Statik BALKOPLAN. Balkonbodenplatte nach DIN EN mit bauaufsichtlicher Zulassung. für den Einsatz in der Nutzungsklasse 3

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Cornelius Goldschmidt
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Statik BALKOPLAN Balkonbodenplatte nach DIN EN 13986 mit bauaufsichtlicher Zulassung für den Einsatz in der Nutzungsklasse 3 Ermittlung

Fritz Naubert Beratender Ingenieur für Bauwesen Am Ruhrstein 7 45133 Essen-Bredeney Telefon (02 01) 8 42 50-3 Telefax (02 01) 8 42 50-40

1 Statik BALKOPLAN Balkonbodenplatte nach DIN EN mit bauaufsichtlicher Zulassung für den Einsatz in der Nutzungsklasse 3 Ermittlung der zulässigen Abstände von Unterstützungen und Verankerungen nach Eurocode 5 (DIN EN 1995) Essen, den 9. November 2012 Dr.-Ing. Fritz Naubert Beratender Ingenieur für Bauwesen Am Ruhrstein Essen-Bredeney Telefon (02 01) Telefax (02 01) info@naubert.de Internet 49 Statik + AGB Beispiele + Musterleistungen Details, Montage + Pflege Systemlösungen Prod kt + Planung

2 Statik + AGB Beispiele + Musterleistungen Details, Montage + Pflege Systemlösungen Prod kt + Planung Vorbemerkungen Allgemeines: Die vorliegende statische Berechnung enthält die Standsicherheitsnachweise für Balkon boden platten aus zementgebundenen Spanplatten, die den Anforderungen der DIN EN 634-1, DIN EN 634-2, DIN EN und DIN V entsprechen darüber hinaus zusätzlich für den Einsatz in der Nutzungsklasse 3 bauaufsichtlich zugelassen sind und die über eine werksmäßig aufgetragene Beschichtung verfügen, die alle Kanten, Stoß- und Schnittflächen umfasst und eine Feuchtigkeitsaufnahme verhindert. Zulässige Unterstützungsabstände: Es wird gezeigt, dass die Platten in den Stärken von t = 28 mm und 32 mm als einachsig gespannte Einfeldplatten mit folgenden Unterstützungsabständen verlegt werden können: Hierbei werden die zulässigen Spannungen eingehalten. Die auftretenden Schubspannungen sind gering und werden für die Bemessung nicht maßgebend (vgl. hierzu die Pos. 2, 3). Die Durchbiegung wird entsprechend der Empfehlung der DIN EN 1995, Tab 7.2 für w Q,inst auf 1/300 und w fin auf 1/150 der Spannweite begrenzt. Eine geringe Überschreitung der empfohlenen Grenzwerte ist tolerierbar, da die absolute Durchbiegung mit maximal 4,6 mm sehr gering ist und somit keine Gefährdung angrenzender Bauteile oder Störung des Erscheinungsbildes zu befürchten ist. Für die bevorzugte Verlegungsweise als Mehrfeldplatten reduzieren sich die für die einachsig gespannte Einfeldplatte ermittelten Durchbiegung deutlich. Verankerung: Für die Verankerung der zementgebundenen Spanplatten sind Linsenkopfschrauben aus nichtrostendem Stahl mit Innensechskant in Abhängigkeit von der Art der Unterkonstruktion vorzusehen. 50 Nutzlast 4,00 kn/m 2 Holzschrauben 8 x 100 mm, V2A (1.4567) nach DIN EN mit 100 mm Holzgewinde. oder: Plattendicke 28 mm 32 mm Unterstützungsabstand (Achsmaß der Unterstützung) * Bei minimaler Lagerbreite von 50mm; ** Bei minimaler Lagerbreite von 100 mm Lichte Weite (gem. Zulassung) 650 mm* 600 mm 700 mm** 600 mm Maschinenschrauben M 8 x 60, V4A (1.4401, , ), Festigkeitsklasse 50, mit zugehöriger Mutter M8 und Unterlegscheibe ø 8,4 mm in V4A, die den Anforderungen der Bezugsnormengruppe 4 der DIN EN entsprechen.

3 Für die Holzunterkonstruktionen wird mindestens Nadelholz der Festigkeitsklasse C24 mit einer Rohdichte ρk = 350 kg/m 3 vorausgesetzt. Stahlkonstruktionen sind in der Regel nach DIN EN 1993 aus S235 auszuführen. Für die vorgegebenen Schrauben sind die Zementgebundene Spanplatten mit einem Durchmesser von 10,0 mm vorzubohren. Hierbei beträgt der Mindestrandabstand der Platte a = 3 x d, wobei d den Nenndurchmesser der Schraube bezeichnet. Für die vorgenannten Schrauben ergibt sich somit: a = 24 mm, jedoch Werksvorgabe a 30 mm und am Plattenende (Ecke) a 80 mm. Der Randabstand für Bohrungen in Stahlprofilen bei einer stählernen Unterkonstruktion richtet sich nach der entsprechenden Norm und beträgt in der Regel mindestens 1,2 x d L (hier: 10,8 mm), bezogen auf den Rand des Stahlbauteils. Zur Ermittlung der abhebenden Windlasten wird der Geschwindigkeitsdruck q für Bauwerke < 25,0 m Höhe nach Tab. NA.B.3, Anhang NA.B der DIN EN NA angesetzt. Die 22 verschiedenen Kombinationen werden auf 4 Bereiche A, B, C und D reduziert indem jeweils Obergrenzen für den Geschwindigkeitsdruck q festgelegt werden. Die Zuordnung der Windzonen erfolgt nach Bild NA.A.1, Anhang NA.A der DIN EN NA. Die Einordnung der Gebäudestandorte in die Bereiche A D erfolgt mittels nachfolgender Tabelle. Bereich Geschwindigkeitsdruck q [kn/m 2 ] geografische Lage Windzone Gebäudehöhe h [m] A 0, ,00 m 10,00 m 1 25,00 m 2 18,00 m B 0, ,00 m Küste u. Inseln 2 10,00 m der Ostsee 2 25,00 m 3 25,00 m 4 18,00 m C 1,25 Küste u. Inseln 2 25,00 m der Ostsee Küste u. Inseln 3 18,00 m der Ostsee 4 25,00 m Küste u. Inseln 3 25,00 m der Ostsee D 1,55 Küste Nord- u. 4 25,00 m Ostsee u. Inseln der Ostsee Inseln der Nordsee 4 10,00 m Für Bauwerke > 25,0 m Höhe ist eine gesonderte Untersuchung anzustellen. 51

4 Im Folgenden wird tabellarisch angegeben, welche Flächen von den einzelnen Schraubentypen in Abhängigkeit vom Geschwindigkeitsdruck (Bereich A D) gegen Abheben gesichert werden können (vgl. hierzu Pos. 5). Holz- und Maschinenschrauben Bereich m 2 je Schraube 4 Schrauben 6 Schrauben 8 Schrauben 10 Schrauben A 2,00* 8,00 12,00 16,00 20,00 B 1,99 7,96 11,94 15,92 19,90 C 1,31 5,24 7,86 10,48 13,10 D 0,98 3,92 5,88 7,84 9,80 * Die maximal zu sichernde Fläche wird auf 2,00 m 2 je Schraube begrenzt. Bezogen auf die Spannrichtung der Balkonbodenplatten dürfen folgende Abstände nicht überschritten werden: Bereich d = 28 mm d = 32 mm A 2,00 m 2,40 m B 1,70 m 2,00 m C 1,40 m 1,60 m D 1,20 m 1,40 m Dies entspricht einer Befestigung auf ca. jeder 3., 2. bzw. 1. Auflagerung. Balkonplatten, die in den Bereich von Sogspitzen fallen, sind mit der doppelten Anzahl von Schrauben sowie an jedem Auflager zu befestigen. Im Einbauzustand müssen die Balkonbodenplatten ein Gefälle von 2,0% aufweisen. Balkonbodenplatten die im Geltungsbereich der Nutzungsklasse 3 eingebaut werden unterliegen der Zulassung. Die entsprechenden Anforderungen der Zulassung sind einzuhalten. 52

5 Lastannahmen: allgemein nach DIN EN Rechenwert der Eigenlast gem. Zulassung g = 13,0 14,50 kn/m 3 Nutzlast für Balkone nach DIN EN /NA q = 4,00 kn/m 2 Druckbeiwert für Windsogkräfte C p = - 1,5* * Der Druckbeiwert wird in Anlehnung an die in Tab. NA.V.1 der DIN EN /NA gegebenen Werte für Vordächer gewählt. Der Nachweis der örtlichen Mindesttragfähigkeit ist nicht erforderlich, da die zementgebundene Platte in alle Richtungen die gleiche Tragfähigkeit aufweist und somit eine ausreichende Querverteilung der Lasten gegeben ist. Nutzungsklasse: Die Balkonbodenplatten sind für den Einsatz in der Nutzungsklasse 3, also Konstruktionen die der Witterung voll ausgesetzt sind, vorgesehen. Der Einsatz zementgebundener Spanplatten ist für die Bedingungen der Nutzungsklasse 3 nach DIN EN im Gegensatz zur DIN 1052: nicht mehr zulässig. BALKOPLAN Balkonbodenplatten sind für die Anwendung in Nutzungsklasse 3 bauaufsichtlich zugelassen (Zulassung Nr. Z ). Baustoffeigenschaften: Gemäß DIN EN /NA, Tab. NA.8 werden folgende Rechenwerte für die charakteristischen Festigkeits und Steifigkeitskennwerte für eine Plattenbeanspruchung angesetzt: Biegung ƒm,k = 9,0 N/mm 2 Druck ƒc,90,k = 12,0 N/mm 2 Schub ƒv,k = 2,0 N/mm 2 Elastizitätsmodul Εmean = 4500 N/mm 2 Kopfdurchziehparameter (f 2,k = f head,k ) von Schrauben laut Zulassung für: Platten mit Nennstärken von 28 mm ƒ2,k = 30,0 N/mm 2 Platten mit Nennstärken von 32 mm ƒ2,k = 40,0 N/mm 2 Teilsicherheitsbeiwerte: Teilsicherheitsbeiwerte für Einwirkungen: Ständige Einwirkungen ungünstig γg,sup = 1,35 Ständige Einwirkungen günstig γg,inf = 1,00 Veränderliche Einwirkungen γq = 1,50 Teilsicherheitsbeiwerte für Baustoffeigenschaften: zementgebundene Spanplatte γm = 1,30 Umrechnungsfaktor η = κ mod Modifikationsbeiwert Verkehr κ mod, Q = 0,55 Modifikationsbeiwert Wind Verformungsbeiwert κ mod, W = 0,63 κ def = 8,00 53

6 Der Teilsicherheitsbeiwert γm ist der Tab. 1 der Norm entnommen. Dem Modifikationsbeiwert κ mod liegt eine kurze Einwirkungsdauer (KLED) für die Verkehrslast und den Mittelwert aus kurzer und sehr kurzer Einwirkungsdauer für Wind nach DIN EN /NA.1 zu Grunde. Er ist der Tabelle 2 der Zulassung für die Nutzungsklasse 3 entnommen. Für den Gebrauchstauglichkeitsnachweis ist der Verformungsbeiwert κ def für die Nutzungsklasse 3 der Zulassung, Absatz 3.1, entnommen. Für die Nutzungsklasse 2, z.b. überdachte Laubengänge oder Balkone, kann auf die Anwendung der Zulassung verzichtet werden und die Werte können ausschließlich der Norm entnommen werden, dies führt zu größeren Verlegeabständen. Kombinationsbeiwerte: Kombinationsbeiwerte nach DIN EN 1990/NA, Tabelle NA.A.1.1 Einwirkung Kombinationsbeiwert Nutzlasten für Hochbauten Ψ0 Ψ1 Ψ2 Kategorie A 0,7 0,5 0,3 Vorschriften: DIN EN 1990 Grundlagen der Tragwerksplanung DIN EN 1991 Einwirkungen auf Tragwerke, Teil 1-1, 1-4 DIN EN 1995 Bemessung und Konstruktion von Holzbauten DIN EN Holzwerkstoffe zur Verwendung im Bauwesen DIN EN 1993 Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten, Teil 1-1, 1-8 sowie die dazugehörigen nationalen Anhänge NA Zulassungen: Zulassung Nr. Z vom 6. April 2011 (gültig bis ) des Deutschen Instituts für Bautechnik für Balkoplan-Balkonbodenplatte aus zementgebundener Spanplatte. 54

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