionsaufbau ist durch eine Belüftungsebene zwischen Wärmedämmung und Unterspannbahn gekennzeichnet. In beiden Konstruktionsarten ist eine Belüftungsebene zwischen der Dachdeckung und der Unterspannbahn erforderlich. Durch die damit mögliche Luftströmung zwischen Trauflinie und First wird eine Wärmeableitung im Sommer erreicht. Da es in dieser Ebene aber auch zu Flugschnee oder Sprühwasseranfall kommen kann wird dieses ebenfalls durch diesen Belüftungsraum abgeleitet.

14.1.2 Schallschutz Der Schallschutz soll die Schallübertragung verhindern. Berechnungen lassen sich dazu nur in begrenztem Umfang anstellen. Deshalb beruht der Schallschutz auf Erfahrungswerten, die auch die Planung und Ausführung des Bauwerks mitbestimmen. Um die Bewohner vor Außenlärm (z.B. Verkehrslärm) zu schützen, wählt man die Lage des Bauwerks und seiner Räume sinnvoll. Auch Geräusche im Innern durch Bad-, Küchen- und Werkraumbenutzung werden in der Grundrissgestaltung berücksichtigt. Wesentlichen Einfluss auf die Schallübertragung hat die Bauart (leicht oder schwer). Weil die Schall-Längsleitungen sehr stören können, spielt der Wand- und Deckenaufbau eine große Rolle. Haustechnische Anlagen wie Fahrstühle, Heizungsanlagen und Schwimmbäder dürfen keine störenden Geräusche übertragen. Fenster und andere Verglasungen wählt man nach dem äußeren Lärmaufkommen.

Bei der Planung unterlassene Schallschutzmaßnahmen lassen sich nachträglich kaum noch oder nur unter großem Aufwand durchführen. DIN 4109 (Schallschutz im Hochbau) regelt die baulichen Einzelheiten.

933

14.1 Allgemeines

14.1.2.1 Grundlagen Erinnern wir uns: Schall entsteht durch Schwingungen, die wir in Frequenzen f messen (Einheit Hertz = Hz). Das menschliche Ohr nimmt Frequenzen zwischen 16 und 16000 Hz wahr. Geräusche bestehen aus mehreren Teilfrequenzen, Töne nur aus gleichen Schallschwingungen (14.4). Schallwellen erzeugen Druckschwankungen. Diesen Schalldruck p geben wir in N/m2 an, den Schallpegel L in Dezibel (dB). Da sich die Schallwellen, mit Mikrofonen gemessen, sehr stark unterscheiden, verwendet man besser ein logarithmisches Maß in Dezibel, nämlich L = 20

P lg in dB. P0

Bild 14.4: Schwingungsbild eines Tones und eines Geräusches

Da der Mensch Töne mit gleichem Schalldruckpegel verschieden laut hört, wird eine Mischung verschieden hoher Töne gewählt. Den so gemessenen Schall bezeichnet man mit dB(A). Damit lassen sich Vergleiche unterschiedlicher Schallquellen anstellen. Die Einheit Dezibel ist eine Verhältniszahl, die auf Zehnerpotenzen zurückgeführt wird. Dadurch steigt die Empfindung des menschlichen Ohres für den Schallpegel stärker als die Schallwirkung. Beispiele Verschiedene Schallpegel Musikgruppe 110 dB(A) Presslufthammer 90 dB(A) Straßenverkehr (i.M.) 70 dB(A) Unterhaltung 50 dB(A) Raum(i.M.) 30 dB(A) Wald 20 dB(A)

So genügt in einem ruhigen Raum mit etwa 15 dB eine Zunahme von 3 dB, um eine Verdoppelung des Schalls zu empfinden. Luft-, Körper- und Trittschall. Wenn im Raum eine Schallquelle Geräusche aussendet und diese im Nebenraum gut wahrgenommen werden, sprechen wir von mangelhaftem Luftschallschutz. Die Luft leitet die Schallwellen zur trennenden Wand, die vom Schalldruck in Schwingungen versetzt wird und so die Geräusche in den Nebenraum überträgt. Dieser Schalltransport ist durch entsprechende Wandkonstruktion zu unterbinden. Wird eine Wand etwa durch einen Hammerschlag direkt in Schwingungen versetzt, entsteht Körperschall. Eine besondere Form des Körperschalls ist der lästige Trittschall. So werden Deckenbauteile durch das Betreten, durch Maschinen oder spielende Kinder in Schwingungen versetzt. Der Trittschallschutz muss die Ausbreitung dieser Schwingungen durch einen schalldämmenden Deckenaufbau verhindern oder auf erträgliche Werte vermindern. Das Schalldämmmaß Rw ist der rechnerische Schalldämmwert. Er wird in dB angegeben. So schreibt DIN 4109 die Anforderungen an die Luft und Trittschalldämmung vor. Als Beispiel sei eine Wand in Geschosshäusern gewählt. ' von 53 dB Sie muss ein erforderliches Rw aufweisen. Für einen erhöhten Schallschutz ' ≥ 55 vorgeschlawird ein erforderliches Rw gen. Das Schallschutznormenwerk ist sehr umfangreich; weitere Werte lassen sich aus ihm oder aus Tabellenwerken entnehmen. Das Trittschallmaß TSM (in dB) setzt sich aus dem Schallschutzwert der Rohdecke TSMeq und dem Verbesserungsmaß VB des schwimmenden Estrichs zusammen. Für bauliche Unwägbarkeiten wird ein Vorhaltemaß von 2 dB abgezogen. TSM = TSMeq + VM – 2 dB (dB) Die entsprechenden Werte für TSMeq und VM sind wiederum Tabellenwerken oder der DIN 4101 zu entnehmen. Nach der VDI-Richtlinie 4100 (10/89) werden Wohnungen nach ihrer schalltechnischen Güte in 3 Schallschutzklassen (SSK) eingeteilt:

14 A+I

934


– SSK I – SSK II – SSK III

≅ weitgehend der DIN 4101 ≅ weitgehend dem erhöhten Schallschutz ≅ ermöglicht ein hohes Maß an Ruhe in der Wohnung

DIN 4109 schreibt für Bauteile Mindestwerte für die Schalldämmung vor. Der Nachweis: ' ≥ mind. R ' vorh. Rw w

14 A+I

Konstruktiver Schallschutz Bei den Wänden unterscheiden wir einund zweischalige Systeme. Einschalige Wände schwingen als Ganzes. Daher spielt ihre Biegesteifigkeit, ihre Masse (kg/m2) eine große Rolle. Je schwerer die massive Wand ist, desto besser dämmt sie den Luftschall (14.5). Jedoch gibt es einen Bereich, worin die Frequenzen des Luftschalls und des Bauteils übereinstimmen. Bei dieser Grenzfrequenz verstärken sich die Schallwellen noch. Der ungünstige Bereich liegt für einschalige Wände zwischen 200 und 2000 Hz. Er betrifft plattenförmige Bauteile aus Beton, Leichtbeton und Mauerwerk zwischen 20 und 100 kg/m2 Flächenmasse sowie Holz und Holzwerkstoffplatten über 15 kg/m2.

Undichtigkeiten wie Risse, Löcher und andere Wandöffnungen beeinträchtigen die Schalldämmung erheblich. Großporige Wände, also Wandbaumaterialien mit Lufteinschlüssen, haben in unverputztem Zustand eine sehr geringe Schalldämmung. Um den vorgeschriebenen Werten zu entsprechen, müssen sie stets beidseitig verputzt werden. Porenbetonbauteile haben wegen ihrer geschlossenen Luftporen eine gute Schalldämmwirkung. Ausnahmslos gute Dämmwerte erreichen wegen ihrer Masse Ziegel, Kalksand- und Hüttensteine. Zweischalige Wände erfordern für vergleichbare Dämmwerte nicht so große Flächenmassen wie die einschaligen. Es sind zwei leichtere, durch eine Luftschicht oder weich federnde Dämmschicht voneinander getrennte Wandschalen. Ihre Wirksamkeit hängt von der Masse und Biegesteifigkeit beider Schalen sowie der Eigenfrequenz des Systems ab. Bei der Eigenfrequenz schwingen die Schalen gegeneinander, wobei die Zwischenschicht als Feder wirkt (14.6).

Bild 14.6: Schalldämmung einer zweischaligen Wand

Bild 14.5: Schalldämmung einer einschaligen Wand

Günstig ist die Luftschalldämmung biegesteifer einschaliger Wände aus Beton, Leichtbeton und Mauerwerk mit ≥ 150 kg/m2 Flächenmasse.

Abhängig ist die Eigenfrequenz daher von den Flächenmassen der Schalen und der dynamischen Steifigkeit der Zwischenschicht. Gute Schalldämmwerte ergeben sich, wenn die Eigenfrequenz unter 100 Hz liegt. Dies ist der Fall bei zwei schweren Wandschalen sowie bei einer schweren und einer leichten Schale. Günstig ist die Luftschalldämmung einer zweischaligen Wand, die aus zwei schweren Schalen oder aus je einer schweren und leichten Wandschale besteht.

14.1 Allgemeines

Anschlussproblem. Eine Wand lässt sich also schalltechnisch fast perfekt aufbauen. Ein Problem bereitet jedoch ihre Einspannung an Anschlusswände und Decken. Hier wird der Schall nämlich über die Längsleitung von einem Raum zum anderen und sogar in andere Stockwerke des ganzen Gebäudes übertragen (14.7). Deshalb gehen zwischen den Trennwänden von Einfamiliendoppel- und Reihenhäusern die Trennfugen vom Fundament bis zur Dachkonstruktion durch. Der Fugenabstand beträgt bei einer Flächenmasse der Wände von 150 bis 200 kg/m2 mindestens 30 mm, bei leichteren Wänden 20 mm. Fugen von 20 mm Abstand müssen jedoch mit einem Mineraldämmstoff gefüllt werden, während breitere offen bleiben dürfen. Beim Herstellen der Fugen sind Schallbrücken (z.B. durch hereinfallenden Mörtel oder Steinreste) zu vermei-

935

den. Schon kleinste Schallbrücken können den Schallschutz zunichte machen!

Bild 14.7: Körperschallausbreitung über Längsleitung

14 A+I

Bild 14.8: Ausführungsbeispiel eines schwimmenden Estrichs a) Putzschicht geht nicht bis zur Rohdecke durch = gute Körperschalldämmung b) Putzschicht läuft durch = Körperschall überträgt sich über den Putz in die Rohdecke

Für Decken ist der Trittschallschutz von großer Bedeutung. Dabei gelten die gleichen Grundsätze wie für Wände. Eine bessere Luftschall- und besonders Trittschalldämmung bietet der schwimmende Estrich (14.8). Bei der Ausführung dürfen keine Schallbrücken entstehen, die den Schall über die Wände weiterleiten! Auch auf eine ausreichend weich federnde Dämmschicht ist zu achten. Weiche Gehbeläge wie Teppichböden verstärken den Trittschallschutz, während harte Kunststoffbeläge ihn eher verschlechtern. Fenster und Türen. Mit dem wachsenden Verkehrs- bzw. Außenlärm stiegen die Schallschutzanforderungen an Fenster und Türen. Im Wesentlichen hängt der Schalldämmwert eines Fensters von der Verglasung, Rahmenausfüh-

rung und Dichtungsart ab. Bei der Wahl der Verglasung müssen wir die Wärmeschutzanforderungen beachten. Daraus ergibt sich immer eine Doppelverglasung -zwei unterschiedlich dicke Scheiben, deren Zwischenraum mit speziellen Gasen gefüllt wird. Es gibt heute Isolierverglasungen, die in schalltechnischer Hinsicht einem Massivmauerwerk entsprechen. Rollladenkästen und Außenjalousien müssen besonders abgedichtet werden, weil sie sonst als Schallkörper wirken. Türen verringern den Schallschutz zwischen zwei Räumen erheblich. Um eine gute Dämmung zu erreichen, muss die Masse der Tür möglichst groß sein (sandgefüllte Holzspan-Röhrenplatte oder Mineralwolle-Einlage). Zugleich ist auf den dichten Einbau der Türzargen im Mauerwerk

936


zu achten. Da Türen immer einen etwas geringeren Schalldämmwert als die Wände haben, sollen sie in eine sehr weiche, elastische Schaumgummi- oder Moosgummidichtung fallen (14.9). Der untere Anschlag kann mit einer Gummilippendichtung ausgebildet sein.

Bild 14.9: Türanschlag mit Schaumgummidichtung

14 A+I

Für Türen und Tore von gewerblichen Betrieben, die Innenlärm nach außen dämmen müssen, gelten die gleichen Grundsätze. Hier nimmt man massivere Türen (Stahl) mit widerstandsfähigeren (robusteren) Kunststoffdichtungen. Haustechnische Anlagen. In Wohnhäusern wirken Heizungsrohre, Wasserleitungen und WC-Spülanlagen oft als störende Geräuschquellen. Trotz guter konstruktiver Gestaltung des Hauses müssen diese Anlagen daher direkt gedämmt werden. Beachten wir einige Grundregeln, gehen die Störungen nicht über ein erträgliches Maß hinaus. So werden Leitungen unter Putz mit einem Dämmstoff ummantelt und damit gegen Körperschallausbreitung gesichert. Frei an den Wänden verlaufende Leitungen lassen sich mit federnden oder weich gelagerten Rohrschellen befestigen. Bei Wanddurchlässen sind die Rohre mit einer körperschalldämmenden Manschette zu ummanteln und mit einer Kunststoff-Folie oder Bitumenpappe zu umwickeln. Druckspüleinrichtungen verursachen erheblich mehr Geräusche als tief liegende KunststoffSpülkästen.

E DIN 4109 unterscheidet zwischen „lauten Räumen“ (Bäder, Küchen, Waschräume) und „sehr lauten Räumen“. Zu den letzten gehören Großküchen, Cafes, Gaststätten, Theaterräume, Kegelbahnen und Garagen. Alle diese Anlagen gehören im Sinn der DIN-Vorschriften zu den Betrieben. Hier gelten bestimmte Werte für den zulässigen Schallpegel in Abhängigkeit von der Tages- und Nachtzeit. Schall-Längsleitungen vermeidet man durch konstruktive Maßnahmen. Decken sind durch eine weich federnde Dämmschicht im schwimmenden Estrich gedämmt. Weiche Fußbodenbeläge sorgen zusätzlich für Trittschallschutz. Fenster und Türen sind schalltechnische Schwachpunkte. Deshalb sollen sie große Eigenmasse haben und dicht, weich gelagert eingebaut werden. Auch Installationsanlagen baut man weich und federnd ein. Da die DIN 4109 „Schallschutz im Hochbau“ nicht generell den aktuellen Stand der Technik darstellt, sollte die VDI-Richtlinie 4100 als Ergänzung bei der Planung und Ausführung von Gebäuden beachtet werden. Eine neue DIN 4109 ist in Vorbereitung. Art und Umfang erforderlicher Schallschutzmaßnahmen für die Außenflächen ausgebauten Dachgeschosse richten sich nach dem zu erwartenden Außenlärmpegel gemäß DIN 18 005. Voraussetzung für guten Luftschallschutz sind bei Dachkonstruktionen: – möglichst dichte, schwere Dachdeckungen – die Verwendung weicher Dämmstoffe – dichte, mehrlagige Innenschalen z.B. aus Gipskartonplatten – Vermeidung von Schallbrücken insbesondere durch schlechte Fugendichtungen – Dachflächenfenster sollten annähernd die gleichen Schalldämmwerte aufweisen wie die angrenzenden Dachflächen

14.1 Allgemeines

937

14.1.3 Brandschutz

Bild 14.4: Luftschallschutz von Dachkonstruktionen (DIN 4109 Bbl. 1) a) Dach mit üblicher Dachdeckung, ' 35 dB Rw,r b) Dachdeckung auf Unterdeckung, ' 40 dB Rw,r c) Dachdeckung auf Unterdeckung, Unterdecke auf Konterlattung, ' 45 dB 35 dB FaserdämmRw,r stoff nach DIN 18 165-1, längenbezogener Strömungswiderstand x 5 kN · s/m4 2 Spanplatten oder Gipskartonplatten 2a Spanplatten oder Gipskartonplatten ohne/mit Zwischenlattung 2b Raumspundschalung mit Nut und Feder, 24 mm 3 Zusätzliche Bekleidung aus Holz, Spanplatten oder Gipskartonplatten mit m' 6 kg/m2 4 Zwischenlattung 5 Dampfsperre, bei zweilagiger raumseitiger Bekleidung kann die Dampfsperre auch zwischen den Bekleidungen angeordnet werden 6 Hohlraum belüftet/nicht belüftet 7 Unterspannplatten oder ähnliches, z.B. harte Holzfaserplatten nach DIN 68 754-1 mit d A 3 mm 8 Dachdeckung auf Querlattung und erforderlichenfalls Konterlattung 8a Wie 8, jedoch mit Anforderungen an die Dichtheit (z.B, Faserzementplatten auf Rauhspund 20 mm, Falzdachziegel nach DIN 456 bzw. Betondachsteine nach DIN 1115, nicht verfalzte Dachziegel bzw. Dachsteine in Mörtelbettung)

Bauteile müssen im Brandfall dem Feuer so lange widerstehen, bis die Rettung der Menschen, Tiere und Sachgüter abgeschlossen ist. Dabei dürfen sich keine toxischen (giftigen) Gase bilden, die die Flucht bzw. Rettung unmöglich machen. Dies ist bei der Planung, der konstruktiven Ausbildung und den technischen Anlagen des Bauwerks zu berücksichtigen. Einzelheiten regeln die Landesbauordnungen (LBO), DIN 4102 (Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen), die Musterbauordnung und weitere Vorschriften für Krankenhäuser, Schulen, Hochhäuser, Versammlungsräume. Baustoffklassen. Durch genormte Brandversuche werden Baustoffe in verschiedene Klassen eingeteilt (14.5). Tabelle 14.5: Baustoffklassen nach DIN 4102 Klasse A A1

A2

B B1

B2 B3

Bauaufsichtliche Benennung nicht brennbare Stoffe – ohne organische Bestandteile – mit organischen Bestandteilen brennbare Stoffe – schwer entflammbar

– normal entflammbar – leicht entflammbar

Beispiele

Beton, Gips, Gipskartonplatten

brandschutztechnisch behandelte Holzwerkstoffe, Hartschäume, verschiedene Kunststoffe Holzwerkstoffe und Holz ≥ 2 mm Holzwerkstoffe und Holz ≥ 2 mm Papier, Pappe, Stroh

Die Baustoffe müssen entsprechend gekennzeichnet werden. Für nicht brennbare und schwer entflammbare Baustoffe ist ein Prüfzeichen vorgeschrieben. Leicht entflammbare Baustoffe erhalten zur Bezeichnung B 3 den Aufdruck leicht entflammbar. Feuerwiderstandsklassen. Auch Konstruktionsund Bauelemente werden nach ihrem Brandverhalten eingeteilt. Hierzu gibt man ihre Feuerwiderstandsdauer in Minuten an (14.6).

14 A+I

938


Selbstschließende Türen, Tore und Rollläden, die den Feuerdurchgang durch Wände oder Decken verhindern sollen, werden nach den Feuerwiderstandsklassen T 30 bis T 180 eingeteilt. Verglasungen erhalten entsprechend die Feuerwiderstandsklassen G 30 bis G 180. Nichttragende Wände, Feuerschürzen, Brüstungen werden in Feuerwiderstandsklassen W 30 bis W 180 eingeteilt. Ferner gelten besondere Bestimmungen für Lüftungsleitungen und Lüftungsschächte (L 30 bis L 120), Brandübertragungen von Rohrleitungen (R), Installationsschächte und -kanäle (I), Brandschutzklappen (K 30 bis K 90). Beim Bezeichnen von Bauelementen werden die Baustoffklassen mit den Feuerwiderstandsklassen verbunden. Beispiel F120 – A1

14 A+I

Bei der Planung eines Bauwerks ist für einen ausreichenden Zugang der Feuerwehr zu sorgen, etwa durch befahrbare Rasenflächen, größere Toreinfahrten und Brandabschnitte innerhalb der Gebäude. Treppen in Hochhäusern müssen auf kürzestem Weg, mindestens nach 35 m zu erreichen sein. Die Fluchtwege in Treppenhäusern dürfen keine brennbaren Baustoffe erhalten. Sie werden in einzelne Brandabschnitte eingeteilt. Gegebenenfalls sind außen Sicherheitstreppen einzuplanen. Feuerlöscheinrichtungen wie Feuerlöscher, Hydranten und Rettungseinrichtungen sind vorgeschrieben, Qualm- und Rauchabzugsanlagen vorzusehen. Konstruktiver Brandschutz einzelner Bauteile. In erster Linie kommt es auf die richtige Auswahl der Baustoffe an. Tragende Bauteile wie Stützen und Unterzüge müssen im Brandfall stabil bleiben. Stahlstützen sind besonders gefährdet und erhalten daher eine Ummantelung aus Mauerwerk, Beton oder Gipsbauteilen (14.7). Asbestfreie Fibersilikatplatten in verschiedenen Dicken eignen sich vielfältig als brandschützende Konstruktionen für Stahlstützen und -unterzüge. Auf Putzträger aufgebrachte Putze gelten als feuerhemmend, wenn

sich im Brandfall keine Risse bilden. Schornsteine müssen zu allen brennbaren Bauteilen einen von der Landesbauordnung vorgeschriebenen Abstand halten. In großen Versammlungsräumen lassen sich Stahlträgerdecken mit Einlegedecken aus Feuerschutzplatten optisch gut verkleiden (14.8). Vorteilhaft ist auch ein entsprechendes Abdecken der an den Decken verlaufenden Versorgungs- und Lüftungskanäle. Auch Holzbalkendecken können mit Feuerschutzplatten versehen werden und so nach DIN 4102 eine Feuerwiderstandsklasse F 120 B erreichen (14.9). Ebenso lassen sich Innenund Außenwände je nach Anforderung mit Brandschutztafeln, auch als Verbundplatte für Brand- und Wärmeschutz versehen. Tabelle 14.6: Feuerwiderstandsklassen F nach DIN 4102 Klasse

Feuerwiderstandsdauer Verwendung (Minuten) und Benennung

F30 F60

≥ 30 feuerhemmend ≥ 60 feuerhemmend

nichttragende Wände, Deckenbauteile bis zu 2 Geschossen, Kellerdecken bis zu 5 Geschossen nichttragende Wände

F90 F 120

≥ 90 feuerbeständig ≥ 120 feuerbeständig

tragende Wände und Treppenhauswände, Deckenbauteile über 2 Geschosse, Kellerdecken über 5 Geschosse

F 180

≥ 180 hochfeuerbeständig

Tragende Holzbauteile (Holzstützen und -unterzüge) werden mit feuerschutzbildenden Anstrichen behandelt. Unverkleidete Vollholzbalken und Brettschichtbinder teilt man in Abhängigkeit ihrer Biegebeanspruchung in die Feuerschutzklassen F 30 B und F 60 Bein.

939

14.1 Allgemeines

Geregelt wird der bauliche Brandschutz durch DIN 4102, die jeweilige LBO, die Musterbauordnungen und verschiedene Vorschriften für besondere Bauten. Baustoffklasse A = nicht brennbare Baustoffe, Baustoffklasse B = brennbare Baustoffe Feuerwiderstandsklassen F 30 bis F 180 für Bauteile (Feuerwiderstandsdauer in Minuten) Bei der Bauwerksplanung sind Rettungswege und Feuerwehrzufahrten zu berücksichtigen. Tragende Bauteile werden durch konstruktive Maßnahmen vor dem Zusammenbrechen im Brandfall geschützt.

Bild 14.7: Profilfolgende und kastenförmige Brandschutzmaßnahmen für Stahlprofile

Bild 14.8: Unterdeckenkonstruktion unter den Versorgungsleitungen eines Flures (F 30-AB)

Bild 14.9: Holzbalkendecke mit Wärmedämmung (F 90-B)

Für ausgebaute Dachgeschosse gelten grundsätzlich die gleichen Anforderungen wie für Wohnungen in normalen Geschossen. Zu bedenken ist, dass sich durch nachträglichen Dachgeschossausbau die Gebäudekategorie ändern kann und dadurch an das Gesamtgebäude höhere brandschutztechnische Anforderungen gestellt werden als vor dem Ausbau. Weiter ist zu beachten, dass Dachgeschosse bei Bränden Sonderfälle für die Brandbekämpfung bilden. Die Einwirkung von Löschwasser ist begrenzt, weil die Dachflächen weitgehend wasserdicht sind. Hohlräume innerhalb der Konstruktion aber auch ausgebaute Dachraumteile in Dachschrägen begünstigen die Brandund Rauchausbreitung und erschweren die Brandbekämpfung. Die Anforderungen an den baulichen Brandschutz bei Dachgeschossen sind in den einzelnen Bundesländer unterschiedlich. Allgemein gilt: – Für Wärmedämmungen dürfen nur die Baustoffe der Brennbarkeitsklasse B 2 verwendet werden. – Wohnungstrennwände innerhalb ausgebauter Dachgeschosse müssen feuerbeständig F 90, Brennbarkeitsklasse A hergestellt werden. – Räume, ihre Zugänge und die dazugehörigen Nebenräume müssen durch mindestens feuerhemmende Bauteile gegen nicht ausgebaute Dachräume abgeschlossen sein. Die darüber hinaus in den Bauordnungen einzelner Bundesländer enthaltenen Einzelvorschriften sind genau zu beachten.

14 A+I

940


14.2 Einschalige nichttragende Trennwände Einschalige nichttragende Trennwände können in Wanddicken von 5 bis 24 cm aus verschiedenen Materialien im Verband aufgemauert werden. Als Baustoffe kommen in Frage: – Ziegel (DIN 105) – Kalksandstein (DIN 106) – Porenbeton (DIN 4165 und 4166) – Leichtbeton (DIN 18148 und 18162) – Gipsplatten (DIN 18163) – Glasbausteine (DIN 4242,4243,18175)

14 A+I

Beim Ausbau von Dachgeschossen sind Raumbegrenzungsflächen nötig, die zur Gewährleistung eines angenehmen Raumklimas vorübergehend Feuchtigkeit aufnehmen können. Dafür sind Bekleidungen aus Gipskartonplatten sehr gut geeignet. Nach DIN 4103 sind leichte Trennwände als nichttragende Wände bis 150 kg/m2 Flächenmasse begrenzt. Sie haben vorwiegend raumbildende (also keine statischen oder aussteifende) Aufgaben und erreichen ihre Standfestigkeit erst durch den Anschluss an die angrenzenden Wände und Decken oder durch konstruktive Ersatzmaßnahmen. Für Belastungen aus der Raumnutzung gelten Mindestanforderungen (z.B. für die Aufnahme von Konsollasten oder stoßartigen Belastungen durch Menschengedränge). Der Einbaubereich II (Räume mit großer Menschenansammlung oder mit > 1,00 m Fußboden-Höhenunterschied) unterliegt höheren Anforderungen als der Einbaubereich I (Räume mit geringer Menschenansammlung). Systeme. Leichte Trennwände können fest eingebaut oder versetzbar ausgebildet sein sowie einoder mehrschalig ausgeführt werden. Zusätzliche Anforderungen hinsichtlich Brand-, Wärme-, Feuchtigkeits- und Schallschutz löst man durch entsprechende konstruktive Gestaltung.

Bild 14.10:

Gemauerte Leichtbauwände a) gleitend elastischer Wandanschluss an Decken und Fußbodenrand, b) Wandanschlüsse durch Ankerlaschen, c) durch Wandschlitz, d) durch stumpfen Stoß bei Gipsbauplatten

Fest eingebaute Trennwände bestehen aus Mauerwerk in Dicken von 5 bis 11,5 cm. Besonders eignen sich Leicht-Langlochziegel, Leichtbeton- und Leichtziegelplatten sowie im Dünnbett verlegte Gips-Wandbauplatten mit Nut und Feder nach DIN 18163 (14.10d). Geeignet sind auch zweischalige Leichtwände aus Holzwolle-Leichtbauplatten mit Mineralwollekern. Risssicherheit ist nur durch Rücksichtnahme auf die Formänderungen der angrenzenden Decken und Wände oder durch ausreichende Wanddicken erreichbar. Das Merkblatt „Grenzabmessungen“ der Deutschen Gesellschaft für Mauerwerksbau enthält dazu nähere Angaben. Im Wohnungsbau genügt wegen der geringen Deckenspannweiten meist der starre Wand- und Deckenanschluss durch Mörtelfugen. Größere Spannweiten erfordern gleitende Anschlüsse. Die gemauerten Leichtwände bieten ausreichenden Brand-, jedoch geringen Wärme- und Schallschutz.

941

14.2 Einschalige nichttragende Trennwände

Tabelle 14.11:

Wandquerschnitte leichter Trennwände, beplankt mit Gipskartonplatten

Benennung Metalt-Ständerwände

Wanddicke in mm

Feuerwiderstand

Schalldämmung in dB

50 75 100 125

F30-A

45 49 50 52

Einfach-Ständerwand, zweilagig beplankt

100 125 150

F 30-A bis F90-A

51 53

Doppel-Ständerwand, zweilagig beplankt

155 205 255

F 30-A bis F90-A

55 56

Einfach-Ständerwand, einlagig beplankt

85

F30-B

37

Einfach-Ständerwand, einlagig beplankt

1)

Werte können abweichen, wenn leichtere Gipskartonplatten verwendet werden.

Leichte Trennwände in Ständerbauart bestehen aus Holzstützen, vermehrt jedoch aus Metallprofilständern in Aluminium- oder korrosionsgeschütztem Blech (14.11). Die beidseitige Beplankung stellt man aus Profilholzbrettern, Gipskarton oder Holzwerkstoffplatten her. Die Schalldämmung kann trotz geringer Flächenmasse hervorragende Werte erreichen. Sie beruht auf dem Prinzip der „biegeweichen Schalen“, die nach Bild 14.12 ein Schwingungssystem (Federmassesystem) bilden. Dazu eignen sich biegeweiche Platten mit Grenzfrequenzen oberhalb von 2000 Hz, z.B. Gipskartonplatten bis 18 mm Dicke, auch in mehreren Lagen; Holzwerkstoffplatten bis 16 mm Dicke, Stahlbleche bis 2 mm und Glasplatten bis 6 mm Dicke.

– schallschluckende Zwischenlagen z.B. aus Mineralwolleplatten in > OJfacher Dicke des Zwischenraums. Sie verbessern den Schallschutz um 10 bis 15 dB, – zweischalige Doppelwände mit zwei völlig getrennten Ständerreihen.

Die Grenzfrequenz ist die Frequenz, bei der die Wellenlänge des Luftschalls mit der Länge der freien Biegeschwingungen der Bauteile übereinstimmt.

Schallbrücken über flankierenden Bauteilen (angrenzende Wände und Decken) wirken sich um so störender aus, je besser die Trennwand den Schall abhält. Senkrechte Trennfugen in der Beplankung der flankierenden Wand unterbrechen die Schallausbreitung am Wandstoß ebenso wie Mineralwollefüllung und/oder völlige Abschottung sowie zweilagige Beplankung der flankierenden Wand (14.13). Grundsätzlich ist auch im Bereich von Deckenbekleidungen bzw. abgehängten Decken sinngemäß zu verfahren. Durchgehend verlegter schwimmender Estrich leitet vor allem den Trittschall in die Nachbarräume, viel stärker

Konstruktionsgrundsätze. Schalltechnisch günstige Konstruktionen leichter Trennwände in Ständerbauart haben – großen Schalenabstand (Luftschichtdicke), – biegeweiche Schalen mit großer Flächenmasse (nur doppelte Beplankung bleibt weitgehend biegeweich, gleich dicke einfache Beplankung verschlechtert den Schallschutz möglicherweise erheblich),

Bild 14.12:

Federmassesystem Modell

14 A+I

942


als Verbundestrich mit Textilbelag. Böden aus schwimmend verlegten Spanplatten müssen vor der Trennwand enden (14.14).

Bild 14.13:

Leichte Trennwände haben < 150 kg/m2 Flächenmaße, sind kosten- und platzsparend. Die Schalldämmung der beidseitig beplankten Wände in Ständerbauart ist viel wirksamer als die der gemauerten. Sie beruht auf dem Prinzip der biegeweichen Schalen. Schalldämpfend und wärmedämmend zugleich wirken Mineralwolleplatten im Schalenzwischenraum, Schutz gegen Brandgefahr bietet Gipskartonbeplankung.

Schallbrücke (a) und Verbesserungsmöglichkeit (b)

14 A+I

Bild 14.15:

Bild 14.14:

Schallbrücke Wand/Boden a) auf Verbundestrich günstiger als b) auf schwimmendem Estrich, c) auf Rohdecke günstiger als d) auf schwimmend verlegten Spanplatten (abzuraten)

Trennwand aus geschosshohen Porenbeton-Elementen, Anschluss an Stahlträger (HEBEL) Porenbeton-Wandplatten Stahlkonstruktion Flachstahl, bauseits angeschweißt 30/6,5 mm Stirnnut Nagellasche mit Bohrungen, Ø 9 mm Hinterfüllmaterial, z.B. Mineralwolle Fugendichtungsmasse, plastoelastisch

943


Bild 14.16:

Anschlüsse von Trennwänden aus Gipsbauplatten a) Vertikalschnitte mit starrem, elastischem oder gleitendem Decken- und mit Bodenanschluss b) Horizontalschnitte mit Wandanschluss 1 Gipsbauplatte 2 Gipsmörtel 3 Fugengips 4 Mineralwolle-, Bitumenfilz- oder Korkstreifen 5 U-Profil 6 Wandputz 7 Kellenschnitt oder Putzanschlussprofil

Schallschutz: Ausreichenden Schallschutz können einschalige Trennwände in der Regel nicht ohne zusätzliche Maßnahmen bieten. Unterschieden werden hier Konstruktionen ohne oder mit federnde Verbindung der Schalen und Konstruktionen mit fest verbundenen Schalen. Die erreichbare Verbesserung hängt vom Flächengewicht der biegesteifen Wand und der Ausbildung der flankierenden Bauteile ab. Brandschutz: Hinsichtlich des Brandschutzes können einschalige Trennwände auch in einfachen Ausführungen die Anforderungen der Feuerwiderstandsklasse F 30 (W30) – „feuerhemmend“ – erfüllen. Gemauerte Trennwände erreichen – insbesondere mit beidseitigem Putz – bereits ab 11,5 cm Wanddicke die Feuerwiderstands-

klasse F 90 (W90) – „feuerbeständig“. Auch mit mehrschaligen Trennwänden können sehr hohe Brandschutzschutzanforderungen gewährleistet werden. Neben der Wanddicke ist die Ausbildung von Fugen und die Anschlüsse an andere Bauteile von Bedeutung.

14.8.1 Trennwände mit Unterkonstruktionen in Holzbauart Die Unterkonstruktionen in Holzbauart können aus Vollholz bestehen, besser wäre jedoch aus verleimtem Holz oder aus Flachpressplatten. Die erforderlichen Mindestquerschnitte für die Stiele – Abstand 62,5 cm – sind in Anhängigkeit von Einbaubereich und Wandhöhe in Tabelle 14.17 vorgeschlagen.

14 A+I

944


Tabelle 14.17:

Erforderliche Mindestquerschnitte b/h für Holzstiele oder -rippen bei einem Achsabstand a = 625 mm in Abhängigkeit von Einbaubereich, Wandhöhe und Wandkonstruktion Einbaubereich nach DIN 4103-1 1

Wandhöhe H

2600

3100

4100

2600

3100

4100

Mindestquerschnitte b/h

Wandkonstruktion Beliebige Bekleidung 1)

2

60/60

60/80

60/80

Beidseitige Beplankung aus Holzwerkstoffe 2) oder Gipsbau platten 3), mechanisch verbunden 4)

40/40

40/60

40/80

40/60

40/60

40/80

Beidseitige Beplankung aus Holzwerkstoffen, geleimt 5)

30/40

30/60

30/80

30/40

30/60

30/80

Einseitige Beplankung aus Holzwerkstoffe 5) oder Gipsbauplatten, mechanisch verbunden 1) 2) 3) 4) 5)

40/60

60/50

60/60

Z.B. Bretterschalung Genormte Holzwerkstoffe und mineralisch gebundene Flachpressplatten Gipsbauplatten DIN 18 180 und Gipsfaserplatten Nägel, Klammern, Schrauben; e > 80 d < 200 d Wände mit einseitiger, aufgeleimter Beplankung aus Holzwerkstoffplatten können wegen der zu erwartenden, klimatisch bedingten Formänderungen (Aufwölben der Wände) allgemein nicht empfohlen werden.

14 A+I

1 Flach pressplatten 2 Vollholzprofil 3 Wandanschlussprofil, Vollholz Bild 14.18:

Trennwand mit Unterkonstruktion in Holzbauart Grundrisse: a) Element-Stoß b) Planenstoß c) Wandanschluss fest d) Wandanschluss gleitend

Bei einer Ausführung nach Bild 14.18 können leichte Trennwände in Holzbauart lediglich für eine einfache Raumunterteilung dienen. Sie werden bei Längen bis zu 5 m mit Holzschrauben < 6 mm an die benachbarten Bauteile angedübelt. Leichte Konsollasten können –

ausgenommen bei Bretterschalungen – bei geeigneten Befestigungsmitteln an jeder Stelle angeschlossen werden. Höhere Schalldämmwerte erreicht man mit Konstruktionen die im Bild 14.19 gezeigt werden.

945


Bild 14.19:

Trennwand mit Unterkonstruktion in Holzbauart: schalldämmende Ausführungen a) einfache Unterkonstruktion mit doppellagiger Beplankung aus Gipskartonplatten und Mineralwolle-Einlage b) DoppelständerUnterkonstruktion mit einfacher Beplankung aus Gipskartonplatten und doppelter Mineralwolle-Einlage c) zweischalige Unterkonstruktion mit Beplankung aus Gipskartonplatten, mit Wabenplatten, auf Leichtbauplatten geklebt 1 Holzprofil 2 Gipskartonplatte, Gipsfaserplatte 3 Mineralwolle 4 Leichtbauplatte 5 Distanzstreifen (z.B. selbstklebender Filzstreifen)

14.8.2 Trennwände mit Unterkonstruktionen aus Metallprofilen Trennwände mit Unterkonstruktionen aus Metallprofilen werden im Innenausbau bevorzugt verwendet. Derartige Wände mit Beplan-

kungen aus Gipskartonplatten sind in DIN 18183 genormt. Unterschieden werden Einfachständerwände, Doppelständerwände und Vorsatzschalen. Die Unterkonstruktionen bestehen aus verzinkten Stahlprofilen. Dabei sind die UW-Profile für Decken- und Bodenanschlüsse, die CWProfile für die Ständer vorgesehen. In die Wandhohlräume werden zur Schalldämmung Platten aus Mineralwolle (Steinwolle, Glaswolle) eingebracht. Dabei gilt: je höher der Füllgrad des Hohlraumes ist, desto höher ist die Verbesserung der Schalldämmung. Zur vollen Nutzung der schallschutztechnischen Leistungsfähigkeit von Ständerwänden sollte eine 80 – 100 %-ige Hohlraumfüllung angestrebt werden. Voraussetzung für gute Schalldämmwerte von „Ständerwänden“ ist das „Feder – Masse – System“. Dieses System entsteht durch die Kopplung von zwei Schalen (Gipskartonplatten) durch eine verbindende „Feder“ (z.B. Metallständer). Je besser die akustische Entkopplung der einzelnen Schalen einer Ständerwand ist, desto besser ist auch ihr Schallschutz. Die führenden Gipskartonplattenhersteller haben auf Grund der durch die Gewichtsreduzierung von Gipskartonplatten aufgetretenen Schalldämmprobleme sowohl die Standard – CW – Profile verändert als auch die besonders federnden Spezialständer – Profile MW entwickelt. Die neuen CW – Profile sind stärker profiliert, wodurch die federnde Wirkung der Ständer und damit die Entkopplung der einzelnen Schalen verstärkt wird. Der Abstand der einzelnen Gipskartonplattenschalen hat erheblichen Einfluss auf den Schall-schutz der Ständerwände. Je größer der Abstand der Schalen untereinander ist, um so niedriger ist auch die Resonanzfrequenz und damit auch das Schalldämmmaß einer Ständerwand. Die verbesserten Systeme mit geänderten Ständerprofilen verlangen nicht zuletzt natürlich auch eine sorgfältige Verarbeitung wie z.B. Dichtheit der Anschlüsse. Eine weitere Verbesserung der Schalldämmung wird ermöglicht durch eine dreilagige

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Beplankung unterschiedlicher Dicke. Bewegungsfugen des Rohbaus müssen mit in die Konstruktion der Ständerwände aufgenommen werden. Bei durchlaufenden Wänden sind im Abstand von ca. 15 m Bewegungsfugen notwendig. In der Altbausanierung kommen Metallständer – Vorsatzschalen zur Ausführung. Sind hier größere Konsollasten zu berücksichtigen, kommen verstärkte Konstruktionen mit versetzt angeordneten oder verstärkten Ständern in Frage. Hier sind Nachfragen bei den Herstellern erforderlich.

umgekanteten Stahlblechschalen, in die 9,5 mm dicke Gipsplatten eingeklemmt sind. Die Oberfläche ist einbrennlackiert und zum Schutz vor Beschädigungen bei Transport und Montage mit einer Schutzfolie versehen. Die Stahlblechschalen werden über Klemmständer miteinander verbunden. Der Wandhohlraum kann mit Dämmstoff ausgekleidet werden oder für Installationen genutzt werden. Das Rastermaß ist flexibel von 100 – 12500 mm und kann damit den jeweiligen Bauwerksbedürfnissen angepasst werden.

14.2.3 Umsetzbare Trennwände mit Unterkonstruktionen aus Metall

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Der Preis für Gipskartonplatten ist in den vergangenen Jahren zwar kontinuierlich gesunken, aber der Preis für die Schuttentsorgung ist drastisch gestiegen. Dies führte zur Entwicklung einer komplett wiederverwendbaren Gipskarton – Ständerwand. Die Wand kann mehrer Male wieder auf- und abgebaut werden. Im Bereich der gefasten Gipskartonplatte wird eine „Reißschnur“ eingebracht und mit dem Fugenband geschlossen und verspachtelt. Das Ende des teilweise aufgerollten Fugenbandes und des Rissfadens wird durch den Socken abgedeckt. Bei der Demontage wird der Sockel entfernt, die Reißschnur aus der Fuge herausgerissen, so dass die Fuge wieder frei ist. Bei einem Umbau ergibt sich damit eine Kostenersparnis von über 70 % gegenüber dem Abbruch und Entsorgung. Für flexible Raumnutzung haben sich auch umsetzbare Stahl-Elemente in Schalenbauweise etabliert. Sie bestehen aus Stahlelementen in Schalenbauweise, einer verzinkten Metallunterkonstruktion und 1 mm dicken, allseitig

Bild 14.20:

Montagewand (Metallständerwand), System Richter® a) Isometrie b) Querschnitt mit Wandanschluss 1 Anschlussprofil UW 2 Ständerprofil CW 3 Gipskartonplatte GKB 12,5 mm 4 Sockelleiste 5 Dichtungsband, 1-seitig klebend 6 Befestigungselement 7 Trennstreifen 8 Fugenfüller 9 BLACK-STAR®-Typ 1 TN-25 mm 10 Dämmstoff


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Bild 14.21:

Metallständerwand, Doppelständerwerk zweilagig beplankt (System Knauf, W115) a) Anschluss an Massivwand, b) Plattenstoss, c) T-Verbindung, d) Eckausbildung, e) Türausbildung f) Vertikalschnitt 1 CW-Profil 2 UW-Profil 3 Knauf Gipsplatten 4 Trennstreifen oder Trennfix 5 Trennwandkitt 6 Drehstiftdübel 7 Dämmschicht 8 Selbstklebendes Dämmstreifenstück 9 Schnellbauschrauben TN 10 Knauf Uniflott 11 Falls erforderlich: Knauf Eckschutzschiene bzw. Alux Kantenschutz 12 Dämmstreifen durchlaufend 13 Schnellbauschraube TB 14 UA-Profil 2 mm 15 Türpfostensteckwinkel

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Bild 14.22:

Schatlschutzwand, Metall-Einfachständerwerk MW, 2-lagig beplankt,System Knauf W142 a) Isometrie, b) Anschluss an Massivwand, c) Plattenstoss, d) T-Verbindung, e) Eckausbildung freistehendes Wandende, f) F30-Bewegungsfuge, g) Vertikalschnitt 1 MW-Profil 7 Dämmschicht 2 UW-Profil 8 CW-Profil 3 Knauf-Gipsplatte 9 SchnellbauschraubeTN 4 Trennstreifen oder Trennfix 10 Knauf Uniflott 5 Trennwandkitt 11 Falls erforderlich: Knauf Eckschutzschiene oder Alux Kantenschutz 6 Drehstiftdübel 12 Horizontalstoss mit Papierfugendeckstreifen spachteln


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Bild 14.23:

Umsetzbare Vorsatzschale Systal®, Richter-System® a) Vorsatzschalenaufbau, Isometrie, b) Deckenanschluss, c) Bodenanschluss, d) Wandanschluss e) 90°-lnnenecke, f) 90°-Aussenecke 1 U-Profil für Deckenanschluss 2 U-Profil für Wandanschluss 3 U-Profil für Bodenanschluss 4 Klemmständer 5 Justierprofil 6 Wandanschlusswinkel 7 Elementwandschale 8 Wandanschlussleiste 9 90°-Ecke aussen 10 Winkelprofil für 90°-Ecke innen 11 Blechschraube LN-9 mm 12 Befestigungselement (entsprechend Bauwerk-Anschluss) 13 Stahlniet Ø 4 × 6 mm 14 Dichtungsband, 1 seit. kleb. 12 × 3,2 mm 15 Dichtungsstreifen, 1 seit. kleb. 15 × 3,2 × 100 mm 16 Dämmstoff

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14.3 Gips und Gipsbaustoffe Gips ist nach DIN 1168 ein nichthydraulisches Bindemittel für Putz- und Estrichmörtel und natürlich für die unterschiedlichen Gipsbauplatten. Er erhärtet an der Luft, indem er das vorher „herausgebrannte“ Kristallwasser über das Anmachwasser wieder aufnimmt. Die DIN verwendet die Bezeichnung „Baugipse“.

Gips wurde als Mörtel bereits beim bau der ägyptischen Pyramiden verwendet und demnach ist er ca. 4500 Jahre alt. Neben den Naturgipsen gibt es auch die synthetischen Gipse, die z.B. als Nebenprodukt bei der Düngemittelherstellung anfallen oder auch bei der Rauchgasentschwefelung in Kohlkraftwerke entstehen.

14.3.1 Gips

Der Naturgips ist eine Verbindung aus 1 Molekül Calciumsulfat mit 2 Moleküle Kristallwasser Formel = CaSo4 · 2 H2O (Kristallwassergehalt ca. 20 %)

Brennen: Die Herstellung der verschiedenen Baugipse läuft nach einem bestimmten Kreislauf ab, ähnlich wie beim Kalk. Ja nach gewünschter Baugipssorte wird das Rohmaterial nach geeignetem Verfahren zerkleinert, in Drehöfen, Großkochern oder Röstbändern gebrannt und anschließend gemahlen. Durch die unterschiedlichen Brennstufen und den daraus folgendenden unterschiedlichen Temperaturen mit dem entsprechenden Wasserentzug erhält man unterschiedliche Hydratstufen des Calciumsulfats.

Anmachen: Der gebrannte und gemahlene Baugips wird mit 30 bis 55 % Wasser zu Gipsbrei vermischt. Wichtig ist: Gips muss in das Anmachwasser eingestreut werden, sonst bilden sich Gipsknollen.

Erhärten: Mit Einsetzen des Versteifens beginnt der Gips, das ausgetriebene Kristallwasser wieder aufzunehmen. So entsteht z.B. aus dem Halbhydrat Stuckgips unter Wärmeentwicklung das Doppelhydrat Gipsstein. Das Volumen des Gipses dehnt sich um 1 – 2 % aus.

Chemisch gesehen ist Gips ein Calciumsulfat (CaSo4) = schwefelsaurer Kalk in Gestalt eines Minerals, bestehend aus farblosen Kristallen. Gipsstein ist ein dichter, heller Naturstein. Er entsteht im Wasser als Sedimentgestein, lagert sich in Buchten und Becken in mächtigen Schichten ab, z.B. in Nord- und Mitteldeutschland. 14 A+I

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14.3 Gips und Gipsbaustoffe

Gips erhärtet durch Auskristallisieren einer übersättigten Lösung. Es entstehen nadelförmige Kristalle, die sich ständig vermehren und sich zu einem filzartigen Gefüge miteinander verkrallen. Das überschüssige Anmachwasser verdunstet und hinterlässt im Kristallgefüge des Festgipses feinste Hohlräume.

Eigenschaften der Gipse: Gips „atmet“: Der feste Gips kann bei steigender Luftfeuchtigkeit eine verhältnismäßig große Wassermenge aufnehmen, die er bei sinkender Umgebungsfeuchte wieder abgibt. Ursache hierfür ist das filzartige Kristallgefüge. Gips ist nicht wasserbeständig: lagert man festen Gips längere Zeit unter Wasser wird er weich, sein Volumen verringert sich. Der Gips löst sich in Wasser auf. Er ist nicht geeignet für Bauteile die ständiger Wassereinwirkung ausgesetzt sind. Gips schwindet nicht: Beim Erhärten schwindet Gips nicht, braucht also nicht abgemagert zu werden. Es lassen sich dadurch besonders glatte Putze herstellen. Bei der Versteifung und Verfestigung des Gipses ist eine geringe Volumenzunahme festzustellen. Hohlräume (z.B. Dübellöcher) werden fest ausgepresst und Haken, Anker oder Dübel erhalten einen festen Sitz. Gips fördert die Rostbildung: Wie bereits festgestellt enthält Baugips einen bestimmten Anteil an Schwefel. Wenn Baugips, somit der Schwefelanteil mit Wasser in Verbindung gebracht wird, begünstigt der Gipsbrei das Rosten von Metallteilen. Gips ist haftfähig: Gips zeigt besonders gute Haftfähigkeit aus den unterschiedlichsten Untergründen. Sehr gut haftet er auch glatten Flächen, schlecht wirken sich auf die Haftfähigkeit saugende Untergründe aus.

Gips ist feuerhemmend: Gips entflammt nicht, da Kristallwasser in ihm gebunden ist. Bei Hitzeeinwirkung tritt Kristallwasser aus und es bildet sich ein schützender Wasserdampfschleier. Zusammengefasst heißt das, Gips ist: – atmungsaktiv – gut haftend – feuerhemmend – wärmedämmend – nicht raumbeständig – fördert Rostbildung – fault in dauerhaft feuchten Räumen

14.3.2 Arten und Verwendung von Baugipsen: Innenputz, kurze VerarbeiStuck- und tungsdauer rasche Versteifung Rabitzarbeiten, werksmäßige Herstellung von GipskartonBauplatten Innenputze, Putzgips schnelle Versteifung längere Ver- Rabitzarbeiten arbeitungsdauer Fertigputzgips langsame Verstei- Innenputz fung Maschinenputz- Stellmittel speziell maschinell hergestellte gips für maschinelle Innenputze als Verarbeitung Wand Trockenputz Ansetzgips langsames VerAnsetzen von steifen, hohes GipskartonWasserrückhalte- platten als vermögen Wand - Trockenputz Verfugen und Fugengipse auch langsames Verbinden von Versteifen, sehr Gipskarton – hohes WasserBauplatten rückhaltevermögen Verspachteln Spachtelgips Langsames, jevon Gipskardoch schnelleres ton – BauplatVersteifen als ten, aber auch beim Fugengips und nicht ganz so andere ebenen Flächen viel Wasserrückhaltevermögen Stuckgips

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14.3.3 Gipsbaustoffelemente

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Die leichte Formbarkeit und die kurze Versteifungs- und Erhärtungszeit von gipsgebundenen Baustoffen stellen günstige Voraussetzungen für die Produktion von Bauteilen dar. Dazu kommt, dass die Festigkeiten, welche diese Elemente sowohl mit als auch ohne Füllstoffe oder Zuschläge erreichen, den Anforderungen der Praxis gut entsprechen. Gipsbauplatten werden aus schnell versteifendem Gips (z.B. Stuckgips) hergestellt. Das Bindemittel wird dabei maschinell mit Wasser angemacht. Beim Anmachen können besondere Zusätze zur Regulierung der Abbindezeit oder zur Erzielung besonderer Platteneigenschaften (z.B. Fasern oder Porenbildner) zugemischt werden. Die gemischte Masse erhält dann die ihr zugewiesene Form und wird anschließend künstlich getrocknet. Der Trockengang, bei dem das überschüssige Anmachwasser des Gipsbreis langsam aus dem Gipskern ausgetrieben wird, ist für die Qualität der Platten ausschlaggebend. Beim Abbinden bildet sich eine chemisch dem natürlichen Gipsstein entsprechende feste Masse. Gipsbauplatten dürfen nicht einem länger währenden Wasserangriff ausgesetzt werden, weil ihr Gefüge zerstört werden würde. Damit ist die Verwendung diese Platten für den Innenausbau festgelegt. Allerdings tritt keine nachteilige Beeinflussung der Gipsbauplatten durch hohe Luftfeuchtigkeit ein, wenn sie die Gelegenheit bekommt zu trocknen.

14.9.4 Arten der Gipsbauplatten Gipskartonplatten sind werksmäßig als 1250 mm breites endloses Band gefertigt, danach auf die gewünschte Länge und gegebe-

nenfalls auch Breite geschnitten. Dünne Platten, deren Kern im wesentlichen aus Gips besteht werden auf deren Flächen und Längskanten mit einem festhaftenden dem Verwendungszweck entsprechenden Karton ummantelt. – Die besonderen Merkmale der Gipskartonplatten sind: – geringes Gewicht – große Elastizität – gute Festigkeit – gute Wärmedämmung (Wärmeleitfähigkeit 0,21 W/(mK) – günstige Biegeweichheit – idealer Anstrichgrund – leicht zu bearbeiten durch Sägen, Schneiden, Fräsen, Bohren und durch Nageln, Schrauben und Leimen gut auf dem Untergrund zu befestigen. Gipskartonplatten stehen dem Verbraucher in mehreren Plattenarten und Lieferformen zur Verfügung. Gipskarton – Bauplatten B (GKB) dienen zum Befestigen auf flächiger Unterlage, zum Ansetzen als Wand – Trockenputz und zur Herstellung von Gipskarton – Verbundplatten. Bei einer Dicke von 12,5 mm an, können sie auch bei baustellenmäßiger Verarbeitung für Wandund Deckenbekleidungen auf Unterkonstruktionen, für leichte hängende Decken sowie für Montagewände benutzt werden. Gipskarton – Bauplatten B – imprägniert (GKBI) besitzen infolge Vergütung von Gipskern und Karton eine verzögerte Wasseraufnahme. Ihr Einsatzgebiet entspricht dem der Bauplatten GKB mit Plattendicke ≥ 12,5 mm. Der fungizid ausgerüstete Karton ist grünlich; der kennzeichnende rückseitige Aufdruck hat eine blaue Farbe.

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14.3 Gips und Gipsbaustoffe

Verwendung Abgeflachte Kante (Kurzzeichen AK) Volle Kante (Kurzzeichen VK) Vinkel-Kante (Kurzzeichen WK) Runde Kante (Kurzzeichen RK)

bei verspachtelten Fugen; das Abflachen dient zur Aufnahme der Fugenverspachtelung vorzugsweise bei Trockenmontage ohne Verspachtelung vorwiegend bei Trockenmontage ohne Verspachtelung mit sichtbaren Längsstößen vorwiegend bei Gipskarton-Putzträgerplatten

Geschnittene Kante mit Fase (Kurzzeichen FK) Scharfkantig geschnittene Kante (Kurzzeichen SK)

Bild 14.34:

Kantenausbildung von Gipskartonplatten

Gipskarton – Bauplatten F (GKF) sogenannte Feuerschutzplatten für die gleichen Anwendungsbereiche, die zuvor genannt wurden, für Plattendicken ≥ 12,5 mm mit Anforderungen an die Feuerwiderstandsdauer der Bauteile sowie für die Beplankung aussteifender Wände. Der Gipskern enthält Glasseidenrovings, da dies keine brennbaren Zuschläge sind. Gipskarton – Bauplatten F – imprägniert (GKFI) sind gekennzeichnet durch eine verzögerte Wasseraufnahme infolge Vergütung des mit Glasseidenrovings bewehrten Gipskerns und des Kartons und können für die Anwendungsbereiche der Gipskarton – Bauplatten F mit Plattendicke ≥ 12,5 mm Verwendung finden. Der fungizid ausgerüstete Karton ist grünlich, der kennzeichnende rückseitige Aufdruck hat eine rote Farbe. Gipskarton – Putzträgerplatten (GKP) werden vorwiegend als Putzträger auf Unterkonstruktionen verwendet. Die kartonummantelten Längskanten sind abgerundet. Der Ansichtsseiten – Karton, der eine innige Verbindung eines an der Baustelle aufgebrachten Gipsglättputzes mit dem Gipskern ermöglicht, ist grau und trägt einen blauen Aufdruck.

Weitere Gipskartonplattenarten sind im Internet unter dem Hersteller Knauf zu finden.

14.3.5 Wandbauplatten aus Gips Als Wandbaustoffe dienen leichte Wandbauplatten, die aus Gips mit oder ohne Zusatz von anorganischen Füllstoffen hergestellt werden. Platten, die zur Verbesserung der Wärmedämmung oder zur Gewichtsverminderung mit porenbildenden Zusätzen hergestellt werden, bezeichnet man als Porengipsplatten. Sie werden nach ihrer Rohdichte unterschieden. Wandbauplatten aus Gips haben ebene Flächen, Die stoß- und Lagerfugen sind meist an je zwei Seiten mut Nuten bzw. Federn ausgestattet , wodurch das Versetzen erleichtert und die Standsicherheit der Wand erhöht wird. Die Wandbauplatten werden insbesondere für leichte Trennwände verwendet, aber auch für Ummantelungen, Vorsatzschalen, Ausfachungen und ähnliches. Für die Verbindung der Einzelplatten werden vornehmlich Fugen- und Spachtelgips verwendet. Nach dem Verspachteln der Fugen sind die Wände im allgemeinen malerfertig.

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In Räumen mit vorübergehend starkem Feuchtigkeitsanfall (z.B. Küchen, Bäder) empfiehlt sich der Einsatz von Gips – Wandbauplatten, die durch entsprechende Zusätze eine verzögerte Wasseraufnahme aufweisen. Diese Platten werden von den Herstellern unter dem Begriff „Hydro – Platten“ angeboten und haben eine grünliche Einfärbung. Gipsplattenwände bieten im Hinblick auf ihr verhältnismäßig niedriges Gewicht und ihre geringe Dicke einen äußerst wirksamen Brandschutz. Nach DIN 4102 sind Wände aus Gips- und Porengips- Wandbauplatten nach DIN 18163 ohne Putz bereits ab 8 cm Dicke den Feuerwiderstandsklassen F 60-A, F 90-A und F 120-A zugeordnet und sind damit feuerbeständig. Ab 10 cm Dicke erfüllen diese Wände bis 7 m Höhe bei entsprechender Ausführung sogar die Anforderungen der Feuerwiderstandklasse F 180-A und sind somit „hochfeuerbeständig“ im Sinne der Bauordnung.

14.3.7 Gipskarton – Verbundplatten Gipskarton – Verbundplatten bestehen aus 9,5 mm bzw. 12,5 mm dicken Gipskarton – Bauplatten die werksmäßig mit Dämmstoffplatten aus Polystyrol – Hartschaum, Polyurethan – Hartschaum oder Mineralfaserplatten verbunden sind. Die Dicke des Dämmstoffes liegt zwischen 20 und 60 mm. Gipskarton – Verbundplatten sind in der Regel großformatig und rechtwinklig; dabei gelten 1250 mm Breite und 2500 mm Länge als Regelmaße. Gipskarton – Verbundplatten werden als Wand- und Deckenbekleidungen verwendet. Verbundplatten mit Mineralfaserplatten werden sowohl für Schallsschutz- als auch für Wärmedämmzwecke eingesetzt. Die Platten mit Schaumkunststoffen werden ausschließlich für den Wärmeschutz eingesetzt.

14.3.8 Gipsfaserplatten (GF) 14 A+I

14.3.6 Deckenplatten aus Gips Deckenplatten aus Gips sind in der DIN 18169 genormt. Es handelt sich hierbei um vorgefertigte, trocken verlegbare Platten mit einem Randwulst an der Rückseite. In der wannenartigen rückseitigen Vertiefung können zusätzlich Verstärkungsrippen angeordnet werden. Der Gipskörper der Platten kann geschlossen oder mit durchgehenden Öffnungen versehen sein. Die Deckenplatten sind nicht brennbar und tragen wegen der den Gipsbaustoffen eigenen mikroporigen Struktur des abgebundenen Gipses trotz ihrer augenscheinlich glatten und dichten Oberfläche zur Regulierung der Raumluftfeuchtigkeit bei. Man kann diesen Platten auch einen beachtlichen Schallschluckgrad zuordnen. Die Platten sind in der Regel quadratisch und rechtwinklig. Die Kantenlänge beträgt 625 mm, 600 mm oder 500 mm.

Gipsfaserplatten werden aus einem Gemisch aus Gips und Zellulosefasern hergestellt. Bei der Herstellung werden die beiden Stoffe innig miteinander vermischt. Durch Zugabe von Wasser sowie der anschließenden Verpressung unter hohem Druck entsteht eine homogene Platte. Die Zellulosefasern bewehren die Platten vollständig. Dieses Gefüge verleiht dem Produkt eine gute Festigkeit und Zähigkeit und dennoch eine gute Elastizität. Die Platten sind zudem formbeständig und wie alle Gipsbaustoffe atmungsaktiv. Sie bieten auch wie alle anderen Gipsplatten einen guten Brandschutz. Sie können jeder gewünschten Dicke hergestellt oder durch schleifen auf jede gewünschte Dicke gebracht werden. Gipsfaserplatten werden grundsätzlich im Innenausbau in den selben Anwendungsbereichen wie die Gipskarton – Bauplatten verwendet. Ein weiteres Anwendungsgebiet liegt in der werksmäßigen Weiterverarbeitung, z.B. zu Trockenunterboden – Platten und – Verbundelementen, zu Paneelen und zu Industrieplatten für Beschichtungen.

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14.4 Holzbalkendecke

14.4 Holzbalkendecke In Ergänzung zum Lernfeld 8 Punkt 8.3.1 geht es in diesem Lernfeld um den Einbau einer Holzbalkendecke. Für den Ausbau des Dachgeschosses wird eine Holzbalkendecke eingezogen, die mit einer Unterdecke verkleidet wird. Die Anforderungen, die Deckenkonstruktion und die Systeme wurden bereits beschrieben. Holzbalkendecken sind im normalen Wohnungsbau von den Massivdecken verdrängt worden. Ihren Vorteilen – geringes Gewicht, Vorfertigung mit trockenem Einbau, gute Wärmedämmung – stehen als Nachteil die Schwierige Schalldämmung sowie der erforderliche Aufwand für den Brandschutz gegenüber. Holzbalkendecken kommen nur noch für einfache, kleinere Bauvorhaben und als Decken über dem obersten Geschoss in Frage. Flachdächer und Holzskelett - Fertigbauweisen kommen ebenfalls noch für diese Deckenart in Betracht.

Decken in Holzbauweise werden in traditioneller Weise aus Vollholzbalken (siehe LF 8) ausgeführt. Allerdings spielen Holzbalkendecken bei nachträglichen Dachgeschossausbauten und bei den Sanierungsaufgaben eine Rolle.

14.4.1 Holzbalkenlagen Die Holzbalkenlage ist der tragende Teile der Decke. Man unterscheidet: – Zwischen- oder Geschossbalkenlagen, die zwei Geschosse voneinander trennen – Dachbalkenlagen über dem obersten Geschoss – Kehlbalkenlagen innerhalb des Dachgerüstes; sie bilden den oberen Abschluss der Dachgeschossräume. Die Balken dienen Fußböden als Auflager, an der Unterseite werden Putzdecken oder andere Unterdeckenflächen befestigt. Auf diese Konstruktionen muss bei der Balkenanordnung Rücksicht genommen werden.

Bild 14.41: Dachbalkenlage für ein eingeschossiges Doppelhaus a) Giebelbalken b) Streichbalken c) Wandbalken d) Zwischenbalken e) Stichbalken f) Wechsel Die Beschreibung der einzelnen Balken finden Sie im Lernfeld 8

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Bild 14.45: Bild 14.42:

Ort- oder Giebelbalken Deckenscheibe 1 Balken 2 U – Schalungsstein mit 3 Ringankerbewehrung in Beton 4 Fugendichtung

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Bild 14.43:

Streichbalken neben Ziegelwand 1. Fugendichtung

Bild 14.44:

Wandbalken für Zwischenwand aus Gipsbauplatten

Auflager für Montagewand 1 Montagewand 2 Füllholz mit Auflagerschwelle 3 Balkenverstärkung für Deckenanschluss 4 Doppelkeile

14.4.2 Trockenestrich Ein Fertigteilestrich besteht aus industriell vorgefertigten Werkstoffplatten als lastverteilende Schicht, die in Form von einoder mehrlagigen Verlegeelementen angeboten und vor Ort kraftschlüssig miteinander verbunden werden. Unterseitig kann eine Trittschall- und/ oder Wärmedämmschicht aufkaschiert sein. Die Elemente können trocken und witterungsunab-hängig in einem Arbeitsgang eingebaut und bereits nach wenigen Stunden begangen und mit einem Belag versehen werden. Fertigteilestriche werden vor allem bei der Altbausanierung (Holzbalkendecken), aber auch in Neubauten (Fertigteilbau) eingesetzt. Durch die Trockenbauweise wird keine zusätzliche Feuchtigkeit in den Bau eingebracht und so wird die Bauabwicklungszeit – im Vergleich zu den relativ langsam trocknenden Mörtelestrichen – deutlich verkürzt. Vorteilhaft kann sich ihr geringes Flächengewicht und die systembedingt niedrige Konstruktionshöhe in bestimmten Anwendungsfällen auswirken. Diese gehen häufig zu Lasten eines ausreichenden Trittschallschutzes der Gesamtdecke, hier besonders bei Holzbalkendecken. Nachteilig wirkt sich bei einigen Plattentypen die Feuchteempfindlichkeit sowie ihr relativ ungünstiges Trag- und Verformungsverhalten im Gebrauch aus.

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Mit der Einführung neu entwickelter, zementgebundener Platten auf rein mineralischer Basis – die ganz hervorragende Trag-, Feuchte- und Brandschutzeigenschaften aufweisen – wird sich der Trockenestrichbau zukünftig sicherlich noch verändern. Im Vergleich mit Fließestrichen ist die Verlegung elementierter Fertigteilestriche lohnintensiver und somit auch relativ teuer. Fertigteilestrich – Systeme sind nicht genormt. Die Anforderungen der DIN 18560 – 2, Estriche und Heizestriche auf Dämmschichten, müssen von diesen sinngemäß erfüllt werden. Außerdem sind die Technischen Daten und Konstruktionsvorschläge der Hersteller zu beachten. 14.4.2.1 Einteilung und Benennung Einteilung nach dem Plattenwerkstoff Holzwerkstoffplatten – Kunstharzgebundene Spanplatten (Flachpressplatten) – OSB – Flachpressplatten (Oriented Strand Boards) – Mineralisch gebundene Spanplatten (Flachpressplatten) – Zementgebundene Flachpressplatten – Gipsgebundene Flachpressplatten Gipswerkstoffplatten – Gipskartonplatten (Kartonummantelung) – Gipsfaserplatten (Zellulosearmierung) Zementwerkstoffplatten (rein mineralisch gebunden) – Faserarmierte Platten auf Zementbasis – Gewebeummantelte Platten auf Zementbasis Hartschaumwerkstoffplatten (beidseitig gewebe- und mörtelbeschichtet) – PS-Hartschaumplatten Einteilung nach der Bauart (Verbindung zum tragenden Untergrund) – Vollflächig schwimmende Verlegung auf Dämmschicht und/oder Schüttung – Verlegung auf Lagerhölzern über Massivdecken oder Deckenbalken

– Verlegung auf vorhandenen Altböden (Holzdielenböden) – Verlegung auf Fußbodenheizung Einteilung nach der Verlegeart – Einzelplattenverlegung (eine oder mehrere Lagen vor Ort verklebt) – Elementverlegung (mehrlagige Verlegeelemente werkseitig verklebt) und vor Ort verlegt Einteilung nach den Plattenverbund (Plattenstoß) – Verbindung mit Nut- und Federprofil – Verbindung mit Stufenfalz – Verbindung von zwei Plattenlagen, fugenversetzt übereinander angeordnet – Jeweils verklebt und verschraubt oder geklammert Einteilung nach Art der Elementausbildung – Trockenestrich-Elemente (einoder mehrlagig) – Verbundelemente (mit unterseitig aufkaschierter Dämmschicht) 14.4.2.2 Allgemeine Anforderungen Feuchteschutz bei Fertigteilestrichen: Mit Ausnahme der rein mineralisch, zementgebundenen Platten sind alle TrockenestrichWerkstoffplatten Feuchte empfindlich und unterliegen – entsprechend der jeweiligen relativen Raumluftfeuchte – mehr oder weniger großen Volumenveränderungen (Quellen und Schwinden). Bei fachgerechter Verarbeitung kann ein Schaden aber in Grenzen gehalten werden. Feuchte bei Fertigteilestrichen kann auftreten in Form von: – Feuchte Belastung aus dem tragenden Untergrund (z.B. Bodenfeuchte, Restfeuchte aus der Rohbetondecke – Feuchte Belastung aus Brauch- und Reinigungswasser (z.B. in Nassräumen) – Feuchte Belastung durch Tauwasserbildung innerhalb der Bodenkonstruktion oder an der Bauteiloberfläche (z.B. bei unterschiedlichen Raumklimabedingungen unterhalb oder oberhalb der Geschossdecke)

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– Feuchte Belastung durch nicht ausreichend getrocknete Werkstoffplatten (z.B. zu hoher Feuchtegehalt von Holzspanplatten beim Einbau unter dampfdichtem Bodenbelag) – Feuchte Belastung durch herstellungsbedingt notwendige Hilfswerkstoffe (z.B. Dünnbettmörtel oder Klebstoff für Fliesenverlegung)

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Feuchteschutz bei Holzbalkendecken (siehe auch Lernfeld 8) Besondere Vorsicht ist bei Holzbalkendecken geboten, die über Räumlichkeiten mit ständig hoher, relativer Luftfeuchte liegen (z.B. Waschküchen, Bäder, Heizräume). In diesen Fällen ergibt sich ein Dampfdiffusionsstrom (Wasserdampf-Wanderung) von unten nach oben durch das trennende Bauteil hindurch. Wird dieser natürliche Dampfdruckausgleich unterbrochen, in dem auf Holzbalkendecken oder Holzdielenböden stark dampfbremsende Bodenbeläge (z.B. PVC-Bahnenware) aufgebacht oder innerhalb der Holzdeckenkonstruktion dampfsperrende Schichten (z.B. PE-Folie) eingebaut werden, kann es an den Belag bzw. Folienunterseiten zu Kondensat mit hoher Feuchteanreicherung kommen. Diese Feuchte würde zur Pilzbildung führen und das darunter liegende Holzwerk im Laufe der Zeit zerstören. Um Schäden am Holzwerk zu vermeiden, sind diffusionsfähige Materialien einzubauen (z.B. Bitumenpapier oder Kraftpapier als Rieselschutz, dampfdurchlässiger Bodenbelag). Außerdem ist für eine ausreichende Hinterlüftung der Holzbalkendecke zu sorgen. Falls ungünstige Luftfeuchtigkeitsverhältnisse in den darunter liegenden Räumen herrschen, sind die Holzbalkendecken auf ihrer Unterseite vor eindiffundierender Feuchte zu schützen und alle Anschlüsse möglichst dicht auszubilden. Dies kann beispielsweise durch dampfdichte Beschichtungen (Anstriche) der Deckenbekleidungsflächen sowie durch den Einbau diffusionsbremsender Folien oder aluminiumkaschierter Deckenplatten im Unterdeckenbereich erfolgen. Schallschutz: Auch mit schwimmend verlegten Fertigteilestrichen lassen sich schallschutztechnische

Verbesserungen auf Massivdecken und Holzbalkendecken erreichen. Schwimmende Fertigteilestriche verhalten sich allerdings auf Holzbalkendecken anders als auf massiven Betondecken. Die Balkenzwischenräume von Holzbalkendecken werden zum Wärme- und Schallschutz mit „Einschüben“ ausgeführt. Die alte Technik des Winkelbodens aus Strohlehmwickeln bietet zwar recht gute Schall- und Wärmedämmung, ist aber aus Lohnkostengründen nur noch in denkmalpflegerischer Maßnahmen anwendbar.

Bild 14.46:

Winkelboden 1 Deckenbalken mit seitlichen Einkerbungen 2 Lehmauffüllung 3 Strohlehmwickel 4 Deckenputz

Bild 14.47:

Einschubdecke mit Auffüllung aus Leichtbeton 1 Leichtbeton 2 Einschubbretter 3 PE – Folie 4 Latte

Wirtschaftlicher sind Einschübe, die aus Auffüllungen mit Leichtbeton, aus eingelegten Leichbetonplatten oder Lochziegelkörpern bestehen. Bei den heutigen Anforderungen sind für alle Ausführungen noch zusätzliche Maßnahmen zum Trittschallschutz notwendig.

Bild 14.48:

Einschub mit 11,5 cm dicken Leichtbauplatten o.Ä. und Auffüllung

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Bild 14.49:

Einschub aus Hohlziegelkörper

Brandschutz: Bei raumabschließenden Geschossdecken kann die entsprechende Feuerwiderstandsklasse bei Brandbeanspruchung von oben durch geeignete nichtbrennbare Fertigteilestriche problemlos erreicht werden. Verwendet werden vor allem Trockenestriche aus Gipskarton-, Gipsfaser- und Calciumsilikatplatten sowie aus rein mineralischen, zementgebundenen Plattenwerkstoffe. Wärmeschutz: Bei der Dämmung von Böden und Decken muss grundsätzlich zwischen Wärme- und Schall- Schutz-Maßnahmen unterschieden werden. Es ergeben sich aus der jeweiligen Lage der Decke im Gebäude unterschiedliche wärme- und schallschutztechnische Anforderungen. Dämmschichten innerhalb eines Fußbodenaufbaus bewirken – je nach Beschaffenheit der gewählten Produktgruppe – eine Verbesserung der Wärmedämmung und/oder der Schalldämmung. Es dürfen nur genormte Dämmstoffe verwendet werden, die in der Bauregelliste A geführt sind und eine gültige allgemeine bauaufsichtliche Zulassung besitzen. Dämmstoffe für die Wärme- und Trittschalldämmung für Fußböden – Schaumkunststoffe – Faserdämmstoffe – Holzfaserdämmstoffe Dämmstoffe nur für Wärmedämmung für Fußböden – Korkerzeugnisse – Schaumglas Die weiteren Ausführungen beschränken sich auf die Anforderungen, die an Schaumkunststoffe und Faserdämmstoffe in Fußbodenkonstruktionen gestellt werden. Weitere Ausführungen zu Dämmstoffe befinden sich im Lernfeld 11 und 13.

Dämmstoffe für die Wärmedämmung Alle Wärmedämmstoffe werden ihrer Verwendung im Bauwerk bestimmten Anwendungsgebieten zugeordnet und je nach Einsatzgebiet unterschiedliche Anforderungen an bestimmte Eigenschaften der Dämmstoffe gestellt. So dürfen unter Estrichen – gleichmäßig verteilte normale Verkehrslasten vorausgesetzt – nur Wärmedämmstoffe des Plattentyps WD eingebaut werden. Um Verwechslungen mit Trittschalldämmplatten zu vermeiden müssen die Wärmedämmplatten gekennzeichnet sein. Die Wärmeleitfähigkeitsgruppe sollte optimal gewählt werden, um den Forderungen der Energieeinsparverordnung gerecht zu werden. Schaumstoffe und Faserdämmstoffe müssen mindestens der Baustoffklasse B2 nach DIN 4102-1 (normalentflammbar) entsprechen. Die Tabelle für die Anwendungstypen von Wärmedämmstoffen siehe Lernfeld 11.4 Dämmstoffe für die Trittschalldämmung Anwendungstypen für Dämmstoffe die für die Trittschalldämmung in frage kommen sind der Tabelle zu entnehmen: Tabelle 14.50:

Typkurz- Beanspruchzeichen barkeit T

druckbelastbar

TK

druckbelastbar, mit geringer Zusammendrückbarkeit

1)

Anwendungstypen von Trittschalldämmstoffen (Auszüge aus DIN 18164, DIN 18165) Beispiele für die Verwendung im Bauwerk unter schwimmend verlegten Estrichen nach DIN 18 560-2 unter schwimmend verlegten Estrichen nach DIN 18560-2 sowie unter Fertigteilestrichen

DIN DIN 18164 18165 Teil 2 Teil 2 – 1) •

•

•

Nach DIN E 18 164-2 zukünftig unter schwimmenden Estrichen ebenfalls zulässig.

Dynamische Steifigkeit: Trittschalldämmstoffe müssen ein ausreichendes Federungsvermögen haben, das durch die dynamische Steifigkeit s’ der Dämmschicht gekennzeichnet ist. Sie ist um so niedriger (besser), je elastischer und dicker der Trittschalldämmstoff ist.

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Allerdings muss der Trittschalldämmstoff eine Mindestdruckfestigkeit aufweisen, da er sowohl die Eigenlast der Estrichplatte als auch die Verkehrslasten (z.B. Einrichtungen) dauerhaft tragen muss. Somit ist die dynamische Steifigkeit des Dämmstoffes zusammen mit der flächenbezogenen Masse des Estrichs (Lastverteilungsschicht) entscheidend für die mit einem Estrich erzielte Dämmwirkung.

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Steifigkeitsgruppen Trittschalldämmstoffe werden entsprechend ihres jeweiligen Federungsvermögens in sogenannte Steifigkeitsgruppen eingeteilt. Die Mittelwerte der dynamischen Steifigkeit liegen bei Schaumstoffen zwischen 50 bis ≤ 7,0 MN/m3 und bei Faserdämmstoffen zwischen 70 bis ≤ 7,0 MN/m3. Ja niedriger der Zahlenwert ist, desto besser ist das Trittschallverbesserungsmaß. In der Regel werden Trittschalldämmplatten mit einer dynamischen Steifigkeit von s’ ≤ 20 MN/m3 verwendet. Um den in DIN 4109 geforderten MindestTrittschallschutz von Decken zu erreichen, müssen Trittschalldämmplatten in einer Dicke von mind. 20/15 mm eingesetzt werden. (Ausnahme: Faserdämmstoffe – dynamischen Steifigkeit von s’ ≤ 20 MN/m3, Stahlbetondecke – 15 mm dick). Damit eine Trittschallbelästigung sicher ausgeschlossen werden kann, sollte die Forderung der DIN nach erhöhtem Schallschutz eingehalten werden und die Faserdämmstoffdicke auf 30/25 mm erhöht werden. Die Zusammendrückbarkeit der Trittschalldämmstoffe unter Belastung sollte nicht mehr als 5 mm betragen. Sollte die Zusammendrückbarkeit über 5 mm liegen, ist die Estrichdicke um 5 mm zu erhöhen. Bei Stein- und Keramikbelägen ist die Estrichdicke mindestens ≥ 45 mm zu wählen. Nach der Estrichnorm dürfen Trittschalldämmplatten zwar maximal zweilagig angeordnet, unter Estrichen mit Stein- und Fliesenbelag Trittschalldämmstoffe des Typs T und des Typs TK jedoch nur einlagig verlegt werden. Wenn aus Gründen des Wärmeschutzes eine größere Dämmstoffdicke erforderlich wird, ist eine kombinierte Verlegung von Trittschall-

dämmplatten (Typ t oder TK) mit druckbelastbaren Wärmedämmplatten (Typ WD) möglich. In diesem Fall soll die weichere Trittschalldämmplatte immer unten, d.h. unmittelbar auf der Rohdecke liegen. Wird dagegen bei Rohrleitungen auf Rohdecken ein Höhenausgleich mit Dämmstoffen notwendig, dann ist aus schallschutztechnischen Gründen zwingend darauf zu achten, dass die untere Dämmplattenlage aus der steiferen Wärmedämmplatten besteht, worauf die weichfedernden Trittschalldämmplatten vollflächig verlegt werden. 14.4.2.3 Tragender Untergrund Für die Verlegung von Fertigteilestrichen muss der Untergrund tragfähig und ausreichend trocken sein sowie eine ebene Oberfläche aufweisen. – Massivdecken dürfen geringfügige Unebenheiten (0 – 10 mm) aufweisen und werden mit selbstnivellierendem Fließspachtel egalisiert. Die Verarbeitungshinweise der Hersteller sind dabei zu beachten. Größere Höhendifferenzen, punktförmige Erhebungen oder Rohrleitungen müssen mit druckfesten Materialien (z.B. verdichtete Schüttungen oder Dämmstoffplatten des Typs WD) ausgeglichen werden, so dass darauf eine Lage Trittschalldämmplatten vollflächig verlegt werden kann. – Holzbalkendecken müssen vor der Verlegung von Trockenestrich-Elementen auf ihren konstruktiven Zustand hin überprüft und gegebenenfalls ausgebessert werden. In Altbauten muss diese Bestandsaufnahme die gesamte Deckenkonstruktion – Holzbalken, Einschub, Dielenboden, Putzträgerdecke – umfassen. Fertigteilestriche können auf Holzbalkendecken vollflächig schwimmend (z.B. auf Schüttung mit unterlegter, diffusionsoffener Rieselschutzbahn) oder auf Lagerhölzern mit Dämmstoffstreifen verlegt werden. 14.4.2.4 Schüttungen Schüttungen eignen sich zum Ausgleich unterschiedlicher Fußbodenhöhen und von Bodenunebenheiten. In gewissem Umfang verbessern

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sie auch die Wärme- und Trittschalldämmung sowie den Brandschutz (nichtbrennbares Material) der Gesamtdecke. Der Markt bietet eine Vielzahl von Schüttungen mit den unterschiedlichsten Eigenschaften an. Die Ausgangsmaterialien sind in der Regel mineralisch. Die aufbereiteten Rohstoffe wie Ton, Vulkangestein (Perlit), Vermiculit oder andere Materialien werden z.T. über 1000° C erhitzt, blähen sich dabei auf das Vielfache ihres ursprünglichen Volumens auf und kommen dann in Form von Granulat als Blähton-, Perlite-, Blähschiefer-, Blähglas – Schüttungen in den Handel. Man unterscheidet lose Schüttungen, gebundene Schüttungen und in Form gefasste Schüttungen. – Bei losen Schüttungen ist das Granulat meist mit Bitumen, Naturharz oder Gips ummantelt. Das Material lässt sich dadurch zu einer homogenen, tragfähigen Schicht verdichten. Das aufgebrachte Schüttgut wird zunächst über höhenjustierte Lehren abgezogen, darauf werden 8 bis 10 mm dicke Abdeckplatten (z.B. Holzfaserdämmplatten) aufgelegt. Durch anschließendes Begehen der Abdeckung verdichtet sich die Schüttung und es kommt zu einer Kornverklebung, bei manchen Schüttgutarten auch zu einer Kornverzahnung. Ab einer Schütthöhe von ungefähr 60 mm muss mechanisch verdichtet werden (Flächenrüttler). Für die Verdichtung ist eine Überhöhung von etwa 10 % zu berücksichtigen. Rohrleitungen können in das Schüttgut eingebettet werden, sie müssen aber eine Überdeckung von 10 mm einhalten. Auf den so vorbereiteten Verlegeuntergrund wird dann die lastverteilende Trockenestrich- schicht aufgelegt und die Plattenstöße je nach Produkt verklebt und verschraubt oder geklammert. Um Schallbrücken zu vermeiden, sind vor der Elementverlegung an allen aufgehenden Bauteilen Randdämmstreifen anzubringen. – Gebundene Schüttungen sind Neuentwicklungen. Das Schüttgut wird mit Hilfe von aushärtenden Systemkomponenten (z.B. Blähglasgranulat mit Epoxidharz-Bindemittel) gebunden, so dass sich daraus ein

nach wenigen Stunden begehbarer, formstabiler Verlegeuntergrund ergibt. Das Material wird wie eine herkömmliche Trockenschüttung auf den tragenden Untergrund aufgebracht, mit einer Lehre in der gewünschten Höhe abgezogen und anschließend leicht verdichtet. – In Form gefasste Schüttungen sind biegeweiche Beschwerungen mit einer möglichst hohen flächenbezogenen Masse, die die Trittschalldämmung leichter Holzdecken wesentlich erhöhen. In der Praxis haben sich neben Betonplatten vor allem Sandschüttungen in Pappwaben und abgefasste Sandmatten bewährt. 14.4.2.5 Lastverteilende Schicht Plattenwerkstoffe. Basis aller Trockenestrichplatten sind die Grundwerkstoffe Holz, Gips und Zement sowie ggf. PS-Hartschaum. Damit die Platten belastbar sind, werden sie mit Fasern armiert oder durch beidseitig aufgebrachte Glasgittergewebe oder Kartonummantelung verstärkt. Durch veränderte Kombination der Grundstoffe mit verschiedenartigen Armierungen wurden zahlreiche Neuentwicklungen möglich. Alle Trockenestrichplatten werden auch als Verbundelemente mit unterseitig aufkaschierter Trittschall- und /oder Wärmedämmschicht angeboten. Neben den technischen Eigenschaften unterscheiden sich die Platten vor allem im Preis. – Tragverhalten. Die Qualität eines Fertigteilestrichs wird weitgehend von der Festigkeit der lastverteilenden Schicht bestimmt. Diese wird durch Verkleben der Nut-und Federprofile oder Stufenfalzverbindungen oder durch vollflächiges Verkleben zweilagig übereinander angeordneter Einzelplatten erreicht. Alle Verbindungen werden zusätzlich noch verschraubt oder geklammert. Der Stoßausbildung sollte besondere Aufmerk-samkeit geschenkt werden, da unsauber profilierte und fehlerhaft verklebte, gelenkig wirkende Plattenstöße auf elastischen Trittschalldämmplatten nachgeben. Dies ist die Hauptursache fehlerhafter Konstruktionen. – Verkehrslasten. Trockenunterbodenkonstruktionen sind i.d.R. für Verkehrslasten

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bis 1,5 kN/m2 (Wohnungsbau) geeignet. Es werden aber auch von den Herstellern inzwischen Konstruktionen mit zulässigen Verkehrslasten bis zu 3,5 kN/m2 angeboten. Die Verteilung der Verkehrslasten ist im Raum zu unterscheiden in den mittleren und den Randbereich. Im Randbereich ist mit höherer Punktlast durch Schränke, Regale usw. zu rechnen. Leichte Trennwände werden in der Regel auf die Rohdecke aufgesetzt. Spanplatten sind plattenförmige Holzwerkstoffe, die aus einem Gemisch aus Holzspänen und/oder anderen holzartigen Faserstoffen sowie Bindemitteln durch Verpressen unter Hitzeeinwirkung hergestellt werden. Nach der Lage der Späne unterscheidet man Flachpressplatten und Strangpressplatten. Der Plattenaufbau kann einoder mehrschichtig sein. Durch gezielte Anordnung der einzelnen Holzbestandteile ist die Belastbarkeit der Platten in einer bestimmten Richtung beeinflussbar. Als Bindemittel kommen härtbare Kunstharze unterschiedlicher Art oder mineralische Stoffe, wie Zement oder Gips, zum Einsatz. Durch entsprechende Zusätze kann das Feuchte- und Brandverhalten sowie die Resistenz gegen Schädlinge beeinflusst werden. Von der Art dieser Bestandteile werden die jeweiligen Eigenschaften der Spanplatten bestimmt. Demnach unterscheidet man – kunstharzgebundene Spanplatten – mineralisch gebundene Spanplatten Kunstharzgebundene Spanplatten sind Flachpressplatten die durch Verpressen von relativ kleinen Holzspänen mit Klebstoff (Kunstharz) hergestellt werden. Die Späne liegen parallel zur Plattenebene und in der Regel sind sie mehrschichtig. Mit Bezug auf die Anwendungsbereiche werden Spanplatten in drei Holzwerkstoffklassen eingeteilt – 20 – 100 – 100G. Zur Herstellung von Fertigteilestrichen werden Flachpressplatten der Holzwerkstoffklasse 100 verwendet. Die Verlegeplatten weisen an den Rändern ein ringsumlaufendes Nut- und Federprofil auf. Diese passgenaue Verbindung ergibt zusammen mit dem Verkleben und verschrauben die notwendige Stabilität der Est-

richscheibe und zugleich oberflächenbündige Plattenstöße. OSB – Flachpressplatten (Oriented Strand Boards) sind Spanplatten aus großflächigen meist parallel zur Plattenoberfläche liegenden Längsspänen, sogenannten „Strands“ (im Mittel etwa 0,6 mm dick, 75 mm lang und 35mm breit). Bei dreischichtigem Aufbau verlaufen die Späne der beiden Deckschichten längs und die Mittelschichtspäne quer zur Fertigungsrichtung. Dadurch ist die Biegefestigkeit in der Längsrichtung der Platten deutlich höher als in der Querrichtung. Die OSB-Platten dürfen für alle Ausführungen eingesetzt werden, bei denen die Verwendung von Holzwerkstoffen der Holzwerkstoffklassen 20 und 100 erlaubt ist. Aufgrund des dekorativen Erscheinungsbildes der Plattenoberfläche werden sie meist transparent beschichtet und als direkt begehbare Fußbodenplatten eingesetzt. Mineralisch gebundene Spanplatten werden mit den Bindemitteln Zement oder Gips hergestellt. Die Holzspäne dienen als Armierung. Aufgrund dieser Zusammensetzung ist bei diesen Holzwerstoffen mit keiner Formaldehyd – Emission zu rechnen. Zementgebundene Flachpressplatten bestehen aus Holzspänen und Portlandzement. Ihre Eigenschaften lassen sich durch den jeweiligen Bindemittel- bzw. Holzspananteil variieren, so dass sie je nach Zusammensetzung unterschiedliche Biegefestigkeit- und Brandschutzeigen-schaften aufweisen. Dementsprechend werden sie entweder der Baustoffklasse B1 (schwer entflammbar) oder der Baustoffklasse A2 (nichtbrennbar) zugeordnet. Diese Platten sind deutlich schwerer als kunstharzgebundene Flachpressplatten; sie lassen sich aber wie diese verarbeiten. Sie sind resistent gegen Pilzund Schädlingsbefall. Ausführungsbeispiele und Verlegehinweise: Die jeweilige Bauart von Fertigteilestrichen ist immer abhängig von situationsbedingten Nutzungserwartungen, konstruktiven Gegebenheiten, bauphysikalischen Anforderungen und den zu erfüllenden Baubestimmungen. Für Fertigteilestriche aus Spanplatten bieten sich an. – vollflächig schwimmende Verlegung auf Dämmung und/oder Trockenschüttung

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Bei allen Bauarten und Plattentypen ist auf einen ausreichenden Wandabstand von etwa 15 mm zu achten. Dieser Abstand dient als Bewegungsfuge und gewährleistet die Hinterlüftung der Plattenunterseite. Die eingebrachten mineralischen Randstreifen sind so porös, dass sie die Diffusionsvorgänge nicht behindern. Dicht angeklebte Kunststoffprofile als Sockelleiste sind ungeeignet.

Bild 14.51:

Konstruktionsbeispiele: Fertigteilestrich aus Spanplatten (Flachpressplatten) vollflächig schwimmend verlegt a) Verbundelemente auf ebener Massivdecke b) Verbundelemente auf Schüttung und unebener Massivdecke 1 Mauerwerk mit Wandputz 2 Holzsockel leiste mit Lüftungsschlitzen 3 Bodenbelag 4 Spanplatte (Holzwerkstoffklasse 100) mit Trittschalldämmstoff (z.B. Mineralfaserplatten 22/20 oder 32/30 mm) 5 Schüttung (z.B. Bituperl) 6 Abdeckplatten (z. B.8 mm dicke Holzfaserplatten) 7 PE-Folie(z. B. 0,2 mm) 8 Rohbetondecken (eben - uneben) 9 Randstreifen (mind. 15 mm dick)

Vollflächig schwimmende Verlegung auf Dämmung und/oder Trockenschüttung Unter vollflächig schwimmender Verlegung versteht man das lose Auflegen fugenverleimter Verlegeplatten auf weichfe-

dernde Unterlage, ohne feste Verbindung mit dem tragenden Untergrund, den aufgehenden Bauteilen oder sonstigen Deckendurchdringungen. – gegebenenfalls in Verbindung mit einer Schüttung – werden darüber die mit Nutund Federprofil versehenen Spanplatten im Verband (versetzte Stösse, keine Kreuzfugen) angeordnet und zu einer kompakten Estrichscheibe verklebt. Der erforderliche Pressdruck wird durch Verkeilen in der Randzone, zwischen Plattenkanten und Wandlfächen, erzeugt. Nach dem Erhärten des Klebers sind die Keile wieder zu entfernen. Die Mindestdicke der Spanplatten beträgt bei normaler Belastung 22 mm. Bei höheren Verkehrs- und Punktlasten ist die Estrichscheibe nach Herstellerangabe aufzudoppeln. Vom Handel werden auch verlegefertige Verbundelemente – in Form von Spanplatten mit unterseitig aufgeklebten Dämmplatten – angeboten und vorzugsweise eingebaut. – Verlegung auf Lagerhölzern über Massivdecken oder Deckenbalken Der Achsabstand der Lagerhölzer richtet sich nach der zu erwartenden Belastung (Verkehrslast), Art und Größe der Verlegsplatten, der Plattendicke und der zulässigen Durchbiegung sowie dem gewählten statischen System. Dabei unterscheidet man – Einfeldplatten, nur auf 2 Lagerhölzern aufliegend – Mehrfeldplatten, auf mind. 3 Lagerhölzer aufliegend Die jeweils zulässigen, maximalen Stützweiten von Mitte bis Mitte Kantholzauflager sind der DIN 68771 zu entnehmen. Der Achsabstand der Lagerhölzer kann bei Mehrfeld-platten und einer angenommenen Verkehrslast im Wohnbereich von 2 kN/m2 beispielsweise – bei 19 mm Plattendicke = 62 cm – bei 22 mm Plattendicke = 68 cm – bei 25 mm Plattendicke = 78 cm

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Bild 14.52:

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Konstruktionsbeispiele: Fertigteilestrich aus Spanplatten (Flachpressplatten) auf Lagerhölzern schwimmend verlegt a) Lagerhölzer auf einer Massivdecke b) Lagerhölzer auf einer Holzbalkendecke 1 Mauerwerk mit Wandputz 2 Holzsockelleiste mit Lüftungsschlitzen 3 Spanplatte (Holzwerkstoffklasse 100) 4 Bodenbelag 5 Schraube, versenkt 6 Lagerhölzer (z. B. 40 × 60 mm) 7 Randstreifen (mind. 15 mm dick) 8 Massivdecke, eben abgezogen 9 PE-Folie(z.B. 0,2 mm) 10 Mineralfaser-TrittschallDämmstoffstreifen (10 mm dick) 11 MineralwolleHohlraumdämpfung 12 Mineralwolle - zwischen Wand und Streichbalken 13 Holzdeckenbalken 14 Einschub (auch Stakung genannt) 15 Rieselschutzbahn (z.B. Bitumenpapier, dampfdurchlässig) 16 Füllung (je nach Bedarf)

Bei ebener Massivdecke wird zunächst eine PE-Folie vollflächig ausgelegt, an den aufgehenden Bauteilen hochgezogen und zusammen mit den Randstreifen gegen Abrutschen gesichert. Bei Holzbalkendecken ist bei Bedarf eine diffusionsoffenen Rieselschutzbahn vorzusehen. Die Lagerhölzer sind zur Verbesserung des Trittschallschutzes in ihrer gesamten Länge vollflächig auf mind. 100 mm breite, in eingebautem Zustand mind. 10 mm dicke, lose aufgelegte Mineralfaserdämmstreifen zu legen.

Die Zwischenräume zwischen den Lagerhölzern können zur Hohlraumdämpfung mit Mineralwolle ausgefüllt werden. Die mit Nutund Federprofil versehenen Spanplatten werden quer zu den Auflagern im Verband verlegt, in den Fugen verklebt und in abständen von etwa 30 cm mit den Lagerhölzern verschraubt werden. Kreuzfugen sollte man vermeiden und Plattenstöße sollten immer auf Lagerhölzer angeordnet werden. Um Schallbrücken bei Holzbalkendecken zu vermeiden, ist darauf zu achten, dass keinesfalls die Lagerhölzer durch den Dämmstreifen hindurch mit den Deckenbalken verschraubt wird. 14.4.2.6

Fertigteilestriche aus Gipswerkstoffplatten

Gipsplatten sind plattenförmige Werkstoffe, die aus Naturgips (Gipsstein) oder technischen Gipsen (Nebenprodukte chemischer und industrieller Prozesse) für verschiedene Verwendungsbereiche in unterschiedlicher Ausführung industriell gefertigt werden. Damit die Platten belastbar sind, wird der Kern entweder mit Kartonummantelt oder mit Fasern armiert. Durch entsprechende Zusätze kann das Feuchteverhalten (verzögerte Wasser- bzw. Wasserdampfaufnahme) und das Brandverhalten (Glasfaserarmierung) beeinflusst werden. Nach Material und Plattenaufbau unterscheidet man: – Gipskartonplatten (GK) bestehen aus einem Gipskern, der einschließlich der Längskanten mit einem festhaftenden Karton ummantelt ist. Aus dem Verbund zwischen Gipskern und Karton – der als Bewehrung der Zugzone wirkt – ergibt sich die erforderliche Festigkeit und Biegesteifigkeit der Platten. Gipskartonplatten unterliegen nur sehr geringen Formänderungen (Schwinden und Quellen) bei kurzzeitiger Feuchteeinwirkung. Imprägnierte Gipskartonplatten (GKBI und GFBI) zögern zwar die Wasser- bzw. die Wasserdampfaufnahme hinaus, können sie aber nicht verhindern. Die allgemeinen Anforderungen an Gipskartonplatten sind in der DIN 18180 geregelt und die unterschiedlichen Plattentypen werden dort einzeln erläutert. Weiter Informationen siehe Punkt 14.3.4.

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– Gipsfaserplatten (GF) (siehe Punkt 14.3.8) verfügen gegenüber der Gipskartonplatte über eine deutlich höhere Druckfestigkeit und größere Oberflächenhärte. Dadurch, dass die Zellulosefasern hygroskopisch (wasseranziehend) sind, nehmen die Platten Wasser auf und quellen auf. Um dem entgegenzuwirken erhalten die Platten generell eine werkseitige Grundierung (Hydrophobierung), so dass sie die ggf. auch in Feuchträumen eingesetzt werden können. Zu beachten ist, dass die Gipsfaserplatte als hygroskopischer Werkstoff einer feuchtebedingten Längenänderung in höherem Maße unterworfen ist, als Gipskartonplatten. Gipsfaserplatten sind teurer als Gipskartonplatten. Gipsfaserplatten sind nicht genormt, unterliegen aber der Überwachung der Hersteller.

Bild 14.53:

Konstruktionsbeispiele: Fertigteilestrich aus Gipsplatten (Einzelplattenverlegung vor Ort) a) Einzel platten, zweilagig fugenversetzt zueinander verlegt, flächig verklebt und verschraubt b) Einzel platten, vollflächig schwimmend auf ebener Massivdecke, Schüttung und Trittschall-dämmplatten 1 Gipsplatten (1. Lage -12,5 mm dick) 2 Gipsplatten (2. Lage -12,5 mm dick) 3 Verschraubung der Platten (Abstand s 300 mm) 4 Kleberauftrag, vollflächig 5 MineralfaserTrittschalldämmplatten 6 PE-Folie(z.B. 0,2 mm) 7 Massivdecke, eben abgezogen 8 Schüttung (z.B. Bituperl)

Ausführungsbeispiele und Verlegehinweise: Fertigteilestriche aus Gipsplatten können nur vollflächig schwimmend verlegt werden. Hierfür bieten sich grundsätzlich zwei Konstruktionsarten an: – Einzelplattenverlegung (Bild 14.49a) Bei dieser Bauart werden vor Ort zwei Lagen Gipsplatten, 12,5 mm dick, fugenversetzt zueinander verlagt, vollflächig verklebt und verschraubt oder geklammert. Das Plattenformat (900 × 1250 mm) ermöglicht einen problemlosen Transport und raschen Einbau durch eine Person. Nach der erforderlichen Untergrundvorbereitung, dem auslegen der PE-Folie und der Randstreifen, wird die Dämmschicht bzw. Schüttung eingebracht und die erste Plattenlage mit Kreuzfugen verlegt. Darauf erfolgt der Einbau der zweiten Lage und zwar um eine halbe Platte fugenversetzt zur unteren Lage. Anschließend werden die Platten durch Begehen in den zuvor aufgebrachten Kleben fest eingedrückt, verklammert und die Plattenstöße verspachtelt. Nach der üblichen Untergrundvorbereitung, dem Auslegen der PE – Folie und der Randstreifen, werden die einbaufertigen Verbundelemente mit einem Fugenversatz von 250 bis 300 mm verlegt (Kreuzfugen sind zu vermeiden). Die einzelnen Verlegeelemente bestehen beispielsweise aus drei miteinander verklebten, jeweils 8 mm dicken Gipskartonplatten, oder aus zwei 12,5 dicken Gipsfaserplatten mit 50 mm Stufenfalz. Die Höhe der Verbundelemente beträgt üblicherweise 45 bzw. 55 mm. Werden die Elemente im Türbereich stumpf gestoßen, so sind die Stöße mit einem etwa 100 mm breiten Holz- oder Spanplattenstreifen zu unterlegen und alle Teile miteinander zu verkleben und zu verschrauben. Anschlüsse an Hartbeläge (Fliesen) sind mit MetallWinkelschienen zu unterfangen. Nach den Aushärten des Klebers – etwa 4 Stunden – ist der Fertigteilestrich begehbar. Wird eine Verlegeelement zu früh belastet, d.h. bevor der Kleber vollständig ausgehärtet ist, reißt der Klebefilm in den Fälzen und die Stoßfugen zeichnen sich später unter Belastung an der Belagoberfläche ab.

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Bild 14.54:

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Konstruktionsbeispiele: Fertigteilestrich aus Gipsplatten (Elementverlegung) a) Plattenstöße von einbaufertigen Verlegeelementen b) Verbundelemente, vollflächig schwimmend auf ebener Massivdecke c) Ausführungsbeispiel im Türbereich 1 Mauerwerk mit Wandputz 2 Wand-und Bodenfliesen 3 Randfuge mit Fugenfüllprofll und elastoplastischer Dichtungsmasse 4 Fliesenkleber 5 Fertigteilestrich {Verbundelemente) aus 3 werk-seitig miteinander verklebten Gipsplatten, jeweils 8 mm dick 6 Randstreifen (10 mm dick) 7 Massivdecke, eben abgezogen 8 Feuchtigkeitsschutz {z.B.PEFolie 0,2 mm) 9 Polystyrol-Hartschaumplatten (üblicherweise 20 bis 30 mm dick) 10 Fugenverstärkung aus Span plattenstreifen (verklebt und verschraubt)

Eine Grundierung des Trockenestrichs schützt die Platten vor Verunreinigungen durch nachfolgende Arbeiten, bindet Staubreste, neutralisiert den Untergrund und sorgt für eine sichere

Haftung der Bodenbelagverklebung. Bei dünnen Bodenbelägen oder Rollstuhlbeanspruchung ist auf die Verlegefläche ein 2 bis 5 mm dicker Fließspachtel aufzubringen. Ist die Verlegung von Gipsplattenelementen in Wohnbädern ohne Bodenablauf mit Duschtasse und/oder Badewanne vorgesehen, so bietet sich hierfür die alternative Abdichtung im Verbund mit keramischen Belägen an. – Elementverlegung (Bild 14.50) Bei dieser Verlegeart werden zwei oder drei Gipsplatten bereits werksseitig miteinander verklebt und als einbaufertige Verlegeelemente angeboten. Die Ränder sind mit Nut- und Federprofil oder Stufenfalz versehen, so dass die Platten sich passgenau ineinanderschieben und verkleben lassen. Bei den Verbundelementen ist auf der Unterseite eine 20 bis 30 cm dicke Polystyrol – oder Mineralfaser –Dämmschicht aufkaschiert. 14.4.2.7

Fertigteilestriche aus Zementwerkstoffplatten

Zementgebundene Plattenwerkstoffe – auf rein mineralischer Basis – wurden in den letzten Jahren neu entwickelt und als Trockenestrich auf den Markt gebracht. Im Gegensatz zu den zementgebundenen Spanplatten (Holzwerkstoffplatten) enthalten diese rein mineralischen Platten keine organischen Bestandteile, die zu Volumenveränderungen führen könnten. Dementsprechend sind diese Platten gegen Feuchte- und Wassereinwirkung unempfindlich und bestens geeignet für den Einbau in Nassräumen im Verbund mit keramischen Belägen. Außerdem weisen sie eine hohe Oberflächenfestigkeit auf und sind der Baustoffklasse A2 (nichtbrennbar) zuzuordnen. Alle zementgebundenen Platten werden auch als Verbundelemente mit unterseitig aufkaschierter Dämmschicht angeboten. Nach Material und Plattenaufbau unterscheidet man: – Faserarmierte Platten auf Zementbasis, die einschichtig aufgebaut sind und ihre Festigkeit durch Glasfasern erhalten, die der Rohmasse zugemischt werden. – Gewebeummantelte Platten auf Zementbasis, die dreischichtig aufgebaut sind und

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aus einem Kern aus leichteren Zuschlagstoffen bestehen. Die hohe Tragfähigkeit wird durch ein beidseitig eingelegtes Glasgittergewebe erzielt. Ausführungsbeispiele und Verlegehinweise: Fertigteilestrich aus zementgebundenen Platten können nur vollflächig schwimmend verlegt werden. Hierfür gibt es zwei Konstruktionsarten:

Bild 14.55:

Konstruktionsbeispiele: Fertigteilestrich aus rein mineralischen Zementwerkstoffplatten (Elementverlegung) a) Einlagige ZementestrichElemente mit Stufenfalz vollflächig schwimmend verlegt b) Zweilagige ZementestrichElemente, werkseitig verlegefertig hergestellt 1 Feuchteschutz (z.B. PE-Folie 0,2 mm) 2 Trittschalldämmplatte {Verbundelement) 3 zementgebundene, faserarmierte Trockenestrichplatte (22 mm dick) 4 Stufenfalz mit vorgestanzten Lochungen 5 Schüttung (z.B. Bituperl) 6 Abdeckplatte (z.B. 8 mm dicke Holzfaserplatte) 7 zementgebundene Trockenestrich-Elemente aus zwei versetzt miteinander verklebten, jeweils 12,5 mm dicken Platten 8 Bodenbelag 9 Massivdecke, eben abgezogen 10 Rieselschutzbahn (z.B. Bitumenpapier, dampfdurchlässig) 11 alter Holzdielenboden 12 Holzdeckenbalken 13 Feuchteschutz (z.B. PE-Folie 0,2 mm) 14 Rohrleitungen (Mindestüberdeckung «s 10 mm)

Einlagige Verlegung, bei der die einschichtigen, faserarmierten Zementestrich – Elemente über einen 250 mm breiten Stufenfalz mit vorgestanzten Lochungen durch Verkleben und Verschrauben zu einer hochbelastbaren Estrichscheibe zusammengefügt werden. Diese kann nach 12 Stunden voll belastet werden. Das Plattenformat beträgt 600 × 900 mm, die Plattendicke 22 mm. Zweilagige Verlegung. Dieses Trockenestrichelement besteht aus zwei versetzt miteinander verbundenen, 12,5 mm dicken Platten, so dass sich ein 50 mm breiter Stufenfalz ergibt. Diese gewebeummantelten Platten werden bereits werksseitig zu einbaufertigen Verlegeeinheiten verklebt und meist in Form von Verbundelementen mit vorgestanzten Lochungen angeboten. Nach der üblichen Untergrundvorbereitung, dem Auslegen der PE – Folie und der Randstreifen, werden die Elemente fugenversetzt verlegt und an den Rändern verklebt und verschraubt. Die Plattenfugen und Schraubenköpfe sind zu verspachteln. Bei dünnen Bodenbelägen (z.B. PVC – oder Linoleumbahnen) ist die Verlegefläche vollflächig abzuspachteln. Die Spachtelmasse und Kleber müssen für zementäre Untergründe geeignet sein. Die jeweiligen Verlegerichtlinien der Bodenbelaghersteller sind in jedem Fall zu beachten.

14.4.3 Unterdecke Im Unterdeckenbereich kommen vorwiegend leichte, industriell vorgefertigte, in Trockenbauweise montierbare Deckensysteme zum Einsatz. Das Angebot reicht von der einfachsten, nur der Dekoration dienenden Bekleidung bis zu Deckensystemen, die gleichzeitig die unterschiedlichsten bauphysikalischen, baukonstruktiven und bautechnischen Funktionen sowie besondere gestalterische Aufgaben erfüllen. Die Vorteile des Trockenbaus im Unterdeckenbereich zeichnen sich besonders aus durch – ein geringes Gewicht der Ausbauelemente und damit Entlastung der Tragkonstruktion, – kurze Bauabwicklungszeiten infolge industrieller Vorfertigung und trockener Montage,

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– flexible Raumnutzung bei Funktionstrennung von tragenden und nichttragenden Bauteilen, – Erfüllung nahezu aller bauphysikalischer und bautechnischer Anforderungen, – Problemlose Integration von Beleuchtung und Klimatechnik im Deckenhohlraum, – leichte Zugänglichkeit bei anfallenden Wartungsarbeiten und Nachinstallationen, – besondere Eignung für die Modernisierung und Sanierung von Altbauten bei individueller Gestaltungsvielfalt der vorgefertigten Deckenelemente. Mit Trockenbaukonstruktionen lassen sich Anforderungen an den Brand-, Schall-, Wärme- und Feuchteschutz erfüllen. Die Vorteile des Trockenbaues und damit des Leichtbaues werden vor allem im Objektbereich genutzt, während im Wohnungsbau noch die traditionellen Techniken angewendet werden. Mit dem Begriff Trockenbau wird ein Fertigungsprinzip (Fertigungsart) – das trockene Montieren werksmäßig vorgefertigter, aufeinander abgestimmter Bauteile, Bauelemente

und Halbwerkzeuge – bezeichnet. Der Unterschied liegt zwischen den Bausystemen, deren einzelne Komponenten erst auf der Baustelle zu einem Ganzen zusammengefügt werden (Schalenbauweise) und werksseitig komplett hergestellten Konstruktionen, die vor Ort nur noch montiert werden müssen (Monoblockbauweise). 14.4.3.1 Einteilung und Benennung im Überblick Leichte Deckenbekleidungen und Unterdecken sind in DIN 18168-1 genormt. Sie bestehen aus einer ebenen oder anders geformten Decke mit glatter oder gegliederten Fläche, die aus einer Unterkonstruktion und einer flächenbildenden Decklage bestehen. Deckenbekleidungen sind über die Unterkonstruktion unmittelbar am tragenden Bauteil verankert. Unterdecken bestehen aus einer tragfähigen Unterkonstruktion, die abgehängt am tragenden Bauteil befestigt ist.

a) Konstruktionsmaterial ist zugleich Oberflächenmaterial. Sichtfläche z.B. aus: • Sichtbeton (behandelt/unbehandelt) b) Deckenkonstruktion mit fest verbundener Vorsatzschicht. Sichtfläche z.B. aus: • Putz, Putz mit Tapete • Keramikplatten u. a. m. c) Hängende Drahtputzdecken nach DIN 4121 (vgl. Abschn. 9.7.6.6 in Teil 2 dieses Werkes) Hinweis: Diese Decken werden von der Norm 18168 „Leichte Deckenbekleidungen und Unterdecken“ nicht erfasst. d) Leichte Deckenbekleidungen nach DIN 18168: Die Unterkonstruktion ist unmittelbar am tragenden Bauteil (z. B. Massivdecke, Holzbalkendecke} verankert. Decklage z.B. aus: • Holz und Holzwerkstoffen • Gipskartonplatten • Mineralfaserplatten u. a. m. e) Leichte Unterdecken nach DIN 18 168: Die Unterkonstruktion ist vom tragenden Bauteil abgehängt. Decklage ähnlich wie zuvor. Vgl. hierzu auch Bild 14.27 in Abschn. 14.5. f)

Bild 14.56:

Sonderformdecken (bleiben im Rahmen dieser Abhandlung unberücksichtigt)

Einteilung nach konstruktionstechnischen Merkmalen

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14.4.3.2 Tragende Teile der leichten Deckenbekleidungen und Unterdecken Die tragenden Teile – Verankerung, Abhänger, Unterkonstruktion sowie deren Verbindungselemente – müssen die Lasten der Deckenbekleidungen und Unterdecken sicher auf die tragenden Bauteile (z.B. Massivdecke, Holzbalkendecke) übertragen. Nach DIN 18168 sind: – Verankerungselemente die Teile, die die Abhänger oder Deckenbekleidungen direkt mit dem tragenden Bauteil verbinden. – Abhänger die Teile, die die Verankerungselemente mit der Unterkonstruktion verbinden. – Unterkonstruktionen die teile, die die Decklagen tragen.

– Decklagen die Teile, die den raumseitigen Abschluss bilden. – Verbindungselemente die Teile, die die Verankerungselemente, Abhänger, Unterkonstruktion und Decklagen miteinander oder untereinander verbinden. Leichte Deckenbekleidungen und Unterdecken sind so auszubilden, dass des Versagen oder der Ausfall eines tragenden Teils nicht zu einem fortlaufenden Einsturz führen kann. Bild 14.4.32 a bis d zeigt den konstruktiven Aufbau von Deckenbekleidungen, Bild 14.53e zeigt den Aufbau einer Unterdecke. Bei Deckenbekleidungen ist die Unterkonstruktion unmittelbar an dem tragenden Bauteil verankert; bei Unterdecken wird die Unterkonstruktion abgehängt.

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Bild 14.57:

Schematische Darstellung von Deckenbekleidungen und Unterdecken: Begriffsbestimmung Deckenbekleidungen (Unterkonstruktion aus Holz) a) mitTraglattung (Massivdecke) b) mit Trag- und Grundlattung (Massivdecke) c) mit Traglattung (Holzbalkendecke) d) mit Trag- und Grundlattung (Holzbalkendecke) Abgehängte Unterdecke (Unterkonstruktion aus Metall) e) mit Abhänger sowie Trag- und Grundprofil 1 Traglattung aus Holz oder Tragprofil aus Metall A Rohdecke 2 Grundlattung aus Holz oder Grundprofil aus Metall B Verankerung 3 Distanzklötze (bei Bedarf) C Abhänger 4 Decklage D Unterkonstruktion 5 Federbügel aus Metall E Decklage 6 Verankerungselemente 7 Verbindungselemente

970


Verankerung an tragenden Bauteilen. Die Verankerung von Abhängern und Unterkonstruktionen an den tragenden Bauteilen muss fest und sicher sein. Sie dürfen sich auch über einen längeren Zeitraum hinweg nicht lösen oder lockern. Nach DIN 18168 ist die Anzahl der Verankerungen so zu bemessen, dass die zulässige Tragkraft der Verankerungselemente sowie die zulässige Verformung der Unterkonstruktion nicht überschritten wird. Es ist mindestens eine Verankerung je 1,5 m2 Deckenfläche anzuordnen. Eine Verankerung an einbetonierten Holzlatten – wie es früher üblich war – ist nicht mehr zulässig. Es bieten sich zwei Befestigungsarten an: – Verankerungen, die rechtzeitig vorgeplant und in die Betonkonstruktion mit einbetoniert werden – Verankerungen, die nachträglich an den tragenden Bauteilen angebracht werden. Ankerschienen (einbetoniert) 14 A+I

Bild 14.58:

Ankerschienen zum oberflächenbündigen Einbetonieren in Stahlbeton- und Spannbetondecken (Beispiele: Warmgewalzte Profile für Haken kopfschrauben) Halfen GmbH, Langenfeld

Ankerschienen sollten in allen Neubauten bereits bei der Herstellung der Stahlbetonbzw. Spannbetondecken , da wo es erforderlich ist, mit einbetoniert werden. Sie sollten korrosionsgeschützt und bauaufsichtlich zugelassen sein. Die Ankerschienen Bild 14.54 bestehen aus kalt- oder warmgewalzten II-förmigen Stahlprofilen mit mindestens zwei auf den Profilrücken ange-schweißten Verankerungselementen (I-förmige Anker). Die vorgefertig-

ten Schienen sind oberflächenbündig einbetoniert. Damit kein Frischbeton eindringen kann, sind sie werksseitig ausgeschäumt. Nach dem Ausschalen und dem Entfernen der Schaumfüllung können spezielle Hammer- bzw. Hakenkopfschrauben an jeder beliebigen Stelle in den Schienenschlitz eingeführt werden. Daran werden dann entsprechende Konstruktionsteile, wie Abhänger, Lüftungskanäle oder Kabelpritschen, befestigt. Dübeltechnik Dübel ermöglichen eine nachträgliche Verankerung von Bauteilen, Bauelementen, Unterkonstruktionen, Plattenbaustoffen und sonstigen Gegenstände am tragenden Untergrund. Es ist zwischen tragenden und nichttragenden Konstruktionen zu unterscheiden. Bei der Dübelauswahl muss beachtet werden: – Art und Beschaffenheit des Ankergrundes – Bohrverfahren (dem Baustoff entsprechend) – Montagearten (Vorsteck-, Durchsteck-, Abstandsmontage) – Korrosionsschutz (Verzinkung, Edelstahl) – Höhe und Art der Belastung (Zug, Querzug, Druck, Schrägzug) – Tragmechanismus und Wirkungsweise (Reibschluss durch Spreizung, Formschluss durch Anpassung, Stoffschluss durch Verbund – Zulassungen und Vorschriften Nach dem derzeitigen Stand der Technik unterscheidet man im wesentlichen drei Dübelarten – Spreizdübel aus Kunststoff oder Stahl – Hinterschnittdübel mit direktem oder indirektem Formschluss – Haftdübel im Verbund auf Reaktionsharz oder Zementmörtelbasis Abhänger Abhänger müssen die auftretenden Lasten sicher aufnehmen und eine genaue Höhenjustierung ermöglichen. Die eingestellte Abhängehöhe muss außerdem dauerhaft fixiert werden können, ohne dass die Gefahr des Nachrutschens besteht. Abhängungen können aus Metall oder Holz hergestellt werden. Ihre zulässige Tragkraft ist durch allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnisse oder ähnlichem nachzuweisen.

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– Noniusabhänger werden – neben den Spannabhängern – am meisten verwendet, obwohl sie etwas teurer sind. Sie sind einfach zu montieren, in jedem Fall sicher und können auch Druck von unten aufnahmen (z.B. bei Trennwänden, die nach oben abgestützt werden müssen). Bild 14.57

Bild 14.59:

Schematische Darstellung von Spreizdübeln aus Kunststoff und Stahl a) Spreizdübel aus Kunststoff: Wegkontrollierte Spreizung durch Eindrehen einer Schraube b) Spreizdübel aus Stahl: Kraftkontrollierte Spreizung durch Anziehen einer Ankerschraube c) Spreizdübel aus Stahl: Wegkontrollierte Spreizung durch Einschlagen eines Konus in eine Hülse

Abhänger aus Metall sind in der Regel aus Federstahl, Gewindestäben, Stahlblech und in Sonderfällen aus Leichtmetall (Aluminiumblech). Entsprechend ihrer zulässigen Tragkraft werden sie in drei Tragfähigkeitsklassen eingestuft. Alle Metallteile müssen außerdem einen ausreichenden Korrosionsschutz aufweisen. An höhenverstellbaren Metallabhängern werden folgende eingesetzt: – Schlitzbandabhänger sind verhältnismäßig teuer und bei der Montage etwas umständlich zu handhaben. Sie können eine geringe Druckbelastung von unten aufnehmen. – Schnellspannabhänger mit Federn gestatten eine stufenlose Höhenjustierung. Sie dürfen keinesfalls bei Druckbeanspruchung von unten eingesetzt werden.

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Bild 14.60:

Schematische Darstellung von spreizdruckfreien Hinterschnittdübeln und Injektions-Netzanker a) Hinterschnittdübel aus Stahl: Formschlüssige Verbindung durch Einschlagen einer Spreizhülse über den Konusbolzen (wegkontrollierter Hinterschnittdübel) b) Hinterschnittdübel aus Stahl: Formschlüssige Verbindung durch Anziehen eines Gewindebolzens und öffnen von Klemmsegmenten in der Hinterschneidung (kraftkontrollierter Hinterschnittdübel) c) Injektions-Netzanker: Formund stoffschlüssige Verbindung zwischen Befestigungselement, erhärteter Injektionsmasse und Ankergrund

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Bild 14.61:

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Schematische Darstellung von spreizdruckfreiem Verbundanker und Injektionsanker für Mauerwerk a) Verbundanker aus Stahl: Stoffschlüssige Verbindung durch Reaktionsharz zwischen Gewindestange und Ankergrund b) Injektionsanker für Ankergrund mit porösem Gefüge: Form- und stoffschlüssige Verbindung zwischen Befestigungselement, erhärteter Injektionsmasse und Ankergrund

Die Unterkonstruktionen dienen der Befestigung der Decklage. Sie darf sich unter der Last des Bekleidungsmaterials weder durchbiegen noch verformen. Außerdem muss sie so beschaffen sein, dass eine sichere Auflage (Einlegemontage) oder Befestigung der Decklage möglich ist. Die tragenden Teile der Unterkonstruktion sind nach DIN 18168 so zu bemessen, dass die Durchbiegung höchstens 1/500 der Stützweite, aber nicht mehr als 4 mm beträgt. Ausbildung und Bemessung der Unterkonstruktion richtet sich weitgehend nach Art und Größe des Bekleidungsmaterials (Decklage). Ja nachdem, ob Unterdeckensysteme mit Achsraster, Längsbandraster, Kreuzbandraster oder fugenlose Unterdecken eingesetzt werden, müssen die Grund- und Tragprofile entsprechend angeordnet und ausgebildet sein. Die konkreten Achsabstände werden von den Herstellern festgelegt.

Bild 14.62:

Schematische Darstellung von Abhängern aus Metalt [15] a) Abhängung mit Draht, b) Schlitzbandabhänger, c) Schnellspannabhänger, d) Noniusabhänger

Bild 14.63:

Schematische Darstellung der wichtigsten Achsabstände (Begriffsbestimmung) a) Abstand der Abhänger bzw. Verankerungselemente b) Abstand der Grundprofile bzw. Grundlattung c) Abstand der Tragprofile bzw. Traglattung

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Unterkonstruktionen aus Metall Grundsätzlich wird nach dem Aufbau der ausgebildeten Kreuzrost höhengleich (einlagig) oder höhenversetzt (zweilagig) unterschieden.

– Höhenversetzter Kreuzrost. Bild 14.60b zeigt einen höhenversetzt ausgebildeten Kreuzrost der aus zwei Lagen Stahlblechprofilen besteht. Die obere Lage wird aus Grundprofilen in größerem Abständen verlegt; die untere Lage besteht aus Tragprofilen, deren Anordnung sich systembedingt vor allem nach Art und Größe (Abmessungen) des Deckmaterials richtet. Unterkonstruktionen aus Holz Das Konstruktionsmaterial Holz wird bei Deckenbekleidungen als Direktmontage an der Tragdecke angebracht. Möglich sind auch abgehängte Unterkonstruktionen, die aber durch die leichter montierbaren Metallkonstruktionen ersetzt werden. Das Grundschema für die Holzunterkonstruktionen ist ähnlich wie bei den beschriebenen Metallkonstruktionen.

Bild 14.64:

Schematische Darstellung von Unterkonstruktionen aus Metall (Beispiele) a) höhengleicher Kreuzrost (einlagig) aus Bandrasterprofiien.von unten sichtbares Kreuzbandraster b) höhenversetzter Kreuzrost (zweilagig) aus Stahlblechprofilen: von unten unsichtbare Konstruktion 1 Bandrasterprofil 2 Decklage 3 Noniusabhänger 4a Stahlblechprofile (Grundprofile) 4b Stahlblechprofile (Tragprofile) 5 Schnellspannabhänger 6 Profilverbinder (Winkelanker)

– Höhengleicher Kreuzrost. Bild 14.60a zeigt einen in der Ebene einlagig angeordneten, von unten sichtbaren Kreuzrost (Kreuzbandraster – Unterdecke). Die eingefügten Verbindungselemente sorgen für die erforderliche Aussteifung der Unterkonstruktion.

14.10.4 Anschlüsse von Trennwänden an angehängte Unterdecken Befestigt man nichttragende innere Trennwände an leichte Deckenbekleidungen und Unterdecken, so müssen die aus den Trennwänden resultierenden Kräfte durch geeignete Konstruktionen aufgenommen oder unmittelbar durch die Deckenbekleidungen oder Unterdecken auf Festpunkte abgeleitet werden. Unterdecken und Trennwand sollten immer von einem Hersteller geliefert werden, vor allem dann, wenn hohe Anforderungen bezüglich der Schall – Längsdämmwerte, Schallabsorptionsgrade und des Feuerwiderstandes gefordert werden. Meist erfüllen sie einzeln die geforderten Werte, doch im Verbund weisen die Anschlüsse – gerade wenn die Ausbauteile nicht sorgfältig aufeinander abgestimmt sind – gravierende Schwachstellen auf.

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14.4.5 Decklagen

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Als Decklage kommen genormte und nicht genormte Halbzeuge und vorgefertigte Bauelemente in Frage, soweit sie hierfür geeignet sind. Die Auswahl der Decklage wird im wesentlichen durch folgende Punkte bestimmt: – den Einsatzbereich der Decke – die daraus resultierenden Anforderungen – das gewählte Rastersystem (modular, nicht modular) – einfache, trockene Montage und Demontage vorgefertigter Elemente – Austauschbarkeit und freie Kombinationsmöglichkeiten verschiedenartig ausgerüsteter Deckenteile – Integration technischer Funktionsträger und leichter Trennwände – Geringen Unterhaltsaufwand – Allgemeine raumgestalterische Aspekte – Umweltverträglichkeit, Wiederverwertung (Recycling), Wirtschaftlichkeit in Relation zu den Qualitätsanforderungen. Eine Decklage muss allerdings auch bestimmten Anforderungen, wie Feuchtigkeitsbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Feuerwiderstandsfähigkeit, Stoßunempfindlichkeit, Lichtechtheit u.Ä. genügen. Die Decklagenelemente werden überwiegend oberflächenfertig geliefert, so zum Beispiel anstrich-, kunststoff-, folien-, metallbeschichtet oder mit einer Holzfurnier-, Textiloder Schichtpressstoffauflage versehen.

14.4.6 Leichte Deckenbekleidungen und Unterdecken als Deckensysteme 14.4.6.1 Einteilung und Benennung Die auf dem Markt befindlichen Deckensysteme können eingeteilt und benannt werden nach: – Einsatzbereichen (z.B. Hygiene-, Sport-, Verwaltung-, Wohnbereich – Funktionsanforderungen (z.B. Licht-, Akustik-, Lüftungs-, Kühldecken) – Schutzanforderungen (z.B. Brandschutz-, Schallschutzdecken) – Konstruktionsmerkmale (z.B. abgehängte-, sichtbare-, verdeckte Montage) – Deckengeometrie (z.B. Achsraster-, Längsbandraster-, Kreuzbandrasterdecken) – Deckmaterialien (z.B. Gipskarton-, Mineralfaser-, Holz-, Metalldecken) – Gestaltungskriterien und Deckenbild (z.B. Platten-, Kassetten-, Paneel-, Rasterdecken). Die in Bild 14.4.61 dargestellte Einteilung der Deckensysteme ist nicht vollständig, sondern soll eine Orientierungshilfe sein. Die Übergänge von einer Deckengruppe zur anderen vollziehen sich fließend, eine exakte Abgrenzung ist nicht möglich.

A. Fugenlose Deckenbekleidungen und Unterdecken 1. Fugenlose Decken mit geschlossenem Deckenspiegel, z.B. aus • Gipskarton-Bauplatten • Gipskarton-Putzträgerplatten • Mineralfaser-Putzträgerplatten B. Ebene Deckenbekleidungen und Unterdecken 1. Plattendecken (meist geschlossene Systeme) z.B. aus • Mineralfaserplatten • Holz-Spanplatten • Holz-Furnierplatten • Holz-Faserplatten • Holzwolle-Leichtbauplatten • Gipskarton-Bauplatten • Gipskarton-Kassetten • Metall-Deckenplatten (gelocht/ungelocht) u. a. m.

Bild 14.65:

Einleitung und Benennung leichter Deckensysteme

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2. Paneeldecken (offene und geschlossene Systeme) z.B. aus • Metall-Profilen • Massivholz-Profilen • Spanplatten-Paneelen • Hart-PVC-Profilen (gelocht/ungelocht) u.a.m. 3. Lamellendecken (meist offene Systeme), z.B. aus • Massivholz-Lamellen • Spanplatten-Lamellen • Mineralfaser-Lamellen • Leichtmetall-Lamellen • Stahlblech-Lamellen • Hohlkörper-Lamellen aus Metall oder Holz (gelocht/ungelocht) u. a. m. 4. Rasterdecken (meist offene Systeme), z.B. aus • Pressholz-Elementen • Metall-Elementen • Kunststoff-Elementen u. a. m. C. Waben- und Pyramidendecken 1. Wabendecken (offene und geschlossene Systeme), z.B. aus • Mineralfaserplatten • Holzwerkstoffplatten • Hohlkörperprofile aus Metall (gelocht/ungelocht) u.a.m. 2. Pyramidendecken a) (geschlossene Systeme), mit integrierter Beleuchtung, z.B. aus • Mineralfaserplatten • Holzwerkstoffplatten • Metall-Deckenplatten (gelocht/ungelocht) b) (geschlossene Systeme), z.B. aus • Mineralfaserplatten • Holzwerkstoffplatten • Metall-Deckenplatten {gelocht/ungelocht) u.a.m. D. Integrierte Unterdeckensysteme 1. Lichtkanaldecke (mit integrierter Akustik, Beleuchtung, Klimatisierung), geschlossene Systeme, z.B. aus • Holzwerkstoffplatten • Textile Spannrahmenelemente • Metall-Deckenplatten (gelocht/ungelocht) • Mineralfaserplatten 2. Kombinationsdecke (Großrasterdecke mit integrierter Akustik, Beleuchtung, Klimatisierung), geschlossene Systeme a) ebene Akustikdecke, z.B. aus • gelochten/ungelochten Metall-Kassetten, MetallPaneelen • Mineralfaserplatten b) Großrasterdecke, z.B. aus • gelochten/ungelochten Metall-Rasterlamellen E. Sonderformdecken bleiben im Rahmen dieser Abhandlung unberücksichtigt

Bild 14.66: Fortsetzung

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Man kann die Decken nach ihrem Erscheinungsbild einteilen in: 1. Fugenlose Deckenbekleidungen und Unterdecken 2. Ebene oder andersgeformte Deckenbekleidungen und Unterdecken 3. Waben- und Pyramidendecken 4. Integrierte Unterdeckensysteme 5. Sonderformdecken Für eine Deckenauswahl ist häufig ein bestimmtes Material der Ausgangspunkt. Es lassen sich im wesentlichen fünf materialbezogenen Deckengruppen ableiten: – Gips- und Gipskartondecken – Mineralfaserdecken – Holz- und Holzwerkstoffdecken – Metalldecken-Kunststoffdecken.

Fugenlose Decken bestehen – abgesehen von den altbewährten Draht – Putzdecken – aus plattenförmigen Halbzeugen, die auf der Baustelle an der Unterkonstruktion aus Holz oder Metall direkt oder auch abgehängt, in Trockenmontage befestigt werden. Die Fugen der Platten sind zu verspachteln. Zur Herstellung von fugenloser Decken eignen sich vor allem unterschiedlich vergütete Gipskartonplatten, Gipsfaserplatten und Gipskarton-Putzträgerplatten. Die Beschreibung der Gipskartonplatten siehe Punkt 14.3.4.

14.4.6.2 Fugenlose Deckenbekleidungen und Unterdecken 14 A+I

Bild 14.83:

Bild 14.67:

Konstruktionsbeispiel: Unterdecke aus Gipskarton-Bauplatten (Gipskartondecke) mit Unterkonstruktion aus C-förmigen Metallprofilen. Vgl. hier zu auch Tab. 14.5 und Tab. 14.7 1 Gipskarton-Bauplatten 2 Tragprofil 3 Grundprofil 4 Schnellbauschraube 5 Schnellspannabhänger 6 Ankerwinkel 7 Wandwinkel BEDO-Vertriebsgesellschaft, Schwerte

Konstruktionsbeispiel: Unterdecke aus putzbeschtchteten Gipskarton-Lochplatten und hinterlegtem Schallschluckmaterial (fugenlose LochplattenAkustikdecke) 1 Noniusabhänger 2 Grundprofit 60 × 27 3 Kreuzverbinder 4 Tragprofil 60 × 27 5 Aluminiumfolie 6 GK-Plattenstreifen (Montagesteg 60 × 18) 7 Faserdämmstoff 20 mm 8 GK-Lochplatte 12,5 mm 9 Lochbild 12/20/46 10 Glasvliesbahn (schalldurchlässig) 11 Dekor putz 3 mm Sto AG. Stühlinoen – Gebr. Knauf, lohofen

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Bild 14.69:

14.4.6.3

Konstruktionsbeispiel: Unterdecke aus putzbeschichteten Gipskarton platten (fugenlose Gipskarton-Putzträgerdecke). Vgl. hierzu Bild 9.22 und 9.27 in Teil 2 dieses Werkes. 1 Schnellspannabhänger mit Feder 2 Grundprofil 60 × 27 3 Kreuzverbinder 4 Tragprofil 60 × 27 5 GK-Putzträgerplatten 9,5 mm 6 offene Längsfuge (etwa 5 mm) mit kantenumfassendem Wulst auf der Plattenrückseite 7 Maschinenputz 10 mm Gebr. Knauf, Westdeutsche Gipswerke, Iphofen

Decken aus Mineralfaserplatten

Mineralfaserdecken – kurz MF – Decken genannt – bestehen aus porösen Mineralfaserplatten als Decklage und einer passenden Unterkonstruktion aus Metall. Aufgrund eines breit gefächerten Angebotes verschiedenartiger Plattenmaterialien und Oberflächenausbildungen sind sie universell in nahezu allen Baubereichen einsetzbar. Mineralfaserplatten (Faserverbundplatten). Die Platten unterscheiden sich hinsichtlich ihrer stofflichen Zusammensetzung und den sich daraus ergebenden technischen Eigenschaften (siehe Lernfeld 11 Punkt 11.4.4). Übliche Mineralfaserplatten weisen nur eine geringe mechanische Festigkeit auf, sie dürfen nicht nass werden und sind auch gegen hohe Luftfeuchte nicht unempfindlich. Vor der Unterdeckenmontage müssen daher alle Nassund Installationsarbeiten (Putz-, Estricharbeiten usw.) abgeschlossen sein. Beim Einbau und bei der späteren Nutzung sollte die relative

Luftfeuchte von 70 % nicht überschritten werden. Die Oberflächenausbildung der Mineralfaserplatte hat einen entscheidenden Einfluss auf die akustische Wirksamkeit des gesamten Deckensystems. Das hohe Schallabsorptionsvermögen der Platten wird durch die strukturierte poröse Oberfläche und durch eine zusätzliche Nadelung (Perforation) erreicht, so dass die Schallwellen tief in das Platteninnere eindringen können. Die Decklagenelemente werden werksseitig oberflächenfertig in vielen Struktur- und Farbvarianten angeboten. Mineralfaser – Plattendecken lassen sich einfach, schnell und trocken montieren. Die Platten können unmittelbar an einer Tragdecke oder an eine Unterkonstruktion aus Metall oder Holz – direkt oder abgehängt – angebrachte werden. Die Hersteller bieten entsprechende Unterkonstruktionen meist als komplette Systeme mit Montagevorschrift an. 14.4.6.4

Decken aus Holz und Holzwerkstoffen

Holzdecken haben neben ihrem guten Aussehen, durch eine Vielzahl von Holzarten und farbig behandelter Oberflächen, auch die Vorzüge das sie problemlos eingebaut werden können. Ihre Nachpflege ist ebenfalls gering. Allerdings sind ihre materialbedingten Eigenschaften, wie das Schwinden und Quellen nicht außer Acht zu lassen. Holzdecken können aus Massivholz oder Holzwerkstoffen (z.B. Stabsperrholz, Furniersperrholz, Holzspanplatten u.a.) hergestellt werden. Die industriell hergestellten, oberflächenfertigen Decklagenelementen sind im Trend. Holzplattendecken und Holzkassettendecken Plattendecken bestehen in der Regel aus quadratischen, rechteckigen oder anders geformten Decklagenelementen. Dabei handelt es sich um geschlossene Systeme. Fertigteildecken (dekorative Deckenplatten) bieten sich an als einfachste Ausführung zur Bekleidung von Rohdecken. Diese dünnen, montagefertigen Tafeln aus Furniersperrholz

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oder Spanplatten werden vom Holzfachhandel in Form von Einzelelementen oder als komplette Systeme (Fertigtäfelungen für Decke und Wand), einschließlich Befestigungsmittel und Unterkonstruktion geliefert. Die Oberflächen können furniert, lackiert, mit Kunststoff-, Metallfolie oder anderen Materialien beschichtet sein. Durch Profile und Schattenfugen lassen sich Gliederungen innerhalb der Flächen erzielen. Kassettendecken sind Deckenbekleidungen und Unterdecken aus quadratischen Elementen. Man fertigte sie früher aus Rahmen und Füllungen, mit vertieft angeordneten Feldern (Kassetten) nach handwerklichen Regeln an. Sind die Kassetten industriell gefertigt, bestehen sie aus oberflächenveredelten Holzwerkstoffen, deren Kanten für Einsteckfedern genutet oder anderweitig profiliert sein können. Zur Herstellung von Akustikdecken bieten sich poröse, perforierte und auf Fuge angeordnete Decklagenelemente an. Profilhölzer aus Massivholz – auch Profilbretter oder gespundete Bretter – werden in Hobelwerken gefertigt. Die Längsseiten der passgenauen Profilhölzer sind mit Nut und

Feder versehen, so dass im verlegten Zustand eine sichtbare Fuge entsteht. Nachstehend werden notwendige Fachbegriffe kurz erklärt: – Profilhölzer sind Bretter aus Massivholz mit Nut und angehobelter Feder. – Profilmaß ist die Breite des Brettes einschließlich Feder. Nach diesem Maß wird der Preis berechnet. – Deckbreite ist die Breite des Brettes ohne Feder. Bei Profilhölzern sollen Nut und Feder optimal ineinander greifen, deshalb muss bei der Ermittlung der für die Fläche tatsächlich benötigten Menge von der Deckbreite ausgegangen werden. Die Differenz zwischen Profilmaß und Deckbreite entspricht der jeweiligen Federbreite. Diese beträgt je nach Brettbreite und Brettstärke 6 mm, 8 mm, oder 10 mm. Paneele aus Holzwerkstoffen bestehen aus einer Trägerplatte (Spanplatte oder MDF – Faserplatte) einer Ummantelung aus Furnier oder Kunststofffolie auf der Sichtseite und einem sog. Gegenzugmaterial auf der Rückseite. Paneele sind in der Regel ringsum mit einer Nut (Einsteckfeder) versehen.

4.5 Innentüren Grundrisslage und Drehrichtung der Innentüren beeinflussen die nutzbare Grundfläche eines Raumes (13.27). DIN 18101 enthält verbindliche Maße und Abmessungen für Maueröffnungen, Türblatter und Zargen. Die Türöffnungsbreite plant man nach der Raumnutzung. Im Wohnungsbau reichen 87,5 cm als Baurichtmaß, für Nebenräume auch 75 oder 62,5 cm (bei gemauerten Wänden gilt das zugehörige Nennmaß). Im Verwaltungs- und Schulbau sind es mindestens 100 cm, im Krankenhausbau wegen des Bettentransports 112,5 cm. Die Türöffnungshöhe reicht von Unterkante Türsturz bis Oberkante fertiger Fußboden. Sie muss dem Handwerker ebenso wie die geplante Gesamtdicke des Fußbodenbelags schon für die Rohbauarbeiten bekannt sein (evtl. Hinweis in der Zeichenlegende). Als Normalhöhe

gilt das Richtmaß 200 cm, bei gemauerten Wänden 200,5 cm. Weitere Normhöhen sind 212,5 cm, 225 cm und 187,5 cm – bei Mauerwerk jeweils 0,5 cm mehr. Vom jeweiligen Verwendungszweck hängen Größe, Material und Konstruktion des Türblattes, die Art der Türrahmenausbildung und die Ausstattung des Türelements mit Beschlägen ab. Sowohl Außen- als auch Innentüren können aus Holz, Aluminium, Stahl, Kunststoff oder Glas hergestellt werden. Im Normalfall schlagen Türen nach innen, also in den Raum, auf. Halten sich viele Menschen gleichzeitig in Räumen auf, müssen die Türen nach außen aufgehen, als sog. Fluchttüren. Das gleiche gilt für Eingangstüren großer bzw. öffentlicher Gebäude. Bei der Planung von Türen ist neben der Aufschlagrichtung auch die richtige Lage

4.5 Innentüren

979

wichtig (siehe Bild 14.70). Durch eine falsche Anordnung kann Stellfläche für Möbel verloren gehen, man „läuft vor die Wand“ oder die Tür kann nicht ganz geöffnet werden.

Falsch: Türanschlag an der falschen Seite: es muss um die Tür herumgegangen werden

Ungünstig: Anschlag zu gering: Probleme mit breiteren Türzargen und bei Maler-/Tapezierarbeiten in der Ecke

Es gibt viele Möglichkeiten Türen zu unterscheiden. Eine Einteilung kann erfolgen nach: – Bewegungsrichtung als Drehflügeltür, Schiebetür, Pendeltür usw. Zu Türen zählen auch ganze Elemente, wie Faltwände, Schiebewände usw. – Sitz der Bänder als Rechts- oder Linkstür. Hierbei sind, die Tür von der Raumseite betrachtet, die Bänder an der linken oder rechten Seite angebracht (siehe Bild 14.71) – Die Türrahmenausbildung kann als Blendrahmentür, Blockrahmentür, Zargentür oder Tür mit Futterrahmen und Bekleidung erfolgen. – Die Ausführung der Türblätter geschieht als Latten- und Brettertür, Sperrtüren, Rahmentüren und aufgedoppelte Türen.

14.5.1 Türelemente aus Holz und Holzwerkstoffen Ungünstig: Hinter der Tür können nur Möbel mit geringer Tiefe aufgestellt werden

Bild 14.70:

Günstig: Hinter der Tür Platz für alle Schranktiefen, auch Kleiderschränke und Küchenmöbel

Anordnung von Türen

Türelemente aus Holz und Holzwerkstoffen werden heut zu Tage als Serienfertigung hergestellt, selten in Einzelanfertigung. Jede Tür besteht aus zwei Teilen: einer fest an der Wand verankerten Türzarge – auch Türrahmen genannt – und einem beweglichen Teil, dem Türblatt. Von der Art, wie Türzargen ausgebildet sind und in der Wandöffnung befestigt sind, hängt es weitgehend ab, welchen Belastungen und Anforderungen die Tür genügt, wie geräuscharm und dicht sie schließt und wie die Türansicht im Ganzen wirkt. In jedem Fall muss die Türzarge mit der Wand unverrückbar fest verbunden sein, da an ihr der Türflügel angeschlagen ist und somit auch die Lasten über die Zarge abgetragen werden.

14.5.2 Türen mit Blendrahmen

Bild 14.71:

Festlegung der Schlagrichtung

Blendrahmen (Bild 14.72) sind aus einem rechteckigen Vollholzquerschnitt. Man kann sie entweder in einen Mauerfalz, vor eine Wandfläche oder ohne Anschlag in eine Maueröffnung einsetzen und mit Rohrdübeln (Spreizdübeln) oder Ankerlaschen am Mauerwerk befestigen. Das übliche Mauerfalzmaß beträgt 62,5 mm (1/4 Stein) in der Breite und 125 mm (1/2 Stein) in der Tiefe.

14 A+I

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Bild 14.72:

Konstruktions- und Einbaubeispiele: Türen mit Blendrahmen a) Blendrahmen in einem Mauerfalz b) Blendrahmen vor einer Wandfläche c) Blendrahmen in einer Wandöffnung mit reduziertem lichtem Durchgangsmaß

Bild 14.73:

Konstruktions- und Einbaubeispiele: Türen mit Blockrahmen a) Einteiliger Blockrahmen (werkseitig grundiert), eingeputzt und nachträglich mit einem Anstrich beschichtet b) Zweiteiliger Blockrahmen mit Schattenfuge. Auf den unsichtbar befestigten Montagerahmen - bereits im Rohbaustadium montiert und beigeputzt- wird der eigentliche oberflächenfertige Türrahmen erst sehr viel später aufgebracht (Vermeidung von Beschädigungen). Weitere Beispiele s. Bild 7.85. c) Zweiteiliger Blockrahmen auf Sichtbetonfläche o.Ä. unsichtbar montiert, die Anschlussfuge ringsumlaufend regelgerecht abgedichtet und beidseitig oberflächenfertig verkleidet. Der Blockrahmen kann alternativ auch einteilig ausgebildet sein (Bautoleranzen beachten).

14 A+I

Blendrahmen werden vor allem bei Hauseinangs-, Windfang-, Wohnungs-abschlussund Kellertüren verwendet. Je nach Einsatz-

ort und den sich daraus ergebenden Anforderungen muss die Anschlussfuge ausgebildet werden.

4.5 Innentüren

981

14.5.3 Türen mit Zargenrahmen Zargenrahmen decken die Leibungen der Wandfläche vollflächig ab. (Bild 14.74) Die Zargentiefe entspricht der Wanddicke. Der Einbau der Zargen erfolgt nach dem der Innenputz getrocknet ist. Es ist selbstverständlich möglich die Zargenkanten auch über den angrenzenden Wandflächen überstehen zu lassen.

Üblicherweise wird der Zargenrahmen aus Holzwerkstoffen mit Vollholzanleimer hergestellt (Kantenschutz) und entweder sichtbar oder unsichtbar an der Leibung befestigt. Umlaufende Trenn- bzw. Schattenfugen können mit Putzschienen aus verzinktem Stahlblech oder Deckleisten aus Holz hergestellt werden. Zargenrahmenkonstruktionen eignen sich für Innentüren in sturzhoher und raumhoher Ausführung.

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Bild 14.74:

Konstruktions- und Einbaubeispiele:Türen mit Zargenrahmen a) Aufgedoppelter Zargenrahmen mit Montagefutter und ungefälztem Türblatt. Das bereits im Rohbaustadium genau Winkel- und lotrecht montierte Montagefutter mit Putzschienen ermöglicht den erst sehr viel späteren Einbau des oberflächenfertigen Zargenrahmens (unsichtbare Befestigung) b) Ausgefälzter Zargenrahmen mit Montagefutter und gefalztem Türblatt (unsichtbare Befestigung) c) Aufgedoppelter Zargenrahmen mit gedämmter und abgedichteter Anschlussfuge an Sichtbetonwand, ungefälztem Türblatt und Bodentürschließer (unsichtbare Befestigung)

14.5.4 Türen mit Futter und Bekleidungen Die mit dem Mauerwerk fest verbundenen Teile bestehen aus dem sog. Futter und einer Falzund Zierbekleidung. Wie man im Bild 14.75 sehen kann entspricht die Breite des Futters die der Wanddicke. Der Futterrahmen deckt somit

die Leibung der Wandöffnung vollflächig ab. Durch die beidseitig aufgebrachte Bekleidung wird die Fuge zwischen Türfutter und Wand geschlossen. Futter und Bekleidung bilden zusammen einen falz, in den das Türblatt – gefälzt oder ungefälzt – einschlägt. Diese Konstruktionen eignen sich für Innentüren die auch raumhoch sein können.

982


Bild 14.75:

14 A+I

Konstruktions- und Einbaubeispiele: Türen mit Futter und Bekleidungen a) Nach handwerklichen Grundsätzen hergestellte Futterrahmentür. Futter, Bekleidungen und Türblatt bestehen aus Vollholz (z.B. Fichte für deckenden Anstrich). Nicht mehr übliche Bauart, hinsichtlich der Altbausanierung jedoch noch von gewissem Interesse. b) Aufgedoppelter Futterrahmen aus Holzwerkstoffen mit Eckverstärkung durch eingeleimte Leiste (unsichtbare Befestigung) c) Stumpf einschlagendes Türblatt flächenbündig mit Wandbekleidung aus Holzwerkstoffen liegend (Unterkonstruktion + Vertäfelung = Türblattdicke + Falzdichtung).Futterrahmen und Unterkonstruktion sind über eine Federverbindung fest verbunden. d) Aufgedoppelter Futterrahmen mit Stumpftür und bündig liegender Falzbekleidung. Ausgeprägte Nutbildung auf der Rückseite der Bekleidung, um unebene Wandflächen (z.B. Rauputz, Sichtbetonwand) sowie die Sockelleiste im Bodenbereich aufnehmen zu können.

14.5.5 Türzargen aus Metall Metallzargen sind das allgemein verwendete Ausbauelement. Metallzargen gibt es in vielfältigen Formen und Ausführungen. Die Wahl der richtigen Zarge wird bestimmt durch die jeweilige Wandbauart: Mauerwerk, Ständerwerk, Gipsdielenwände. Diese Wandbauarten stellen unterschiedliche Anforderungen an die Konstruktion, die Verankerung, und den Einbau der Metallzarge. Natürlich bleiben dabei auch die Anforderungen an den Schall- und Brandschutz nicht unberücksichtigt. Die Auswahl richtet sich aber auch danach, ob die Zarge gleich im Rohbaustadium oder nachträglich in die fertige Öffnung eingebaut werden soll. Als wesentliche Auswahlkriterien gelten: – weitgehenden Unempfindlichkeit gegen Stöße, Feuchtigkeit und Temperatureinflüsse,

– jeweils wahlweise DIN-links oder DINrechts Verwendbarkeit, – Einbau entweder im Rohbau (bei der Wandherstellung) oder nachträglich als oberflächenfertiges Ausbauelement, – kraftschlüssige Verbindung zwischen Zarge und der jeweiligen Wandbauart sowie rationelle Montage durch ausgereifte Verankerungssysteme, – ausreichend hohe Tragfähigkeit und Stabilität auch bei schweren Türblättern, – geräuscharmer und dichter Türverschluss durch Zargen- oder Türblattdichtung, – dauerhafter Korrosionsschutz durch den Einbau feuerverzinkter Stahlbleche mit serienmäßiger Grundlackierung, – Angebot von Sonderzargen für besonderen Zwecke und Funktionen, – relativ günstige Herstellungskosten durch Serienfertigung (Standardzargen)

983

4.5 Innentüren

14 A+I

Bild 14.76:

Fachbegriffe und Zargenmaße beispielhaft dargestellt an einer einteiligen StandardMauerwerkszarge (DIN 18 111-1).Vgl. hierzu auch Bild 7.99 1 Seitenprofil der Zarge 2 Querprofil der Zarge 3 Distanzprofit (lösbarer Transportwinkel) 4 Anker (nach Wahl der Hersteller) 5 Bandbezugslinie (nach DIN 18 268) 6 Meterrissmarkierung 7 Drückerhöhe 8 Fußbodeneinstand 9 Fußbodeneinstandsmarkierung 10 Stanzung für Bandschlitz (beidseitig vorgestanzt) mit rückseitiger Bandunterkonstruktion (Bandtasche) 11 Stanzung für Schlossfalle und Schlossriegel (beidseitig vorgestanzt) mit rückseitigem Mauerschutzkasten 12 Nute für Dichtungsprofil

984


14.5.6 Türblätter Das Türblatt ist der bewegliche Teil eines Türelementes, das die Öffnung schließt und i.d.R. nach innen bzw. zum Raum hin aufgeht. Türblätter gibt es in einer Vielzahl von Formen, Oberflächengestaltung, Materialien und Konstruktionen unterschiedlichster Hersteller. Nach ihrem Einsatzort wird unterschieden in – Außentüren → Hauseingangstüren – Innentüren → Wohn- und Objektbereich – Sondertüren → Wohnungsabschlusstüren, Nass- und Feuchtraumtüren – Schutztüren → Feuer-, Rauch-, Schallschutztüren In diesem Lernfeld werden die Innentüren betrachtet. Innentürblätter können aus Vollholz oder Holzwerkstoffen, wie z.B. Sperr-, Span- und Faserholzplatten herstellt sein. Das Zusammenfügen von Vollholz – Rahmenfriesen er14 A+I

folgt durch gestemmte Zapfen mit Nutzapfen (ältere Bauart). Im industriellen Türrahmenbau hat sich die Dübelverbindung durchgesetzt. Die Füllungen werden auch aus den schon genannten Materialien hergestellt. 14.5.6.1 Aufgedoppelte Innentüren aus Holz und Holzwerkstoffen Aufgedoppelte Innentüren sind oft integrierter Bestandteil angrenzender Wandbekleidungen. Dabei laufen die Sichtflächen der Tür und der Wandbekleidung oberflächenbündig durch. Wie das Bild 14.77 zeigt, kann die biegesteife Tragkonstruktion von aufgedoppelten Innentürblättern entweder auseinem Vollholzrahmen oder aus einem glatten Sperrtürblatt bestehen. Die Aufdoppelung besteht aus Vorsatzschalen aus Sperrholz- oder Spanplatten, die überfälzt oder genutet an der Tragkonstruktion befestigt werden. Bild 14.77:

Konstruktionsbeispiel: Aufgedoppelte Innentür mit Bodentürschließer als integriertem Bestandteil der angrenzenden Wandbekleidung aus Holz und Holzwerkstoffen (Einzelanfertigung) Schnitt A-A: Beidseitig aufgedoppelte Rahmentür mit lamelliertem Rahmenholz, Dämmstoffeinlage sowie Boden- und Falzdichtung gegen Schallübertragung. Obere Wandbekleidung ist mit Nutklötzen lose eingehängt Variante zu A-A: Einseitig aufgedoppeltes, biegesteifes Sperrtürblatt. Die bewegliche Befestigung der Aufdoppelung mit Einhängebeschlägen soll ein Verziehen des Türblattes ausschließen. Schnitt B-B: Vertikalschnitt durch die raumhohe Wandbekleidung, lose eingehängt in eine konisch ausgebildete Unterkonstruktion Schnitt C-C: Horizontalschnitt durch Wandbekleidung und beidseitig aufgedoppeltes Rahmentürblatt.

985

4.5 Innentüren

Die Blendrahmen haben die Aufgabe das Türblatt zu tragen, einen dichten Verschluss des Türblattes mit einer Falzrichtung zu ermöglichen. Einseitiges Aufleimen von Vorsatzschalen, Tafeln, Leisten oder Stäben führt fast immer zum Verziehen des Sperrtürblattes. Deshalb müssen zusätzliche Aufdopplungen beweglich aufgebracht werden. Zu beachten ist auch, dass Anstriche oder Beschichtungen immer in gleicher Dicke und Beschaffenheit beidseitig aufgebracht werden müssen. 14.5.6.2 Türblattkonstruktionen von Sperrtüren Sperrtürblätter bestehen im Wesentlichen aus einem Rahmen, der Einlage und den beidseitigen Deckplatten aus Holzwerkstoffen. Aufgrund der früher überwiegend verwendeten Deckplatte aus Sperrholz werden sie in der Baupraxis als „Sperrtür“ bezeichnet.

Für Sperrtürblätter sind in der DIN 68706-1 Konstruktionsmerkmale festgelegt. Für die einzelnen Türgruppen gelten sehr unterschiedliche technische Anforderungen, die bezüglich ihres konstruktiven Aufbaus zu sehen sind. Nach der Art der Mittellagenausbildung (Einlage) unterscheidet man folgende Hauptgruppen (Bild 14.78): – Kompakttürblätter (Volltürblätter) aus beispielsweise Vollspan- oder Röhrenspanplatten, Stabsperrholzplatten (Tischlerplatten), Mehrschichteinlagen aus Holzfaser-, Holzspan-, Mineralfaser-, Gipskartonplatten usw. – Hohlraumtürblätter aus beispielsweise hochkant stehenden waben-, raster-, spiral-, wellen oder stegförmig verleimten Karton-, Furnierholz-, Holzfaser- oder Holzspanplattenstreifen. – Sandwichtürblätter (Schalentürblätter) beispielsweise mit schallund wärmedämmenden Dämmstoffeinlagen aus Mineralwolle oder Polyurethanschaum. 14 A+I

Bild 14.78:

Schematische Darstellung: Autbau und Konstruktion von Sperrtürblättern (Beispiele) a) Kompakttürblatt: Einlage aus Röhrenspanplatte b) Hohlraumtürblatt: Einlage aus Kartonwaben c) Sandwichtürblatt: Einlage aus Polyurethanschaum 1 Decklage (Deckfurnier) 2a Deckplatte (Furnierholz-, Span- oder Hartfaserplatte) 2b Deckplatte (Furnierholzplatte mit Aluminiumblech) 3 Alu-Blech (Dampfsperre, statisch aussteifendes Element) 4a Einlage aus Röhrenspanplatte 4b Einlage aus Kartonwaben 4c Einlage aus Polyurethanschaum 5a umlaufender Vollholzrahmen 5b Furnierholzplatten mit Alu-Stabilisatoren 6 verdeckter Hartholz-Anleimer

986


Ein Sperrtürblatt ist symmetrisch aufgebaut und wird aus Holz und Holzwerkstoffen gefertigt. Es besteht im Einzelnen aus einem umlaufenden Vollholzrahmen, einer durchgehenden oder punktuell daran angebrachten Rahmenverstärkung, einer Einlage und den beidseitig darauf aufgeklebten Deckplatten. Diese Deckplatten können noch mit Decklagen beschichtet sein.

Bild 14.79: 14 A+I

Schematische Darstellung: Konstruktionsmerkmale von Sperrtürblättern a) Türblatt mit Vollholzrahmen und zusätzlicher, durchlaufender Rahmenverstärkung b) Türblatt mit Vollholzrahmen und punktueller Rahmenverstärkung c) Türblatt mit Vollholzrahmen, durchlaufender Rahmenverstärkung und Stahlrohrprofilrahmen als Stabilisator. Vgl. hierzu auch Bild 7.17 1 umlaufender Vollholzrahmen 2 untere Doppelrahmenfriese zum Kürzen des Türblattes 3 durchlaufende Rahmenverstärkung 4 punktuelle Rahmenverstärkung an den für Schloss- und ßandsitz festgelegten Stellen 5 umlaufender Stahlrohrprofil rahmen 6 Einlage (Werkstoffe, die auf den jeweiligen Verwendungszweck derTür abgestimmt sind) 7 Deckplatte (Furnierholz-, Span-, Hartfaser-, MDF-Platten) 8 Decklage (Edelfurnier-, Schichtstoff-, Folien- oder Kunstharzlack-Oberflächen)

Konstruktionsmerkmale von Sperrtürblättern – Der umlaufende Rahmen sorgt für Stabilität und Verwindungssteifigkeit. ER besteht aus 35 bis 45 mm breiten, die Einlage allseitig umschließenden Vollholzfriesen. Die unteren Doppelquerfriese sind meist breiter angelegt, damit das Türblatt bei Bedarf gekürzt werden kann. – Die Einlage ist der vom Rahmen und den Deckplatten umschlossene innere Teil eines Türblattes. Sie steift zusammen mit dem Rahmen das Sperrtürblatt aus und gewährleistet, dass der Abstand zwischen den beiden Deckplatten an jeder Stelle des Türblattes gleich bleibt. Die Einlage kann aus den zuvor genannten Materialien bestehen. – Die beiden Deckplatten geben dem Türblatt seine endgültige Stabilität. Sie sind mit dem Rahmen und der Einlage verleimt. Normalerweise bestehen sie aus harten Holzfaserplatten, dünnen Holzspanplatten, Furnierplatten, MDF – Platten, Laminaten mit vollflächigen Alu-Blecheinlagen oder anderen Werkstoffen. In der Regel sind die Deckplatten 3,0 bis 5,0 mm dick und müssen so beschaffen sein, dass sich weder die Einlage noch die Rahmenfriese an der Türblattoberfläche abzeichnen. – Die Decklage wird als äußerste Schicht auf die Deckplatte aufgeleimt. Übliche Decklagen sind Furniere, Anstriche, Beschichtungen, dekorative Schichtstoffplatten. Um Decklagen auch noch nachträglich aufnehmen zu können, muss die Einlage so druckfest sein, dass sie den zum Überfurnieren erforderlichen Pressdruck von 0,25 N/mm2 bei 80° C aufnehmen kann. Sperrtürblätter werden seriell hergestellt und werden entweder als Halbfabrikate (Türrohlinge) zur Weiterverarbeitung oder als Fertigprodukt mit werksseitig aufgebrachten Oberflächen verkauft. Türrohlinge können nach den Wünschen des Kunden individuell gestaltet werden. Die außenseitigen Rohkanten der umlaufenden Rahmenfriese können nicht unbehandelt bleiben, sondern müssen Vollholzvorleimer oder Beschichtungen erhalten.

987

14.6 Platten und Fliesen

14.6 Platten und Fliesen Keramische Erzeugnisse werden auf unterschiedliche Weise in der Innenarchitektur verwendet: als Boden- oder Wandfliese und als Ofenkacheln. Im Sprachgebrauch wird oft kein Unterschied zwischen der Bezeichnung Kachel und der Fliese gemacht. Nach wissenschaftlichen und handwerklichen Gesichtspunkten sollte eine Trennung vorgenommen werden. Die Bezeichnung Fliese bedeutet eine kleine Steinplatte, aus den althochdeutsch von „flins“ und später im 17. Jahrhundert als „vlise“ bezeichnet. Der Begriff Kachel leitet sich, auch aus dem althochdeutsch, von „chachala“ ab, welches ein Bauelement des Ofens ist. Eine Kachel zeichnet sich hauptsächlich durch den rückseitigen Rumpf, auch Zarge oder Steg genannt, aus. Bei einer Fliese ist kein Rumpf auf der Rückseite vorhanden. Im alten Ägypten (4000 v. Chr.) hat man bereits Häuser aus getrockneten und gebrannten Tonziegeln mit glasierten Ziegeln oder Fliesen mit blauer Kupferlasur geschmückt. Die Entwicklung der Fliese wurde von dem großen Zentrum der Keramik, China, entscheidend beeinflusst. Ca. 1500 v. Chr. entstand ein feines weißes Steingut mit der ersten chinesischen Glasur. Das keramische Handwerk wur-

de weiter getragen und lies in Persien eine neue Tradition mit transparenten Glasuren und Mosaiken aus zerteilten gebrannten Fliesen entstehen. Von Persien aus wurde durch den Islam die Fliesenkunst in das Mittelmeerland Spanien getragen. In fast allen bürgerlichen und sakralen Bauwerken wurden Sockel verfliest. Im 13. und 14. Jahrhundert erreichte die Fliesenkunst in Spanien ihre Blüte (Alhambra v. Granada und Alcazar von Sevilla). Als begehrter Ausfuhrartikel kam die spanische Fliese nach Italien, Frankreich, England und Holland. In Antwerpen beginnt die Fliesenherstellung um 1500 unter den spanischen Einfluss mit geometrischen bestimmten Dekoren, maurischen Elementen und die Farbigkeit der italienischen Fayencen. Die holländische Fliese erfährt ihren Aufschwung. Die Motive sind Bilder aus dem täglichen Leben, der Natur, Geschichten aus dem Theater, Prozessionen. In England wird die technische Entwicklung der Fliesenherstellung verbessert. 1750 wurden in Liverpooler Manufakturen statt der Bemalung von Hand Abziehbilder als Schablonen benutzt. 1840 wurde die erste Trockenpresse entwickelt, die die handwerksmäßig hergestellte Fliese in den Hintergrund drängte.

14 A+I

988


14.6.1

Trockengepresste keramische Fliesen mit mittlerer Wasseraufnahme gehören nach der Klassifizierung zu der Gruppe BII a bzw. BII b; Fliesen mit hoher Wasseraufnahme zur Gruppe BIII. Diese Fliesen sind gekennzeichnet durch einen feinkörnigen, kristallinen, porösen Scherben mit einer Wasseraufnahme von mehr als 10 Gew.-%. Der Scherben (Rückseite) der Steingutfliese ist hell, die Irdengutfliese hat einen farbigen Scherben.

Einteilung der keramischen Erzeugnisse

Als Keramik bezeichnen man heute Produkte die aus Ton hergestellt und anschließend gebrannt werden. Die früher handwerklich hergestellte Keramik wird heute als Massenware in großer Stückzahl und gleichbleibender Qualität hergestellt. Trockengepresste keramische Fliesen und Platten mit hoher Wasseraufnahme Ε > 10 % nach DIN EN 159

Tabelle 14.80:

14 A+I

Einteilung nach den Werkstoffeigenschaften:

hohe Wasseraufnahme

niedrige Wasseraufnahme

• • • •

• • • •

Scherben porös offene Poren nicht frostbeständig dumpfer Klang

Scherben dicht geschlossene Poren frostbeständig heller Klang

Feinkeramik

Grobkeramik

Feinkeramik

Grobkeramik

• •

Scherben feinkörnig Formgebung trocken

• •

Scherben grobkörnig Formgebung weich (plastisch)

• •

Scherben feinkörnig Formgebung trocken

• •

Scherben grobkörnig Formgebung weich (plastisch)

• • • • •

Steingutgeschirr Sanitärkeramik Blumentöpfe Blumenvasen Ofenkacheln

• • • • •

Mauerziegel Dachziegel Schamotte Blumentöpfe Ofenkacheln

• • • • •

Steinzeuggeschirr Sanitärkeramik Porzellan Oxidkeramik Isolatoren

• • •

Trennwandsteine Steinzeugrohre Bodenklinkerplatten (Ausnahme: Formgebung trocken)

•

Steingutniesen

•

Ziegelplatten

•

Steinzeugfliesen

•

Spaltplatten

Tabelle 14.81:

Einteilung nach der Formgebung und Wasseraufnahme: (EN Norm)

Wasseraufnahme (E) in Gew.-% Formgebung Stranggepresste Platten (Formgebung A) Trockengepresste Fliesen und Platten (Formgebung B) Gegossene Fliesen und Platten (Formgebung C)

niedrige Wasseraufnahme

mittlere Wasseraufnahme

hohe Wasseraufnahme

E≤3% Gruppe I

3 % < E < 6 % 6 % < E ≤ 10 % Gruppe II a Gruppe II b

E > 10 % Gruppe Ill

Gruppe A I

Gruppe A II a EN 186 Spaltplatten

Gruppe A II b

Gruppe A III

Gruppe B I EN 176 Steinzeug

Gruppe B II a

Gruppe B II b

Gruppe B III EN 159 Steingut

Gruppe C I

Gruppe C II a

Gruppe C II b

Gruppe C III

989


Rohstoffaufbereitung Rohstoffe Ton Quartz Feldspat

50 % 45 % 5%

Herstellung Granulat – 6 % Wasser

Pressen Stempelpresse 40 MN/m

2

Brechen Naßmahlen

Rohling Nasse Masse – 60 % Wusser

Trocken ~ 423 K

Sieben

Schrühbrand ~ 1373 K

Trocken Sprühturm – 573 K

Granulat

Schrühschreben

Glasieren

– 6 % Wasser

Glasurbrand

a) Rohstoffe: – Ton ist der Grundstoff Ton ist entstanden durch Verwitterung von Feldspaten. (Feldspat ist ein gesteinsbildendes Mineral) Ton ist reinster Form ganz weiß und heißt dann „Kaolin“ Ist Ton mit Sand gemischt spricht man von „Lehm“ Der Tonanteil am Gesamtgemisch beim Herstellen von Steingutfliesen entspricht ca. 50 % – Quarz wird als Magerungsmittel zugemischt. Es verhindert das zu große Schwinden und hat einen Anteil von ca. 45 % am Gesamtgemisch. – Feldspat ist das Flussmittel, es ermöglicht die Sinterung (Schmelze) der Rohstoffe und ist mit ca. 5 % im Gesamtgemisch vorhanden. Die prozentualen Anteile der Rohstoffe beeinflussen die Eigenschaften der feinkeramischen Fliesen.

~ 1273 K

Kontrolle Sortierung Verpackung

b) Herstellung: In der nebenstehenden Grafik wird die Herstellung kurz dargestellt. Die Rohstoffe werden aufbereitet, d.h. gereinigt und zerkleinert und in Nassmühlen gemahlen. Diese Masse hat einen Wassergehalt von ca. 60 %. Der nassen Masse wird im Sprühturm bei einer Temperatur von ca. 300°C das Wasser bis auf 6 % entzogen um dann diese pulverförmige, körnige Rohmasse in der Stempelpresse in die gewünschte Form zu bringen. Die so entstandenen Rohlinge werden kontrolliert und in einem Trockenofen bei ca. 150°C getrocknet. Hier wird die Restfeuchte entzogen, um Schwindrisse oder gar Verformungen zu vermeiden. Das anschließende

14 A+I

990

14 A+I


Brennen erfolgt in sogenannten Tunnelöfen bei einer Temperatur von ca. 1100°C. Allerdings muss die Temperatur langsam hoch und runter gefahren werden, damit auch hier keine Risse entstehen. Die Fachleute nennen diesen ersten Brand „Schrühbrand“, weil der Scherben auch als Schrühscherben bezeichnet wird. Schrühscherben erhalten die Glasur durch aufspritzen. Die Glasurmasse besteht aus feingemahlenen Glasteilchen, den sogenannten „Fritte“, und dem Farbkörper aus Metalloxiden. Beides wird in Wasser gemischt und auf den Scherben gespritzt. Der Scherben saugt die Glasurmasse auf. Ist die Glasur angetrocknet werden die Fliesen in den Tunnelöfen ein zweites Mal gebrannt. Der Ofen wird langsam auf eine Temperatur von ca. 1000°C gefahren, was zur Folge hat, das die Glasur flüssig wird und sich mit dem Scherben verbindet. Häufig wird aber die „Schnellbrandmethode“ (Einbrandverfahren) angewandt, wobei die Steingutfliesen nur einmal gebrannt werden. Das heißt, der Schrühbrand und der Glasurbrand erfolgen in einem Brennvorgang. Durch die Glasur erhält die Fliese ihr endgültiges Aussehen und ihre spezifische Oberflächeneigenschaften. Sie verhindert das Eindringen von Spritzwasser, ist weitgehend beständig gegen haushaltsübliche Reinigungsmittel, Seifen und schwache Säuren. Sie gibt der Fliese auch die geforderte Ritzhärte, UV – Beständigkeit und schmutzabweisende Eigenschaft. Aufgrund ihrer hohen Porosität lassen sich Steingutfliesen gut schneiden, bohren oder brechen. Da der Scherben wassersaugend ist, sind sie nicht frostbeständig und können nur im Innenbereich als Wandfliese eingesetzt werden.

14.6.2

Trockengepresste keramische Fliesen und Platten mit niedriger Wasseraufnahme < 3 % nach DIN EN 176

Trockengepresste keramische Fliesen mit niedriger Wasseraufnahme gehören nach der Klassifizierung zu der Gruppe BI. Steinzeugfliesen

sind gekennzeichnet durch einen feinkörnigen, kristallinen, dichtgesinterten Scherben, der höchstens 3 Gew.-% Wasser aufnimmt. a) Rohstoffe: Die Rohstoffe sind die Gleichen wie die unter 14.6.1 Steingutfliesen genannten. Allerdings ist der Unterschied im prozentualen Anteil der einzelnen Rohstoffe zum Gesamtgemisch zu sehen. So liegt der Anteil von Feldspart wesentlich höher, um eine vollständige Sinterung und Verdichtung des Scherbens zu erreichen.

Rohstoffe Ton: Quarz: Feldspat:

60 % 20 % 20 %

b) Herstellung: Im Wesentlichen entspricht das Herstellverfahren für die Steinzeugfliesen dem Verfahren der Steingutfliese mit nur einem kleinen Unterscheid, sie wird nur einmal gebrannt. Die Glasurmasse wird gleich nach dem Trocknen des Rohlings aufgebracht und der Glasurbrand erfolgt gleichzeitig mit dem Schrühbrand. Um eine vollständige Sinterung zu erreichen liegt die Brenntemperatur (ca. 1200°C) etwas höher als bei den Steingutfliesen. Dabei entsteht ein Scherben mit sehr dichtem Gefüge und großer Härte. Steinzeugfliesen sind feuchtigkeitsbeständig, wasserabweisend, widerstandsfähig gegen mechanische, chemische und thermische Beanspruchung. Sie sind leicht zu reinigen und zu desinfizieren. Durch die geringe Wasseraufnahme sind sie witterungs- und frostbeständig. Zur Erhöhung der Trittsicherheit werden für den gewerblichen Bereich rutschhemmende Oberflächen hergestellt. Steinzeugfliesen werden als Wand- und Bodenfliesen eingesetzt. Alle Fliesen werden glasiert oder unglasiert hergestellt.

991


Tabelle 14.82: Abriebklasse I

II

III

IV

V

Abriebklassen glasierter Steinzeugfliesen

Beanspruchung des Belages sehr gering – keine Beanspruchung durch kratzende Verschmutzung gering – gelegentliche und geringe Beanspruchung durch kratzende Verschmutzung

mittel – geringe Beanspruchung durch kratzende Verschmutz! ng

stark – Beanspruchung durch kratzende Verschmutzung sehr stark – Beanspruchung durch sehr kratzende Verschmutzung

Anwendungsbereiche Räume, die mit weich besohltem Schuhwerk oder barfuss begangen werden, z.B. Badezimmer Räume, die mit weich besohltem oder normalem Schuhwerk begangen werden, z.B. Räume im Wohnbereich (außer Küchen) Räume, die häufig mit normalem Schuhwerk 1 begangen werden, z.B. Hallen, Küchen, Dielen, Balkone, Terrassen Räume, die intensiv begangen werden, z.B. Eingangshallen, Arbeitsräume. Verkaufsräume starke kratzende Verschmutzung, z.B. Räume mit intensiver Verkehrsbelastung

Unglasierte Steinzeugfliesen sind sehr widerstandsfähig und auch für höhere Beanspruchungen geeignet. (rollenden Beanspruchungen, Schalterhallen).

Bild 14:83:

Bei den glasierten Steinzeugfliesen ist die Beanspruchung von der Glasur abhängig. Die Einteilung erfolgt in fünf Abriebklassen (Beanspruchungsgruppen). Tabelle 14.84:

Formate von Fliesen und Platten – Auswahl

Herstellmaße Nennbezeichnung Breite in mm Länge in mm in cm Formate von Steingutfliesen 06 106 106 150 148 196

196 108 218 150 198 198

10 × 20 10,8 × 10,8 10,8 × 21,8 15 × 15 15 × 20 20 × 20

Formate von Steinzeugfiesen 100 97 120 146 150 197 196 196 246 298

160 197 245 296 150 197 298 396 246 296

10 × 15 10 × 20 12,5 × 25 15 × 30 15 × 15 20 × 20 20 × 30 20 × 40 25 × 25 30 × 30

In ihren Abmessungen und Formaten werden Fliesen recht vielseitig angeboten. In der nebenstehenden Tabelle ist eine Auswahl der Abmessungen aufgezeigt. Anforderungen: Die EN schreibt die Güteanforderungen in Punkto Maße, Oberflächenbeschaffenheit sowie physikalische und chemische Eigenschaften vor. Anforderungen an Fliesen sind: – Beständigkeit gegen Temperaturwechsel – Widerstand gegen Glasurrisse – Beständigkeit der Glasur gegen Fleckenbildner – Beständigkeit der Glasur gegen Haushaltsreiniger – Beständigkeit der Glasur gegen Säuren und Laugen – Lichtechtheit und Farbbeständigkeit – Frostbeständigkeit nur bei Steinzeugfliesen Fliesen werden laufend stichprobenartig auf die aufgeführten Eigenschaften geprüft.

14 A+I

992


Sortierung/Kennzeichnung/Bezeichnung: Tabelle 14.85: Ausdruck auf Verpackungsder Einzelfliese kennzeichnung Steingutfliesen 1. Sortierung Mindersortierung Steingutfliesen 1. Sortierung Mindersortierung

14 A+I

„+“ auf der Rückseite der Flieses –––––

reter Aufdruck

„erste Sorte“ auf der Fliesenkante –––––

roter Aufdruck

blauer Aufdruck

Ausgangsmaterial für die Herstellung von Schamotte ist ein Gemisch aus Ton, Schieferton oder Kaolin, welches mindestens bis zum vollständigen Wasserverlust, meist jedoch bis zur Sinterung in Schacht- oder Drehrohröfen gebrannt wird. Gebrannt wird bei Temperaturen von 1.000 bis 1.500 °C. Entsprechend wird zwischen Glüh-, Normal- und Hartschamotte unterschieden. b) Herstellung:

Blauer Aufdruck

Fliesen erhält man in der 1. und MS Sortierung. Die Qualität der Fliesen wird durch einen Stempel auf der Rückseite, bzw. einen farbigen Aufdruck auf der Verpackung angegeben. Unter Mindersortierung (MS) versteht man Fliesen, die größere Maßabweichungen oder erkennbare Mängel auf der Oberfläche zeigen. Fliesen und Platten werden nach folgendem Beispiel bezeichnet: Trockengepresste Fliesen und Platten, EN 159, BIII, N 15 cm × 15 cm, (W 148 mm × 148 mm), GL.

14.6.3

Stranggepresste keramische Platten: Spaltplatten mit Wasseraufnahme < 3 % Bis 6 % nach DIN EN 121 oder DIN EN 186-1

Stranggepresste keramische Platten (Spaltplatten) mit niedriger Wasseraufnahme gehören nach der Klassifizierung zu der Gruppe A I, mit mittlerer Wasseraufnahme in die Gruppe A IIa. Spaltplatten gehören demnach in die Gruppe der Steinzeugprodukte. a) Rohstoffe: Rohstoffe für keramische Spaltplatten sind Tone, mit mineralischen Zuschlagstoffen wie Quarz, Feldspat und Schamotte und etwa 15 % Wasser. (Die Schamotte (auch Schamott) ist ein feuerfestes Halbfabrikat mit 25 bis 45 % Aluminiumoxid-Anteil.

Bild 14.86:

Diese Ausgangsmischung wird mit Wasser gemischt und geknetet. In diesem Zustand wird die Masse durch ein Mundstück einer Strangpresse gedrückt. Die Form und Abmessung der Mundstücke ergeben die Form und Abmessungen der Spaltplatten. Der aus dem Mundstück austretenden endlose Strang hat die Form von Doppelplatten und wird auf die gewünschte Länge geschnitten. Die Rohlinge werden größer hergestellt, als die fertige Spaltplatte. Das Schwindmaß ist groß, weil die Rohlinge einen relativ hohen Wassergehalt haben. Sie werden deshalb langsam getrocknet, erhalten ggf. den Glasurauftrag und werden dann in Tunnelöfen gebrannt. Die Brenntemperatur liegt bei ca. 1200 °C. Das langsame Ansteigen und Senken der Temperatur ist auch bei den Spaltplatten wichtig. Nach dem Auskühlen werden sie in Einzelplatten gespalten (daher die Bezeichnung Spaltplatte).

993


Platten mit einer schwalbenschwanzförmig ausgebildeten Rückseite eignen sich zur Verlegung im Mörtelbett (Dickbettverfahren), diejenigen mit einer rillenförmigen Profilierung für das Dünnbettverfahren. Mit dem Strangpressverfahren werden auch Formstücke, wie Treppenwinkel, Kehlsockel, Überlaufrinnen usw., hergestellt. Sie sind glasiert oder unglasiert im Handel. Tabelle 14.87:

Grobkeramische Platten – Arten, Eigenschaften und Verwendung

Arten

Eigenschaften

Spaltplatten

• frostbeständig Fassaden, • säurebestän- Sohlbanksteine dig

Bodenklinkerplat- • druckund ten abriebfest • frostbeständig • chemisch belastbar

Verwendung

Bodenbetagin Industrie und Gewerbe, Terrassen

Cottoplatten • meist nicht Bodenbelag, (Ziegeltonplatten) frostbeständig z.B. in Gaststät• abriebfest ten rustikales Aussehen

Bild 14.88:

14.6.4 14.6.4.1

lags zu gewährleisten, muss er tragfähig , trocken, sauber, nicht zu glatt, nicht zu stark oder zu schwach saugend sein. Nach VOB ist der Auftragnehmer verpflichtet den Untergrund zu prüfen und ggf. Mängel und Bedenken schriftlich anmelden.

Grobkeramische Platten

Verlegeverfahren bei keramischen Fliesen und Platten Anforderungen an den Untergrund

Der Untergrund muss ausreichend eben, fluchtrecht, waagerecht oder im angegebenen Gefälle sein. Um die sichere Haftung des Be-

Bild 14.89:

Mörtelträger über unterschiedlichen Grund

Saugende Untergründe werden vorgenässt oder mit einem Spritzbewurf aus Zementmörtel im Mischungsverhältnis 1:3 versehen. In der Regel ist aber auch der Untergrund mit einem Spritzbewurf vorzubereiten, wenn anschließend die Fliesen im Dickbettverfahren aufgebracht werden. Der Spritzbewurf erfüllt folgende Aufgaben: 1. Verbesserung der Mörtelhaftung durch Erzeugen einer einheitlich festen, rauen Ansatzfläche, 2. Verminderung der Saugfähigkeit des Untergrundes, 3. Ausgleichen kleiner Unebenheiten im Ansetzgrund Er ist deckend auszuführen. Erst wenn er eine ausreichende Festigkeit erreicht hat, kann man mit dem Ansetzen beginnen. Fliesenmörtel und -kleber müssen eine feste, sichere und dauerhafte Verbindung zwischen belag und Untergrund herstellen. Sie werden eingeteilt in – Dickbettmötel 15 mm bis 50 mm dick und – Dünnbettmaterialien bis 6 mm dick Für das Ansetzen und Verlegen der Fliesen und Platten im Dickbettverfahren wird Zementmörtel verwendet. Als Bindemittel dient Zement und als Gesteinskörnung Sand in der Korngruppe 0/4. Der Sand ist das „tragende Gerüst“ des Mörtels und der Zement bindet

14 A+I

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alle Körngrößen aneinander. Um den Dickbettmörtel herzustellen eignen sich besonders folgende Zemente: – CEM I Portlandzement – CEM II/A-P, CEM II/B-P Portlandpuzzolanzement – CEM III/A, CEM III/B Hochofenzement.

Bei den Dünnbettmaterialien werden drei arten unterschieden: – Hydraulisch erhärtende – Dispersionsklebstoffe – Dünnbettmörtel – Epoxidharzklebstoffe

Tabelle 14.90: Hydraulisch erhärtende Dünnbettmörtel Dispersionsklebstoffe

Epoxydharzklebstoffe

Zusammen- • Zement und Quarzsand setzung • Vergütung: – Wasser rückhaltend – Wasser abweisend – Elastifizierer

• Polyvinylacetat (PVAC) oder Acrytharz und • Quarzsand oder Gesteinsmehl

• Epoxidharze oder Polyurethanharze (PUR) und • Härter

Erhärtung

hydraulisch

durch Wasserabgabe

durch chemische Vernetzung

Eigenschaften

• wasserund frostbeständig • starr • flexibel (bei Kunststoffvergütung)

• nur bedingt wasserund frostbeständig • flexibel • sehr klebfähig • leicht zu verarbeiten

• • • • •

Verwendung

• für Innen- und Außenbereiche • nicht auf Holz, Kunststoff und Metall

• nur im tnnenbereich • für Innen- und Außenbe• nicht im Nassbereich reiche und auf Fußböden • für chemisch beanspruchte Flächen • auch für Holz- und Metalluntergründe

14 A+I

14.6.4.2 Ansetzen im Dickbett

Bild 14.91:

wasser-und frostbeständig wasserdicht flexibe) (PUR) sehr haftfest chemikaltenbeständig

Die klassische Verlegemethode ist das Ansetzen im Dickbett. Der Vorteil der Dickbettverlegung liegt darin, dass sie es erlaubt, Unebenheiten im Untergrund auszugleichen. Es setzt einen haftfähigen Untergrund voraus. Vor dem Verlegen werden die Fliesen kurz in sauberes Wasser getaucht, worauf rückseitig mit einer Kelle der Verlegemörtel etwa 2,5 cm hoch aufgetragen wird. Die Kanten werden ringsum mit der Kelle angeschrägt. Auf diese Weise entsteht der nötige »Verdrängungsraum« für das Andrücken und Ausrichten der einzelnen Fliesen. Sie werden mit dem Hammerstiel angeklopft. Dabei wird der Zementleim in die Poren des Scherbens gedrückt. Beim Erhärten bilden sich Zementdübel, die eine mechanische Verankerung sowohl zwischen Mörtel und Untergrund als auch zwischen Fliese und Mörtel herstellen. Das Abbinden nimmt etwa einen Tag in Anspruch. Dann kann in der üblichen Weise verfugt werden. Der Anschluss an eine zweite Wand kann unterschiedlich erfolgen:

995


1. Bei Uni-Fliesen, einheitlichem Untergrundmaterial und kurzen Wandstücken kann die Eckfliese oder ein Reststreifen sich hinter die vorhandene Eckfliese schieben, Die Eckfuge wird dann starr vermörtelt.

Bild 14.94:

Bild 14.92:

Wandanschluss starr

2. Bei Uni-Fliesen, verschiedenen Untergrundmaterialien, wie z.B. Beton/Bims, bei langen Wänden ist es erforderlich eine Belagtrennung bis auf den Ansetzgrund zu führen. Die entstandene Fuge wird dauerelastisch ausgespritzt.

14.6.4.3

Dekorfliesen sollten nicht hintergeschoben werden

Ansetzen mit Dünnbettmaterialien

Für die Dünnbettverlegung stehen verschieden Arten von Klebstoffen oder Mörtel zur Verfügung (siehe 14.6.4.1)

14 A+I

a)

Bild 14.93:

Ecke mit elastischer Anschlussfuge

3. Bei Dekorfliesen können in den Ecken geschnittene Teilfliesen aufeinandertreffen. Sie dürfen nicht hintergeschoben werden, weil sonst das Muster unterbrochen wird. Die Ecke kann starr vermörtelt oder mit einer Anschlussfuge versehen werden.

b) Bild 14.95:

a) Einkämmen des Dünnbettmörtels b) Einschieben der Fliese in das Mörtelbett

996

14 A+I


Das Floating – Verfahren (Auftragen auf die Wand) wird in der Praxis am häufigsten angewendet. – Der Dünnbettmörtel bzw. Kleber wird mit einer Glättkelle aus den vorbereiteten Untergrund dünn aufgetragen. Es entsteht eine Kontaktschicht. – Danach trägt man als 2. Schicht die Klebemasse in der erforderlichen Schichtdicke mit der Glättkelle auf. – Diese Schicht wird mit einem Kammspachtel (Zahnspachtel) abgekämmt. Der Anstellwinkel des Kammspachtels liegt dabei zwischen 45° und 60°. – In die frische abgezogenen Klebmasse werden die Fliesen oder Platten geschoben. Man drückt die Fliese immer von der schon verlegten Fliese weg. – Die eingestrichene Fläche darf nur so groß sein, dass es auf der Klebmasse nicht zu einer Hautbildung kommt. – Die Schnelligkeit, mit der sich eine Haut bildet, ist von der Saugfähigkeit des Untergrundes, der Temperatur und Luftbewegung abhängig.

Beim Buttering – Verfahren wird die Klebmasse auf die Fliesen- oder Plattenrückseite aufgetragen. Dieses Verfahren wird angewendet bei – Platten mit unebener oder stark profilierter Rückseite – Bei Flächen, die für das Floating – verfahren schlecht zugänglich sind (z.B. hinter Rohren) Bei dem kombinierten Verfahren wird die Klebmasse sowohl auf die Fliesenrücken als auch auf den Untergrund aufgetragen. Dieses Verfahren wird angewendet, wenn eine hohlraumfreie Verlegung gefordert wird (z.B. Fassaden, Schwimmbäder) 14.6.4.4 Das Ausfugen Fugen sind grundsätzlich gleichbreit anzulegen. Die Breite richtet sich nach der Art der Fliesen oder Platten, nach Zweck und Beanspruchung des Belags und nach der Art der Verfugung. Die DIN gibt an, welche Fugenbreiten und welches Fugenmaterial verwendet werden kann.

Tabelle 14.96: Art der Riesen oder Platten

Keramische Fliesen mit hoher Wasseraufnahmefähigkeit (STG) DIN EN 159

Seitenlän- Fugenbreite Fugenmaterial ge in cm in mm min./max. Wand: bis 10 1 3 Grauer oder weißer Portlandzement – mit Magerjungsstoffen z.B. Quarzmehl – ohne Magerungsstoffe (bis 2 mm Fugenbreite)

Keramische Fliesen mit niedriger Wasseraufnahmefähigkeit (STZ) DIN EN 176

über 10

Keramische Spaltplatten und Zellen-waridsteine

Vorzugsmaße

4

10

Keramische Spaltplatten

über 30

10

–

Bodenklinkerplatten nach DIN 18158

Vorzugsmaße

8

15

Solnhofener Ratten, Natursteinfliesen

2

3

Natursteinmosaik, Natursteinriemchen

1

3

2

8 Boden: Grauer Portlandzement mit Magerungsstoffen Grauer PZ mit Magerungsstoffen, z.B. gemischt- und scharf körniger Sand bzw. Quarzsand

Wand: Weißer PZ und TrZ mit Magerungsstoffen Boden: TrZ mit Magerungsstoffen

997


Damit eine gleichbreite Fuge gewährleistet ist, önnen in der erforderlichen Stärke entsprechende Fugenkreuze mit eingefliest werden. Vor dem Verfugen werden diese Kreuze entfernt.

5. Sicheres Begehen ermöglichen Die Fuge unterbricht die Belagoberfläche und gibt somit dem Fuß Halt. Ein hoher Fugenanteil unterstützt die rutschhemmende Wirkung noch.

Nach dem Ansetzen der Fliesen sollte nicht sofort ausgefugt werden, denn das überschüssige Wasser muss aus dem Untergrund entweichen. Vor dem Verfugen muss also der Verlegemörtel gut ausgetrocknet sein. Die Fliesen müssen von allen Resten des Ansatzmötels befreit und sauber sein.

Bild 14.97: Aufgabe der Fuge: 1. Belagoberfläche schließen Die geschlossene Fuge macht den Belag hygienisch. Sie verhindert Schmutzablagerungen, Bildung von Pilzen und Bakterienherden. Sie schützt die Belagkanten und verklammert die Belagteile mit dem Mörtelbett und der Unterkonstruktion

14 A+I

Bild 14.98:

2. Maßtoleranzen aufnehmen Fliesen und Platten weisen Maßunterschiede auf, die eine ausreichend breite Fuge ausgleichen kann. 3. Spannungen aufnehmen Durch die vielfältigen Einflüsse wie Quellen oder Schwinden des Untergrunds, des Mörtelbetts oder des Belagmaterials, unterschiedliche Längenänderung bei Frost und Hitze, treten im Belag Spannungen auf. Die starre Mörtelfuge kann Stauchungen oder Dehnungen nur bis zu 0,25 % der Fugenbreite schadlos aufnehmen. Mosaikfliesen haben durch ihren großen Fugenanteil einen Vorteil. Bei größeren und unregelmäßigen Flächen müssen in jedem Fall besondere Dehnungsfugen vorgesehen werden.

Bild 14.99:

4. Dampfdiffusion ermöglichen Ist Überschusswasser im Verlegemörtel vorhanden oder Wasser in den Verlegemörtel eingedrungen, muss die Fuge diese Feuchtigkeit in Form von Dampf wieder an die Umgebung abgeben können, sonst führt es bei Hitzeeinfluss zu Dampfdruck, bei Frost zu Sprengungen. Da das Belagmaterial dampfundurchlässig ist, kann nur die Fuge diese Aufgabe übernehmen.

Die verschiedenen im Handel erhältlichen Fugenmittel werden in Wasser eingestreut, aufgerührt und mit dem Gummiglätter Fugengummi kreuz und quer in die Fugen eingearbeitet. (Bei größeren Fußbodenflächen kann ein Gummiwischer die Arbeit erheblich erleichtern). Überflüssiges Material diagonal zur Fuge abnehmen. Sobald sich die eingebrachte

998


Fugenmasse nicht mehr auswaschen lässt, spätestens wenn die Reste der Fugenmasse auf den Fliesen blass verfärben und zu trocknen beginnen, wird mit einem Schwamm und reichlich sauberem Wasser, bzw. mit trockenem Fugenmörtel nachgearbeitet. Nun kann die Fugenmasse erhärten. Mit einem weichen Lappen wird der noch verbliebene Nachschlag abgewischt und der Fliesenbelag ist fertig!

14.6.5 Abdichtungen

14 A+I

Alle Bauwerksteile müssen vor Feuchtigkeitseinwirkung dauerhaft geschützt werden. Das Eindringen von Feuchtigkeit in den Untergrund kann durch den Fliesenbelag allein nicht verhindert werden. Durch die Fugen wird die Feuchtigkeit aufgenommen. Deshalb müssen Abdichtungen hergestellt werden. Der konstruktive Aufbau und die Wahl der Dichtstoffe ist vom Grad der Feuchtigkeitseinwirkung abhängig. Für die Abdichtungen können – Bitumenbahnen – Bitumenanstriche – Kunststoffdichtungsbahnen Verwendet werden. Diese Abdichtungen benötigen einen tragfähigen Untergrund und müssen miteinander verklebt oder verschweißt werden. In Bädern und Duschen in Wohnungen werden so genannte alternative Abdichtungen eingesetzt. Das sind Abdichtungen, die im Verbund mit Bekleidungen und belägen aus Fliesen und Platten hergestellt werden. Man unterscheidet drei Gruppen von Abdichtstoffen: – Kunststoff – Zement(Mörtel) – Kombinationen, – Kunstharzdispersionen – Reaktionsharze Diese Stoffe werden auf den Untergrund aufgetragen (gestrichen, gespachtelt, gewalzt). Danach werden die Fliesen oder Platten im Dünnbett verlegt. Für den Wandanschluss werden in den Kehlen Dichtbänder eingearbeitet. In häuslichen Baderäumen ist die Flächenabdichtung unter und hinter der Badewanne oder Duschwanne vorzusehen. Bei den Duschwannen wird die Abdichtung ≤ 20 cm über dem Brausekopf und bei Badewannen

10 cm über dem Wannenrand hochgeführt. Im Wandbereich endet die Abdichtung 15 cm über der Oberkante des Bodenbelags. Tabelle 14.100: Feuchtigkeitsbeanspruchungsklassen Beanspruchungsklasse

Beanspruchung (Anwendungsbeispiele)

I

zeitweise und kurzfristig als Spritzwasser (Bäder mit Badewanne oder Duschtasse)

II

längerfristig bis ständig, nicht stauend (Duschen ohne Duschtassen, mit Bodenabläufen)

III

feuchtigkeitsbeanspruchte Bauteile im Außenbereich (Balkone und Terrassen)

IV

längerfristig bis ständig, nicht stauend, Einwirkung aggressiver Medien (gewerbliche Küchen und industrielle Bereiche, z.B. Molkereien und Schlachtereien)

Bild 14.101: Auftragen des Abdichtungsstoffes

Bild 14.102: Sanitärraum im Wohnungsbau – Wandanschluss der Abdichtung

999


14.6.6 Verlegearten Fliesen und Platten können in unterschiedlichen Mustern verlegt werden:

Bild 14.106:

14 A+I

Bild 14.107: Bild 14.103:

Bild 14.108: Bild 14.104:

Bild 14.105:

Bild 14.109:

1000


14.6.7 Belagseinteilung und Verlegeplan Grundsätzlich muss man beim Verlegen von Fliesen und Platten darauf achten, dass die Fliesen und Platten stets lotrecht und waagerecht verlegt sind. Beide Seiten der zu verfliesenden Fläche sollen symmetrisch sein.

Bild 14.112: Bild 14.110:

14 A+I

14.12.7.1 Verlegeplan einer Wandverfliesung So sieht die Wand aus:

Bild 14.113: 1. Verlegelänge berechnen Verlegelänge = Wandinnenlänge nach dem Verputzen – 2 Dehnfugenbreiten in den Raumecken = 1730 mm – 3 mm – 3 mm = 1724 mm 2. Fliesenzahl berechnen (Anzahl ganzer Fliesen) Bild 14.111:

Aufgabe: Berechnen Sie die Verlegelänge, die Anzahl der ganzen Fliesen und die Breite der Teilfliesen.

Breite der Fliesen soll 150 mm sein. Die Fugenbreite ist mit 3 mm angegeben: 150 mm + 3 mm = 153 mm Verlegelänge : Fliesenbreite incl. Fugenbreite 1724 mm : 153 mm = 11,26

1001


Das sind 11 ganze Fliesen und 2 Teilfliesen rechts und links, die ganz schmal sind. Solche schmalen Fliesen sind nicht gestattet. Die

Teilfliesenbreite muss mind. eine halbe Fliesenbreite haben.

Bild 14.114: 3. Teilfliesenbreite berechnen

10 × 153 mm = 1530 mm

Statt mit 11 ganzen Fliesen zu rechnen, rechnet man nur mit 10 ganzen Fliesen und benutzt die ganzen Fliesen und benutzt die 1 Fliese , um sie zu teilen:

Verlegelänge = 1724 mm : Fliesenzahl 1530 mm – 1 Fuge = 191 mm

10 ganze Fliesen x Fliesenbreite incl. Fugenbreite – 1 Fuge

Somit ist die Restfliesenbreite 95,5 mm = 9,55 cm > als die halbe Fliesenbreite.

Teilfliesenbreite: 191 mm als gesamter Rest : 2 = 95,5 mm

14 A+I

Bild 14.115:

Ergebnis der Wandfliesen:

14.12.7.2 Verlegeplan einer Bodenverfliesung Bei einer Bodenverfliesung muss in beiden Richtungen (Länge und Breite) die Verlegelänge berechnet und aufgeteilt werden. Es können sich dadurch unterschiedliche Teilfliesen ergeben. Beispiel: Abstellraum Vorgaben: Steinzeugfliesen (STZ) 15 × 15 Dehnfugenbreite = 2 mm Fugenbreite = 2 mm

Bild 14.116:

Aufgabe: Berechnen Sie die Anzahl der ganzen Fliesen und die Teilfliesen für die Bodenfläche.

1002


unbedingt zu empfehlen) deshalb wurden 7 ganze Fliesen gewählt 4. Restfliesenbreite berechnen: Restfliesenbreite (2 Stück) = Verlegelänge – 7 × (Fliesenbreite mit Fuge) – 1 × Fugenbreite = 1260 mm – (7 × 152 mm) – 2 mm 1260 mm – 1066 mm = 194 mm

Bild 14.117:

14 A+I

5. Einzelfliesenbreite berechnen: 194 mm : 2 = 97 mm Die Teilfliesen sind demnach 9,7 cm breit. Für den Bodenbelag werden in Querrichtung 7 ganze Fliesen und 2 Teilfliesen mit 9,7 cm gewählt.

Abstellraum in Längsrichtung: Verlegelänge = 1615 mm Fliesenbreite (mit Fuge)= 152 mm 1. Fliesenzahl berechnen: 1615 mm : 152 mm = 10,62 ⇒ 10 ganze Fliesen (da die Zahl hinter dem Komma (...,63) größer als 0,5 ist, braucht man nicht unbedingt eine symmetrische Aufteilung, sondern kann nur eine Teilfliese berechnen) 2. Teilfliese berechnen: Teilfliesenbreite = Verlegelänge – 10 × (Fliesenbreite + Fuge) – 1 × Fugenbreite 1615 mm – 10 × (150 mm + 2 mm) – 2 mm 1615 mm – 1522 mm = 93 mm Die Teilfliese hat eine Breite von 9,3 cm > halbe Fliese Gewählt: 10 ganze Fliesen und 1 Teilfliese mit 9,3 cm Abstellraum in Querrichtung: Verlegelänge = 1260 mm Fliesenbreite = 152 mm 3. Fliesenzahl berechnen: 1260 mm : 152 mm = 8,29 ⇒ 7 ganze Fliesen (da die Zahl hinter dem Komma (..,29) kleiner als 0,5 ist, ist eine symmetrische Aufteilung

Bild 14.118:

Die Aufteilung der Fliesen erfolgt von der Mitte aus. Ergebnis: Die Berechnungen zeigen die genaue Ermittlung der Wand- bzw. Bodenfliesen. Diese Ermittlung ist erforderlich, wenn man eine genaue Zeichnung für die Fliesenarbeiten mit allen Anschlüssen vorgeben möchte. Für die Mengenermittlung ist ein Aufmaß der zu fliesenden Flächen erforderlich. Fliesenarbeiten werden nach den Rohbaumaßen berechnet.

1003

14.7 Projektaufgabe

Fliesenbedarf = 3,71 m2 · 33 Stück/m2 = 123 Stück Verschnitt 3 % = 123 Stück · 1,03 ≈ 127 Stück Bedarf an Dünnbettmörtel bei 6 mm Zahnung = 3,71 m2 · 2,7 kg/m2 = 10,01 kg. Streuverlust 3 % 10,01 kg · 1,03 = 10,31 kg Je nach Einteilung und Verlegemuster kann ein Zuschlag für Verschnitt bzw. Bruch von 2 bis 5 % erforderlich werden

Bild 14.119:

Aufgabe: In dem nebenstehendem Bad soll die dick dargestellt Wand raumhoch gefliest werden. Es ist der Bedarf an Fliesen und Dünnbettmörtel zu berechnen. Die Wand ist mit Steingutfliesen (STG) 148 mm x 198 mm), 2 mm Fuge zu verfliesen. Da die Seitenbekleidung der Duschwanne mitgefliest wird, erfolgt kein Anzug. A = 1,51 m × 2,46 m = 3,71 m2 Entsprechend der Tabelle wird der Fliesenbedarf ermittelt, für die angegebene Fliese werden 33 Fliesen/m2 ausgewiesen. Tabelle 14.120: Formate und Stück je (Auswahl)

m2

Fliesenmaße in cm

Stück je m2

10 × 10 15 × 15 15 × 20 15 × 30 20 × 20 20 × 30 20 × 40 25 × 25 30 × 30

98 44 33 22 25 17 13 16 11

Ergebnis: Für die Wand werden 127 Fliesen und 10,31 kg Dünnbettmörtel benötigt. – Ermittlung des Mörtelbedarfs Dickbettverlegung – der Mörtelbedarf ist von der Mörtelbettdicke abhängig. Für 1 m2 Fliesenbelag und einer Mörtelbettdicke von 2,0 cm werden benötigt 1 m2 · 0,02 m = 0,02 m3 – 201 Mörtel Der Zementbedarf ist vom Mischungsverhältnis abhängig. Tabelle 14.121: Zement- und Sandbedarf je m3 Mörtel Mischungsverhältnis Zementbedan in kg

1 :4 1 :5

Sanbedan in m3

380 320

1,3 1,3

– Dünnbettverlegung – der Bedarf richtet sich nach den Herstellerangaben. Der Mörtel- bzw. Kleberbedarf ist hier von der gewählten Zahnung abhängig. Tabelle 14.122: Bedarf an Dünnbettmörtel Zahnung in mm Bedarf an Dünnbettmörtel in kg/m

2

4

6

8

1,7

2,7

3,1

Die Mengenberechnung für eine Bodenfläche wird nach diesem Beispiel gerechnet.

14 A+I

1004


14.7 Projektaufgabe Aufgabe 1: Planen Sie den Dachgeschossausbau des vorgegebenen Mehrfamilienwohnhauses mit zwei Wohneinheiten. Der Plan stellt eine mögliche Raumplanung vor. Die Decke über dem Dachgeschoss soll als begehbare Holzbalkendecke ausgebildet werden. Der Raum im Spitzbodenbereich kann eventuell als Schlafgeschoss genutzt werden. Für den Ausbau sind Leichtwände zu wählen und Konstruktionen vorzuschlagen. Der Fußboden ist als Trockenboden einzuplanen. Die Bäder sind als Fliesenzeichnung darzustellen und der Materialbedarf ist zu berechnen. Berücksichtigen Sie alle bauphysikalischen Vorgaben.

10

11.24 10 2.01

3.56

DG. GRUNDRISS

90

30

30 2.95

Schlafen

Küche

Wohnen

Bad

Bad

Wohnen

1.385 1.385 A

6.41

A

Küche

30

Schlafen

1.385 1.385

20

2.95

10

2.45

24 1.41 24

1.385 1.385

24 13.41

2.45

10

6.24

1.385 1.385

30

8/12 +8.20 8/16

43°

8/16 +5.50 +5.57

90

14 A+I

20

3.68

1.51 1.385

90

8/10 10/12

Schnitt A-A

Bild 14.123:

60

14.7 Projektaufgabe

1005

Aufgabe 2: Beantworten Sie nachstehende Fragen: 1. Welche Wände können als Trockenbauwände aus Gipskartonplatten errichtet werden? 2. Beschreiben Sie, wie die unterschiedlichen Gipsphasen entstehen. 3. Welche Eigenschaften weisen Gipse auf? 4. Welche Arten von Gipsplatten werden unterschieden? 5. Beschreiben Sie den Aufbau einer Einfachständerwand. 6. Zu welcher Baustoffklasse hinsichtlich des Brandschutzes gehören Gipskartonplatten? 7. Aus welchen Materialien kann die Unterkonstruktion bestehen? 8. Welche Metallprofile werden für Ständer benutzt? 9. Wie sind Gipskartonplatten zu lagern? 10. Nennen Sie die Kurzbezeichnungen für die Plattenarten – Gipskarton – Bauplatten und – Gipskarton – Bauplatten imprägniert. 11. Welche besonderen Merkmale schreibt man den Gipskartonplatten zu? 12. Wie werden Gipsfaserplatten hergestellt? 13. Nennen und beschreiben Sie die Vorteile des Trockenestrichs. 14. Die Materialien für den Trockenstrich werden nach den Plattenwerkstoffen unterschieden. Nennen Sie die unterschiedlichen Materialien. 15. Welche Anforderungen werden an Trockenestrichplatten gestellt? 16. Nennen und erklären Sie die Normmaße für Innentür-Wandöffnungen. 17. Woran erkennt man eine Rechts- bzw. Linkstür? 18. Welche Vorteile bietet die Mehrfachverriegelung bei Holztüren? 19. Wie lässt sich Schallschutz an Innentüren wirksam herstellen? 20. Wo und unter welchen Bedingungen sollte man Klimaschutztüren vorsehen? 21. Beschreiben Sie den Aufbau wasserundurchlässiger Fußböden a) bei erdberührenden Böden, b) in Nassräumen. 22. Beschreiben Sie Aufbau und Wirkungsweise schwimmender Estriche. 23. Wie lassen sich Holzbalkendecken durch Fußbodenkonstruktionen gegen Schallübertragung schützen? 24. An welchen Stellen sind Bewegungsfugen im Fußboden anzuordnen? 25. Welcher Höchstwert gilt für die Flächenmasse leichter Trennwände? 26. Unter welchen Bedingungen sind gleitende Anschlüsse für leichte Trennwände vorzusehen? 27. Woraus bestehen leichte Trennwände in Ständerbauart? 28. Wie kann man den Schallschutz leichter Trennwände verbessern? (Beachten Sie auch die SchallLängsleitung!) 29. Unterscheiden Sie Deckenbekleidungen und Unterdecken. 30. Nennen Sie die tragenden Teile der Deckenbekleidungen und Unterdecken sowie ihren Zweck. 31. Welche Arten von Decklagen gibt es für Deckenbekleidungen und Unterdecken? Woraus bestehen sie? 32. Wie sind schalldämmende Deckenbekleidungen und Unterdecken aufgebaut? 33. Welche Vorteile bieten Auflegesysteme (Aufsparrendämmung) im Dachausbau? 34. Welche Dämmstoffe werden als Trittschallplatten ausgewählt? 35. Beschreiben Sie die Türblattkonstruktionen von Sperrtüren. 36. Welche Dämmstoffe werden bevorzugt im Dachgeschoss eingebaut? 37. Wann werden keramische Platten als Fliesen bezeichnet? 38. Aus welchen Materialien werden keramische Fliesen und Platten hergestellt? 39. Wodurch unterscheiden sich Steingutfliesen (B III) und Steinzeugfliesen (B I)? 40. Warum dürfen Steingutfliesen nicht im Außenbereich verwendet werden? 41. Ein Bodenbelag für einen Verkaufraum ist auszusuchen, welche Abriebklasse müssen die Fliesen haben? 42. In welche Güteklassen werden Fliesen gegliedert? 43. Erläutern Sie den Zusammenhang von Wasseraufnahmefähigkeit der Platten und Frostbeständigkeit. 44. Welche Verlegeverfahren gibt es beim Herstellen von Wand- und Bodenbelag? Wodurch unterscheiden sie sich? 45. Welche Aufgabe hat ein Spritzbewurf?

14 A+I

Anhang

Kräfte und Momente Tragkonstruktionen und Bauteile sind Körper die sich verformen lassen. Jeder Körper besitzt eine Masse die infolge der Erdanziehung ein Gewicht hat. Die Gewichtskraft eines Körpers ist die von der Erdanziehung ausgeübte Kraft. Die Kraftwirkung versucht den Körper zu bewegen. Wird die Bewegung verhindert, z.B. durch Unterstützung des Körpers, verformt sich der Körper. Die Wirkung einer Kräft erkennt man an Bewegung und Verformung Die Einheit der Kraft ist im internationalen Einheitensystem eine abgeleitete Größe. Einheit ist das Newton [N]. 1 N ist die Kraft, die einem Körper mit der Masse 1 kg die Beschleunigung 1m/s2 verleiht. Mit der Erdbeschleunigung von 9,80665 m/s2 (~ 10m/s2) ergibt sich die Gewichtskraft eines Körpers mit der Masse 1 kg zu 10N. Kraft ist Masse mal Beschleunigung. Um eine Vorstellung von Kraftgrößen zu bekommen einige Beispiele. Handwerker mit „Tasche“ Masse = 100 kg ⇒ 1000 N = 1 kN (1 Person) Kleinwagen Masse = 1,0 t = 1000 kg = 10.000 N = 10 kN (1 PKW Mittelklassewagen Masse = 1,5 t = 1300 kg = 13.000 N = 15 kN (1 PKW) Eine Kraft ist eindeutig bestimmt durch Betrag, Richtung, Richtungssinn und Angriffspunkt.

Gr

öß

e

r de

Kt

aft

Wirkungslinie

Richtungs der Kraft Angriffspunkt

Darstellung von Kräften Eine Kraft wird dargestellt durch eine Strecke mit Pfeil.(„Kraftvektor“) Die Größe der Kraft wird durch die Länge der Strecke zeichnerisch dargestellt (Kräftemaßstab z.B. 1 cm = 1 kN) nachdem man einen Kräftemaßstab gewählt hat. Die Richtung der Kraft wird durch die Pfeilspitze gegeben.

1056

Anhang

Die Lage der Kraft wird durch die Wirkungslinie der Kraft gegeben. Für die Untersuchung von Gleichgewichtszuständen kann die Kraft auf der Wirkungslinie verschoben werden. Für die örtliche Reaktion ist jedoch der Angriffspunkt der Kraft entscheidend. Wird die Größe einer Kraft durch eine Zahl angegeben ist der tatsächliche Richtungssinn der Kraft durch Pfeilspitze und Vorzeichen bestimmt. F1 = 3 kN

F2 = 3 kN

R = 5 kN =

Ein negatives Vorzeichen kehrt die Pfeilspitze um.

F = 3 kN

F = – 3 kN

Vorzeichen von Kräften

Kraftsysteme Man unterscheidet zentrale und dezentrale Kraftsysteme. Zentrale Kraftsysteme Bei einem zentralen Kraftsystem greifen die alle Kräfte in einem Punkt des Körpers an. Kräfte mit gemeinsamer Wirkungslinie Zwei oder mehrere Kräfte die auf einer Wirkungslinie an einem Körper angreifen kann man durch Addieren und Subtraktion zu einer Kraft zusammenfassen. Diese Kraft nennt man die Resultierende Kraft. Die Addition und Subtraktion kann zeichnerisch oder rechnerisch erfolgen. Die Wirkung der Resultierenden entspricht der Wirkung der Einzelkräfte. Beispiel: Ermitteln Sie die Resultierende der Kräfte F1 = 4,2 kN; F2 = – 5,1 kN; F3 = – 6,7 kN; F1 = 8,4 kN Rechnerische Ermittlung: R = 4,2 – 5,1 – 6,7 + 8,4 = 0,8 kN Zeichnerische Ermittlung:

F4 F3 F2 F1 R

Addition und Subtraktion von Kräften A

Kräfte mit gemeinsamen Schnittpunkt mit verschiedenen Wirkungslinien Durch die Einzelkräfte wird der Körper jeweils in Richtung der jeweiligen Kraft bewegt. Für die Gesamtwirkung ist die Reihenfolge des Einwirkens nicht von Bedeutung.

Anhang

1057

Ermittlung der Resultierenden (Zeichnerisch) Lageplan F1 = 25 kN

Kräfteplan ^ 10 kN Maßstab der Kräfte: 1 cm =

F1 = 20 kN

F1 F2

R = 32 kN

R

F2

F1

1. Lageplan der Kräfte zeichnen. 2. Kräftemaßstab (1 kN = 1 cm) wählen und Kräfteplan zeichnen. – Ausgangspunkt markieren. – Wirkungslinie der ersten Kraft (Reihenfolge beliebig) am Ausgangspunkt in Kraftrichtung antragen und Kraft im Kräftemaßstab darauf abtragen. Pfeilspitze (Richtung) antragen. – Nächste Kraft am Endpunkt der ersten Kraft antragen, dazu Richtung aus dem Lageplan übernehmen und dann wieder Kraft im Kräftemaßstab darauf abtragen. – usw. falls weitere Kräfte vorhanden. – Die Verbindungslinie vom Ausgangspunkt bis zur Pfeilspitze der zuletzt gezeichneten Kraft ist die Resultierende. – Winkel der Resultierenden durch Messung bestimmen. Größe der Resultierenden abmessen und durch Multiplikation mit Maßstabszahl der Kraft Größe berechnen. Es ist sorgfältig und exakt zu zeichnen, damit keine zu großen Ungenauigkeiten entstehen.

Parallelogramm der Kräfte Bei einem zentralen Kraftsystem mit zwei Kräften entsteht bei der zeichnerischen Ermittlung der Resultierenden ein Parallelogramm wenn beide Lösungsmöglichkeiten (Zuerst F1 dann F2 oder zuerst F2 dann F1) anträgt.

F2

R F1

Kräftplan F1

Lageplan

R F2

Ermittlung der Resultierend im zentralen Kraftsystem A

1058

Anhang

Ermittlung der Resultierenden (rechnerisch) Nach Wahl eines Achsensystems wird jede Kraft wird in eine waagerechte und in eine senkrechte Komponente zerlegt. Als Achsensystem wird das in der Statik verwendete Achsensystem angenommen. Als Ebene wird die x-z Ebene gewählt. (x entspricht waagerecht, z entspricht senkrecht) Fx = F × sin α Fz = F × cos α

Die Resultierende ergibt sich nach dem Satz des Pythagoras zu: R = (ΣFx2 + ΣFz2 )

x

y

α

F

z

Drehsinn: x dreht positiv nach y y dreht positiv nach z z dreht positiv nach x MERKE: Alphabet

Achsenkreuz

Der Winkel der Resultierenden lässt sich über den arctan ermitteln. α = arctan (Fx/Fz) Ist der Tangens eines Winkels bekannt lässt sich der zugehörige Winkel nicht eindeutig aus dem errechneten Wert bestimmen. Es sind mathematisch immer zwei Winkel möglich. Der zutreffende Winkel kann mit Hilfe der Vorzeichen der Komponenten Fx und Fz ermittelt werden. Es gilt: Fx positiv und Fz positiv Fx positiv und Fz negativ Fx negativ und Fz negativ Fx negativ und Fz positiv

A

A

0°≥ α ≤ 90° 180°≥ α ≥ 90° 270°≥ α ≥ 180° 360°≥ α ≥ 270°

Anhang

1059

Lageplan x F1

F2 R z

^ 1 kN Kräfteplan 1 cm = F1 = 5 kN

R = 6,13 kN

Zentrales Kraftsystem Ermittlung der Resultierenden

F2 = 8 kN

Beispiel: gegeben: F1 = 5 kN α = 60°; F2 = 8 kN α = 290° gesucht: Größe und Winkel der Resultierenden F1x = F1 × sin 60° = 5 × 0,8660 = 4,33 kN F2x = F2 × sin 290° = 8 × – 0,9397 = – 7,52 kN F1z = F1 × cos 60° = 5 × 0,5 = 2,5 kN F2z = F2 × cos 290° = 8 × 0,3420 = 2,74 kN ∑Fx = 4,33 – 7,52 = – 3,19 kN ∑Fz = 2,5 + 2,74 = 5,24 kN R = −3,192 + 5, 242 = 6,13 kN arctan (– 3,19/5,24) = 329° oder – 31,3 ° da Fx negativ und Fz positiv α = 329° Bei mehreren Kräften ist eine tabellarische Rechnung vorteilhaft Beispiele Einheit kN Beispiel 1 Nr. 1 2 3

F 10 8 6

α 315 30 160

Fx – 7,07 4,00 2,05

Fz 7,07 6,93 – 5,64

Summe

– 1,02

8,36

R= α= α=

8,42 kN -6,9 ° 353,1 °

A

1060

Anhang

Beispiel 2 F 5 8 6 9 7 12

Nr. 1 2 3 4 5 6

α 60 120 70 80 20 310

Fx 4,33 6,93 5,64 8,86 2,39 – 9,19

Fz 2,50 – 4,00 2,05 1,56 6,58 7,71

Summe

18,96

16,41

R=

25,07 kN

α= α=

49,1 ° 49,1 °

Gleichgewicht beim zentralen Kraftsystem Gleichgewicht ist immer dann vorhanden wenn ein Körper in seiner Lage bleibt. (In Ruhe bleibt) Gleichgewicht im Zentralen Kraftsystem ist immer dann gegeben wenn: 1. Die Summe der Horizontalkräfte Null ist 2. Die Summe der Vertikalkräfte Null Wenn in einem zentralen Kraftsystem die Resultierende NULL wird bzw. ist herrscht in dem Kraftsystem Gleichgewicht, d.h. es findet keine Verschiebung und keine Verdrehung statt. Damit lässt sich immer die Kraft bestimmen die bei dem Wirken von mehreren Kräften auf einen Punkt erforderlich ist, um das Gleichgewicht herzustellen. Dies ist jeweils die Resultierende mit umgekehrtem Richtungssinn. Lageplan

M1:100-m

1,0

S2

S1 Kräfteplan F = 2kN

4,0

2,0

^ 2 cm 1kN =

S2 = 2,8 kN F S1 = 3,0 kN

Zerlegen einer Kraft in zwei Teilkräfte (Richtungen)

Zerlegen einer Kraft in zwei Teilkräfte

A

A

Ebenso kann man sich die Wirkung einer Kraft als die Wirkung von zwei Teilkräften vorstellen. Sind die Resultierende und die Wirkungslinien von zwei Kräften bekannt lässt sich die Größe der Teilkräfte zeichnerisch bestimmen. Die rechnerische Lösung führt auf ein Gleichungssystem mit zwei Unbekannten F1 und F2. Zeichnerische Zerlegung einer Kraft

Anhang

1061

1. Lageplan zeichnen 2. Kräfteplan zeichnen – Gesamtkraft zeichnen – Eine Wirkungslinie der gewünschten Teilkraft durch den Anfangspunkt der Gesamtkraft zeichnen die andere Wirkungslinie durch den Endpunkt der Gesamtkraft zeichnen. Die Richtung wird aus dem Lageplan übernommen. Die Pfeilspitzen an die Wirkungslinien so antragen das die Pfeilspitze einer Kraft mit der Pfeilspitze der Gesamtkraft (Resultierenden) zusammenfällt. Größe der Resultierenden ermitteln.

Lösung:

Moment einer Kraft Geht die Wirkungslinie einer Kraft nicht durch einen Drehpunkt bzw. einen Lagerungspunkt erzeugt die Kraft ein Moment von der Größe Kraft x Hebelarm. Der Hebelarm ist das Lot von der Wirkungslinie der Kraft auf den Drehpunkt.

F1

F1

D +

a

F1

F1

b

c

c

D +

a b

M = F1 · a + F1 · b M = F1 · (a + b) M = F1 · c

M = F1 ·(c + a) – F1 · a M = F1 · c + F1 · a – F1 · a M = F1 · c

Moment eines Kräftepaares

Moment = Kraft mal Hebelarm Zwei gleichgroße parallele Kräfte, die in Entgegengesetzter Richtung wirken, werden als Kräftepaar bezeichnet. Ein Kräftepaar erzeugt ein Moment von der Größe Kraft × Abstand F × a M = 20 kNm 5m

= F

F = 4 kN

Moment und Kräftepaar Ebenso kann man ein Moment in ein Kräftepaar umwandeln. F1 F4 a1 a4 F3

a5

A

F2 a2

Hebelarme von Kräften

1062

Anhang

Versatzmoment Eine Kraft kann um ein Maß a zur Seite versetzt werden, wenn dann zu der Kraft ein Moment von der Größe M = F × a hinzugefügt wird.

F

F M=F·a

a

a

Versatzmoment

Dezentrales (Allgemeines)Kraftsystem Beim dezentralen Kraftsystem wirken alle Kräfte in einer Ebene, schneiden sich aber nicht alle in einem Punkt. Haben zwei Kräfte einen gemeinsamen Schnittpunkt lässt sich die Resultierende dieser Kräfte ermitteln. Hat die Resultierende wiederum einen gemeinsamen Schnittpunkt mit einer weiteren Kraft lässt sich auch hier wieder die Resultierende ermitteln. Dies kann eventuell solange durchgeführt werden bis die Gesamtresultierende bestimmt ist. Sind alle Kräfte parallel lässt sich die Resultierende zeichnerisch mittels Pol- und Seileckkonstruktion bestimmen. Rechnerisch lässt sich die Resultierende von zueinander parallelen Kräften wir folgt bestimmen: Lösungsgedanke ist die Erkenntnis dass die Resultierende um einen Drehpunkt dasselbe Moment erzeugen muss wie das Gesamtmoment aller Einzelkräfte.

Lageplan F3 = 4 kN

F2 = 2 kN

Kräftplan 1 F1 = 3 kN F1

^ 1 kN 1 cm = R1 = 4,6 kN

F2

F3 RG ~ 8,5 kN

Kräftplan 2

RG

R2

A

A

Dezentrales Kraftsystem Ermittlung der Resultierenden Man wählt einen beliebigen Bezugpunkt (Drehpunkt) auf der Ebene und errechnet die Momente aller Kräfte um diesen Punkt. Das errechnete Moment wird dann durch die Summe aller Kräfte geteilt. Man kann sich die Rechenarbeit erleichtern, wenn man den Drehpunkt in den Angriffpunkt der äußersten linken Kraft legt.

Anhang

1063

2,0 F1

2,5 F2

F3

Dezentrales Kraftsystem Beispiel: F1 = 4 kN; F2 = 6 kN; F3 = 12 kN Abstände der Kräfte siehe Abbildung e = M/∑F R = 4 + 6 + 12 = 22 kN e = (4 × 0 + 6 × 2,0 + 12 × 4,5)/(4 + 6 + 12) = 66/22 = 3,0 m Die Resultierende steht 3,0m rechts von F1

Gleichgewicht beim dezentralen Kraftsystem Die Bedingungen des zentralen Kraftsystems zur Ermittlung des Gleichgewichts reichen hier nicht mehr aus. Beim dezentralen Kraftsystem müssen die Kräfte so wirken das keine Verdrehung des Körpers um einen Punkt möglich ist. Dazu benötigt man den Begriff des Moments einer Kraft. Gleichgewicht im Dezentralen Kraftsystem ist immer dann gegeben wenn: 1. Die Summe der Horizontalkräfte Null ist 2. Die Summe der Vertikalkräfte Null 3. Die Summe der Momente um jeden Punkt der Ebene Null ist.

Hebelgesetze Beim Hebel unterscheidet man einseitige und zweiseitige Hebel. Der Drehpunkt des einseitigen Hebels liegt am Ende des Hebels. Beim zweiseitigen Hebel befindet sich der Drehpunkt zwischen den Hebelenden. Je nach Richtungssinn erzeugen die Kräfte am Hebel links- oder rechtsdrehende Kräfte. Am Hebel herrscht Gleichgewicht wenn die Summe der Momente um den Drehpunkt Null ergibt. Oder anders formuliert wenn die Summe der rechtsdrehenden Momente gleich der Summe der linksdrehenden Momente ist. Rechtsdrehendes Moment dreht im Uhrzeigersinn. (Positives Moment) Linksdrehendes Moment dreht gegen den Uhrzeigersinn (Negatives Moment) ∑M=0 ∑ MR = ∑ ML Anmerkung: Diese Vorzeichenregung entspricht nicht der Vorzeichenreglung im Achsensystem. A

1064

Anhang

Standssicherheit In der Bautechnik ist die Standsicherheit eines Baukörpers Voraussetzung für eine sichere Nutzung. Man unterscheidet bei den auf den Körper wirkenden Kräften zwischen den Kräften die zur Standsicherheit beitragen und den Kräften die den Körper aus dem Gleichgewicht bringen wollen. Auf den Körper wirken die Kräfte F1 und F2. Je nach Größe der Kräfte und der Hebelarme kippt der Körper um dien Punkt A oder er bleibt in seiner Lage. Untersuchung der Standsicherheit Beispiel: F1 =15 kN; F2=10 kN MStand = 15 × 3 = 45 kNm Mkipp = 10 × 2 = 20 kNm MStand/Mkipp = 45/20 = 2,25 ≥ 1,5

F1 = 15 kN

2m

F2 = 10 kN

6m

Soll die Standsicherheit gegeben sein muss das Standmoment 1,5-fach größer als das Kippmoment sein. Ist das Standmomentgleich dem Kippmoment befindet sich der Körper im labilen Zustand. Standsicher wenn Standmoment ≥ Kippmoment × 1,5 oder Standmoment/ Kippmoment ≥ 1,5 Aufgaben: 1. Wodurch ist eine Kraft eindeutig bestimmt? 2. Wann herrscht am zentralen Kraftsystem Gleichgewicht? 3. Wie ermittelt man den Hebelarm einer Kraft bezüglich eines gegeben Drehpunktes? 4. Prüfe die Rechnung durch zeichnerische Ermittlung! Nr. 1 2 3 4 5 6

A

F 24 45 17 67 0 0

α 45 135 225 300 0 0

Fx 16,97 31,82 – 12,02 – 58,02 0,00 0,00

Fz 16,97 – 31,82 – 12,02 33,50 0,00 0,00

Summe

– 21,25

6,63

R=

22,26 kN

α= α=

– 72,7 ° 287,3 °

Anhang

1065

5. Berechnen Sie die Standsicherheit für die Winkelstützwand! 1,00 F1 = 88,2 kN F2 = 26,25 kN

3,50

F1 F2

F3 = 21,25 kN F4 = 48 kN

0,50

F3

0,30

1,33

F4

[m]

1,40 0,85

0,15

6. Unter welchem Winkel muss die Kraft F am Punkt B angreifen, wenn die Kraft um A das größtmögliche Moment erzeugen soll?

F ? 46

B

22° –10

A

Aufgaben 1. Wie groß ist die Kraft 4.26 in kN bei einem Kräftemaßstab: a) MF 1 cm 0,5 kN, b) MF 1 cm 3 kN, c) MF 2 cm 1 kN?

A

Größe der Kraft?

1066

Anhang

2. Eine Kraft ist 5,6 cm lang gezeichnet. Wie groß ist sie in N bei einem Kräftemaßstab: a) MF 8 cm 1 kN, b) MF 2 cm 1 kN, c) MF 1 cm 5 kN? 3. In welchem Kräftemaßstab wurde die Kraft F = 18,6 kN dargestellt, wenn sie 6,2 cm lang gezeichnet ist? 4. Wie groß ist die Resultierende der fünf Kräfte 4.27 in kN? Ermitteln Sie die Resultierende zeichnerisch und rechnerisch. Kräftemaßstab MF 1 cm 3 kN

Größe der Resultierenden 5. Eine Kraft F = 92 kN soll zeichnerisch im Kräftemaßstab MF 1 cm 4 20 kN dargestellt werden (4.28). Wieviel cm ist sie lang?

Wirkungslinie und Kraftrichtung 6. Wieviel cm lang muss die Kraft F = 3,8 kN gezeichnet werden bei einem Kräfte maßstab: a) MF 5 mm 100 N, b) MF 1 cm 500 N, c) MF 2 cm 100 N? 7. Ermitteln Sie zeichnerisch und rechnerisch die Resultierende der Kräfte F1 = 1,05 kN, F2 = 1,65 kN, F3 = 2,25 kN und F4 = 1,8 kN, die die gleiche Wirkungslinie und Richtung haben. Kräftemaßstab MF 1 cm A 0,5 kN 8. Die Kräfte F1f F2r F3 und F4 wirken in entgegengesetzte Richtungen (4.29). Es ist zeichnerisch und rechnerisch die Resultierende FR in kN zu bestimmen. Kräftemaßstab MF 1 cm 6 kN

A

Ermitteln der Resultierenden

Anhang

1067

9. Wie groß ist die Resultierende FR in kN der beiden Kräfte FR = 144 N und F2 = 122 N, denen die drei Kräfte F3 = 62 N, F4 = 54 N und F5 = 86 N entgegenwirken? Bestimmen Sie die Resultierende FR zeichnerisch und rechnerisch. Kräftemaßstab MF 1 cm 20 N 10. Bestimmen Sie zeichnerisch und rechnerisch die Kraft FR, die das Fundament aufzunehmen hat (4.30). Kräftemaßstab MF 1 cm 5 kN

Belastung Fundament 11. An einem Kranseil hängen zwei Lasten: F1 = 3,20 kN und F2 = 28 kN. Welche Gegenkraft muss das Seil aufbringen, um ein Gleichgewicht der Kräfte herzustellen? 12. Welche Kraft ist erforderlich, um eine Last von 130 kN zu bewegen? Entscheiden Sie: a) F = 130 kN; b) F > 130 kN; c) F < 130 kN. 13. Welche Größe in kN haben die Kräfte F1 und F2 in dem einfachen Sprengwerk 4.31 ? Die Kraft FR ist mit 32 kN angegeben. Ermitteln Sie die Lösung zeichnerisch mit dem Kräftemaßstab 1 cm = 5 kN.

Sprengwerk 14. Am Fußpunkt eines Sparrendachs beträgt die Sparrenlängskraft FR = 13,6 kN. Wie groß sind die Horizontalkraft F1 und die Vertikalkraft F2? Ermitteln Sie die Lösung zeichnerisch mit dem Kräftemaßstab 1 cm 2 kN.

A

1068

Anhang

Sparrenfuß Aufgaben 1. Bei einer betonierten Wand kann die Sechskantschraube des Schalungsschlosses mit einem Kraftmoment von 48 Nm gelöst werden. Wie groß ist die dazu notwendige Handkraft in N bei einem Schraubenschlüssel mit dem wirksamen Hebelarm a) 220 mm, b) 180 mm, c) 280 mm? 2. Wie groß ist die Handkraft in N, um die Schubkarre 4.39 anzuheben? Die Gewichtskraft F1 beträgt a) 1,2 kN, b)800N, c) 1,6 kN.

Schubkarre 3. Mit welcher Gewichtskraft F2 in kN kann der Balken des Auslegergerüsts 4.40 belastet werden? Die Befestigungskraft F1 beträgt a) 5,4 kN, b) 3,62 kN, c) 4,3 kN.

A

Auslegergerüst

Anhang

1069

4. Um einen Nagel mit der Beißzange 4.41 abkneifen zu können, ist an der Trennstelle eine Kraft von 1,4 kN erforderlich. Welche Kraft in kN wirkt an den Griffen der Beißzange bei einem Hebelarm a von: a) 16 cm, b) 18 cm, c) 14 cm?

Beißzange 5. Welche Anziehkräfte in kN werden auf den Nagel ausgeübt, wenn am Nageleisen 4.42 mit den folgenden Kräften gedrückt wird? a) 160 INI, b) 135 IM, c) 220 N.

Nageleisen 6. Der Ballast F2 beim Turmdrehkran 4.43 beträgt 70 kN. Wie groß ist die Last Fh die der Kran bei einer Auslegerlänge von a) 30 m, b) 2,60 m, c) 18 m höchstens heben kann?

Turmdrehkran 7. Welche Gewichtskräfte F1 in kN können die Ladungen des Lkw 4.44 maximal haben, wenn die Kräfte F2 der Hebelhydraulik für die Ladebrücke a) 70 kN, b) 55 kN und c) 85 kN betragen?

A

1070

Anhang

Kipplader 8. Mit der Seilwinde 4.45 soll eine Last von 1,56 kN gehoben werden. Die Seiltrommel hat einen Durchmesser von 36 cm. Wie groß muss die Handkraft F2 in N sein?

Seilwinde 9. Mit welcher Handkraft F1 in N kann der Natursteinblock 4.46 (Gewichtskraft F2 = 51 kN) angehoben werden?

Natursteinblock

Grundbegriffe Spannungen

A

Durch die Einwirkung von Kräften auf ein Bauteil wird ein Bauteil beansprucht. Im Inneren des Bauteils entstehen Spannungen, die je nach Bauteil und Belastung unterschiedlich auftreten. In Spannungsberechnungen fließt die Festigkeit und Struktur des Materials ein. Homogene Materialien sind theoretisch einfacher zu betrachten als inhomogene Materialien wie Stahlbeton oder Verbundkonstruktionen Beton-Holz usw. Für die Berechnung von Spannungen ist u.a. die Kenntnis der Flächenschwerpunkte erforderlich. Die Flächenschwerpunkte für elementare Flächen können Tabellen entnommen werden.

Anhang

1071

Spannung ist die innere Widerstandskraft eines Körpers, die der Körper einer äußeren Belastung entgegensetzt. Daher sind im Zusammenhang mit Spannungsberechnungen die entsprechenden Normen des Grundbau, Holzbaus, Stahlbaues und des Stahlbetonbau usw. zu beachten. Ist die Spannung größer als die Spannung die das Material aushalten kann, bricht der Körper. Diese Spannung wird Bruchspannung genannt. Die zulässige Spannung für ein Material wird aus der Bruchspannung durch die Division mit einem Teilsicherheitsbeiwert γ (gamma) ermittelt. Die vorhandenen Spannungen müssen immer kleiner oder höchstens gleich der zul. Spannung sein. Man Unterscheidet:

Zugspannungen Wirkt eine Kraft lotrecht zur Querschnittsfläche in Richtung der Stabachse vom Querschnitt weg gerichtet entstehen Zugspannungen die theoretisch gleichmäßig über den Querschnitt verteilt angenommen werden. Die Kraft muss im Schwerpunkt angreifen. Andernfalls entstehen zusätzlich Biegespannungen. Berechnung Spannung = Kraft/Fläche Spannung =

Kraft Fläche

σ =

N A

kN m2

Zugspannung Man rechnet bei den Spannungen im Normalfall mit den Einheiten N und mm bzw. mm2 oder MN und m2 Bei Gründungen sind zur Spannungsberechnung auch kN und m2 gebräuchlich.

Druckspannung Wirkt eine Kraft lotrecht zur Querschnittsfläche in Richtung der Stabachse zum Querschnitt gerichtet entstehen Druckspannungen die theoretisch gleichmäßig über den Querschnitt verteilt angenommen werden. Die Kraft muss im Schwerpunkt angreifen. Andernfalls entstehen zusätzlich Biegespannungen. Bei druckbeanspruchten Bauteilen insbesonders Stützen und Pfeilern ist der Stabilitätsfall Knicken im Zusammenhang mit der Druckbeanspruchung zu untersuchen.

Druckspannung A

Mit Druck- und Zugspannungen gehen immer auch entsprechende Verformungen (Längsdehnung/Querdehnung) einher. Wird ein Bauteil gedrückt folgt daraus Verkürzung und Verbreiterung. Wird ein Bauteil gezogen folgt daraus Verlängerung und Verkleinerung des Querschnittes.

1072

Anhang

σx x

y z

Biegespannung

Scherspannungen Wirkt eine Kraft parallel zur Querschnittsfläche entstehen Scherspannungen deren Verteilung über den Querschnitt je nach Material unterschiedlich angenommen wird.

Biegespannungen Wirkt eine Kraft senkrecht zur Stabachse entstehen Biegespannungen im Stab. Der Biegespannungsverlauf wird bei homogenen Material geradlinig verteilt über den Querschnitt angenommen. Der obere Rand wird gestaucht und der untere Rand gezogen. Im Schwerpunkt des Stabes ist die Spannung null. Nulllinie. Wirken auf einen Balken oder Stab Druckkräfte und Kräfte die Biegespannungen erzeugen überlagern sich die Spannungen. Es entstehen schiefe Spannungskörper.

Stabilität Im Zusammenhang mit der Biegebeanspruchung eines Stabes sind die Stabilitätsfälle Kippen und Beulen zu untersuchen. Schlanke hohe Stäbe sind auf Kippen zu untersuchen. Die Stege von Stahlträgern sind beulgefährdet. Neben den Spannungen die für die Festigkeitsberechnungen erforderlich sind spielt die Stabilität eine Rolle.

Stabilitätsfälle sind Knicken, Kippen und Beulen Unter Knicken versteht man das seitliche Ausweichen eines Stabes bei Druckbelastung.In Abhängigkeit vom Werkstoff werden unterschiedliche Knicknachweise geführt. Je nach der Lagerung des Stabes an seinen Stabenden unterscheidet man vier Knickfälle (Knickfälle nach Leonhard Euler (* 15. April 1707 in Riehen (Schweiz); † 18. September 1783 in St. Petersburg). Durch die Knickfälle wird die unterschiedliche Verformungsmöglichkeit des gedrückten Stabes erfasst. Die Knicklänge ist die Länge über die der druckbeanspruchte Stab frei ausknicken kann. Je größer die Knicklänge desto geringer die aufnehmbare Belastung für den Stab.

A

Anhang

1073 4

h

β = 0,5

sk = 0,7 · h

β = 0,7

sk = 0,5 · h

3

sk = h

2 β=1

sk = 2 · h

1 β=2

Knickfälle nach Euler Die Lagerungsarten sind gelenkig und eingespannt. Fall 1. Ein Stabende eingespannt Fall 2. Beide Stabenden gelenkig Fall 3. Ein Stabende gelenkig, ein Stabende eingespannt Fall 4 Beide Stabenden eingespannt

Beulsteife

Stahlträger mit Beulsteifen

Unter Kippen versteht man das seitliche Ausweichen der Druckzone eines auf Biegung beanspruchten Stabes (Trägers oder Balken). Das Kippen kann durch Aussteifung des Obergurtes verhindert werden. Unter Beulen versteht man das Ausweichen von Platten aus ihrer Ebene. Die Stege hoher Träger sind gegen Beulen mit Beulsteifen zu sichern.

A

1074

Anhang

Flächen = a2 U=4a d = 2 a ≈ 1,414 a

A=a·h 1 A = d1 · d2 2 1 a = ⋅ d12 + d 22 2 U = 4 a = 2 · d12 + d 22 A=a·h (Fläche = Grundlinie mal Höhe) U = 2 · (a + b)

A=a·b (Fläche = Grundlinie mal Höhe) U = 2 · (a + b) d = a 2 + b2

1 c · hc 2 1 (Fläche = mal Grundli2 nie mal Höhe) Heron'sche Formel: A = s⋅(s−a)⋅(s−b)⋅(s−c)

A=m·h=

A=

1 s = (a + b + c) 2 U=a+b+c=2s 1 1 A= a·b= c·h 2 2 Satz des Pythagorasrs: a2 + b2 = c2 Sätze des Euklid: a2 = p · c (Kathetensatz) b2 = q · c (Kathetensatz) h2 = p · q (Höhensatz) U=a+b+c 1 A= c·h 2 1 A = c ⋅ 4s 2 − c 2 4 1 h = ⋅ 4s 2 − c 2 2 U=2s+c

3 2 1 a ≈ a·h= 4 2 0,433 a2 3 a ≈ 0,866 a h= 2 U=3a

A=

A

a+c ⋅h 2

a+c 2 U=a+b+c+d

m=

A a d U a b s

Fläche Seitenlänge Diagonalenlänge Umfang Länge (Grundlinie) Breite (Höhe) Schenkellänge Bogenlänge c Grundlinie h Höhe M Kreismittelpunkt

Ai Teilflächen (i = 1, 2,…, m) c Hypotenuse p, q Hypotenusenabschnitte R Umkreisradius r Inkreisradius (xi, yi) Koordinaten der Eckpunkte (i = 1, 2,…,n) ϕ Zentriwinkel im Bogenmaß (Radiant, Einheit: 1 rad) ϕ° Zentriwinkel im Altgradmaß A = A1 + A 2 + … + A m U = s1 + s2 + … + sn

1 n·a·r 2 1 2 a + 4 r2 R= 2 U=n·a

A=

Anhang

1075

A = π · r2 =

1 π · d2 4

d=2r U=2π·r=π·d A = AAußenkreis–Ainnenkreis A = (R2 – r2) · π s=R–r

1 A= b⋅r 2 ϕ° πr 180° ⎛ϕ ⎞ s = 2 r · sin ⎜ ⎟ ⎝2⎠ b ⋅ 180° ϕ°= π⋅r

b=ϕ·r=

A=πa·b e = a 2 − b2 U ≈ π · (a + b) U = π · (a + b) 1 2 1 4 ⎛ ⎞ ⎜1 + λ + λ + ... ⎟ 4 64 ⎝ ⎠ a−b mit λ = a+b 2 A= a·h 3 1 b = ⎡⎢ a 2 + 4h 2 + a ⋅ 2⎣ 1 ⎛ ⎞⎤ n ⎜ λ + ⋅ 1 + λ 2 ⎟⎥ λ ⎝ ⎠⎦ 2h a Gauß'sche Flächenformeln: 1 A = Σyi · (xi–1 – xi+1) 2 1 A = Σxi · (yi+1 – yi-1) 2

mit λ =

si = (xi+1−xi )2 +(yi+1−yi )2

A

1076

Anhang

Schwerpunkte und Flächenmomente Einzelquerschnitte S Schwerpunkt, A Fläche, Iy, h, lyz Flächenmomente zweiten Grades (früher; Trägheitsmomente) Wy Widerstandsmoment A O ab

ys a 2

zs b 2

S

ab 2

nr 2 2π sin 2 n n=3 n=4 n=6 n=8

O

b 3

S

Iy = Ayy

Iy = Ayz

ab3 12

a3b 12

0

ab3 12

a3b 12

a 2b 2 24

ab3 36

a3b 36

ab3 3

a3b 3

0,1624 r4 0,3333 r4 0,5413 r4 0,6381 r4

πr2 3,1416 r2

S

πr 4 4 0,7854 r4

π ab 3,1416 r2

S

ϕr2 2

O

π⎞ 2 ⎛ ⎜1 − ⎟ r 4⎠ ⎝ 0,2146 r2

π ab3 4 0,7854 ab3

2 1 − cos ϕ 3 ϕ

2 sin ϕ r 3 ϕ

4 r 3π 0, 4244 r

O

S

2 r 3(4 − π) 0, 7763 r

O

S

O

π ab 4 S

a 2b 2 4

–

n r4 2p ⎛ 2π ⎞ sin ⎜ 2 + cos ⎟ 24 n ⎝ n ⎠

S

1,2990 r2 2,0000 r2 2,5981 r2 2,8284 r2

πr 2 4 0,7584 r2

A

a 3

Iy = Azz

4a 3π

4b 3π

(2ϕ + sin 2ϕ)

r4 16

a 2b 2 72 0

0

π a3b 4 0,7854 a3b (2ϕ – sin 2ϕ)

r4 16

0

(1 – cos2ϕ)

r4 16

π r4 16 0,19635 r4

r4 8 0,125 r4

64 ⎞ πr 4 ⎛ ⎜1 − 2 ⎟ ⎝ 9π ⎠ 16 0,05488 r4

32 ⎞ r 4 ⎛ ⎜1 − ⎟ 9π ⎠ 8 ⎝ – 0,01647 r4

⎛ 16 ⎞ πr 2 − 1⎟ ⎜ ⎝ 3π ⎠ 16 0,13698 r4

r4 8 0,125 r4

⎛ 11 − 3π π⎞ − ⎟ r2 ⎜ ⎝ 9(4 − π) 16 ⎠ 0,0075455 r4

28 − 9π 4 r 72(4 − π) 0,004439 r4

π ab3 16 0,19635 ab3 4 ⎞ 3 ⎛ π ⎜ − ⎟ ab ⎝ 16 9π ⎠ 0,05488 ab3

π a3b 16 0,19635 a3b 4 ⎞ 3 ⎛ π ⎜ − ⎟a b ⎝ 16 9π ⎠ 0,05488 a3b

a 2b 2 8 0,125 a2b2 32 ⎞ a 2b 2 ⎛ ⎜1 − ⎟ 9π ⎝ ⎠ 8 – 0,01647 a2b2

Anhang

1077

Körper Volumen = Grundfläche × Körperhöhe V = A · hK.

Körper Prisma allgemein Würfel Kreiszylinder

Rauminhalt V V = Ah V = a3 πd 2 V = π r2 = h 4

Pyramide allgemein

1 V = Ah 3 1 2 V= πr h 3

Kreiskegel

Pyramidenstumpf allgemein Kegelstumpf

n V = ( Au + Au Ao + Ao ) 3 πh 2 V= ( R + Rr + r 2 ) 3

Oberfläche O, Mantel M O = Summe aller Flächen O = 6 a2 O = 2 π r (r + h) M = 2 π r h

O = Summe aller Flächen O = π r (r + s) M=πrs s=

r 2 + h 2 (Mantellinie)

O = Summe aller Flächen M = πs (R + r) s=

r 2 + h 2 (Mantellinie)

A

1078

Anhang

Körper Kugel

Rauminhalt V 4 πd 3 V = πr 3 = 3 6 h⎞ ⎛ V = π h2 ⎜ r − ⎟ 3⎠ ⎝ πh V = (3a 2 + h 2 ) 6

Oberfläche O, Mantel M O = 4 π r 2 = π d2

O = π (2 a2 + h2) M = 2 π r h = π (a2 + h2) (Kappe oder Kalotte)

a = h(2r − h) Kugelabschnitt

A

2 V = π r 2h 3 πh V= (3a 2 + 3b 2 + h 2 ) 6 Für die Halbkugel wird h=a=r und b = 0 πr 2 V = (3r 2 + r 2 ) = πr 3 6 3 Die Grundfläche ist ein Halbkreis; der Schnitt geht also durch den Mittelpunkt des Kreises 2 ⎫ V = r 2h ⎪ 3 ⎬ (ohne π) M = 2 r h ⎪⎭

Die beliebigen Grundflächen liegen in parallelen Ebenen. Am ist der zur Grundfläche parallele Querschnitt in halber Höhe. h V = (Au + 4 Am + Ao) 6 Grundfläche rechteckig: h V = [(2a + a1) b + (2 a1 + a) b1] 6 Bei trapezförmiger Grundfläche sind für a und a1 die Mittelparallelen, für b und b1, die Trapezhöhen zu setzen. hb V= (2 a + a1) 6 Bei trapezförmiger Grundfläche ist für a die Mittelparalle, für b die Trapezhöhe zu setzen.

O = π r (a + 2 h) M = π r a M=2πrh ⎛ a 2 − b2 − h2 ⎞ r = a2 + ⎜ ⎟ 2h ⎝ ⎠

2

Zu verwenden bei der Berechnung des Klostergewölbes, dessen Wange dem Volumen und dessen Leibungsfläche dem Mantel des Zylinderhufes inhaltsgleich ist.

Oberfläche aller Prismatoide = Summe der Grund- und Seitenflächen. Letztere sind Vielecke. Sie können auch windschief sein, Sonderfälle des Prismatoids sind alle Prismen, Pyramide (Ao = 0), Pyramidenstumpf, Obelisk (Sandhaufen, Säulenfuß), Keil (Dach), Rampe usw. Auch Kugel mit A u = A o = 0 Am = π r 2 h = d Kugelabschnitt, Kugelschicht und Zylinderhuf können als Prismatoide aufgefasst werden. Beispiel

Sandhaufen mit a = 8 m, b = 6 m, h = 1 m, Böschung 1:1,5 a1 = 8 – 2 · 1 · 1,5 = 5 m b1 = 6 – 2 · 1 · 1,5 = 3m V =1/6[(2 · 8 + 5) 6 + (2 · 5 + 8)3] = 30m3

Anhang

1079

Baugruben Böschungswinkel und -breiten für Baugruben Bodenart schwer/leicht lösbarer Fels Bodenklasse 6/7

Böschungsbreite c

Böschungswinkel

schwer lösbarer Boden leicht/mittelschwer lösbarer Boden Bodenklasse 3/4

0,17 · Tiefe oder

Tiefe tan 80°

0,58 · Tiefe oder

Tiefe tan 60°

1,2 · Tiefe oder

Tiefe tan 40°

Näherungsverfahren V ≈

A1 + A2 h 2

Genaue Berechnung nach der Simpsonschen Regel V =

h ( A1 + 4 AM + A2 ) 6

A1 = Sohle der Baugrube A2 = Deckfläche AM = Fläche der Baugrube in halber Höhe, zu berechnen aus den gemittelten Längen und Breiten Genaue Berechnung durch Aufteilen des Baugrubeninhalts in geometrische Körper (6.8)

A

V = VQuader + 2 VPrisma 1 – 2 VPrisma 2 + 4 VPyramide

1080

Anhang

Rampen

Flächensätze am rechtwinkligen Dreieck Lehrsatz des Euklid (Kathetensatz):

a2 = p · c

b2 = q · c

Bezeichnungen am rechtwinkligen Dreieck. Für α sind a die Gegenkathete und b die Ankathete, für β sind b die Gegenkathete und a die Ankathete Lehrsatz des Pythagoras.

a2 + b2 = c2 A

Lehrsatz des Euklid (Höhensatz).

h2 = p · q

1081

Anhang

Lehrsatz des Pythagoras

Höhensatz des Euklid

Strahlensätze

SA : SB = SA ' : SB ' = AA ' : BB ' AB : A ' B ' = SA : SA ' = SB : SB '

Koordinatensysteme

Rechtwinkliges Koordinatensystem

Polarkoordinatensystem

Funktionen m=

Δy y1 − y2 = Δx x1 − x2

Lineare Funktion Lineare Funktionen mit Graphen a) durch den Koordinaten-Ursprung, b) nach oben oder unten verschoben

A

y = mx f (x) = a1 · x

y = mx + b f (x) = a1x + a0

1082

Anhang

Potenzfunktion y = a · x n,

y = a · xn + b

Winkelfunktion (Trigonometrische Funktion)

Winkelfunktion a) tan α, b) tan β ? Gegenkathete = Sinus Hypotenuse

Ankathete = Kosinus Hypotenuse

Gegenkathete = Tangents Ankathete

Bezogen auf die Basiswinkel a und ß lauten sie: sin α =

a b b a a b sin β = cosα = cos β = tan α = tan β = c c c c b a

Statische Berechnungen Lastannahmen

Die Summe der gleichmäßig verteilten Lasten bezeichnen wir mit q. g+p=q Allgemein gilt: Eigenlast + Verkehrslast = Gesamtlast Auflagerberechnung

Auflagerarten a) bewegliches Lager, b) festes Lager, c) eingespanntes Lager

A

Gleichgewichtsbedingungen Summe (Σ) aller Vertikalkräfte = 0 Summe aller Horizontalkräfte = 0 Summe aller Momente = 0

ΣV = 0 ΣH = 0 ΣM = 0

Anhang

1083

Auflagerkräfte bei Trägern auf zwei Stützen

Stützweite l = lw + 2 ·

t = lw + t = lichte Weite + Auflagertiefe 2

Berechnen der Auflagerkraft in A ΣM = 0 ⇒ – F1 · b + A · l = 0 A =

F1 ⋅ b l

Berechnen der Auflagerkraft in B ΣM = 0 ⇒ + F1 · a – B · l = 0 B =

F1 ⋅ a l

Auflagerkräfte bei Trägern auf zwei Stützen mit gleichmäßig verteilter Last

Auflager

Träger mit gleichmäßig verteilter Last

Berechnen der Auflagerkraft A (Drehpunkt in B) ΣM = 0 A ⋅ l − q ⋅ l =

l l q⋅l = 0 A = q⋅ A=B= FQ = q ⋅ l 2 2 2

Auflagerkräfte bei Trägern auf zwei Stützen mit Teilstreckenlast

A=

FQ ⋅ b l

B=

FQ ⋅ a l

A

1084

Anhang

Druckfestigkeit von Trägerauflagern

Aerf =

Fvorh σ zul

Auflagerlänge l =

Aerf Flanschbreite

Berechnen der Querkräfte und Momente Querkraft Qx

Vorzeichenregelung a) Betrachtung des linken Trägerteils, b) des rechten Trägerteils Moment Mx

Vorzeichenregelung a) Betrachtung des linken Trägerteils, b) des rechten Trägerteils Träger auf zwei Stützen mit einer Einzellast F

Auflagerkräfte A=

F ⋅b l

QAli = 0 QAre = +A = QFli = + A

B=

F ⋅a l

F ⋅b l

QFre = + A – F = – B = – QBli = – B QBre = 0 A

F ⋅a l

Anhang

1085

Träger auf zwei Stützen mit Gleichstreckenlast q Auflager A=B=

Querkräfte q⋅l 2

QAli = 0 = QBre AAre = + A = +

q⋅l 2

Qx = + A – q · x Qbli = + A – q · l = Qbli =

q⋅l –q·l 2

q⋅l q ⋅ l 2q ⋅ l – =− = −B 2 2 2

Momente

MA = MB = 0 Mx = A · x – q · x · l 2

q ⋅ x2 x =A·x– 2 2

l l 2 4

M1/2 = A · − q ⋅ ⋅ l l 2 2

l l l2 l2 = q⋅ −q⋅ 2 4 4 8

M1/2 = q · ⋅ − q ⋅ ⋅ M1/2 =

q ⋅ l2 = max M 8

Träger auf zwei Stützen mit Gleichstreckenlast q und Einzel last F Auflager Momente q ⋅l F ⋅b + l 2 q⋅l F ⋅a + B= l 2 A=

Querkräfte

MA = Mb = 0 a 2 q ⋅ l ⋅ a q ⋅ a2 MF = − = max M 2 2 MF = A ⋅ a − q ⋅ a ⋅

QAli = QBre = 0 QFli = A − q ⋅ a QFre = QFli − F = A − q ⋅ a − F QBli = − B A

1086

Anhang

Spannungsnachweis Spannung =

Kraft F σ = Einheiten: MN/m 2 und N/mm 2 Querschnittsflache A

Druckspannung

F=σ·a

erf A =

Zugkraft Querschnittsflache

Zugspannung

Zugspannung =

Schubspannung

Schubspannung =

Scherkraft Querschnittsflache

F (Bemessungsformel) σ

σ=

F A

τ=

F A

Knickspannung

Die Knickfestigkeit ist abhängig von Baustoff, Querschnittsform und Knicklänge hk. Schlankheit =

A

Knicklänge kleinste Querschnittsbreite

λ

sk i

Anhang

1087

Treppen

Gerade Treppen

n=

s a

Geschoßhöhe Steigungshöhe

n=

h s

Geschoßhöhe Steigungsanzahl

s=

h n

Steigungsverhältnis =

Steigungsanzahl =

Steigungshöhe =

Steigungshöhe Auftrittbreite

Schrittmaßregel 2 Steigungen + 1 Auftrittsbreite = Schrittlänge 2 s + a = 59 – 65 cm 2 s + a = s 63 cm für gängige Berechnungen Bequemlichkeitsformel: Auftrittbreite a – Steigung s = 12 cm Gehsicherheitsformel: Auftrittbreite a + Steigung s = 46 cm Auftrittbreite a = 63 cm – 2 s Die berechnete Auftrittbreite darf auf volle Zentimeter gerundet werden. Die Steigungshöhe ist dagegen mit der Millimeterangabe hinter dem Komma einzuhalten.

A

1088

Anhang

Tangenswert des Steigungswinkels =

Treppenöffnungslänge lT =

Gegenkathete Steigungshöhe s = Ankathete Auftritts a

Durchgangshöhe + Deckendicke tan Steigungswinkel

Gewendelte Treppen

Viertelgewendelte Treppe mit beidseitig verzogenen Stufen

Viertelgewendelte Treppe mit einseitig verzogenen Stufen

Halbgewendelte Treppe

Differenz der Lauflinienlängen Δl =

Verjüngungsmaß Δa=

Gradmaß der Wendelung α =

π · (rm – ri) 2

Differenz der Lauflinienlängen Δl Summe der Verjüngungsteile

180° ⋅ Treppenlauflänge l r⋅π

Lauflänge der Wendeltreppe l =

r ⋅ π ⋅ Gradmaß der Wendelung α 180°

A

Auftrittbreite der Wendeltreppenstufe a =

Laufläge l Steigungsanzahl − 1

Wendeltreppe (Maße in cm)

Anhang

1089

Mauerbogen

Bogenformen a) Rundbogen, b) Segmentbogen, c) scheitrechter Bogen

Kräfte im Bogen

Bogenteile

Bezeichnungen der Bogenteile am Segmentbogen W Widerlager K Kämpferpunkt s Spannweite d Bogendicke

Sch A h b

Schlußstein Anfangsstein Stich oder Bogen höhe Bogentiefe

Fugendicke an der Bogenleibung 0,5 cm am Bogenrücken 2,0 cm Grundsätzlich ungerade Schichtenzahl

Schichtenzahl n = Fugendicke t = n=

Länge der Bogenleibung b1 – Mindestfugendicke Steinhöhe hs (5,2 bzw. 7,1) + Mindestfugendicke

Länge der Bogenleibung b1 – Summe der Steinhöhen Anzahl der Fugen n

b1 − 0,5 cm hs + 0,5 cm

t=

b1 − n ⋅ hs n +1

A

1090

Anhang

r1 =

h s2 + 2 8h

Bogenleibung b1 =

2 r1 ⋅ π ⋅ α 360°

Bogenrücken b2 =

2(r1 + d ) ⋅ π ⋅ α 360°

Holzbau Spannungs- und Festigkeitsberechnungen Der Festigkeitsnachweis ist erbracht wenn die vorhandene Spannung kleiner bzw. gleich der zulässigen Spannung ist. σvorh = σzul Schub- oder Scherkräfte Kraft F τ (tau) = = Fläche A

Druck- und Zugspannungen entstehen durch rechtwinklig zur Querschnittsfläche wirkende Kräfte. σ=

F F F =σ ⋅A A= A σ

σ=

Fvorh Avorh

Fvorh → Nachweis σzul σvorh σ zul

Fzul = Avorh ⋅ σ zul Aerf =

Schubspannungen treten auf, wenn Kräfte zwei Querschnitte in einer Ebene verschieben. τ=

F F F =τ ⋅A A = A τ

τ=

Fvorh Avorh

Fzul = Avorh ⋅ σ zul Aerf =

Fvorh → Nachweis τzul τvorh τ zul

Holzverbindungen und -Verbindungsmittel Versatz Versatzart

Berechnungsformeln für Versätze Überschlagsformel S1 tv1erf ≅ 0,7 ⋅ b

genaue Formel tv1 =

S1 ⋅ cos 2 α /2 b ⋅ σ zul⋅α /2

lv1 =

S1 ⋅ cos α b ⋅ τ Q zul

S1 ⋅ cos 2 α b ⋅ σ D zul⋅α

lv2 =

S2 ⋅ cosα b ⋅ τ Q zul

tv2erf ≅

S2 0,56 ⋅ b

tv2 =

tv2erf ≅

S 1,12 ⋅ b

S = S1 + S2

lv =

S ⋅ cosα b ⋅ τ Q zul

tv1 = 0,8 · tv2 A

Für tv zul gilt

α 50° tv

h 4

h h α > 50° 60° tv = bis 4 6

α > 60° tv

h 6

Anhang

1091

Nagelverbindungen Berechnungsformeln Nageltragfähigkeit Nzul = Nagelanzahl nerf =

500 ⋅ d n2 10 + d n

F N zul

Tragfähigkeit der Nagelverbindung Fzul = m · r · nef · Nzul nef = 10 +

2 (n – 10) 3

Nzul dn F Nzul m r nef

in N in mm Gesamtlast zul. Nagelbelastung Schnittigkeit Anzahl der Nagelreihen wirksame Nagelanzahl

Güteprüfung des Betons Wasserzementwert

Wasserzementwert =

Gewicht des Wassers Gewicht des Zements

Eigenfeuchte: Anmachwasser; Gesamtwassermenge: Zementmenge:

WE WA W Z

Wasserzement:

W/Z =

W Z

Konsistenz Verdichtungsmaß errechnen: V=

40 40 s + s + s3 + s4 = s= 1 2 h 40 − s 4

Druckfestigkeit F A F βWN1 = 1 A F2 βWN2 = A F3 βWN3 = A β WN1 + β WM2 + β WN3 βWS = 3

Nennfestigkeiten: βWN =

Serienfestigkeit:

A

1092

Anhang

Wärmeschutzberechnungen Wärmeleitfähigkeit λ =

W ⋅s m2

K ⋅s⋅ m

Watt ⎡ ⎤ ⎢ Meter ⋅ Kelvin ⎥ ⎣ ⎦

Wärmedurchlasskoeffizient Λ=

λR Rechenwert der Wärmeleitfähigkeit in W/(m ⋅ K) ⎡ W ⎤ = ⎢ m2 ⋅ K ⎥ d Bauteildicke in mm ⎣ ⎦

Wärmedurchlasswiderstand (R) R=

⎡ m2 ⋅ K ⎤ d Bauteildicke in m = ⎢ ⎥ λR Rechenwert der Wärmeleitfähigkeit in W/(m ⋅ K) ⎣ W ⎦

Wärmedurchlasswiderstände der einzelnen Schichten R=

Stoffdicke d =

1 ⋅ λR Λ

d1 d 2 d + ... oder R = Σ 1 λ1 λ2 λ1

Wärmedurchgangswiderstände m2 ⋅ K Rsi (innen), Rse (außen) in W

Wärmedurchgangswiderstand RT ⎡ m2 ⋅ K ⎤ RT = Rsi + R + Rse ⎢ ⎥ ⎣ W ⎦

A

RT

⎡ m2 ⋅ K ⎤ ⎢ ⎥ ⎣ W ⎦

Anhang

1093

Wärmedurchgangszahl (-koeffizient) U U=

1 1 = Rsi + R + Rse RT

⎡ W ⎤ ⎢ m2 ⋅ K ⎥ ⎣ ⎦

Je kleiner der u-Wert eines Bauteils ist, desto geringer ist sein Wärmeverlust um so größer ist der Wärmeschutz.

Wärmeschutznachweis für Gebäude Der Jahres-Heizwärmebedarf QH ergibt sich aus

QH = 0,9 · (QT + QL) – (Οl + Qs) in KWh/a

dem Transmissionswärmebedarf QT dem Lüftungswärmebedarf QL abzüglich den internen Wärmegewinnen Ql den solaren Wärmegewinnen Qs Die Einheit ist KWh/a (Kilowattstunden pro Jahr)

– – – –

Der Transmissionswärmebedarf errechnet sich aus Qt = 84 · (Kw · Aw + KF + AF + 0,8 · KD · AD + 0,5 · KG · AG + KDL · ADL + 0,5 · KAB · AAB) in KWh/a 84 A k W F D G DL AB

Faktor, der die mittlere Heizgradtagzahl von 3500 K · Tage/Jahr berücksichtigt wärmeübertragende Umfassungsfläche Wärmedurchgangskoeffizient an Außenluft grenzende Wände Fenster, Türen Dach- und Deckenflächen Grundfläche (nicht an Außenluft grenzend) Deckenfläche, die das Gebäude nach unten gegen Außenluft abgrenzt abgrenzende Bauteilflachen zu angrenzenden Gebäudeteilen mit wesentlich geringeren Raumtemperaturen Faktor 0,5 und 0,8 Berücksichtigung bauteilspezifischer Temperaturdifferenzen Der Lüftungswärmebedarf QL errechnet sich aus QL = 22,85 · VL (allgemein) QL = 18,28 · VL (mechanisch betriebene Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung) QL = 21,71 · VL (mechanisch betriebene Lüftungsanlagen ohne Wärmerückgewinnung) in KWh/a VL anwendbares Luftvolumen 0,8 · V in m3 Die Faktoren berücksichtigen thermische Eigenschaften der Luft und die Luftwechselzahl. Die internen Wärmegewinne Ql ergeben sich aus Ql = 8 · V Ql = 25 · AN AN = 0,32 · V

in KWh/a (lichte Raumhöhe > 2,60 m) in KWh/a (lichte Raumhöhe < 2,60 m)

A

1094

Anhang

Die Ermittlung der solaren Wärmegewinne Qs erfolgt nach QS = Σ 0,46 · li · gi · AF,j,i 0,46 gi AF,j,i ls lW/0 lN

in KWh/a

mittlerer Nutzungsgrad Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung Fensterflächen 400 KWh/(m2 · a) für Südorientierung des Gebäudes 275 KWh/(m2 · a) für West- und Ostorientierung des Gebäude 160 KWh/(m2 · a) für Nordorientierung des Gebäudes]

Vermessung Winkligkeit von Gebäuden

Prüfen der Rechtwinkligkeit durch Diagonalen

Prüfen der Winkligkeit durch Diagonalen

Prüfen der Absteckung durch Streben

Höhenmessung

A

Ziellinie = bekannte Höhe + Rückblick Neue Höhe = Ziellinie – Vorblick oder Zwischenblick

Anhang

1095

Niv. Formular

Datum:__________ Beobachter:______ Instrument: ______

Wetter:________ ________ Station Pkt. Ablesungen Vorblick Ziellinie oder HöNr. Rückblick Zwischenhenunterschied Δh blick

Bemerkungen Höhe über N.N.

Fehlerverteilung Δhsoll = Anfangshöhe – Endhöhe ΔhIst = Σ Rückblicke – Σ Vorblicke (Σ Summe) Fehler = ΔhSoll – ΔhIst

Berechnungen zum Straßenentwurf Kreisbögen.

b=

2 ⋅ R ⋅ π ⋅ α gon 2 ⋅ R ⋅ π ⋅α° oder b = 360° 400 gon

Verbindung zweier Geraden mit einem Kreisbogen

A

1096

Anhang

Klotoiden. ΔR X, Y

= Tangentenabrückung (Einrückmaß) = Koordinaten eines beliebigen Klotoidenpunkts XM, YM = Koordinaten Krümmungsmittelpunkt TK, TL = kurze und fange Tangente an die Klotoide τ = Tangentenwinkel Klotoide L = Länge Klotoidenast ÜA, ÜE = Übergangsbogen Anfang und Ende R = Radius Hauptbogen M = Mittelpunkt Hauptbogen

R · L = A2

Tabelle A.1: Klotoidentafel für den Parameter A = 50 (Auszug) 1 = 0,020 000 000 A

A2 = 2500 L 12,500 16,667 20,833 22,727 25,000 27,778

τgon 1,989 3,537 5,526 6,577 7,958 9,824

τ° 1 47 26 3 10 59 4 58 25 5 55 08 7 09 43 8 50 31

R 200 150 120 110 100 90

ΔR 0,033 0,077 0,151 0,196 0,260 0,357

XM 6,150 8,332 10,114 11,360 12,494 13,878

A = 50 X 12,499 16,662 20,818 22,703 24,961 27,712

Y 0,130 0,309 0,603 0,782 1,041 1,426

TK 4,167 5,557 6,949 7,584 8,346 9,280

TL 8,334 11,113 13,894 15,160 16,680 18,542

L 12,500 16,667 20,833 22,727 25,000 27,778

Tangentenlänge T

T = tan

γ ⋅R 2

y=R–z

R2 = z2 + x2

y = R – R2 − x2

z2 = R2 – x2

z = R2 − x2

bzw. mit der Näherungsformel y ≈

x2 2R

Gradientenhöhen

A

Für den Höhenplan müssen die Gradientenhöhen aus den horizontalen 1 Längen und bekannten Längsneigungen berechnet werden. s : 100 = Δh : L 100 · Δh = s · L (%) (%) (m) (m)

Δh =

s⋅L 100

Anhang

1097

Kuppen- und Wannenausrundung. T =

s1 − s2 H ⋅ 100 2

f =

T2 2⋅H

H =

2 ⋅ T ⋅ 100 s1 − s2

y = H − H 2 − x2 y≈

x2 2⋅H

Kuppen- und Wannenausrundungen mit folgender Vorzeichenregel 1. Steigung positiv ( + s1, + s2) 2. Gefälle negativ (– s1 – s2) 3. Wannenhalbmesser (Hw) positiv ( + H) 4. Kuppenhalbmesser (Hk) negativ (– H) Neigungen

Neigungswinkel Verhältniszahl 1 : n (h : l) α Böschungen von Baugruben und Lei- Gefälle in Rohrleitungen, tungsgräben u.a. Längsgefälle von Straßen u.a.

Quer- und Längsneigung von Straßen u.a.

Beispiel

Beispiel

Beispiel

Prozentsatz p%

A

1098

Anhang

Rechenwerte für ausgewählte Lastannahmen der DIN 1055 (2002-06) Gegenstand Aluminium Blei Gusseisen Stahl

Wichte (kN/m3) 27,0 114,0 85,0 78,5

Nadelholz (im halbtrockenen Zustand) Laubholz (im halbtrockenen Zustand), je nach Festigkeit Spanplatten nach DIN 68763 Baufurniersperrholz nach DIN 68705-3 Baufurniersperrholz nach DIN 68705-5 Holzfaserplatten, Typ HFM nach DIN 68754-1 Holzfaserplatten, Typ HFH nach DIN 68754-1

5,0 7,0 – 11,0 6,0 6,0 8,0 7,0 10,0

Leichtbeton (je nach Rohdichteklasse)* Normalbeton* Stahlbeton* Schwerbeton*

5,0 – 20,0 24,0 25,0 > 28,0

Granit Kalkstein Quarzit Sandstein Schiefer Mauerwerk aus künstlichen Steinen (je nach Rohdichteklasse, inklusive Fugenmörtel Rohdichteklasse 0,35 / 0,40 / 0,45 / 0,50 Rohdichteklasse 0,55 / 0,60 / 0,65 / 0,70 Rohdichteklasse 0,80 / 0,90 / 1,0 / 1,2 Rohdichteklasse 1,4 / 1,6 / 1,8 / 2,0 / Rohdichteklasse 2,2 / 2,4

28,0 28,0 27,0 27,0 28,0

Gipsputz, 15 mm Kalkzementmörtel, 20 mm Wärmedämmputzsystem (WDPS) Dämmmputz 20 / 60 / 100 mm

Wichte (kN/m2) 0,50 0,60 0,80 0,18 0,40 0,24/0,32/0,40

Gegenstand Asphaltbeton Gussasphalt Estrich Glasscheiben Natursteinplatten Teppichboden

Wichte (kN/m2/cm) 0,24 0,23 0,12 – 0,24 0,25 0,30 0,03

Holzwolleleichtbauplatten, > 100 mm Korkschrotplatten Schaumglas (Rohdichte 0,07g/cm3) Schaumkunststoffplatten

0,04 0,02 0,02 0,004

Gegenstand Drahtputz aus

A

5,5 / 6,0 / 6,5 / 7,0 7,5 / 8,0 / 8,5 / 9,0 10,0 / 11,0 / 12,0 / 14,0 16,0 / 16,0 / 18,0 / 20,0 24,0 / 24,0

Gipsmörtel, 30 mm Kalkmörtel, 30 mm Zementmörtel, 30mm

Anhang

1099

Lotrechte Nutzlasten für Decken, Treppen und Balkone Kategorie A1 A

A2

Nutzung Spitzböden

Wohn- und Aufenthalts räume

A3 B1 B

B2

Büroflächen, Arbeitsflächen, Flure

B3 C1 C2 C

C3 C4 C5

Räume, Versammlungsräume und Flächen, die der Ansammlung von Personen dienen können (mit Ausnahme von unter A, B, D und E festgelegten Kategorien)

D1 D

D2

Verkaufsräume

D3 E1 E2 E E3

Fabriken und Werkstätten, Ställe, Lagerräume und Zugänge, Flächen mit erheblichen Menschenansammlungen

T1 T4)

T2 T3

Z4) 1) 2) 3) 4)

Treppen und Treppenpodeste Zugänge, Balkone und Ähnliches

Beispiele kN/m2 Für Wohnzwecke nicht geeigneter, aber zugänglicher 1,0 Dachraum bis 1,80 m lichter Höhe. Räume mit ausreichender Querverteilung der Lasten. 1,5 Räume und Flure in Wohngebäuden, Bettenräume in Krankenhäusern, Hotelzimmer einschl. zugehöriger Küchen und Bäder. wie A2, aber ohne ausreichende Querverteilung der Lasten. 2,03) Flure in Bürogebäuden, Büroflächen, Arztpraxen, Stations2,0 räume, Aufenthaltsräume einschl. der Flure, Kleinviehställe. Flure in Krankenhäusern, Hotels, Altenheimen, Internaten 3,0 usw.; Küchen u. Behandlungsräume einschl. Operationsräume ohne schweres Gerät. wie B2, jedoch mit schwerem Gerät 5,0 Flächen mit Tischen; z.B. Schulräume, Cafes, Res3,0 taurants, Speisesäle, Lesesäle, Empfangsräume. Flächen mit fester Bestuhlung; z. B. Flächen in Kirchen, 4,0 Theatern oder Kinos, Kongresssäle, Hörsäle, Versammlungsräume, Wartesäle Frei begehbare Flächen; z.B. Museumsflächen, Ausstel5,0 lungsflächen usw. und Eingangsbereiche in öffentlichen Gebäuden und Hotels, nicht befahrbare Hofkellerdecken. Sport- und Spielflächen; z.B. Tanzsäle, Sporthallen, Gym5,0 nastik- und Kraftsporträume, Bühnen. Flächen für große Menschenansammlungen; z. B. in Ge5,0 bäuden wie Konzertsälen, Terrassen und Eingangsbereiche sowie Tribünen mit fester Bestuhlung. Flächen von Verkaufsräumen bis 50 m2 Grundfläche in 2,0 Wohn-, Büro und vergleichbaren Gebäuden. Flächen in Einzelhandelsgeschäften und Warenhäusern. 5,0 Flächen wie D2, jedoch mit erhöhten Einzellasten infolge 5,0 hoher Lagerregale. 1) 1) Flächen in Fabriken und Werkstätten mit leichtem Be5,0 trieb und Flächen in Großviehställen Lagerflächen, einschließlich Bibliotheken. 6,02) Flächen in Fabriken 1) und Werkstätten1) mit mittlerem 7,52) oder schwerem Betrieb, Flächen mit regelmäßiger Nutzung durch erhebliche Menschenansammlungen, Tribünen ohne feste Bestuhlung. Treppen und Treppenpodeste der Kategorie A und B1 3,0 ohne nennenswerten Publikumsverkehr. Treppen und Treppenpodeste der Kategorie B1 mit erheb5,0 lichem Publikumsverkehr, B2 bis E sowie alle Treppen, die als Fluchtweg dienen. Zugänge und Treppen von Tribünen ohne feste Sitzplätze, 7,5 die als Fluchtweg dienen. Dachterrassen, Laubengänge, Loggien usw., Balkone, 4,0 Ausstiegspodeste.

Qk kN 1,0 –

1,0 2,0 3,0

4,0 4,0 4,0

4,0

7,0 4,0

2,0 4,0 7,0 4,0 7,0 10,0

2,0 2,0

3,0 2,0

Nutzlasten in Fabriken und Werkstätten gelten als vorwiegend ruhend. Im Einzelfall sind sich häufig wiederholende Lasten je nach Gegebenheit als nicht vorwiegend ruhende Lasten nach 3.5 einzuordnen. Bei diesen Werten handelt es sich um Mindestwerte. In Fällen, in denen höhere Lasten vorherrschen, sind die höheren Lasten anzusetzen. Für die Weiterleitung der Lasten in Räumen mit Decken ohne ausreichende Querverteilung auf stützende Bauteile darf der angegebene Wert um 0,5 kN/m2 abgemindert werden. Hinsichtlich der Einwirkungskombinationen nach DIN 1055-100 sind die Einwirkungen der Nutzungskategorie des jeweiligen Gebäudes oder Gebäudeteils zuzuordnen.

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Sachwortverzeichnis

Abbildungsprinzip 13 Abdichtung Bodenfeuchtigkeit 274 drückendes Wasser 276 nichtdrückendes Wasser 275 Abdichtungsmaßnahme 270 Abdichtungsstoff, Verarbeitung 271 Abdichtungsverfahren 897 Abfalldeponie 41 Abflussbeiwert mittlerer 866 Abgang 1046 Ablagerung, vulkanische 42 Ablauf 1046 Abrechnung 87 Abreißbewehrung 392 Absperrarmatur 801 Absperrschieber 801 Abstecken 43, 44 Abstellanlage 1021 Abstumpfen 694 Abtrag 87 Abtragsböschung 1044 Abwasser 865 Abwasserreinigung 902 Achsbezug 729 Achsdarstellung 396 Acrylbeschichtung 741 Adaption 1052 Adhäsion 81 Agora 31 Alexandria 30 Allee 1040 Alltagsfahrer 1021 Altablagerung 26 Altlasten 26 Andecken 1035 Angerdorf 31 Anker 698, 701 Anrampung 554, 555 Anrampungsneigung 555 Anreißmaß 762 Anschlussbewehrung 402 Anschlussfuge 735 Anschnitt 562, 564 Ansicht 11

Arbeitsfuge 700 Arbeitskleidung 89 Arbeitsraumbreite 90 Archäologie 28 Aristoteles 30 Armatur 800 Art 191 Art der baulichen Nutzung 7 Asphalt offenporig 692 Asphaltbeton 692 Asphaltdeckschicht (OPA) offenporig 694 Asphaltmastix 692, 693 Asphaltmastix (AM) 694 Asphaltpaket 692 Asphalttragschicht 683 Ästhetik 67 Atemschutz 90 Attikaelement 769 Aufenthalt 535 Aufgelöste Bohrpfahlwand 518 Auflagerart 299 Auflagerkonsole 767 Auflagerkraft 300 Ermittlung von 300 Auflagerpressung 302 Aufmass 27, 43, 87 Aufrauen 694 Aufschäumversuch 80 Aufschüttböschung 1044 Aufstellwinkel 1023 Ausbauquerschnitt 559, 560 Ausblühung 1028 Ausbreitmaß 167 Ausbreitversuch 180 Ausfachungsfläche 733 Ausfallkörnung 693 Ausfüllung-Rendering 287 Ausgleichsabgabe 27 Ausgleichsfeuchte 813 Ausgleichsmaßnahme 27 Aushub 87 Außenputz 587 Außenwand Entwicklung 569

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Sachwortverzeichnis

Aussteifung 752 Aussteifungselement 731 Austrocknungsverhalten 585 Auswechselstab 658

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B Bachpumpe 1052 Balken deckengleich 402 elastisch gebettet 126 Balkenabstand 377 Balkenauflager 377 Balkendecke 380, 381 Balkenkopf 378 Balkenschalung 323 Ballen 1031 Barock/Rokoko 38 Barockzeit 36 Bauamt 531 Bauantrag Allgemein 477 Bauantrag, Erstellung 477 Bauaufsichtsamt 1 Bauentwurf endgültig 532 Baugenehmigungsverfahren 477, 483 Baugeschichte 28 Baugips 219 Baugrenze 9 Baugrube 90 Baugrund 26, 73 Baugrunduntersuchung 27 Bauholz Eigenschaft 430 Handelsform 424 Baukalk 670 Bauklasse 533, 676 Baukosten 482 Bauleitplanung 1, 25 verbindliche 3 vorbereitende 3 Baulinie 9 Baum 1039 Baum, Wachstum 420 Baum/Gehölze 1034 Baumassenzahl (BMZ) 8, 27 Baumgruppe 1040 Baumischverfahren 670 Baumreihe 1040 Baumschutz 26 Baumschutzverordnung 1050

Baunutzungsverordnung (BauNVO) 2, 8 Bauordnungsrecht 40 Bauphysik 570 Bauplanung 1 Baurecht 1 Bauschutt 41 Bausicherheitsschuh 89 Bauspion 51 Baustellenbeton 159, 698 Baustoff 561, 881 Baustoffbedarf Herstellung 243 Baustoffbedarf, Grundlagen 261 Bauteil 561 Bautensicherung 1043, 1044 Bauvoranfrage 1 Bauvorlage 477 Bauweise 9 Bauwerk, Schutzmaßnahmen 269 Bauzeichnung 11 Be- und Entlüftungsventil 802 Beanspruchung bemessungsrelevant 676 Bebauungsplan 1, 5, 25, 1051 Becherfundament 123 Bedarfsstruktur 1050 Befestigungsaufbau 561 Begleitplan landschaftspflegerisch 532 Begrünung extensiv 1036 intensiv 1036 intensive 1036 Belastung 730 Belebtschlamm 902 Belebungsbecken 902 Beleuchtung 1052 Beleuchtungseffekt 1051 Beleuchtungsstärke 1052 Bemaßung Maßanordnung 16 Maßeinheit 16 Maßhilfslinie 16 Maßlinie 16 Maßlinienbegrenzung 16 Maßzahlen 16 Bemessungsregen 867 Bemusterung 287 Benzinabscheider 1047 Bepflanzung 1034 Berechnungsgrundlage 498

Sachwortverzeichnis

Berechnungsverordnung, zweite 500 Beregnung mobil 1047 stationär 1048 Berlin 37 Berstverfahren 899 Beschichtungsverfahren 897 Beschleuniger 166 Beton 39, 41, 99, 159 Angriff, chemisch 173 ausschalen 178 besondere Eigenschaft 171 Eigenschaft 159 Frostwiderstand 172 jung 159 selbsverdichtend 160 Unterwasserschüttung 173 wasserundurchlässig 172 Zusammensetzung 159 Betonauflager 887 Betondeckung 314 Betonkorrosion 704 Betonprüfung 179 Betonrohr 883, 1046 Betonschalungsdruck 131 Betonstahl Eigenschaft 183 Betonstahlmatte 184 Betonstahlsorte 182 Betonstein 1026 Betonstraße 698 Betonverflüssiger 166, 703 Betonzusatzmittel 166, 703 Betonzusatzstoff 703 Betonzuschlag 702 Betriebsmerkmal 533, 535 Bettung 696, 1012 Bewässerung 1047 Bewegungsfuge 408, 750 Bewehrung 698, 735 gestaffelt 397 obere 397 verschränkt 397 zweilagige 398 Bewehrungskorrosion 704 Bewehrungsregel 308 Bewehrungszeichnung 315 Beweissicherungsverfahren 26 Bezugssystem 728 Biegerollendurchmesser 308 Bindemittel 210, 670

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Bitumen 684 bituminös 670 chemische Erhärtung 684 hydraulisch 670 reversibel 684 thermoplastisch 684 Zement 684 Binder 748 Binderauflager 769 Binderschicht 669, 691 Biotop 41 Bitumen polymermodifiziert 686 Bitumenemulsion 688, 695 Blähperlite 599 Blauregen 1039 Blechdicke 737 Blendungsbegrenzung 1052 Blockfundament 123, 767 Blockstruktur 31 Blockstufe 1033 Blower-Door-Verfahren 581 Bluten 165 Boden geschüttet 78 geschütteter 73 gewachsen 78 gewachsener 73 Bodenart leicht lösbar 73 mittelschwer lösbar 73 schwer lösbar 74 Bodenart, fließend 73 Bodenaustausch 87 Bodenbewertung 26 Bodendecker 1034 Bodendurchlässigkeitskonstante 785 Bodeneigenschaft 669 Bodengutachten 26 Bodengütekarte 27 Bodenhorizont 1035 Bodenklasse 73, 87 Bodenprobe gestörte 82 ungestörte 82 Bodensondierung 82 Bodenstabilisierung 669 Bodenverbesserung 669 Bodenverdichtung 671 Bodenverfestigung 87, 669

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Sachwortverzeichnis

Bodenvermörtelung 669 Bodenwasser 706 Bohrbrunnen Vertikal 786 Bohrkopf 900 Bohrpfahl 127 Bonn 31 Bordrinne 710, 711 Böschung 1030 Böschungsfuß 1044 Böschungssicherung 1043, 1044 Brandabschnitt 727 Brandschutz 571, 760, 782 Branntkalk 670 Brauchwasser 781 Brechpunkt nach Fraaß 685 Breitenbestandteil 558 Brennstofflagerung 612 Bretterbinder 748 Brettschichtholz 379, 754 Brettschichtträger (BSH-Träger) 805 Brettstapeldecke 380 Brombeere 1039 Brunnenabsenkung 129 Brunnengründung 129 Brustholz 97 B-Spline-Kurve 67 Buchsbaum 1041 Bügelmatte 185 Bundesbaugesetz (BauGB) 2 Bürgerbeteiligung 6 Buschlage 1030 Busverkehrsfläche 699 C CAD 56, 59 Bemaßung 284 Dacherzeugung 473 Schraffur 287 Treppe 371 Caisson 130 Calciumsulfatestrich 409 Cardo 31 Centriline-Verfahren 897 Chromatreduzierer 166 Compact Pipe - Verfahren 898 D Dach 443, 1036 Dachbalken 377 Dachbegrünung 1036, 1037

intensiv 1037 Dachbinder 465, 754 Dachfirst 9 Dachform 445 Dachgarten 1037 Dachholz 475 Dachkonstruktion 446 Dachlandschaft 1037 Dachmodul 473 Dachteil, Bezeichnung 446 Dachtragwerk, Entwurf 419 Dachtraufe 9 Damm 562, 564 Dämmstoff 40 Dampfdiffusionswiderstand 583 Deckenhöhenplan 715 Deckenöffnung 401 Deckenplatte 768 Deckenrandschalung 404 Deckenziegel 380 Deckschicht 669 Decumanus 31 Dehnfuge 750 Dehnungsfuge 589 Destillation 684 Destillationsbitumen 684 Diagonalpflaster 1013 Diagonalverband 1015 Dichte 88 Dichtungsmittel 166 Dimetrie 148 DIN 18320 1036 Disparität 1050 Disparitätsuntersuchung 1050 Dokumentation 69 Dolomitstein 42 Dom zu Speyer 37 Doppelpentagon 46 Doppeltrapezbinder 748 Dornen 1039 Drainschicht 1029 Dränage 1045 Dränagerohr 1043 Dränrohr 93, 1043, 1044 Dränung 93, 1043 Draufsicht 11 Drehachse 555 Dreieckbinder 748 Dreiecksbinder 755 Dreiecksplatte 386 Drillbewehrung 398

Sachwortverzeichnis

Druckentwässerung 889 Druckfestigkeitsklasse 703 Druckkessel 794 Druckkraft 667 Druckleitungskennlinie 793 Druckluftgründung 130 Druckluftsteuerung 889 Druckminderer 802 Druckrohrleitung 888, 889 Druckspannung 118 Druckstab 808 Druckzwiebel 118 DTV = Durchschnittlicher täglicher Verkehr 558 Dübel 698, 700 besonderer Bauart 757 Dübelholzelement 380 Dübeln besonderer Bauart 816 Duktilitätsprüfung 686 Durchbiegung 389 Durchbiegungsbegrenzung 387 Durchhang 389 Durchlaufpfette 746 Durchlaufplatte 388 E EAE 534, 559 EAHV 559 EAR 05 1022 Efeu 1039 Eigenlast 297 Eigenporigkeit 655 Eiklothoide 543 Einbaukonstruktion 714 Einbindeverfahren 49 Einebenenstoß 396 Einfeldpfette 746 Einlaufrinne 1046 Einlaufseiher 802 Einmessen 44 Einpresshilfe 166 Einpresspfahl 127 Einschnitt 562, 564 Einspülen 95 Einsteigschacht 891 Einzelfundament 123 Einzelmattendarstellung 395 Einzelpumpwerk 889 Einzugsgebiet 865 Eislinsenbildung 79

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Elastizität 686 elastomeren Lager 770 Elastomeres Lager 769 Elementwand 662 Ellipse 66, 67 Emission 26, 40 Endauflager 388 Endauflager, Verankerung 401 Endenergiemenge 574 Energieeinsparverordnung 570, 574 Energieverbrauch 569 Entlastungseinrichtung 98, 870 Entnahmebrunnen 786 Entnahmestelle 794 Entwässerung 98, 1011, 1043, 1044 Entwässerungsbereich 557 Entwässerungsplan 874, 1051 Entwässerungsrinne 710 Entwurfsmerkmal 533, 535 Erdbauwerk 562 Erdbestattung 1050 Erdplanum 668 Ergussgestein 42 Erhärtung chemisch 684 Erneuerung 897 Ersatzmaßnahme 27 Erschließung 535 Erweichungspunkt, Kugel 685 Erweichungspunkt, Ring 685 Estrich 409, 411 schwimmend 409, 411 Estrichart 407 Expositionsklasse 132, 160, 169, 703, 704 Expressionismus 39 Extensivrasen 1041 F Fachwerkbinder 732, 752, 754, 755 Fachwerkssystem Tragverhalten 808 Fachwerkträger 807 Fahrgassenbreite 1023 Fällung 790 Faschine 1031 Faschinen 1030 Faserbeton 160 Faserzement 99 Fassade 1036 Fassadenbegrünung 1036, 1038 Feinkalk 670

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Fels 73 schwer lösbar 74 Fenster 629 Fensterart 641 Fertigrasen 1030 Fertigteilestrich 410 Fertigteiltreppe 357 Festbeton 159, 169, 702 Festbetonprüfung 181 Festigkeitsentwicklung 175 Festigkeitsklasse 162 Fettabscheider 874 Feuchteschutz 571, 582 Feuchtigkeitsschutz 256 Feuerbestattung 1050 Feuerlöschversorgung 800 Feuerungstechnik 41 Finanzierung 482 Firsthöhe 9 Flachbordstein 709, 710 Flachbordstein F 1010 Flachdecke 384 Flächennivellement 54 Flächennutzungsplan 1, 4, 25 Flächenversickerung 871 Flachgründung 121 Flachwurzler 1040 Flechtzaun 1030, 1031 Fließbeton 160, 701 Fließestrich 410 Fließgewässer 788 Fließmittel 166, 703 Flucht 45 Fluchten 45 Fluchtpunkt 44 Flurkarte 2 Flüssigkeit thixotrop 131 Format 191 Formhecke 1041 Formstück 800 Forum 31 Frame-Works-Träger 380 Freifläche 1036 Freiflächenplanung 1007, 1048 Freihecke 1041 Freizeitfahrer 1021 Fremdwasser Qf 866 Frequenzregelung 889 Freudenstadt 36

Friedhofsfläche 1050 Friedrichstadt 36 Frischbeton 159, 167, 701 Frischbetonprüfung 179, 180 Frischbetonrohdichte 181 Frischluftschneise 26 Frosteindringtiefe (Frostzone) 674 Frosteinwirkzone 682 Frostempfindlichkeit 674 Frostempfindlichkeitsklasse 675, 681 Frostschutzschicht 669, 683 Frost-Tausalzwiderstand 703 Fuge 699 Fugenband 126 Fugenbild 689 Fugenfüllstoff 700 Fugenmaterial 696 Fugenprofil 701 Füller 703 Füllholz 377 Fundament, Berechnung 133 Fundamentabtreppung 122 Fundamentaussparung 137 Fundamentbreite 133, 137 Fundamentdurchbruch 137 Fundamenterder 118 Fundamenthöhe 133, 137 Fundamentplan 137 Fundamentplatte 126, 132 Fundamentschlitz 137 Fundamentsteifigkeit 126 Fußboden 405 Fußgängerverkehr 1010 G Garden city 37 Gartenstadt 37 Gaube 474 Gebäudesetzung 124 Gebrauchsrasen 1041 Gebrauchstemperatur 173 Gehölze 1039 Gehörschutz 90 Gehwegplatte 1014 Geländeform 27 Geländeprofil 563 Gelenkanordnung 747 Gelenkpfette 747 Gerade 538 Geräte, optische 46 Geschichte 191

Sachwortverzeichnis

Geschossbalken 376 Geschossdecke 375 Geschossflächenzahl (GFZ) 8, 27 Gesteinskörnung 164, 702 Gesteinsmehl 703 Gewässerausbauplan 1051 Gewässerschutz 26 Giebelbalken 377 Giebelbinder 732 Giebelstütze 732 Giebelwand, Sicherung 472 Gleitfläche 119 Gleitschienen-Verbaueinheiten 98 Gleitsicherheit 119 Glückstadt 36 Gon 88 Gotik 38 Graben 95 Grabenlose Kanalsanierung 899 Gradiente 546, 547 Granit 41 Grenzbebauung 125 Grenzbezug 729 Grenzzustand Gebrauchstauglichkeit 298 Tragfähigkeit 298 Griffigkeit 705 Großbaum 1039 Großflächenschalung 660 Größtkorn 170 Grundbruch 119 Grundbruchsicherheit 130 Grundbuch 2 Grundbuchamt 3 Grundfläche DIN277 504 Grundflächenzahl (GRZ) 8, 27 Grundriss 27 Grundrisse 11 Grundrissform 386 Grundstücksentwässerung 872 Gründungspflanze 1035 Grundwasser 781, 785 Grundwassergewinnung 785 Grundwasserspiegel 117 Grünfläche 1036 Grünflächenverbundsystem 1049 Grünordnungsplan 1051 Grünsektor 1049 Gurtholz 97 Gurtstahlträger 97

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Gussasphalt 692 Gussasphalt (GA) 694 Gussasphaltestrich 409 H Haftwurzel 1039 Hahn 800 Hallenboden 749 Hallentyp 727 Hanau 36 Hängeeisen 97 Hängewerk 462 Hartstoffestrich 410 Haufendorf 31 Haufwerksporigkeit 655 Hausanschluss 797 Hecke 1039, 1040 Heizenergiebedarf 575 Heizestrich 409 Heizraum 612 Heizung 610 Heizungsystem 610 Heizwärmebedarf 575 Helix 67 Hellenismus 30 Hellerau 37 Hersteller 160 HGT 688 Hilfskoordinatensystem 63 Historismus 38 Hochbehälter 792 Hochbordstein 709 Hochbordstein H 1010 Hochpunkt 550 Hofablauf 1046 Höhe 9 Höhenlinie 536 Höhenplan 546 Höhenpunkt 44 Hohlblockstein Beton 209 Holz 40 äußerer Aufbau 421 innerer Aufbau 423 Holzbalkenlage 376 Holzbau 40 Plandarstellung 470 Holzbauweise 39 Holzbohlen 97 Holzkennwert 810 Holzschädling 438

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pflanzlich 439 tierisch 438 Holzschraube 757 Holzschutz 441 bekämpfend 441 chemisch 441 konstruktiv 441 vorbeugend 441 Holztreppe 360 Holzverbindungsmittel 757 Holzwerkstoff 434 Hooksches Gesetz 182 Hopfen 1039 Horizontalbrunnen 786 Hülsenfundament 123 Humus 1035 Hydrant 800 Hydrationswärme 705 Hydrologie 785 Hyperbel 67 I Idealstadtplan 36 Industrieestrich 409, 410 Injektionslanze 87 Injektionsverfahren 87, 897 Innenausbau 40 Instandsetzung 897 Internetrecherche 283 Isolierstoff 40 Isometrie 148 ISO-Normschrift 19 J Jahreswassermenge 783 Jugendstil 39 Jutetuch 705 K Kabinettprojektion 148 Kaiserpfalz 34 Kalk Art 214 Eigenschaft 214 hydraulisch erhärtende 213 Verwendung 214 Kalkhydrat 670 Kalksandstein 41 Kalksandsteine (KS-Steine) 199 Kalkstein 42 Kalksteinmauerwerk 1028

Kanalbau 886 Kanaldiele 97 Kanalführung 872 Kanalisation 1043, 1045 Kanalklinker 893 Kanalsanierung 896 Kanaltiefe 879 Kanalverlegung 887 Kantholzbinder 748 Kapillardepression aszension 81 attraktion 81 Kapillarität 81, 674 Kapillarkondensation 81 Karbonatisierung 179 Karlsruhe 36 Kassettendecke 384 Kassettenwand 738 Kastenrinne 710, 713 Kastenträger 806 Kataster 2 Katasterkarte 2 Kavalierperspektive 148 Kegelschnitt 67 Kehlbalkendach 452 Kellerablauf 1046 Kelleraußenwand 255 Kellergeschoss, planen 191 Kerbenbild 689 Kette 97 Kiel-Gaarden 37 Kippbeanspruchung 733 Klammer 757 Klappe 800 Kläranlage 889, 903 Klärbecken 99 Klärtechnik 901 Klasseneinteilung 167 Klassizismus 38 Kleinbaum 1039 Kletterrose 1039 Klinker 41 Klinkerpflaster 1017 Klothoid 48, 67 Klothoide 541 Klothoidenlineal 544 Klothoidenlinieal 545 Klothoidentafel 544 Knicksicherheit 253 Knotenblech 765 Knöterich 1039

Sachwortverzeichnis

Köcherfundament 124 Kodex 35 Kohäsion 78, 81 Kombiaufsatz 721 Kombinationsbeiwert 298 Konformitätskontrolle 160 Konsistenz 167, 704 Konsistenzklasse 168, 703 Konsistenzprüfung 179 Konstruktionszeichnung 59 Kontamination 26 Kontrollschacht 100, 891, 893 Konus 891 Koordinate 62 absolut 62 polar 62 relativ 62 Koordinatensystem, kartesische 61 Koordinationsebene 729 Koordinationsraum 729 Koppelpfette 746 Korbbogen 48 Korbklothoide 543 Korngrößenverteilung 691 Körnungsziffer 165 Kornzusammensetzung 704 Korrektur 152 Kraftfaserwinkel 811 Kragplatte 401 Kreideschlamm 42 Kreis 66 Kreisbogen 44, 48 Kreisbogen (Radius) 538 Kreiselpumpe 93, 792, 888 Kreislaufwirtschaft 40 Kreisplatte 386 Kreisregner 1047 mobil 1047 Kreuzbalken 379 Kreuzrippengewölbe 38 Kreuzscheibe 46 Kreuzvisier 46 Kronendurchmesser 1040 Krümmungsband 546, 552 Kunstharzestrich 409 Kunststoff 99 Kunststoffrohr 1046 Künzeln 82 Kuppenausrundung 546, 547 Kuppenhalbmesser 548 Kurvenmindestradius 539

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Kurvenparameter 542 Kurvenstein 709 konkav 709 Konvex 709 Kurzrohr-Relining 899 L Lagemessung 43, 45 Lageplan 68 Lager beweglich 299 eingespannt 299 fest 299 Lagerart 299 Lagermatte 184 Lagerungsbedingung 386 Lagerungsdichte 691 Landesbauordnung 2, 9, 40 Längenmessen 44 Längenmessung 45 Längsbewehrung 309 Längsdränung 1044 Längsfuge 700 Längsneigung 546 Längsneigung (s) 547 Längspressfuge 701 Längsscheinfuge 700, 701 Längsschnitte 878 Längsverband 732 Laserstrahl 51 Lastannahme 297 Lastausbreitungswinkel 121 Lastübertragung 700 Lastverteilungswinkel 667 Lavagestein 42 Lehm 40 Lehmbau 41 Leichtbeton 168, 654 Leichtbetonart 655 Leichtbetonstein 202 Leichtflüssigkeitsabscheider 874 Leierpunkt 49 Leimbinder 752 Leimholzbinder 748 Leistungsverzeichnis 413 Leitstaude 1034 Leitungsgraben 90 Letchworth 37 Leuchtdichte 1052 Leuchtdichteberechnung 1052 Lichterkette 1053

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Sachwortverzeichnis

Lichtraumprofil 556 Lignotrend 380 Linienbreite 15 Linienführung 536 räumlich 562 Liniennivellement 52 Listenmatte 400 standardisiert 186 Lochabstand 761 Lochleibung 761 London 31 Lösbarkeit 73 Luftdichtheit 580 Luftkalk 211 Luftpore 703 Luftporenbildner 166, 703 Luftporengehalt 181 Luftwiderstand 67 M Magnesiaestrich 409 Mahlfeinheit 702 Manipulieren 151 Mannheim 36 Marmor 43 Maß der baulichen Nutzung 8 Maßanordnung 17 Masse 87 Maße 191 Massenberechnung, Grundlagen 261 Massivkern 753 Maßordnung, Hochbau 233 Mastix 693 Matte biegen 187 Mattengruppe 396 Mattenstoß 400 Mattentyp 184 Mattenverlegeplan 417 Mauerecke 241 Mauerende gerade 239 Mauerkreuzung 241 Mauermörtel 594 Mauerschicht 236 Mauerstein, künstlich 191 Mauerstoß 241 Mauerwerk 40 einschalig 255 Herstellung 243 Hochbau 247

Mauerwerksbau 39 Mauerwerksfestigkeitsklasse, Eignungsprüfung 260 Mauerziegel (gebrannte 194 Mehlkorn 703 Mehlkornanteil 704 Mehlkorngehalt 165 Mehrdicke 682 Mehrfeldplatte einachsig 391 Membranpumpe 93 Messdatenübernahme 68 Metallfassade 738 Militärperspektive 148 Minderdicke 682 Mindestauflagertiefe 743 Mindestfahrgassenbreite 1024 Mindestgefälle 873, 880 Mindestgrabenbreite lichte 92 Mindestnagelabstand 756 Mindestquerneigung 554, 705 Mineralfaserstoff 602 Mischgutart 689 Mischsystem 98, 870 Mittelbaum 1039 Modulordnung 728 Momentennullpunktabstand 387 Montageverfahren 899 Mörtel 210, 224 Mörtelfugen 236 Muffendruckrohr aus PVC 884 Muldenlage 125 Mulden-Rigolen-Versickerung 871 Muldenrinne 710, 715 Muldenversickerung 871 Multimodul 729 Muschelkalkstein 42 N Nachbehandlung 176 Nachbehandlungsdauer 176 Nachbehandlungsmittel 705 Nachklärbecken 902 Nadelpenetration 685 Nagel 757 Nagelplatte 757 Nagelverbindung 814 Na-Hochdrucklampe 1052 Nancy 36 Nasseinlauf 891

Sachwortverzeichnis

Nass-Saat 1031 Nass-Saate 1030 Natürliches Gestein 42 Naturstein 41 Natursteinmauer 1030 Natursteinmauerwerk 1028 Natursteinpflaster 1015 NA-Zement 702 Negativlage 745 Nennweite 880 Neuß 30 Niedrigenergiehaus 605 Nitrifikation 902 Nivellement 52 Nivellementpunkt 50 Nivellier 50 Nivellierinstrument 45 Nivellierlatte 52 Normalbeton 168, 701, 704 Normal-Null NN 50 Normschrift 18 Nullstab 808 Nutzflächenberechnung (DIN 283) 498 Nutzungsklasse 811 O Oberbau 533, 1011 Oberboden 73 Oberflächenbehandlung 695 Oberflächenschutzschicht 695 Oberflächensymbol 770 Oberflächenversiegelung 26 Oberflächenwasser 706, 781, 785 Oberflächenwassergewinnung 787 Obergurtknoten 755 Obergurtstab 755 Objektplanung 11 Obstbaumwiese 1041 Ökobau 41 Ökobilanz 40 Ortbalken 377 Ortbeton 159, 702 Ortbetonwand 657 Ortgang 9 Orthogestein 42 Orthogonalverfahren 49 Ortsentwässerung 879, 881 P Papierformat 15 Parabel 67

1111

Paragestein 42 Parallelstraßentyp 35 Parallelträger 806 Paris 31, 36 Parken 1022 Parkfläche 1050 Parkstandbreite 1022 Parkstandstiefe 1022 Parkstreifen 557 Partnerorientiertheit 69 Passbolzen 757, 815 Passivhaus 41, 607 Pendelrinne 711 Pentagonprisma 46 Petersdom 38 Pfahlgründung 127 schwebend 127 stehend 127 Pfahlkopf 128 Pfahlrost 128 Pfeilergründung 129 Pfette 746 Pfettendach 455 Pflanzeichen 561 Pflaster sickerfähig 1025 Pflasterbelag 695 Pflasterbett 696 Pflasterdecke 1011, 1012 Pflastermulde 715 Pflasterstein 1011 Pflasterverband 1016 pH-Wert 1036 Pilzdecke 384 Pixelgrafik 59 PKW-Parkstand 1022 Plandarstellung 393 Planfeststellungsverfahren 532 Planum 668 Planungsraum 534 Platte dreiseitig gelagert 401 einachsig gespannt 386, 391 zweiachsig gespannt 386 Plattenbalken 321 Plattenbalkendecke 381, 382 Plattenbelag 695, 1011 Plattendruckversuch 82, 687 dynamisch 84, 673 statisch 82, 673 Plattenstufe 1033

R

1112

R

Sachwortverzeichnis

Polarverfahren 49 Polygon 66 Polygonalverband 1015 Polygonfläche 65 Polystyrolschaum 601 Polyurethanschaum 600 Porenbeton 655, 1043 Porenbetonwand 741 Porenbetonwandplatte 739 Position 63 Positionsplan 393 Positivlage 745 Potentialausgleich 118 Potsdam 36 Powerpoint 69 Präsentation 69 Pressfuge 700 Primärenergiebedarf 574 Primärenergieverbrauch 569 Primärschlamm 902 Proctordichte 673 Proctorkurve 674 Proctor-Verdichtungsgrad 687 Proctorversuch 673 Proctorwassergehalt 673 Profil Elastomeren 701 Profilblech 745 Profilblechwand 736 Profilhöhe 737 Projektaufgabe 279, 365, 511 Projektordner 69 Propellerpumpe 889 Prüfschacht 891 PSV 702 Pultaufsatz 721 Pultdachträger 806 Pumpe 93, 792 Pumpenleistung 787 Pumpensumpf 94, 888 Pumpwerk 888 Punktkurve 67 Pythagoras 45 Q Q-Matte 184, 392 Quadratplatte 386 Quadratrastertyp 35 Qualitätskontrolle 177 Quarzit 43 Quecksilberdampflampe 1052

Quelle 781, 785 Quellen und Schwinden 813 Quellmaß 813 Querdränung 1044 Querkraftbewehrung 311, 387 Querneigungsband 546, 553 Querprofil 54, 564 Querrippentyp 35 Querscheinfuge 700 Querschnittsform 880 Querschnittsschwächung 700 R Radial-konzentrischer Typ 35 Radienfolge 538 Radverkehr 1010 Radverkehrsanlage 1021 Rahm 463 Rahmen 748 Rahmenecke 753, 765 Rahmenschalung 660 Rahmensystem 749 Rakete gesteuert 900 ungesteuert 900 Ramm 127 Rammbrunnen 786 Rammpfahl 128 Rand frei 387 Randabstand 761 Randbefestigung 706 Randbewehrung 392 Randeinfassung 706 Randsparmatte 184 RAS Q 558 Rasen 1035, 1039, 1041 Rasengitterstein 1030, 1031 Rasenmulde 710 Rasenpflaster 1026 Rasensaatmatte 1031 RAS-N 534 RAS-Q 534, 559 Raumfuge 700, 750 Rauminhalt DIN 277 510 Rauminhalte DIN277 504 Raupackung 1031, 1032 Rechteck 65 Rechteckplatte 385, 386

Sachwortverzeichnis

Reckeckbinder 748 Recycling 40 Recyclinghilfe 166 Regelböschung 565 Regelquerschnitt 556, 557, 560 Regenentlastungsanlage 874 Regenklärbecken 876 Regenrückhaltebecken 876, 1051 Regenüberlauf 876 Regenüberlaufbecken 876 Regenwasser 865 Regenwasserabfluss 866 RegFNP 6 regionaler Flächennutzungsplan 6 Reibeversuch 80 Reihenpflaster 1013 Reihenverband 1015 Reinigung biologische 902 mechanische 902 Reliningverfahren 898 Renaissance 38 renaturiert 1051 Rendern 60 Retentionsbecken 1045 Rhizombesatz 1031 Rhododendronhecke 1041 Richtscheit 50 Ringbalken 377 Ringdränung 93, 1044 Ringnetz 798 Ringnetz mit Vermaschung 798 Rinnenaufsatz 721 Rippenbreite 737 Rippendecke 380, 383 R-Matte 184, 392 Rohdichte 88, 168 Rohrbettung 887 Rohrbrunn 95 Rohrgraben 90, 887 Rohrleitungssanierung 897 Rohrmaterial 799 Rohrnetzplan 795 Rohrnetzplän 795 Rohrramme 900 Rohrstrang-Relining 898 Rohstoffe, nachwachsende 40 Rollrasen 1042 Rom 31, 36, 38 Romanik 37 Römerlager 30

1113

Rose 1034 Rothenburg 34 RStO 676 Rückflussverhinderer 802 Rückhaltebecken 99 Rücklaufschlamm 902 Ruhestörung 1051 Rundbordstein 709 Rundbordstein R 1010 Rundholzsteifen 97 Rundplatzdorf 31 S S/Z-Wert 702 Saatmatte 1030 Sammeldruckrohrleitung 889 Sandfang 902, 1045 Sandfänge 99 Sandstein 41, 42 Sandwichelement 739 Sanierung 897 Satteldachträger 806 Sattellage 125 Sauberkeitsschicht 122, 131 Sauerstoffproduzent 1050 Schacht 1046 aus Klinkermauerwerk 1047 aus Ort 1047 Schachtabdeckung 100, 891, 894, 1047 Schalhaut 660 Schallpegel 695 Schallpegelminderung 1038 Schallschutz 571 Schaltafel 405 Schaltschrank 889 Schalung Zimmermannmäßig hergestellt 659 Schalungselement 660 Schalungsträger 405 Schaumbildner 166 Scheibe 733 Scheinfuge 700, 750 Scheitelabflussbeiwert 867 Scheitelklothoide 543 Schichtdicke 576 Schichtenaufbau 669 Schichtquelle 789 Schieber 800 Schlaghammer 900 Schlämmen 695 Schlauch-Relining 898

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1114

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Sachwortverzeichnis

Schlauchwaage 50 Schleuderbeton 174 Schlitzwand 518 Schmutzwasser 865 Schmutzwasserabfluss 866 Schmutzwasserkanal 868 Schneckenpumpe 888 Schneideskizze 395 Schneideversuch 80 Schnellestrich 410 Schnitte 11 Schnittgröße 300, 302 Schnittigkeit 756 Schönbrunn 36 Schraffur 561 Schrägbild 148 Schraubbolzen 757 Schriftfeld 18 Schubkraft 667, 699 Schubsicherung 692 Schuppenform 1015 Schürf 81 Schürfgrube 81 Schürfschlitz 81 Schüttdichte 88 Schutzbrille 89 Schutzestrich 410 Schutzhandschuhe 90 Schutzhelm 89, 95 Schweißen 761 Schweißverbindung 762 Schwerbeton 168, 704 Schwindmaß 813 Sechskant-Holzschrauben 757 Sediment 42 See 788, 1051 Segmentbogenverband 1015 Seitenablauf 721 Seitenrandschalung 405 Seitensprosse 1039 Senkkasten 130 Setzmaß-Klasse 168 Setzung 118, 125 Setzzeit 168 S-Haken 657 Sheddachhalle 728 Sicherheitskonzept 297 Sicherheitsschuhe 95 Sichtbeton 662 Sichtmauerwerk 255 Sickereinrichtung 722, 723

Sickergraben 722 Sickern 722 Sickerrohr 722 Sickerschlitz 722 Sieblinie 704 Sieblinienbereich 704 Silikatbesichtung 741 Sinnbild 795 Sir Ebenezer Howard 37 SL Verbindung 761 Sohlbefestigung glatt 717 rau 717 Sohldruckspannung 121 Sohle 1046 Sollbruchstelle 700 Sonderbauweise Glas 39 Lehm 39 Sondernagel 757 Sonnenkollektor 608 Spannbeton 160 Spannbetonbinder 748 Spannbetondecke 385 Spannbetonhohldiele 744 Spannung 300, 304 Spannungsdehnungsdiagramm 182 Spannungsüberlagerung 124 Sparrendach 447 Sperrschicht 587 Spindel 95 Spindelsteifen 97 Spirale 67 Spitzbögen 38 Spitzenabfluss 870 Spitzendruck 127 Spitzendruckkraft 128 Spitzrinne 710, 711 Splittgerüst 693 Splittmastixasphalt 692 Sportplatzbau 1044 Sprachökonomie 69 Sprachrichtigkeit 69 Spreitlage 1032 Spreizklimmer 1039 Sprengwerk 462 Springbrunnen 1051 Spritzbeton 160, 174 Spülbohrung (Lufthebeverfahren) 786 Spüllanzen 95 Spundwand 98

Sachwortverzeichnis

Stababstand 308 Stabdübel 757, 815 Stabilisierer 166 Stabilität 730 Stabkraft 808, 810 Stachel 1039 Stadtbach 1051 Stadtbauphysik 571 Stadtfluss 1051 Stadtklima 1038 stadtökologisch 1038 Stadtrecht 33 Stahlbesen 705 Stahlbeton 296 Stahlbetonbalken 295 Stahlbetonbau 39 Stahlbetonfertigteil 766 Stahlbetonskelettbau 727 Stahlbetontreppe 351 Stahlbetonvollplatte 384 Stahlbetonwand Mindestbewehrung 658 Stahlbinder 748 Stahlblechformteil 819 Stahlfaser 174 Stahlfaserbeton 126, 174 Stahlgitterträger 385 Stahlhalle 758 Stahlhallendetail 759 Stahlrohr 1047 Stahlskelettbau 727 Stahltreppe 363 Stammdurchmesser 1040 Standardbeton 160, 171 Standrohr 1047 Standsicherheit 248 Standsicherheitsnachweis 98 Startbaugrube 900 Stauden 1034 Stauquelle 789 Steckbügel 658 Steckholzbesatz 1033 Steifen 95, 97 Steigungsstrecke 1021 Steinformat 236 Steinzeug 99 Steinzeugrohr 1045 Steinzeugrohrsystem 883 Steinzugrohr 882 Stellstufe 1033 Stichbalken 376

1115

Stirnplattenanschluss an Stütze 762 biegesteif 762 Stock 1041 Stoff anorganisch 1035 Strapazierrasen 1041 Straßburg 31 Straßenablauf 718, 719, 891, 892 Strassenablauf 1046 Straßenbaubitumen 691 Straßendorf 31 Straßenentwässerung 705 Straßenfunktion 533 Straßengraben 710, 717 Straßenkategorie 535 Straßenmarkttyp 35 Straßenoberbau 667 Straßenquerschnitt 557 Straßenraum 34 Strauch 1034, 1039, 1040 Streckennivellement 52 Streckgrenze 182 Streichbalken 376, 377 Streifenfundament 121 bewehrt 122 unbewehrt 121 Streuobstwiese 1041 Strohdecksaat 1031 Strohdecksaate 1030 Strömungsverhalten 66 Stützbewehrung 399 Stütze 748, 764 Stützenfuß 764 Stützenkopfverstärkung 384 Stützenquerschnitt 767 Stützung 385 Stützweite 386 Systemhalle 727 Systemschalung 131, 659 T Tachymeter 54 Tageslicht 571 Talsperre 788 Tangierende Bohrpfahlwand 518 Tauchelektrode 889 Tauwasser 583 Tauwassergefährdung 584 Teich 1051 Teichpumpe 1052

R

1116

R

Sachwortverzeichnis

Teilsicherheitsbeiwert 298 Teilsickerrohr 93 Temperaturbelastung 591 Tennenbelag 1042 Tennenplatzaufbau 1042 Theodolit 48 Tiefbau 51 Tiefbehälter 792 Tiefbordstein 709 Tiefbordstein T 1011 Tiefengestein 42 Tiefpunkt 550 Tiefwurzler 1040 Ton 1043 Tragdeckschicht 691 Träger öffentlicher Belange (TÖB) 1 Trägeranschluss 762 Trägerbohlenwand 98 Trägerschalung 660 Tragrichtung 386 Tragschicht 406, 669, 749 mit hydraulischen Bindemittel 683 ohne Bindelmittel 683 Tragschichtbinder hydraulisch 670 Tragstöße 396 Tragwerkselement flächenartig 295 stabförmig 295 Tragwerksplanung 11 Transmissionswärmeverlust 577 Transport 729 Transportbeton 159, 167, 698 Trapezbinder 748 Trapezprofil 737 Trapezstahldecke 381 Trassierungselement 540 Traufe 9 Traufhöhe 9 Trennschicht 409, 411 Trennsystem 98, 870 Treppe 1033 Bauzeichnung 335 Begriff 329 Bezeichnung 329 gemauert 358 Geschichte 329 gewendelte Läufe 347 Treppe, konstruieren 329 Treppenart 333 Treppenbau

Gesetz 341 Norm 341 Verordnung 341 Treppenbau, Planungsgrundlage 341 Treppenbauberechnung 344 Treppenbauregel 344 Treppenkonstruktion 351 Trier 30 Trinkwasser 781 Trockeneinlauf 891 Trockenfestigkeit 80 Trockenmauer 1029 Trockenwetter 866 Tropenholz 40 Tuff 42 Tümpel 1051 Tür 629 Tuschefüller 16 Typprogramm 766 U Überdeckung 879 Überflurhydrant 800 Übergangsbogen 543 Übergangsbogen/Klothoide 541 Übergreifungslänge 746 Übergreifungsstoß 312 Überhangbreite 1023 Überkorn 696 Überlaufquelle 789 Überlaufventil 1045 Überschnittene Bohrpfahlwand 517 Überwachungsklasse 160, 178 Uferschutz 1031 Umgebungsbedingung 132 Umkehrosmose 790 Umweltverträglichkeit 40 Umweltverträglichkeitsprüfung (UVPG) 532 Ungleichförmigkeitszahl 675 Ungleichförmigkeitszahl U 676 Unterbau 668 Unterfangung 521 Unterflurhydrant 800 Untergrund 667, 668, 749 Unterhaltung 531 Unterlage 695 Unterlage, Allgemein 477 V Vakuum-Baupumpe 93

Sachwortverzeichnis

Vakuumbeton 174 Vakuumboden 95 Vakuumverfahren 95 Vaux-le-Vicomte 36 Vegetationsschicht 1037 Vektorgrafik 59, 60 Ventil 800 Verankerung 309 Verästelungsnetz 797 Verband 765, 1012 Verbandart 236 Verbandsart 237 Verbau 95 gepfändet 97 senkrecht 97 waagerecht 95 Verbaubox 97 Verbindung 535 Verbindungsmittelabstand 814 Verblenderverband 592 Verbundbedingung 296 Verbundestrich 409, 410 Verbundsteinpflaster 1017 Verdichtung 84 dynamisch 672 statisch 672 Verdichtungsprüfung 168 Verdrängerpumpe 889 Verfahrensablauf 6 Verfasser 160, 169 Verformung 307 Verformungsmodul 687 Verglasung 639 Vergussmasse 697 Verkehr ruhend 1010 ruhender 1022 Verkehrsraum 556 Verkehrssicherheitspflicht 1051 Verklebung 692 Vermessungsarbeit 43 Versailles 36 Verschleißbeanspruchung 750 Verschleißschicht 749 Verschleißwiderstand 172, 704 Versenkregner 1048 Versickern 722 Versickerung 870 Versickerungsschacht 871 Verständlichkeit 69 Verwender 160

1117

Verwindung 554 Verzahnung 692 Verzögerer 166, 703 Viereckregner 1047 Ville envelopée 35 Visiertafel 51 Visualisierung 69 Vollbetonplatte 744 Vollsickerrohr 93 Vollwandträger 806 Volumen 87 Vorentwurf 531 Vorflut 1043, 1045 Vorklärbecken 902 Vorlagen-Datei 60 Vorsatzbeton 702 Voute 383 W w/z Wert 163 Wahlgrabstätte 1050 Waldhufendorf 31 Waldrebe 1039 Wand aussteifende 249 nichttragend 252 tragend 248 Wandart 247 Wandaussteifung 378 Wandbalken 376 Wandkonstruktion einschalig 257 Wandöffnung 658 Wandriegel 733, 741, 763 Wandschalung 659 Wandscheibe 730 Wandtafel 768 Wannenausrundung 546, 547 Wannenhalbmesser 548 Wärmebrücke 579 Wärmedämmmaterial 598 Wärmedämmschicht 591 Wärmedehnung 700 Wärmedurchgangswiderstand 577 Wärmeleitfähigkeit 576 Wärmeleitung 573 Wärmeschutz 571 Wärmespeicherfähigkeit 578 Wärmestrahlung 573 Wärmeströmung 573 Wärmetransmission 573

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1118

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Sachwortverzeichnis

Wärmeübergangskoeffizient 577 Wärmeübergangswiderstand 576 Wasserangriff 270 Wasseraufbereitung 789 Wasserbedarf 781 Wasserbehälter 792 Wasserdampfdiffusion 583 Wasserdruck 117 Wassereffekt 1051 Wasserfläche 1051 Wassergehalt optimal 673, 688 Wassergewinnung 785 Wasserhaltung 92, 130 geschlossene 886 offene 886 Wasserhaltung (Grundwasserabsenkung) 886 Wasserhaushalt 783 Wasserhaushaltsgleichung 784 Wasserlauf 1051 Wasserspeicherung 791 Wasserspiel 1051 Wasserturm 792 Wasserverbrauch 783 Wasserversorgung 781 Wasserverteilung 794 Wasserwaage 50 Wasserwerk 790 Wasserzementwert 162 Wechsel (Balken) 377 Wegebeziehung 1010 Wegeweisung 1021 Weiher 1051 Weiler 31 Wein Echter 1039 Wilder 1039 Weißbuchenhecke 1041 Wellstegträger 806 Welwyn Garden City 37 Wendeklothoide 543 Wendeltreppe 347 Wien 31 Windbock 753

Windripse 753 Windverband 752 Winkeln 44 Winkelprisma 46 Winkelspiegel 46 Wohnbaufläche 7 Wohnfläche (Wohnflächenverordnung – WoFV) Berechnung 499 Wohnflächenberechnung (DIN 283) 498 Wuchshöhe 1039 Wurzeleigenschaft 1040 Wurzelkletterer 1039 X X-Maß 659 Z Zeichen 561 Zeichnungsträger 15 Zement 215 Zementestrich 409 Zementklinker 702 Zementleim 689 Zentralitätsstufe 534 Zentralmischverfahren 670 Zentrierleiste 388 Zentrifugalkraft 67 Ziegel 41 Ziegeleinhängedecke 380 Ziegelelementdecke 381 Ziegelmauerwerk 1028 Zielbaugrube 900 Zierrasen 1041, 1042 Zugabewasser 163, 703 Zugband 753 Zugdiagonale 753 Zugkraftdeckungslinie 322 Zugstab 808 Zugstange 765 Zulagebewehrung 397 Zusammensetzung 170 Zusatzstoff 166 Zweiebenenstoß 396 Zwischenbalken 376

Bautechnik fur Bauzeichner

Grundlagen der Bautechnik

Bewehren nach DIN 1045-1 fur Bauzeichner und Konstrukteure: Tabellen und Beispiele GERMAN

Deutsch fur Pflegekrafte: Kommunikationstraining fur den Pflegealltag

Fur Magic

Fur Factor

Fur Factor

Fur Play

Bautechnik für Fliesen-, Platten- und Mosaikleger, 2. Auflage

Soldaten fur Kahalo

Eine Bestie fur Arkon

Young Fur Traders

Fur Helioten unsichtbar

Countdown fur KOROMBACH

Three Fur All

Passion Fur Three

Rekruten fur Arkon

Requiem fur den Smiler

fur and fang

Fangs, Fur and Snowballs

Rettung fur die Posbis

Bomben fur Topsid

Requiem fur einen Ewigen

Bomben fur den Brutkosmos

Fur Helioten unsichtbar

Einsatz fur Bully

Gebrauchsanweisung fur Hamburg

Surrounded by Fur

Protect and Fur

Keine Rettung fur Schlachtschiff

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