Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 2. Auflage

151 Pages·2010·1.925 MB·English

by  Dr.?Ing. Hubert Bachmann, Dr.?Ing. Alfred Steinle, Prof. Dr.?Ing. Volker Hahn(auth.)

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Hubert Bachmann, Alfred Steinle, Volker Hahn
Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau
2. Auflage
BiP 2. Auflage
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Bauen mit
Betonfertigteilen
im Hochbau
Hubert Bachmann, Alfred Steinle, Volker Hahn
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Dr.-Ing. Hubert Bachmann
Ed. Züblin
Technisches Büro
Konstruktiver Ingenieurbau (TBK)
Albstadtweg 3
70567 Stuttgart
Dr.-Ing. Alfred Steinle
Alte Weinsteige 92
70597 Stuttgart
Prof. Dr.-Ing. Volker Hahn († 01.05.2009)
Titelbild: Treppenturm Züblin-Haus, Stuttgart
Foto: Ed. Züblin AG, Stuttgart
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ISBN: 978-3-433-01850-7
2. aktualisierte Auflage
© 2010 Ernst & Sohn
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Vorwort
DasBauenmitBetonfertigteilenistsoaltwiedasBauenmitBetonselbst.Allerdingshat
sichdieseBauweiseerstinderzweitenHa¨lftedesletztenJahrhundertszueinerindustria-
lisiertenBauweiseentwickelt.DazuhatinsbesonderedieEntwicklungvonschwerenHe-
bezeugen,derEinsatzvonmechanisiertenStahlschalungenundinju¨ngsterZeitdieAuto-
matisierungderHerstellungspeziellvonDeckenelementenbeigetragen.
DieseAbhandlungu¨berdenBetonfertigteilbauerschienzumerstenMalimBetonkalender
1988unterdenVerfassernSteinle/HahnundwurdedortimJahre1995fortgeschrieben.Sie
erschien dann 1998 in Buchform in der Reihe Bauingenieur-Praxis des Verlages Ernst &
Sohn.ImBetonkalender2009erschiendannderBeitragunterdenVerfassernBachmann/
Steinle/HahnunderscheintnunindiesemBuchinzweiteraktualisierterAuflage.
Nunhatsichindenvergangenen10JahrenimNormenbereicheinigesvera¨ndert.Soer-
schien insbesondere nach langer Vorarbeit die neue DIN 1045, Tragwerke aus Beton,
StahlbetonundSpannbeton.
Sie ist seit September 2002 in der Bundesrepublik Deutschland bauaufsichtlich einge-
fu¨hrt und gilt nach einer (cid:1)bergangsfrist seit 1.1.2005 ausschließlich. Sie wurde auf der
Grundlagedereuropa¨ischenNormDINEN1992-1,PlanungvonStahlbetonundSpann-
betonbauwerken(fru¨herEurocode2genannt),erarbeitetundstelltsomitdieUmsetzung
diesereuropa¨ischenNormineinenationaleNormdar.
Daru¨berhinauszeichnetsicheingrundsa¨tzlicherWandelbeiderBemessungvonBeton-
fertigteilenab.
Im Zusammenhang mit der Schaffung des Europa¨ischen Binnenmarktes entstand die
Bauproduktenrichtlinie, die seit 1992 in Deutschland als Bauproduktengesetz in Kraft
istundzwischenzeitlichindiedaraufhinnovelliertenLa¨nderbauordnungeneingeflossen
ist.Dieserfordertfu¨rdieverschiedenenBetonfertigteilproduktespezielleeuropa¨ischhar-
monisierte Produktnormen, um alle Fertigteile letztendlich mit dem CE-Zeichen verse-
hengrenzu¨berschreitendeinbauenzuko¨nnen.
Beim modernen Bauenmit industrialisiertenFertigungsmethoden, wozu das Bauen mit
im Werk vorgefertigten Teilen geho¨rt, wird der Entwurf der einzelnen Elemente und
auchdasgesamteBauwerkmaßgeblichdurchdieFertigungbeeinflusst.SeitensderHer-
stellungsmethoden ist ein versta¨rkter Trend zu mechanisierter und automatisierter Her-
stellungfestzustellen.
DieEntwicklungvonhochleistungsfa¨higenBetonenbietetdieChance,dieseinsbesondere
imFertigteilbau anzuwenden, da imWerk hervorragendeVoraussetzungenfu¨rderen An-
wendung vorliegen. So entstehen bereits erste Fertigteile aus ultrahochfestem Beton fu¨r
denBru¨ckenbauunddenEinsatzbeiFassaden.NebenderindustriellenFertigungkommen
hier zunehmend Einzelstu¨cke zum Einsatz, welche die ausgezeichneten Fertigungsmo¨g-
lichkeiten nutzen um hohe Qualita¨tsanspru¨che zu realisieren. Diese Tendenzen werden
sichmitderweiterenEntwicklungdesWerkstoffsBetonnochversta¨rktfortsetzen.
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VI Vorwort
Es ist das Anliegen der Verfasser, dem planenden Ingenieur und dem entwerfenden
Architekten,einerseitsdieRandbedingungenundandererseitsdieMo¨glichkeitenaufzu-
zeigen, die sich durch die Vorfertigung im Werk ergeben, und somit Hilfestellung zur
WeiterentwicklungdesBetonfertigteilbauszuliefern.
Stuttgart,imNovember2009 V.Hahn A.Steinle H.Bachmann
Ed.Zu¨blinAG
Vorbemerkung
Der erste Abschnitt beinhaltet Allgemeines zum Fertigteilbau, zurgeschichtlichen Ent-
wicklungundzumStanddereuropa¨ischenNormung.ImzweitenAbschnittwerdender
EntwurfdesTragwerksvonFertigteilbautenundderEntwurfderBetonfertigteilelemente
behandelt. Abschnitt 3 behandelt die Verbindungen. Abschließend wird im Abschnitt 4
auf die Fertigung selbst eingegangen, um dadurch beim Leser das Versta¨ndnis fu¨r die
BauweiseunterBeru¨cksichtigungderHerstellungzuerweitern.
DasThemawirdausderSichtderdeutschenBauindustriebetrachtet.ImHinblickaufden
ku¨nftigengemeinsameneuropa¨ischenMarktundaufdieTa¨tigkeitdeutscherFirmenim
Auslandwirdversucht,denStanddesBetonfertigteilbausauchinanderenLa¨nderninge-
wissemUmfangmitzuberu¨cksichtigen.
DieVerfasserbeschra¨nkensichdabeivorallemaufdenallgemeinenHochbau.Esseiaber
nichtunerwa¨hntgelassen,dasssichderBetonfertigteilbaubetra¨chtlicheMarktanteilein
vielen anderen Bereichen des Bauens durch Entwicklung von wirtschaftlichen Sonder-
lo¨sungenerobernkonnte.AlsBeispielseienfolgendeGebietegenannt:
x Bru¨ckenbau;
x Tunnelbau(Tu¨bbinge);
x Rohre,Rohrbru¨cken,Tu¨rme,Maste,Pfa¨hle;
x Einfamilienha¨user;
x Fertigteilkeller,Stu¨tzmauern;
x Raumzellen,Fertigteilgaragen;
x La¨rmschutzwa¨ndeund-wa¨lle;
x Eisenbahnschwellen,FesteFahrbahnen,Spurbus-Fahrwege;
x LandwirtschaftlicheBauten;
x Ku¨hlturmrieselwerkeusw.
Zu diesen Fachgebieten muss auf die entsprechende Spezialliteratur verwiesen werden.
Auch sei hier nur u¨ber konstruktive oder architektonische Fertigteile des Hochbaus be-
richtet und nicht u¨ber „Betonwaren“, d.h. kleinformatige und in Großserien auf Lager
produzierbareundu¨berdenHandelabsetzbareTeilewieKanalrohre,Pflastersteineu.(cid:1).
DasLiteraturverzeichnisistgegenu¨berderletztenFassungerweitertworden.DieLitera-
turstellen wurden i.W. beibehalten, da sie Lo¨sungsansa¨tze grundlegender Problemstel-
lungenenthalten,dieauchheutenochgu¨ltigsind.
Bezu¨glicha¨ltererLiteraturwirdaufdiefru¨herenBeitra¨gezumThemaBetonfertigteilbau
im Beton-Kalender [1–3] verwiesen. Ebenso wird auf die Erfassung der allgemeinen
Literatur des Stahlbetonbaus verzichtet und auf die entsprechenden Beitra¨ge im Beton-
Kalender verwiesen, sofern es sich nicht um Arbeiten handelt, die spezielle Probleme
desFertigteilbausmitberu¨hren.Fu¨reinenumfassenden(cid:2)berblicku¨berdasThemaemp-
fehlen sich neben den mehrba¨ndigen Werken u¨ber den Fertigteilbau von Konczaus den
1960er-Jahren [4] auch die Broschu¨ren der Fachvereinigung Deutscher Betonfertigteil-
baue.V.[5–8].DasBeton-undFertigteil-Jahrbuch[9],dasja¨hrlicherscheint,behandelt
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2 Vorbemerkung
neben den kleinformatigen Betonwaren auch laufend unterschiedliche Kapitel aus dem
Bereich des konstruktiven Fertigteilbaus und der Fertigteilarchitektur. (cid:2)ber„Betonwa-
ren“wirdumfassendin[12]berichtet.Einigegrundsa¨tzlichebzw.allgemeineGedanken
u¨berdasindustrielleBauenmitBetonfertigteilenfindensichin[10,11].AusdenVorle-
sungsmanuskripten einiger Hochschulprofessoren entstanden die Bu¨cher [13–16]. Die
imZusammenhangmitdiesemThemazuberu¨cksichtigendenwichtigstenDIN-Normen
mitdendiesemBeitragzugrundeliegendenAusgabensindhiervorabzusammengefasst.
Ebenso werden anschließend die fu¨r den Fertigteilbau relevanten Richtlinien des Deut-
schen Ausschusses fu¨r Stahlbeton und die Merkbla¨tter des Deutschen Beton-Vereins
undderFachvereinigungDeutscherBetonfertigteilbauzusammengestellt.AufdenStand
unddieEntwicklungdesEuropa¨ischenNormenwerkeswirdinAbschnitt1.3na¨hereinge-
gangen. Daru¨ber hinausgehende Richtlinien oder Merkbla¨tter sind unter den einzelnen
Literaturangabenzufinden.
Normen,Merkbla¨tterundRichtlinien
Tabelle1 Fu¨rdenBetonfertigteilbaurelevanteDIN-NormendesNA005(NABau)
DIN Ausgabejahr Teile/Titel
488 2009 Teil1bis7Betonstahl
1045 2008 Teil1bis4Beton-undStahlbetonbau
1048 1991 Teil1bis5Pru¨fverfahrenfu¨rBeton
1055 2002–2007 Teil1bis10,100EinwirkungenaufTragwerke
1164 2003–2005 Teil10bis12ZementmitbesonderenEigenschafen
ENISO17660 2006–2007 Teil1bis2SchweißenvonBetonstahl(Berichtigungen)
4102 1977–2004 Teil1bis4und22BrandverhaltenvonBaustoffenundBauteilen
4108 1981–2009 Teil1bis10Wa¨rmeschutzundEnergieeinsparunginGeba¨uden
4109 2003–2006 Teil1und11SchallschutzimHochbau
4141 1984–2008 Teil1bis3und13LagerimBauwesen
EN1337 2005 Teil3LagerimBauwesen,Elastomerlager
4149 2005 BauenindeutschenErdbebengebieten
4212 1986 KranbahnenausStahlbetonundSpannbeton
4213 2003 VorgefertigtebewehrteBauteileaushaufwerksporigemLeichtbeton
4223 2003 Teil1–5VorgefertigtebewehrteBauteileausdampfgeha¨rtetem
Porenbeton
2008 Teil100bis103(Entwurf)
4226 2002 Teil100RecyclierteGesteinsko¨rnungenfu¨rBeton
ENISO9606 1999–2005 Teil2bis5Pru¨fungvonStahlschweißern
EN10088 2005–2009 Teil1bis5NichtrostendeSta¨hle
18057 2005 Betonfenster,Betonrahmenfenster
18065 2000 Geba¨udetreppen
18162 2000 WandbauplattenausLeichtbeton(unbewehrt)
18200 2000 U¨bereinstimmungsnachweisfu¨rBauprodukte–werkseigene
Produktions-Kontrolle,Fremdu¨berwachungundZertifizierungvon
Produkten
18202 2005 ToleranzenimHochbau
Vorbemerkung 3
DIN Ausgabejahr Teile/Titel
18203 1997 Teil1ToleranzenimHochbau;VorgefertigteTeileausBeton,
StahlbetonundSpannbeton
18230 1998–2002 Teil1bis3BaulicherBrandschutzimIndustriebau
18500 2006 Betonwerkstein(Vornorm)
18515 1993–1998 Teil1bis2Außenwandbekleidungen
18516 1990–2009 Teil1und3bis5Außenwandbekleidungenhinterlu¨ftet
18540 2006 AbdichtenvonAußenwandfugenimHochbaumitFugendichtstoffen
18542 2009 AbdichtenvonAußenwandfugenmitimpra¨gnierten
Fugen-Dichtungsba¨ndernausSchaumkunststoff
18800 2008 Teil1bis4Stahlbauten
18801 1983 Stahlhochbau
Tabelle2 DBV-Merkbla¨tterbzw.Sachstandsberichte
(DeutscherBeton-undBautechnik-VereinE.V.,Berlin)
Ausgabejahr Titel
Bautechnik
2005 Parkha¨userundTiefgaragen
2006 SchnittstellenRohbau/TechnischeGeba¨udeausru¨stung–2Teile
2006 BegrenzungderRissbildungimStahlbetonundSpannbetonbau
2002 BetondeckungundBewehrung
Betontechnik
2001 Stahlfaserbeton
2002 HochfesterBeton
2004 SelbstverdichtenderBeton
2004 Betonoberfla¨che–Betonrandzone
1996 NichtgeschalteBetonoberfla¨che
2007 BesondereVerfahrenzurPru¨fungvonFrischbeton
Bauausfu¨hrung
2004 Sichtbeton
2004 BetonierbarkeitvonBauteilenausBetonundStahlbeton
2006 BetonschalungenundAusschalfristen
Bauprodukte
2002 Abstandhalter
2008 Ru¨ckbiegenvonBetonstahlundAnforderungenanVerwahrka¨sten
1996 FugendichtungenimHochbau
1997 Trennmittelfu¨rBeton–TeilA:HinweisezurAuswahlundAnwendung
1999 Trennmittelfu¨rBeton–TeilB:Pru¨fungen
BauenimBestand
2008 Leitfaden
2008 Brandschutz
2008 BetonundBetonstahl
4 Vorbemerkung
Tabelle3 FDB-Merkbla¨tter(FachvereinigungDeutscherBetonfertigteilbaue.V.,Bonn)
Nr. Ausgabejahr Titel
1 2005 Sichtbetonfla¨chenvonFertigteilenausBetonundStahlbeton
2 2005 Korrosionsschutzvonnichtzuga¨nglichensta¨hlernenVerbindungs-
elementen(Einbauteile)vonBetonfertigteilen
3 2007 PlanungvorgefertigterBetonfassaden
4 2006 BefestigungstechnikvorgefertigterBetonfassaden
5 2005 Planungs-undZeichnungsfehler
6 2006 PassungsberechnungenundToleranzenvonEinbauteilenund
Verbindungsmitteln
7 2008 MerkblattBrandschutzanforderungenvonBetonfertigteilen
Tabelle4 DAfStb-Richtlinien(DeutscherAusschussfu¨rStahlbeton,Berlin)
Ausgabejahr Titel
1989 Wa¨rmebehandlungvonBeton
1995 HerstellungvonBetonunterVerwendungvonRestwasser,RestbetonundRestmo¨rtel
2000 BelastungsversucheanMassivbauwerken
2001 SchutzundInstandsetzungvonBetonbauteilen(Teil1bis4)
2003 SelbstverdichtenderBeton(SVB-Richtlinie)
2004 BetonbaubeimUmgangmitwassergefa¨hrdendenStoffen
2004 BetonnachEN206-1undDIN1045-2mitrezykliertenGesteinsko¨rnungennach
DIN4226-100
2006 Betonmitverla¨ngerterVerarbeitungszeit(verzo¨gerterBeton)
2006 HerstellungundVerwendungvonZementgebundenemVergussbetonund
Vergussmo¨rtel
2007 VorbeugendeMaßnahmengegenscha¨digendeAlkalireaktioninBeton
(Alkali-Richtlinie),Teil1bis3
1 Allgemeines
1.1 VorteilederWerksfertigung
DasunternehmerischeZielbeiEinsatzeinesProduktionsverfahrens,dassichamMarkt
durchsetzensoll,musslauten:einProduktbesseroderbilligeroderschnellerherzustellen
als die Konkurrenz. Das Optimum wa¨re, wenn statt dem „oder“ ein „und“ erreichbar
wa¨re.WiestehtesdamitbeimBauenmitStahlbetonfertigteilen?
a) Qualita¨tsverbesserung
x Durch eine Produktion im u¨berdachten Werk lassen sich bessereArbeitsbedingungen
mitentsprechendho¨hererArbeitsleistungalsaufderBaustelleschaffen,auchimHin-
blickaufdieQualita¨t.
x DerimBauwesenweiterhingroßeMangelanFacharbeiternkannbeiWerksfertigung
durchAnlernenleichterausgeglichenwerden.
x BeiTypenschalungenoderbeigroßenSerienwerdenStahlschalungenverwendet,mit
deneneinehoheMaßgenauigkeiterreichtwerdenkann.
x BeiderWerksfertigungla¨sstsicheinegezielteBetonqualita¨terreichen.
– NurbeiWerksfertigunglassensicharchitektonischstrukturierteundfarblichgestal-
teteBetonbauteileherstellen,insbesonderefu¨rdieFassadengestaltung.
– Durcheinestationa¨reFertigungla¨sstsichwieinanderenIndustriebereichenaußer-
halbdesBauwesenseineffizienteresQualita¨tsmanagementrealisieren.
b) VerringerungderHerstellkosten
x Hauptzweck des Betonfertigteilbaus ist eine Reduzierungder Schalungskosten. Meh-
rere Teile ko¨nnen in derselben Schalung gefertigt werden. Dabei ist natu¨rlich eine
großeSerievonVorteil.FertigungsgerechteSchalungsformen(z.B.starreSchalungen
mitwenigabklappbarenTeilen)erfordernzwareinfertigungsgerechtesKonstruieren,
fu¨hrenaberdannzuhohenSchalungseinsa¨tzen.
x EinweitererGrundfu¨rdenFertigteilbauwarzweifellosvonvornhereindieReduzie-
rungbzw.dervo¨lligeWegfallderGeru¨stkosten.
x DurchdieinfolgederWerksfertigungmo¨glicheMechanisierungundAutomatisierung
isteinebetra¨chtlicheVerminderungderArbeitsstundenerreichbar.BeiNichtauslastung
einer Werkskapazita¨t ist dies allerdings nachteilig infolge der dann entstehenden
hohenFixkostenanteile.
x EineMaterialersparnisergibtsichausderMo¨glichkeit,du¨nneBauteilquerschnitteent-
sprechenddenstatischenErfordernissenzugestalten,d.h.TT-bzw.T-Querschnittean-
stellevonRechteckquerschnittenzuverwenden.DerVorteilevtl.geringerenBetonge-
wichtswirdvielfachdurchdiefertigungstechnischbedingteho¨hereBetonqualita¨terst
ermo¨glicht.EintypischerFallvonMaterial-undGewichtsersparnisistz.B.dieAuf-
lo¨sungderMassivplattezurHohlplatte.DiesistabernurinFertigteilbauweisemo¨glich.
x VorspannungkannleichtalsVorspannungmitsofortigemVerbundimSpannbettreali-
siertwerden.
BauenmitBetonfertigteilenimHochbau.H.Bachmann,A.Steinle,V.Hahn
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