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1StahlbaunormenKommentierte Stahlbauregelwerke

Dr.-Ing. Sascha Hothan

Dipl.-Ing. Christoph Ortmann

Dr.-Ing. Karsten Ketlege

HagedornKommunikation

68519 ViernheimMax-Planck-Straße 13

Tel. 0 62 04 – 6 00 86 Fax: 0 62 04 – 60 08 66email: [email protected]

HillerMedienHerr HillerStahlbau-Kalender 2010HOTHAN-01 – SEITE 1

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Stahlbau-Kalender 2010Herausgegeben von Ulrike KuhlmannCopyright c 2010 Ernst & Sohn, BerlinISBN: 978-3-433-02939-8

2 1 Kommentierte Stahlbauregelwerke






Inhaltsverzeichnis

Hinweis zum Beitrag 5

Zeichenerklarung und Abkurzungen 5

1 Grundnormen mit Erlauterungen 6

1.1 DIN 18 800 StahlbautenTeil 1: Bemessung und Konstruktion 6

Vorwort 6

1 Allgemeines 71.1 Anwendungsbereich 71.2 Normative Verweisungen 8

2 Bautechnische Unterlagen 9

3 Begriffe und Formelzeichen 113.1 Grundbegriffe 113.2 Weitere Begriffe 143.3 Haufig verwendete Formelzeichen 14

4 Werkstoffe 164.1 Bauteile 164.2 Verbindungsmittel 214.2.1 Schrauben, Niete, Kopf- und Gewinde-

bolzen 214.2.2 Schweißzusatze, Schweißhilfsstoffe 234.3 Hochfeste Zugglieder 244.3.1 Drahte von Seilen 244.3.2 End- und Zwischenverankerungen 244.3.3 Zugglieder aus Spannstahlen 254.3.4 Qualitatskontrolle 254.3.5 Charakteristische Werte fur mechanische

Eigenschaften von hochfesten Zuggliedern 25

5 Grundsatze fur die Konstruktion 285.1 Allgemeine Grundsatze 285.2 Verbindungen 285.2.1 Allgemeines 285.2.2 Schrauben- und Nietverbindungen 305.2.3 Schweißverbindungen 355.3 Hochfeste Zugglieder 385.3.1 Querschnitte 385.3.2 Verankerungen 385.3.3 Umlenklager und Schellen fur Spiralseile 395.3.4 Umlenklager und Schellen fur Zugglieder

aus Spannstahlen 40

6 Annahmen fur die Einwirkungen 41

7 Nachweise 437.1 Erforderliche Nachweise 437.2 Berechnung der Beanspruchungen aus den

Einwirkungen 457.2.1 Einwirkungen 457.2.2 Beanspruchungen beim Nachweis der

Tragsicherheit 467.2.3 Beanspruchungen beim Nachweis der

Gebrauchstauglichkeit 48

7.3 Berechnung der Beanspruchbarkeiten ausden Widerstandsgroßen 49

7.3.1 Widerstandsgroßen 497.3.2 Beanspruchbarkeiten 507.4 Nachweisverfahren 517.5 Verfahren beim Tragsicherheitsnachweis 577.5.1 Abgrenzungskriterien und Detail-

regelungen 577.5.2 Nachweis nach dem Verfahren

Elastisch-Elastisch 617.5.3 Nachweis nach dem Verfahren

Elastisch-Plastisch 657.5.4 Nachweis nach dem Verfahren

Plastisch-Plastisch 717.6 Nachweis der Lagesicherheit 737.7 Nachweis der Dauerhaftigkeit 75

8 Beanspruchungen und Beanspruchbarkeitender Verbindungen 78

8.1 Allgemeine Regeln 788.2 Verbindungen mit Schrauben oder Nieten 788.2.1 Nachweise der Tragsicherheit 788.2.2 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit 838.2.3 Verformungen 848.3 Augenstabe und Bolzen 848.4 Verbindungen mit Schweißnahten 868.4.1 Verbindungen mit Lichtbogenschweißen 868.4.2 Andere Schweißverfahren 938.5 Zusammenwirken verschiedener

Verbindungsmittel 938.6 Druckubertragung durch Kontakt 94

9 Beanspruchbarkeit hochfester Zuggliederbeim Nachweis der Tragsicherheit 94

9.1 Allgemeines 949.2 Hochfeste Zugglieder und ihre

Verankerungen 959.2.1 Tragsicherheitsnachweise 959.2.2 Beanspruchbarkeit von hochfesten

Zuggliedern 959.2.3 Beanspruchbarkeit von Verankerungskopfen 979.3 Umlenklager, Klemmen und Schellen 989.3.1 Grenzquerpressung und Teilsicherheitsbeiwert

989.3.2 Gleiten 99

Anhang A (normativ) Regelungen 100A.1 Sonderregelungen fur die Stahlsorte St 52-3 100A.2 Bescheinigungen 100A.3 Kennzeichnung der Erzeugnisse 100A.6 Ausfuhrungen 100A.7 Nachweis der Nahtgute 100A.8 Fertigungsbeschichtungen 100

Anhang B (normativ) Liste der zuruck-gezogenen oder ersetzten Normen undtechnischen Regelwerke soweit sie inBezug genommen werden 100

Literaturhinweise 105

3Inhalt






1.2 DIN 18 800 StahlbautenTeil 2: Stabilitatsfalle, Knickenvon Staben und Stabwerken 106

Vorwort 106

1 Allgemeines 1071.1 Anwendungsbereich 1071.2 Normative Verweisungen 1071.3 Begriffe 1081.4 Haufig verwendete Formelzeichen 1081.5 Grundsatzliches zum Tragsicherheits-

nachweis 1101.5.1 Allgemeines 1101.5.2 Tragsicherheitsnachweis bei Berechnung der

Schnittgroßen nach der Elastizitatstheorie 1141.5.3 Tragsicherheitsnachweis bei Berechnung der

Schnittgroßen nach der Fließgelenktheorie 116

2 Imperfektionen fur Stabe und fur Stabwerkeaus planmaßig geraden Staben 116

2.1 Allgemeines 1162.2 Vorkrummung 1172.3 Vorverdrehung 1182.4 Gleichzeitiger Ansatz von Vorkrummung

und Vorverdrehung 120

3 Einteilige Stabe 1203.1 Allgemeines 1203.2 Planmaßig mittiger Druck 1213.2.1 Biegeknicken 1213.2.2 Biegedrillknicken 1233.3 Einachsige Biegung ohne Normalkraft 1233.3.1 Allgemeines 1233.3.2 Behinderung der Verformung 1243.3.3 Nachweis des Druckgurtes als Druckstab 1283.3.4 Biegedrillknicken 1283.4 Einachsige Biegung mit Normalkraft 1303.4.1 Stabe mit geringer Normalkraft 1303.4.2 Biegeknicken 1303.4.3 Biegedrillknicken 1313.5 Zweiachsige Biegung mit oder ohne

Normalkraft 1333.5.1 Biegeknicken 1333.5.2 Biegedrillknicken 134

4 Mehrteilige, einfeldrige Stabe 1354.1 Allgemeines 1354.2 Haufig verwendete Formelzeichen 1354.3 Ausweichen rechtwinklig zur

stofffreien Achse 1374.3.1 Schnittgroßenermittlung am Gesamtstab 1374.3.2 Nachweis der Einzelstabe 1384.3.3 Nachweis der Einzelfelder von

Rahmenstaben 1384.4 Mehrteilige Rahmenstabe mit geringer

preizung 1394.5 Konstruktive Anforderungen 140

5 Stabwerke 1415.1 Fachwerke 1415.1.1 Allgemeines 1415.1.2 Knicklangen planmaßig mittig gedruckter

Fachwerkstabe 1415.2 Rahmen und Durchlauftrager mit

unverschieblichen Knotenpunkten 1455.2.1 Vernachlassigbarkeit von Normalkraft-

verformungen 1455.2.2 Definition der Unverschieblichkeit von

Rahmen 1465.2.3 Berechnung der Aussteifungselemente 1475.2.4 Berechnung von Rahmen und

Durchlauftragern 1475.3 Rahmen und Durchlauftrager mit

verschieblichen Knotenpunkten 1495.3.1 Vernachlassigbarkeit von Normalkraft-

verformungen 1495.3.2 Verschiebliche ebene Rahmen 1495.3.3 Elastisch gelagerte Durchlauftrager 154

6 Bogentrager 1566.1 Mittiger Druck (Stutzlinienbogen) 1566.1.1 Ausweichen in der Bogenebene 1566.1.2 Ausweichen rechtwinklig zur Bogen-

ebene 1596.2 Einachsige Biegung in Bogenebene mit

Normalkraft 1626.2.1 Ausweichen in der Bogenebene 1626.2.2 Ausweichen rechtwinklig zur

Bogenebene 1626.3 Planmaßig raumliche Belastung 164

7 Planmaßig gerade Stabe mit ebenendunnwandigen Querschnittsteilen 165

7.1 Allgemeines 1657.2 Berechnungsgrundlagen 1667.3 Wirksame Breite beim Verfahren

Elastisch-Elastisch 1677.4 Wirksame Breite beim Verfahren

Elastisch-Plastisch 1707.5 Biegeknicken 1707.5.1 Spannungsnachweis beim Verfahren

Elastisch-Elastisch 1707.5.2 Vereinfachte Nachweise 1707.6 Biegedrillknicken 1727.6.1 Nachweis 1727.6.2 Planmaßig mittiger Druck 1727.6.3 Einachsige Biegung ohne Normalkraft 1727.6.4 Einachsige Biegung mit Normalkraft 1747.6.5 Zweiachsige Biegung mit oder ohne

Normalkraft 174

Anhang A (infnormativ) Liste der zuruck-gezogenen oder ersetzten Normen undtechnischen Regelwerke soweit sie inBezug genommen werden 175

Literaturhinweise 176

4 1 Kommentierte Stahlbauregelwerke






1.3 SynopseDIN 18800 Teile 1 und 2 DCEurocode 3-1-1; -1-8; -1-10; -1-11 177

1.4 DIN 18800 StahlbautenTeil 3: Stabilitatsfalle, Platten-beulen 186

1.5 Literatur zum KommentarDIN 18000 Teile 1 und 2 187

1.6 DIN 18800 Stahlbauten,Teile 4 und 5 188

2 DIN 18800 Stahlbauten, Teil 7 188

3 DIN 18801 Stahlhochbau, Bemessung,Konstruktion, Herstellung 188

4 Muster-Liste der TechnischenBaubestimmungen 189

4.1 Vorbemerkungen 1894.2 Muster-Liste Lastannahmen mit Anlagen 1904.3 Muster-Liste Metallbau mit Anlagen 1934.4 Muster-Liste Sonderkonstruktionen mit

Anlagen 197

5 Normen und Richtlinien fur den Stahlbau 201

6 Zulassungen des Deutschen Institutsfur Bautechnik DIBt 204

6.1 Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen 2046.1.1 Verzeichnis Sachgebiet Verbundbau 2046.1.2 Verzeichnis Sachgebiet Metallbau –

Werkstoffe 2056.1.3 Verzeichnis Sachgebiet Metallbau und

Metallbauarten 2086.2 Europaische Technische Zulassungen 223

7 Bauregelliste A, Bauregelliste Bund Liste C 225

7.1 Zuordnung der Bauprodukte fur den Stahlbauzu den Zeilen (lfd. Nr.) der Bauregelliste ATeil 1 225

7.2 Zusammenstellung der Anlagen zurBauregelliste A Teil 1 Abschnitte 4 (Stahlbau),15 (Behalter, Rohre) und 16 (Geruste) 231

7.3 Stahlsorten fur den bauaufsichtlichgeregelten Bereich 236

7.4 Auszug aus der Bauregelliste A Teil 2 2387.5 Auszug aus der Bauregelliste B Teil 1

Abschnitt 1 2407.6 Bauprodukte der Liste C aus dem Bereich

Stahl/Stahlbau 242

2StahlbaunormenVerbundtragwerke aus Stahl und Beton,Bemessung und Konstruktion –Kommentar zu DIN 18800-5Ausgabe Marz 2007

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Gerhard Hanswille




HillerMedienHerr HillerStahlbau-Kalender 2010HANSWILLE – SEITE 1

1.3.10 12:19hgd / juf Version 9.1 M110L:/SBK_2010/3B2/19886_Hanswille/0.ES/Hanswille.3d


2 2 Verbundtragwerke – Kommentar zu DIN 18800-5






Inhaltsverzeichnis

Vorwort 5

1 Einleitung 5

2 Inhalt und Gliederung der Norm 6

3 Bezeichnungen 7

4 Bautechnische Unterlagen 7

5 Sicherheitskonzept 95.1 Allgemeines 95.2 Bemessungswert des

Tragwiderstandes 105.3 Grenzzustande der Tragfahigkeit 135.4 Grenzzustande der Gebrauchstauglichkeit 13

6 Dauerhaftigkeit 14

7 Werkstoffe 167.1 Baustahl 167.2 Betonstahl 177.3 Beton 187.4 Verbundmittel 21

8 Tragwerksberechnung 218.1 Allgemeines 218.2 Einflusse aus Tragwerksverformungen und

Imperfektionen 228.3 Schnittgroßenermittlung 238.3.1 Allgemeines 238.3.2 Mittragende Gurtbreite bei der

Schnittgroßenermittlung 248.3.3 Elastische Schnittgroßenermittlung 268.3.4 Grenzzustand der Tragfahigkeit –

elastische Tragwerksberechnung mitMomentenumlagerung 40

8.3.5 Berechnung nach derFließgelenktheorie 41

8.4 Klassifizierung der Querschnitte 43

9 Nachweise in den Grenzzustanden derTragfahigkeit 45

9.1 Verbundtrager 459.2 Querschnittstragfahigkeit von

Verbundtragern 469.2.1 Allgemeines 469.2.2 Vollplastische Querschnittstragfahigkeit 479.2.3 Dehnungsbeschrankte

Querschnittstragfahigkeit 549.2.4 Elastische Querschnittstragfahigkeit 549.3 Biegedrillknicken 56

9.4 Verbundsicherung bei Verbundtragern 609.4.1 Allgemeines 609.4.2 Verteilung von Verbundmitteln 639.4.3 Ermittlung der Langsschubkrafte 659.4.4 Beanspruchbarkeit von

Verbundmitteln 679.4.5 Konstruktionsregeln fur die Ausbildung der

Verbundsicherung 739.5 Langsschubtragfahigkeit des Betongurtes 749.6 Nachweis gegen Ermudung 789.6.1 Allgemeines 789.6.2 Ermudungsfestigkeit 799.6.3 Einwirkungen, Schnittgroßen und

Spannungen 809.6.4 Nachweisverfahren 819.7 Verbundstutzen 829.7.1 Allgemeines, Bemessungsverfahren 829.7.2 Allgemeines, Nachweisverfahren 839.7.3 Nachweis der Gesamtstabilitat

nach dem vereinfachtenNachweisverfahren 84

9.7.4 Lasteinleitung 97

10 Nachweise in den Grenzzustandender Gebrauchstauglichkeit 107

10.1 Allgemeines 10710.2 Schnittgroßen und Spannungen 10710.3 Spannungsbegrenzungen 10710.4 Begrenzung der Rissbreite und

Nachweis der Dekompression 10810.4.1 Allgemeines 10810.4.2 Mindestbewehrung 10910.4.3 Begrenzung der Rissbreite ohne direkte

Berechnung 11010.5 Begrenzung der Verformungen 11010.6 Schwingungsverhalten 114

11 Verbunddecken 11411.1 Grundlagen und Definitionen 11411.2 Konstruktionsgrundsatze 11611.3 Erforderliche Nachweise fur das Profilblech

im Bauzustand 11611.4 Nachweise in den Grenzzustanden der

Tragfahigkeit im Endzustand 11711.4.1 Allgemeines 11711.4.2 Ermittlung der Schnittgroßen 11711.4.3 Querschnittstragfahigkeit 11911.4.4 Nachweis der Langsschubtragfahigkeit 12111.5 Nachweise in den Grenzzustanden der

Gebrauchstauglichkeit 125

12 Literatur 126

3Inhalt






Beispiel1: Einfeldtrager in Verbundbauweise 1331.1 Allgemeines 1331.2 Werkstoffe 1331.3 Lastannahmen 1341.3.1 Standige Einwirkungen 1341.3.2 Veranderliche Einwirkungen 1341.4 Nachweise im Grenzustand der

Tragfahigkeit 1341.4.1 Teilsicherheitsbeiwerte und Bemessungs-

schnittgroßen 1341.4.2 Berechnung des vollplastischen

Grenzmomentes Mpl,Rd 1341.4.3 Berechnung der plastischen Querkraft-

tragfahigkeit Vpl,Rd 1351.4.4 Nachweis der Verbundsicherung 1351.4.5 Schubsicherung des Betongurtes 1361.5 Nachweise im Grenzzustand der

Gebrauchstauglichkeit 1371.5.1 Berechnung der Reduktionszahlen 1381.5.2 Ermittlung der Querschnittswerte 1381.5.3 Ermittlung der Verformungen aus standigen

Lasten und Verkehrslasten 1391.5.4 Ermittlung der erforderlichen �berhohung fur

die Verformungsanteile aus den standigenEinwirkungen und dem Schwinden 140

Beispiel2: Durchlauftrager in Verbundbauweise 1432.1 Allgemeines 1432.2 Werkstoffe 1432.3 Querschnittskenngroßen und Klassifizierung 1442.3.1 Mittragende Breite des Betongurtes 1442.3.2 Querschnittsklassen 1442.3.3 Elastische Querschnittswerte 1462.4 Lastannahmen 1482.4.1 Standige Einwirkungen 1482.4.2 Veranderliche Einwirkungen 1482.4.3 Teilsicherheitsbeiwerte und Bemessungs-

schnittgroßen 1482.5 Schnittgroßenermittlung 1492.5.1 Grenzzustand der Tragfahigkeit 1492.5.2 Schnittgroßenermittlung nach der

Fließgelenktheorie 1512.6 Nachweis der Tragsicherheit 1522.6.1 Nachweis der vollplastischen Momenten-

tragfahigkeit 1522.6.2 Biegedrillknicknachweis 1532.6.3 Nachweis der Verbundsicherung 1542.6.4 Schubsicherung des Betongurtes 1562.7 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit 1572.7.1 Ermittlung der Verformungen aus standigen

Lasten und Verkehrslasten 1582.7.2 Ermittlung der erforderlichen �berhohung 1602.7.3 Beschrankung der Rissbreite 1602.7.4 �berprufung des elastischen Verhaltens im

Gebrauchszustand 163

Beispiel3: Verbundstutze 1653.1 Einwirkungen 1653.2 Querschnittswerte 1653.3 Werkstoffe 1663.4 Vollplastische Normalkraft 1663.5 Nachweis fur Versagen um die schwache

Querschnittsbiegeachse 1673.6 Nachweis fur Versagen um die starke

Querschnittsbiegeachse 1673.6.1 Ermittlung der Schnittgroßen 1673.6.2 Berechnung der polygonalen

Interaktionskurve 1693.6.3 Tragfahigkeitsnachweis 1703.6.4 Berucksichtigung von Querkraften 1713.7 Verbundsicherung 1713.7.1 Nachweis der Lasteinleitung 171

Beispiel4: Verbunddecke 1734.1 Allgemeines 1734.2 Werkstoffe 1734.3 Querschnittswerte 1734.4 Einwirkungen 1744.5 Betonierzustand 1744.6 Elastische Schnittgroßenermittlung im

Endzustand 1744.7 Bemessung – Grenzzustand der

Tragfahigkeit 1754.7.1 Ermittlung der Momententragfahigkeit im

Feldbereich 1754.7.2 Nachweis der Momententragfahigkeit – Feld 1764.7.3 Ermittlung der Momententragfahigkeit im

Stutzbereich 1784.7.4 Ermittlung der Querkrafttragfahigkeit 1784.8 Nachweise im Grenzzustand der

Gebraustauglichkeit 1804.8.1 Durchbiegungsbeschrankung 1804.8.2 Weitere Nachweise 180

von den Vorgaben der Tragwerksplanung abgewichenwird und bei Tragern ohne Eigengewichtsverbundauf der Baustelle unplanmaßig Tragerunterstutzungenvorgesehen werden, kann es im Endzustand zu erheb-lichen Abweichungen bei den Verformungen kommen.Ein weiteres Beispiel zeigt Bild 4a. Der dargestellteDurchlauftrager kann z. B. nach den dargestellten Vari-

anten A und B hergestellt werden, bei denen dieDurchlaufwirkung durch Anordnung eines Kontaktstu-ckes am Trageruntergurt zu einem beliebigen Zeitpunkthergestellt werden kann. Im Fall A wird das Kon-taktstuck erst nach dem Betonieren angeordnet. DieBetonierlasten wirken somit auf einfeldrige Stahltrager.Nach Erharten des Betons und Anordnung des Kon-

8 2 Verbundtragwerke – Kommentar zu DIN 18800-5






Bild 4. Einfluss der Belastungsgeschichte und Einfluss von Systemwechseln auf die Schnittgroßen und Verformungen

Auswertung von Versuchsergebnissen nach EN 1990[33]. Die Anpassung der Berechnungsmodelle (z. B.vollplastische Momententragfahigkeit) an die Ver-suchsergebnisse erfolgte durch Einfuhrung eines An-passungsfaktors bei der Betondruckfestigkeit. DieserAnpassungsfaktor betragt nach Eurocode 4 [1] bei voll-plastischer Ermittlung der Querschnittstragfahigkeitunabhangig von der Beanspruchungsart 0,85. Erberucksichtigt im Wesentlichen Einflusse aus der Last-dauer und aus dem Unterschied zwischen vollplas-tischer und dehnungsbeschrankter Querschnittstragfa-higkeit.Da der Einfluss der Lastdauer und der weiteren Ein-flusse im Eurocode 4 durch den zuvor erlauterten An-passungsfaktor erfasst wird, ergibt sich der Bemess-ungswert der Betondruckfestigkeit nach Eurocode 4[1] und Bild 8 zu fcd (EC4) = fck / gc.Wie bereits zuvor erlautert, verwendet DIN 18800-5[6] fur die Bemessung der Betonquerschnittsteile alsBezugsnorm DIN 1045-1. Da in dieser Norm der Be-

messungswert der Druckfestigkeit des Betonsfcd (DIN 1045) = a fck/gc unter Berucksichtigung desAbminderungsbeiwertes a definiert ist, wird in DIN18800-5 abweichend von Eurocode 4 kein weitererAbminderungsfaktor fur die vollplastische Spannungs-verteilung im Betongurt berucksichtigt (siehe Bild 8).Dieser Einfluss wird mit ausreichender Genauigkeitdurch den abgeminderten Bemessungswert der Be-tondruckfestigkeit fcd (DIN 1045) erfasst. Er beruck-sichtigt neben den Einflussen nach DIN 1045, Ab-schnitt 9.1.6 auch die zuvor beschriebenen Einflusseaus der vereinfachten Berechnung mit vollplastischenSpannungsblocken. Eine weitere Reduktion des Be-messungswertes der Betondruckfestigkeit und derHohe des vollplastischen Spannungsblocks gemaßDIN 1045-1, Bild 25 ist daher bei Verbundbauteilennicht erforderlich.In den letzten Jahren wurden vielfach Verbundstutzenmit Querschnitten ausgefuhrt, die nicht mithilfe desvereinfachten Nachweisverfahrens in DIN 18800-5 be-

11Sicherheitskonzept






Bild 8. Zur Festlegung des Bemessungswertes der Betondruckfestigkeit nach Eurocode 4 undDIN 18800-5

Bild 9. Ermittlung des Tragwiderstandes bei nichtlinearer Berechnung

3Verbundstutzen

Dr.-Ing. Norbert Sauerborn

Dr.-Ing. Joachim Kretz




HillerMedienHerr HillerStahlbau-Kalender 2010SAUERBORN – SEITE 1

5.3.10 13:07hgd / juf Version 9.1 M110L:/SBK_2010/3B2/19859_Sauerborn/1.AK/Sauerborn.3d


2 3 Verbundstutzen






Inhaltsverzeichnis

1 Einfuhrung 31.1 Vorbemerkung 31.2 Entwicklungsgeschichte des Verbundbaus –

Historisches 31.3 Typen von Verbundstutzen 41.3.1 Vollstandig einbetonierte Stahlprofile 41.3.2 Teilweise einbetonierte Stahlprofile 51.3.3 Ausbetonierte Hohlprofile 51.3.4 Ausbetonierte Hohlprofile mit Einstellprofilen 51.3.5 Sonderformen von Verbundstutzen-

querschnitten 51.4 Normungssituation 7

2 Nachweis der Gesamtstabilitat imKaltzustand 7

2.1 Einfuhrung 72.2 Nachweis der Gesamtstabilitat nach

vereinfachten Verfahren 72.2.1 Grundlagen, Anwendungsgrenzen 82.2.2 Vollplastische Querschnittstragfahigkeit 92.2.3 Effektive Biegesteifigkeit und Langzeitverhalten

des Betons 102.2.4 Vereinfachte Nachweisverfahren fur

Verbundstutzen 112.2.4.1 Nachweis fur zentrischen Druck 112.2.4.2 Nachweis bei Druck und einachsiger Biegung 142.2.4.3 Nachweis bei Druck und zweiachsiger

Biegung 152.3 Allgemeines Nachweisverfahren 162.4 Nachweis/Besonderheiten von

Verbundstutzenquerschnitten mitVollkernprofilen 18

3 Gebrauchstauglichkeit 193.1 Einfuhrung 193.2 Grundlagen der Verformungsberechnungen 203.2.1 Kriechen 203.2.2 Schwinden 213.3 Verformungen 21

4 Brandschutz 254.1 Einfuhrung 254.2 �berblick uber Nachweisverfahren von

Bauteilen 264.3 Nachweisformate und statische

Randbedingungen 274.3.1 Allgemeines Nachweisformat 274.3.2 Vereinfachtes Nachweisformat 274.3.3 Lagerungsbedingungen von Stutzen 284.3.4 Anschlusse 284.4 Tabellarische Nachweisverfahren (Stufe 1) 284.4.1 Allgemeines 28

4.4.2 Verbundstutzen mit vollstandig einbetoniertemStahlprofil 29

4.4.3 Verbundstutzen mit teilweise einbetoniertemStahlprofil oder ausbetoniertem Hohlprofil 29

4.4.4 Maximale Stutzenlange und Knicklange 304.4.5 Bemessungsbeispiel:

Brandschutzklassifizierung einer betongefulltenHohlprofilverbundstutze mittels Tabellen 30

4.5 Vereinfachte Nachweisverfahren (Stufe 2) 324.6 Allgemeine Nachweisverfahren (Stufe 3) 324.7 Versuche 334.8 Naturbrandverfahren 334.9 Ausblick 34

5 Verbundsicherung und Krafteinleitung 345.1 Einfuhrung 345.2 Krafteinleitungsbereiche 345.3 Verbundsicherung außerhalb der

Krafteinleitungsbereiche 39

6 Anwendung und konstruktive Ausbildung 396.1 Vorbemerkung 396.2 Bauliche Durchbildung und Konstruktives 396.3 Anschluss Stutze – Stahlbetonbauteil 416.3.1 Einfuhrung 416.3.2 Stutzenfußverankerung 416.3.3 Einbauteile 436.4 Anschlusse im Skelettbau 446.4.1 Stutzenstoße 446.4.2 Trageranschlusse 456.5 Verbundstutzen fur Flachdecken 476.5.1 Grundlagen des Durchstanzens 476.5.2 Maßgebende rechnerische Deckendicke 486.5.3 Kontinuitat der Stutzbewehrung 486.5.4 Kollapsbewehrung 496.5.5 Lasteinleitung bei Innenstutzen 506.5.6 Besonderheiten bei Randstutzen 506.6 Systemstutzen 52

7 Ausfuhrung 527.1 Planung 527.2 Herstellung 537.2.1 Fertigung 537.2.2 Korrosionsschutz 537.2.3 Betonarbeiten 547.3 Montage 56

8 Zusammenfassung und Ausblick 56

9 Literatur 579.1 Normen und Richtlinien 579.2 Veroffentlichungen 58

Dieser Abschnitt wurde aber in der Neufassung derDIN 1045 von 1972 wieder gestrichen, da man ent-schieden hatte, dass „einbetonierte Stahlstutzen ir-gendwo anders“ geregelt werden mussten.Unter Leitung von Roik [45–49] begannen in den 70er-Jahren zahlreiche Forschungsarbeiten an Verbund-stutzen, die in die Verbundstutzennorm DIN 18806[24] von 1984 mundeten.Als Weiterentwicklung der Emperger-Saule mit massi-vem Gusseisen kann die von Boll und Vogel [50] 1969vorgestellte Verbundstutze mit massivem Stahlkern, dieStahlkernstutze, angesehen werden. Sie zeichnet sichdurch eine hohe Tragfahigkeit, eine einfache Stoßaus-bildung und eine hohe Feuerwiderstandsdauer aus.Eine Erhohung der Tragfahigkeit gegenuber der reinenStahlkernstutze wird erreicht, wenn zusatzlich zummassiven Stahlkern ein stahlerner Außenmantel alsRund- oder Rechteckprofil eingesetzt wird. Solchebetongefullten Hohlprofilstutzen mit Vollkernprofilenwurden beispielsweise beim Bau des Millennium-Towers in Wien 1999 verwendet [53].Das Additionsgesetz ist auch heute noch Grundlagevereinfachter Berechnungsverfahren der nationalenNorm, der DIN 18800-5 [2] sowie der europaischen

Norm, der DIN EN 1994-1-1 [20]. Danach ermitteltsich der plastische Normalkraftwiderstand eines Ver-bundstutzenquerschnitts, ohne Berucksichtigung vonBiegeknicken, aus der Summe der Widerstande der ein-zelnen Querschnittsteile zu:

Npl,Rd = Aa · fyd + Ac · ac · fcd + As · fsd

mit den Teilflachen Aa, Ac und As, und den Bemes-sungswerten der Festigkeiten fyd, fcd und fsd.

1.3 Typen von Verbundstutzen

Die in der Praxis haufig verwendeten Querschnitts-typen werden nachfolgend kurz bez. ihrer Eigenschaf-ten (Vor-/Nachteile) beschrieben. Insbesondere Brand-schutzanforderungen und die moglichen konstruktivenAusbildungen der Anschlusse beeinflussen neben ge-stalterischen Vorgaben im Wesentlichen die Wahl desQuerschnitts.

1.3.1 Vollstandig einbetonierte Stahlprofile

Vollstandig einbetonierte Stahlprofile erreichen auchbei voller Lastausnutzung ohne weitere Zusatzmaßnah-men eine hohe Feuerwiderstandsdauer. Wegen deshohen Beton- und Bewehrungsanteils ist dieser Quer-schnittstyp gunstig hinsichtlich der Materialkosten zubewerten. Die aufwendige konstruktive Ausbildungvon Anschlussen, die fehlende Moglichkeit einer nach-traglichen Verstarkung sowie die hohen Schalungskos-ten sind bei der Querschnittswahl zu bedenken.

4 3 Verbundstutzen






Bild 3. Saulen mit Formstahlbewehrung nach DIN 1045von 1943 [23]

Bild 4. Stahlkernstutze [50]

Bild 5. Betongefullte Hohlprofilstutzen mit Vollkernprofilen,Millennium-Tower, Wien 1999 [53]

Bild 6. Beispiele fur vollstandig einbetonierte Stahlprofile

4Verbundtrager und Deckensysteme

Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Kurz

Prof. Dr.-Ing. Martin Mensinger

Jun.-Prof. Dr.-Ing. Christian Kohlmeyer

Dr.-Ing. Ingeborg Sauerborn

Dr.-Ing. Norbert Sauerborn




HillerMedienHerr HillerStahlbau-Kalender 2010KURZ – SEITE 1

5.3.10 11:24hgd / juf Version 9.1 M110L:/SBK_2010/3B2/19842_Kurz/1.AK/Kurz.3d


2 4 Verbundtrager und Deckensysteme






Inhaltsverzeichnis

1 Einfuhrung 5

2 Geschossdecken 52.1 Einleitung 52.2 Bemessung des Profilblechs im Bauzustand 72.3 Verbunddecken 72.3.1 Vorbemerkung 72.3.2 Bezeichnungen 82.3.3 Verbundwirkung und Versagensarten 92.3.4 Konstruktionsgrundsatze 122.3.4.1 Mindestabmessungen 122.3.4.2 Zuschlagstoffe 122.3.4.3 Betonstahlbewehrung 132.3.4.4 Mindestauflagertiefe 132.3.5 Schnittgroßenermittlung 142.3.6 Grenzzustand der Tragfahigkeit 152.3.6.1 Querschnittstragfahigkeit 152.3.6.2 Langsschubtragfahigkeit nach dem

m+k-Verfahren 162.3.6.3 Langsschubtragfahigkeit nach dem

Teilverbundverfahren 182.3.6.4 Querkrafttragfahigkeit 222.3.6.5 Durchstanzen 222.3.7 Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit 222.3.7.1 Beschrankung der Rissbreite 222.3.7.2 Verformungsbegrenzung 222.3.8 Sonderfalle 232.3.8.1 Bleche fur große Spannweiten im Bauzustand 232.3.8.2 Verwendung von Leichtbeton 232.3.8.3 Schwimmende Auflagerung 232.3.8.4 Nicht vorwiegend ruhende Beanspruchung 232.3.9 Bemessung im Brandfall 242.3.10 Zusammenfassung 252.4 Additivdecken 252.4.1 Vorbemerkung 252.4.2 Bemessungskonzept 262.4.2.1 Bauzustand 262.4.2.2 Endzustand (Kaltfall) 272.4.2.3 Brandfall 292.4.2.4 Dauerhaftigkeit 292.4.2.5 Gebrauchstauglichkeit 302.4.2.6 Bewehrungsfuhrung 312.4.2.7 Auswirkungen des Deckensystems auf die

Bemessung der Verbundtrager 312.4.3 Konstruktive Ausbildung 322.5 Montage und Bauausfuhrung 322.5.1 Planung und Vorarbeiten 322.5.2 Lagerung und Transport 332.5.3 Montage 332.5.4 Durchschweißtechnik 342.6 Zusammenfassung 35

3 Verbundtrager mit großen Stegoffnungen 353.1 Einleitung 353.2 Tragverhalten und Versagensarten im Bereich

von großen Stegoffnungen 353.2.1 Prinzipieller Lastabtrag 35

3.2.2 Besonderheiten bei Verbundtragern 353.2.3 Versagensarten 383.3 Wesentliche Bestandteile eines

ingenieurmaßigen Nachweiskonzepts fur den�ffnungsbereich 38

3.3.1 Allgemeines 383.3.2 Maßgebende globale Schnittgroßen

Mg und Vg 393.3.3 Lokale mittragende Breite des Betongurts 393.3.4 Normalkrafte in den Teiltragern 393.3.5 Verteilung der Querkrafte auf die beiden

Teiltrager 393.3.6 Maßgebende Querkrafte des Stahltragers

an den �ffnungsrandern 403.3.7 Zugkrafte der Kopfbolzendubel am

�ffnungsrand 2 423.3.8 Nachweis der Querkraftragfahigkeit

des Betongurts 433.3.9 Nachweis des oberen Teiltragers auf Biegung

und Biegung mit Langskraft 453.3.10 Nachweis des unteren Teiltragers 453.3.11 Nachweis der Kopfbolzendubel im �ffnungs-

bereich 463.3.12 Weitere Nachweise und erganzende Hinweise 473.4 Bemessung von durchlaufenden

Verbundtragern mit großen Stegoffnungen 473.5 Schlussbemerkung 49

4 Multifunktionale Deckensysteme 494.1 Einfuhrung 494.2 Schalltechnische Anforderungen an Decken 504.2.1 Vorbemerkung 504.2.2 Luftschall 504.2.3 Trittschall 524.2.4 Verbesserung der schalltechnischen

Eigenschaften leichter Decken 534.2.5 Schallschutzanforderungen an Decken im

Wohnungsbau und bei Burogebauden 554.2.6 Zusammenfassung Schallschutz 564.3 Schwingungsverhalten leichter

Deckenkonstruktionen 564.3.1 Vorbemerkung 564.3.2 Dynamische Anregung und Berechnung der

Schwingantwort von Decken bei Wohn- undBurogebauden 57

4.3.3 Vereinfachtes Verfahren zur Berechnungder Schwingantwort 57

4.3.3.1 Vorbemerkung 574.3.3.2 Beschreibung der dynamischen Eigenschaften

von Deckenkonstruktionen uber Eigenfrequenz,modale Masse und Dampfung 58

4.3.3.3 Verbesserung der dynamischenEigenschaften von Deckenkonstruktionen ohneDampferelemente 61

4.3.3.4 Passive Dampfer fur Deckenelemente 614.3.3.5 Exemplarische Betrachtung des Schwingungs-

verhaltens einer weitgespannten Decke 62

3Inhalt






4.3.4 Bewertung der dynamischen Eigenschaften vonDeckenkonstruktionen hinsichtlich des Nutzer-komforts 64

4.3.5 Zusammenfassung Schwingungen 674.4 Anforderungen aus dem Brandschutz 674.4.1 Allgemeine Anforderungen an Decken 674.4.2 Anforderungen an Doppel- und

Hohlraumboden 684.5 Thermische Aktivierung von Decken zur

Gebaudeklimatisierung 694.6 Aktuelle Konstruktionsformen 704.6.1 Slim-Floor-Bauweise unter Verwendung

von Walzprofilen 70

4.6.2 Slim-Floor-Bauweise mit demPeikkor DELTABEAM 72

4.6.3 Gefaltete Deckenkonstruktion beim Hochhaus„WestendDuo“ in Frankfurt am Main 74

4.6.4 Slimline Buildings / Infra+ 754.6.5 Topfloor integral 794.6.6 Deckensystem Con4 82

5 Danksagung 84

6 Literatur 846.1 Normen und Richtlinien 846.2 Veroffentlichungen 86

2 7 Verbundanschlusse nach Eurocode




HillerMedienHerr HillerStahlbau-Kalender 2010KUHLMANN – SEITE 2

25.1.10 12:47hgd / juf Version 9.1 M110L:/SBK_2010/3B2/19831_Kuhlmann/0.ES/Kuhlmann.3d

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung 5

2 Klassifizierung der Anschlusse 62.1 Allgemeines 62.2 Klassifizierung nach der Steifigkeit 62.3 Klassifizierung nach der Tragfahigkeit 62.4 Klassifizierung nach der Rotationsfahigkeit 7

3 Tragwerksberechnung –global und lokal 8

3.1 Einflusse aus der Tragwerksverformung 83.2 Berechnungsverfahren 93.2.1 Allgemeines 93.2.2 Verfahren zur Schnittgroßenermittlung fur

Verbundrahmen des Hochbaus 93.2.3 Berucksichtigung der Anschlusse in der

Systemberechnung 11

4 Klassische Verbundknoten 124.1 Allgemeines 124.2 Gelenkige Anschlusse 134.2.1 Allgemeines 134.2.2 Konstruktionsprinzipien 134.2.2.1 Schraubverbindungen 134.2.2.2 Kontaktverbindungen 164.3 Anschlusse mit Durchlaufwirkung – allgemein 174.4 Anschlusse mit Durchlaufwirkung

(biegesteif, volltragfahig) 184.4.1 Allgemeines 184.4.2 Konstruktionsprinzipien 204.5 Anschlusse mit Durchlaufwirkung

(biegetragfahig) 204.5.1 Allgemeines 204.5.2 Konstruktionsprinzipien 214.5.3 Vorgehen bei der Dimensionierung 22

5 Verformbare Verbundknoten alsStirnplattenanschluss 23

5.1 Allgemeines 235.2 Die Komponentenmethode 235.2.1 Allgemeines 235.2.2 Berechnungsablauf 245.2.3 Knotenkomponenten 245.2.4 Tragfahigkeiten der Einzelkomponenten

am Anschluss 275.2.5 Steifigkeiten der Einzelkomponenten

am Anschluss 275.2.6 Das Modell des aquivalenten T-Stummels 285.2.7 Zusammenbau der Momenten-

Rotations-Kurve 295.2.8 Rotationsfahigkeit des Anschlusses 305.3 Nachweis der Tragfahigkeit 315.3.1 Allgemeines 315.3.2 Momententragfahigkeit 315.3.3 Querkrafttragfahigkeit 325.4 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit 325.4.1 Allgemeines 32

5.4.2 Nachweis der Rotationskapazitat 325.4.3 Rissbreitenbeschrankung 335.5 Konstruktionsprinzipien zur Verbesserung

der Duktilitat 335.5.1 Allgemeines 335.5.2 Kriterien fur die duktile Ausbildung des

T-Stummels am Stahlknoten 345.5.2.1 Allgemeines 345.5.2.2 Einfluss der Stirnplattendicke/

Schraubendurchmesser 355.5.2.3 Einfluss der Stahlgute 365.5.2.4 Einfluss der Schraubenanordnung 365.5.3 Kriterien fur eine duktile Ausbildung der

Betonplatte auf Zug 385.5.3.1 Allgemeines 385.5.3.2 Einfluss der Bewehrungskategorie 385.5.3.3 Einfluss des Bewehrungsgrads 385.5.3.4 Einfluss der Dubelanordnung im Stutzbereich 395.5.4 Kriterien fur die Ausbildung des

Druckbereiches 40

6 Beispiel eines Stirnplattenanschlusses 416.1 Geschraubter verformbarer

Stirnplattenanschluss 416.2 System 416.3 Anschluss 426.4 Berechnung der Tragfahigkeit des

Anschlusses 436.4.1 Allgemeines 436.4.2 Berechnung der Komponente Stutzensteg

auf Schub (CWS) 436.4.3 Berechnung der Komponente Stutzensteg

auf Druck (CWC) 436.4.4 Berechnung der Komponente Tragergurt

auf Druck (BFC) 456.4.5 Berechnung der Komponente Tragersteg

auf Zug (BWT) 456.4.6 Berechnung der Komponente Stutzensteg

auf Zug (CWT) 466.4.7 Berechnung der Komponente Stutzengurt

auf Biegung (CFB) 466.4.8 Berechnung der Komponente Stirnplatte

auf Biegung (EPB) 486.4.9 Berechnung der Komponente Bewehrung

auf Zug (RFT) 496.4.10 Zusammenstellung der Komponenten-

tragfahigkeiten 506.4.11 Berechnung des Grenzmoments Mj,pl,Rd 516.5 Nachweis des Rahmenfeldes 526.5.1 Nachweis fur gegebene Belastung 526.5.2 Vergleich mit gelenkiger Anschlussvariante 526.6 Bestimmung der Steifigkeit 536.7 Nachweis ausreichender Rotationsfahigkeit 566.8 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit 576.8.1 Allgemeines 576.8.2 Nachweis der Durchbiegung 576.8.3 Nachweis der Rissbreitenbeschrankung 58

3Inhalt




HillerMedienHerr HillerStahlbau-Kalender 2010KUHLMANN – SEITE 3

25.1.10 12:47hgd / juf Version 9.1 M110L:/SBK_2010/3B2/19831_Kuhlmann/0.ES/Kuhlmann.3d

7 Beispiel eines Fahnenblechanschlusses 597.1 Beispiel Fahnenblechanschluss gelenkig 597.1.1 Allgemeines 597.1.2 Statisches System und Einwirkungen 607.1.3 Anschluss 607.1.4 Nachweis der Tragfahigkeit 617.1.5 Nachweis ausreichender Rotationskapazitat 637.2 Biegetragfahiger Fahnenblechanschluss mit

Druckstuck 647.2.1 Allgemeines 647.2.2 Bestimmung der Tragfahigkeit 647.2.3 Bestimmung der Steifigkeit 66

8 Zusammenfassung und Schlussfolgerung 67

9 Nomenklatur 68

10 Literatur 69

6Sandwichelemente im Hochbau

Prof. Dr.-Ing. Jorg Lange

Prof. Dr.-Ing. Klaus Berner




HillerMedienHerr HillerStahlbau-Kalender 2010LANGE – SEITE 1

25.1.10 12:44hgd / juf Version 9.1 M110L:/SBK_2010/3B2/19830_Lange/0.ES/Lange.3d


2 6 Sandwichelemente im Hochbau






Inhaltsverzeichnis

1 Einfuhrung 3

2 Herstellung 3

3 Tragverhalten 43.1 Sandwichprinzip 43.2 Berucksichtigung der Schubsteifigkeit 43.3 Versagensarten 73.3.1 Knittern 73.3.2 Deckblechfließen 93.3.3 Schubversagen 93.3.4 Innenauflager 93.3.5 Endauflager 93.4 Temperaturdifferenz 103.5 Axialbelastung 10

4 Befestigung 104.1 Einleitung 104.2 Direkte Befestigung 104.3 Indirekte Befestigung 11

5 Langzeitverhalten – Kriechen 11

6 Konstruktives 116.1 Fugen 116.2 �ffnungen 126.3 Begehung und Punktlasten 136.4 Drehbettung fur Pfetten 136.5 Warme und Schall 136.6 Brandschutz 136.7 Beschichtung 146.7.1 Korrosionsschutz 146.7.2 Farbgruppen 156.8 Baukonstruktive Details 15

7 Formale Grundlagen 157.1 Nachweis der Verwendbarkeit in Europa 157.1.1 Europaische Norm 157.1.2 ECCS/CIB Empfehlungen 167.2 Nachweis der Verwendbarkeit in Deutschland 167.2.1 Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen 167.3 Qualitatssicherung und Kennzeichnung 16

8 Bemessung 178.1 Bemessungskonzept 178.2 Beanspruchungen 17

8.3 Beanspruchbarkeiten 178.3.1 Grenzzustand der Tragfahigkeit 178.3.2 Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit 188.3.3 Charakteristische Beanspruchbarkeiten 188.4 Berechnung der Beanspruchungen aus den Ein-

wirkungen 188.4.1 Berechnungsverfahren 188.4.2 Hilfsmittel auf der Basis der Sandwichtheorie 198.4.2.1 Anwendbare Formeln fur einfache Systeme 198.4.2.2 EDV-Programme (Freeware) fur einfache Systeme

198.4.2.3 Allgemeine Stabwerkprogramme (Trager mit

schubweichem Verbund) 198.4.2.4 Spezialsoftware 208.5 Erforderliche Rechenwerte 208.6 Versagensarten und relevante Lastfalle 218.7 Lastfallkombinationen und Sicherheitskonzept

218.7.1 Kombination der Einwirkungen im Grenzzustand

der Tragfahigkeit 218.7.2 Kombination der Einwirkungen im Grenzzustand

der Gebrauchstauglichkeit 228.7.3 Materialsicherheitsbeiwert 22

9 Praxisgerechte Bemessung von Wand- undDachelementen anhand von Beispielen 22

9.1 Grundlagen 229.2 Gewahlte Bauteile 229.2.1 Wandelement mit beidseitig linierten (quasi-

ebenen) Deckblechen 239.2.2 Dachelement mit außerer profilierter und innerer

linierter (quasi-ebener) Deckschicht 239.3 Einfeld-Wandelement mit quasi-ebenen Deck-

schichten 239.4 Zweifeld-Wandelement (gleiche Stutzweiten) mit

quasi-ebenen Deckschichten 259.5 Einfeld-Dachelement mit einer trapezprofilierten

Deckschicht 279.6 Zweifeld-Dachelement (gleiche Stutzweiten) mit

einer trapezprofilierten Deckschicht 35

10 Literatur 37

1 Einfuhrung

Sandwichplatten, bestehend aus zwei dunnen, metalli-schen Deckblechen, die durch einen schubweichenKern miteinander verbunden sind (Bild 1), haben inden vergangenen Jahrzehnten ein großes Einsatzfeld er-obert. Große Steifigkeit und Tragfahigkeit, gepaart mitgeringem Gewicht, machen sie zu einem sehr gutenBauteil fur die Dach- und Wandbekleidung im Hoch-bau (Bild 2). Ein weiterer Vorteil ist ihre hervorragendeWarmedammung, der in Zeiten stetig steigender Ener-giepreise, verbunden mit dem Wunsch nach Reduktiondes CO2-Ausstoßes, große Bedeutung zukommt. Sand-wichelemente erlauben eine schnelle Bauausfuhrung,da sie die Funktionen „Tragen“, „Dichten“ und „Dam-men“ in einem Bauteil vereinen. Ihre Bedeutung ist inden vergangenen 50 Jahren kontinuierlich mit ihremMarktanteil gestiegen. Im Jahre 2008 wurden inDeutschland uber 12 Millionen Quadratmeter Dach(40 %) und Wand (60 %) mit Sandwichelementen ver-kleidet.Worin liegt der Erfolg dieser Bauweise? In einer Um-frage gaben die befragten Architekten unter anderemdie beschleunigte Bauausfuhrung, die Kosteneinspa-rung und die bauphysikalische Qualitat als primareVorteile an. Auch die vielfaltigen architektonischenGestaltungsmoglichkeiten sowie Flexibilitat bei Um-bau und Erweiterung wurden genannt (s. auch [12]).Sicher spielt auch die industrielle Herstellung eine

Rolle, da sie zu maßgenauen und preiswerten Bauteilenmit hoher Qualitat fuhrt.Die Deckbleche mit Dicken zwischen ca. 0,4 und 1,0mm bestehen meist aus Stahl S320 oder S350. Edel-stahl, Aluminium und sogar Kupfer sind weitere Werk-stoffe, fur die praktische Erfahrungen existieren. AlsKernwerkstoffe werden derzeit Polyurethanschaum(PUR), expandiertes bzw. extrudiertes Polystyrol (EPS,XPS) oder Mineralwolle (MW) verwendet. Mit diesenWerkstoffen werden Elemente mit bis zu 240 mmDicke hergestellt. Bei 90 % der derzeit in Deutschlandproduzierten Elemente wird Polyurethanschaum alsKernmaterial verwendet.Die beiden Werkstoffe des fertigen Elements konntenkaum unterschiedlicher sein:

Stahl PUR-Schaum

Rohdichte (kg/m3) 7860 8 bis 45Elastizitatsmodul (N/mm2) 210 000 2 bis 6Schubmodul (N/mm2) 81 000 2 bis 5Druckfestigkeit (N/mm2) 320 0,1 bis 0,15Warmeleitfahigkeit (W/(mK)) 50 0,02

Die großen Unterschiede in den Einzelwerten zeigen,dass jeder Partner auf seinem Gebiet einen optimalenBeitrag leistet – Stahl hinsichtlich Tragfahigkeit undSteifigkeit, PUR-Schaum hinsichtlich der Warme-dammung und schubfesten Verbindung. Mineralwolle,die als Kernmaterial knapp 10 % des deutschenMarktes abdeckt, ist zwar schwerer als PUR-Schaumund bietet eine etwas schlechtere Warmedammung,ist jedoch bei richtiger Dosierung der Bindemittel alsnichtbrennbar eingestuft und erlaubt dadurch denBau von Brandwanden aus Sandwichelementen.Bei Fassadenelementen mit besonders hohen Anfor-derungen an die Ebenheit werden Waben (sog. Honey-combs) als Kern eingesetzt. Polyisocyanat (PIR), Phe-nolharzschaume und Schaumglas sind weitere Kernma-terialien, die in Sandwichelemente eingebaut werdenkonnen.Moderne Sandwichelemente spannen uber 6 m weitund konnen somit ideal fur Skelettkonstruktionen ausStahl, Stahlbeton oder Holz verwendet werden, diedurch sie eine leistungsfahige Haut erhalten. Einenguten, vertieften Einblick in die Sandwichbauweisegeben die Bucher von Davies (Hrsg.) [5] Jungbluth/Berner [11], Koschade [12] und Moller et al. [20].

2 Herstellung

Ein wichtiger Grund fur den Erfolg dieser Bauelementeist die preiswerte Herstellung und einfache Montage. Inder Produktion ist heute das Doppelbandverfahren amweitesten verbreitet. Kontinuierlich werden die Deck-bleche von in der Regel 1.300 mm breiten Coils abge-wickelt und der Verarbeitung zugefuhrt, eines von obenund eines von unten (Bild 3). Eine Schutzfolie auf derAußenseite sorgt zum einen dafur, dass beim Umfor-

3Herstellung






Bild 1. Sandwichpaneel fur Wandbekleidung

Bild 2. Hallenbau mit Wandabschluss aus Sandwichpaneelen(Hersteller: Montana)

7Sanierung von Vorhangfassadender 1950er- bis 1970er-Jahre

Prof. Dr.-Ing. Bernhard Weller

Dipl.-Ing. Sven Jakubetz

Dipl.-Ing. Architekt Friedrich May

Dipl.-Ing. Anja Meier




HillerMedienHerr HillerStahlbau-Kalender 2010WELLER – SEITE 1

23.2.10 14:20hgd / juf Version 9.1 M110L:/SBK_2010/3B2/19794_Weller/1.AK/Weller.3d


2 7 Sanierung von Vorhangfassaden der 1950er- bis 1970er-Jahre




HillerMedienHerr HillerStahlbau-Kalender 2010WELLER – SEITE 2

23.2.10 14:21hgd / juf Version 9.1 M110L:/SBK_2010/3B2/19794_Weller/1.AK/Weller.3d

Inhaltsverzeichnis

1 Einfuhrung 3

2 Fassadenkonstruktionen 32.1 Einflussfaktoren und daraus folgende

Funktionen der Gebaudehulle 42.2 �berblick vorhandener Fassadentypen 52.3 Fassadentypen und ihre Bauweisen 82.3.1 Montage einzelner Bestandteile 82.3.2 Montage vorgefertigter Rahmen 92.3.3 Fugen und Zusammenschlusse 112.4 Funktionselemente von Fassaden 122.4.1 �ffnungselemente und Beschlage 122.4.2 Brustungselemente 142.4.3 Verschattungselemente 152.4.4 Sonderelemente 162.5 Fassadenmaterialien 172.5.1 Materialien der Rahmenprofile 172.5.2 Materialien der Fullelemente und Tafeln 19

3 Probleme und Schaden 213.1 Baustoffspezifische Probleme und Schaden 213.2 Probleme und Schaden an �ffnungs-,

Verschattungs- und Sonderelementen 263.3 �bergeordnete Problemstellungen der

Fassaden gegenuber heutigen Gebaude-anforderungen 27

3.4 Gefahrstoffe 28

4 Sanierungsmoglichkeiten 324.1 Konzepte 324.2 Anforderungen und Baurecht 334.3 Konstruktive Durchbildung 334.4 Energieeffizienz 364.5 Sommerlicher Warmeschutz 384.6 Behaglichkeit 404.7 Statische Bemessung 434.8 Brandschutz 474.9 Denkmalschutz 504.10 Einsatz von Photovoltaik 51

5 Beispiele 525.1 Haus Hardenberg, Berlin 525.2 Schillerpark-Siedlung, Berlin 535.3 Fakultatsgebaude fur Bergbau und

Huttenwesen, Technische Universitat Berlin 555.4 Haus Salamander, Berlin 575.5 Konzertsaal der Universitat der Kunste, Berlin 59

6 Literatur 61

2 9 Feuerverzinken von tragenden Stahlbauteilen nach DASt-Richtlinie 022 und Bewertung verzinkter Stahlkonstruktionen




HillerMedienHerr HillerStahlbau-Kalender 2010FELDMANN – SEITE 2

17.12.09 12:22hgd / juf Version 9.1 M110L:/SBK_2010/3B2/19795_Feldmann/0.ES/Feldmann.3d

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung 3

2 Anforderungen an ein rechnerischesVerfahren zur Vermeidung von Rissbildungbeim Feuerverzinken 3

3 Bestimmung der Dehnungs-beanspruchbarkeit eR 4

3.1 Anforderungen an das Prufverfahren 43.2 Vorstellung des LNT-Versuchs 43.3 Ergebnisse des LNT-Versuchs 53.4 Dehnratenabhangigkeit 8

4 Bestimmung der Dehnungs-anforderung eE 9

4.1 Stationare Eigendehnungen aus derHerstellung 10

4.1.1 Eigendehnungen aus dem Walzprozess 104.1.2 Eigendehnungen aus dem Kaltumformen 104.1.3 Eigendehnungen aus dem Schweißprozess 114.2 Instationare Eigendehnungen aus dem

Eintauchprozess in das Zinkbad 124.2.1 Einfluss der Detailausbildung 134.2.2 Einfluss des Verzinkungsprozesses 134.3 �berlagerung der stationaren und

instationaren Dehnungen 16

5 Grenzzustandsbetrachtung als Grundlageder Nachweise und der darausabgeleiteten beschreibenden Regeln derDASt-Richtlinie 022 16

5.1 Vorstellung des auf Dehnungen basierendenGrenzzustandes 16

5.2 Validierung der auf Dehnungen basierendenGrenzzustandsbetrachtungen 18

5.2.1 Bauteile fur Parkhauser 185.2.2 Weitere Tragerbauteile 195.2.3 Stutzen 205.2.4 Fachwerke 205.2.5 Kaltumgeformte Bauteile 215.2.6 Hohlprofilkonstruktionen 21

6 Vereinfachtes Ingenieurmodell ausder Grenzzustandsbetrachtung gemaßDASt-Richtlinie 022 22

6.1 Einfuhrung 226.2 Vorstellung des Ingenieurmodells 22

7 Einfuhrung von Vertrauenszonen, wie siein der DASt-Richtlinie 022 verwendetwerden 27

8 Klassifizierungssystem und beschreibendeRegeln ohne rechnerischen Nachweis nachDASt-Richtlinie 022 28

8.1 Vorstellung des Klassifizierungssystems 288.2 Beispiele fur die Anwendung des

Klassifizierungssystems 298.2.1 Allgemeines 298.2.2 Beispiele aus dem Metallbau 298.2.3 Detaillierte Beispiele 32

9 Durchfuhrung von Verfahrensprufungen ausder DASt-Richtlinie heraus 35

10 Weitere Regeln fur die Ausfuhrung derFeuerverzinkung von tragenden Stahlbau-teilen 36

10.1 Allgemeines 3610.2 Kontrolle der chemischen Zusammensetzung

der Zinkschmelze 3610.3 Zerstorungsfreie Prufung von verzinkten

Stahlbauteilen 37

11 Geltungsbereiche der DASt-Richtlinie 022und mitgeltende Normen 38

12 Bewertung von bestehenden verzinktenKonstruktionen 38

12.1 Beschreibung von Merkmalen 3812.1.1 Merkmal 1: Belastung und Nutzung 3812.1.2 Merkmal 2: Verzinkung, Legierung des

Zinkbades 3912.1.3 Merkmal 3: Verzinkung, Art des Bauteils 3912.1.4 Merkmal 4: Tragwerk, statische

Empfindlichkeit/Robustheit 3912.1.5 Merkmalkategorie 5: Konstruktive Ausbildung

3912.2 Empfehlungen fur das weitere Vorgehen fur

den Bestand 3912.3 Festlegung der Pruforte und des Prufumfanges

sowie Durchfuhrung der Prufung 42

13 Zusammenfassung 42

14 Literatur 42

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