Neue DIN 4223 für vorgefertigte Bauteile aus bewehrtem Porenbeton

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1 Neue DIN 4223 für vorgefertigte Bauteile aus bewehrtem Porenbeton Mit der DIN 4223: Vorgefertigte Bauteile aus dampfgehärtetem Porenbeton liegt eine grundsätzlich neue Baustoff- und Bemessungsnorm für bewehrte Porenbetonbauteile vor. Die Einführung dieser neuen Norm in die Bauregelliste ist in der Ausgabe 2/2004 erfolgt, die in der Musterliste der Technischen Baubestimmungen in der Fassung September Im Mai 2005 hat das Land Thüringen als erstes Bundesland die Einführung übernommen. Damit kann diese neue Norm angewendet werden. Historie Die Norm DIN 4223:1958 war eine der ältesten eingeführten Technischen Baubestimmungen auf dem Gebiet des konstruktiven Ingenieurbaus. In dieser Norm waren allerdings nur Porenbeton-Dach- und -Deckenplatten (nach DIN 4223:1958 noch als Gasbeton-Dach- und Decken-platten bezeichnet) geregelt. Außerdem schrieb die alte Norm noch zwingend eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung vor. Fortschritte in der Bauart mit Porenbeton-Montagebauteilen, wie z.b. die Einführung weiterer Festigkeits- und Rohdichteklassen, weiterer Bauteilarten wie Porenbeton- Wandplatten, -Wandtafeln und -Stürze sowie Verbesserungen in den Berechnungsund Bemessungsverfahren und Erweiterungen im Anwendungsbereich waren daher in der Vergangenheit über allgemeine bauaufsichtliche Zulassungsbescheide behandelt worden. Das gleiche gilt für die Ausbildung besonderer Tragwerke, wie Dach-, Decken- und Wandscheiben. Aufgrund der zwischenzeitlich gewonnenen Erkenntnisse bestand seitens der Porenbetonindustrie und der mit dieser Bauart befassten Anwender seit langem der dringliche Wunsch nach einem durchgängigen, den derzeit bewährten Wissensstand umfassenden Regelwerk. Zwischenzeitlich in Forschungsvorhaben gewonnene Erkenntnisse zu Fragen der Schub- und Verankerungstragfähigkeit, zum Kriechen von Porenbeton im Allgemeinen, zum Kriechen im Bereich der Verankerung und zum Langzeitverhalten biegebeanspruchter Porenbeton-Montagebauteile unter kriech

2 erzeugender Dauerlast sowie die in einer Studie gewonnene Relation zwischen Elastizitätsmodul und Rohdichte des Porenbetons sollten einfließen. Die neue DIN 4223 Ende 1989 hatte man unter deutschem Vorsitz und deutschem Sekretariat begonnen, unter Berücksichtigung dieser Erkenntnisse die geplante europäische Norm für bewehrte Porenbeton-Montagebauteile zu erarbeiten. Im Hinblick auf den langwierigen Arbeitsfortschritt bei dieser europäischen Norm hat man sich jedoch als ersten Schritt in Richtung Europa zu einer Neufassung der DIN 4223 entschlossen. Der europäischen Entwicklung folgend, wurde das Sicherheitskonzept angepasst. Die bislang verwendeten globalen Sicherheitsbeiwerte wurden auf partielle Sicherheitsbeiwerte umgestellt und die Bemessungsverfahren an charakteristischen Materialeigenschaften orientiert. Die Neufassung der DIN 4223 beinhaltet nunmehr das ganze Spektrum der derzeit hergestellten Porenbeton-Montagebauteile und deren Anwendung. Sachlich hat man sich auf die derzeit geltenden allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungsbescheide bezogen, so dass mit Vorlage der DIN 4223 in den Teilen 1 bis 5 die allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungsbescheide für Porenbeton-Dach-, -Decken- und - Wandplatten sowie -Wandelemente und -Stürze entbehrlich werden. Die neue DIN 4223 ist, und dies war auch das erklärte Ziel, strukturell und sachlich sehr stark an den Entwurf zur europäischen Norm für bewehrte Porenbeton- Montagebauteile pren angelehnt. Allerdings gibt es zwei grundsätzliche Unterschiede: Die Baustoffe sind nach wie vor entsprechend der nationalen deutschen Gepflogenheit klassifiziert und damit die anzuwendenden Rechenwerte festgelegt. Eine individuelle Deklaration der charakteristischen Baustoffeigenschaften durch den Hersteller ist ausgeschlossen. Bei Bauteilen mit statisch anrechenbarer Bewehrung erfolgt die Verankerung der Stahlzug- und -druckkräfte in den Porenbeton grundsätzlich nur über entsprechende Querbewehrungsstäbe und nicht über Verbund (da hinsichtlich - 2 -

3 des Verbundes zwischen Betonstahl, Korrosionsschutz und Porenbeton sowie des Einflusses extremer thermischer Beanspruchungen auf diese Verbundeigenschaften kaum Erfahrungen vorliegen). Mit dieser Neufassung der DIN 4223 finden die in den letzten 40 Jahren gewonnenen Erkenntnisse hinsichtlich der Bemessung, der Herstellung, der Güteüberwachung und der Anwendung von Porenbeton-Montagebauteilen nunmehr erstmalig ihren Niederschlag in einer Norm. Nicht mit aufgenommen in die Neufassung der DIN 4223 werden konnten Einbauteile sowie Verbindungs- und Verankerungsmittel, die, soweit sie nicht auf Grund anderer hierfür anwendbarer Normen behandelt werden können, auf der Basis von Funktionsprüfungen einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung bedürfen. Die neue DIN 4223 ist in fünf Teile gegliedert: - DIN : regelt die Herstellung, die Baustoffeigenschaften und die Dauerhaftigkeit sowie den Übereinstimmungsnachweis für werkmäßig hergestellte, bewehrte Bauteile aus dampfgehärtetem Porenbeton; - DIN : behandelt den Entwurf und die Bemessung von Bauteilen mit statisch anrechenbarer Bewehrung; - DIN : befasst sich mit Wänden aus Bauteilen mit statisch nicht anrechenbarer Bewehrung; - DIN : legt die Anwendung von Bauteilen mit statisch anrechenbarer Bewehrung fest; - DIN : beinhaltet das anzuwendende Sicherheitskonzept. In Teil 1 wird unterschieden zwischen tragenden und nicht tragenden Bauteilen: Tragende Bauteile, wie z. B. Porenbeton-Dach-, -Decken- und -Wandplatten sowie Porenbeton-Stürze tragen neben ihren Eigenlasten auch Verkehrs-, Nutz-, Wind- und sonstige Bauwerkslasten ab. Nicht tragende Bauteile, wie z.b. geschosshohe Trennwandplatten, werden in der Regel nur durch ihre Eigenlasten sowie durch relativ kleine Zusatzlasten - 3 -

4 (wie z. B. Lasten infolge technischer Installationen bei Ausfachungswänden u.s.w.) beansprucht. Dach-, Decken- und Wandscheiben werden grundsätzlich nur mit tragenden Bauteilen gebildet. Die Bauteile und die aus diesen Bauteilen erstellten Konstruktionen, wie z.b. Dach-, Decken- und Wandscheiben, dürfen nur bei vorwiegend ruhenden Nutzlasten nach DIN : , Abschnitt 3.2.1, verwendet werden. Bei den Bauteilen wird grundsätzlich unterschieden zwischen solchen mit statisch anrechenbarer und solchen mit statisch nicht anrechenbarer Bewehrung: - Die statisch anrechenbare Bewehrung ist die Bewehrung, die die einwandfreie Funktion, also die Standsicherheit und die Gebrauchstauglichkeit der Bauteile im planmäßigen Gebrauchszustand gewährleistet. Sie besteht in der Regel aus oberflächennah angeordneten orthogonalen Bewehrungsnetzen, die je nach Herstellverfahren zu Bewehrungskörben gebogen oder mittels gesondert geformter Haltestäbe zu Bewehrungskörben verbunden werden. Die Verankerung der Stahlkräfte erfolgt bei den Bauteilen mit statisch anrechenbarer Bewehrung grundsätzlich über aufgeschweißte Querbewehrungsstäbe. Vereinzelt wurden in der Vergangenheit auch Bewehrungen in Form von Gitterträgern eingebaut. Porenbeton-Dach-, -Decken- und -Wandplatten sowie Porenbeton-Stürze sind Bauteile mit statisch anrechenbarer Bewehrung. - Unter statisch nicht anrechenbarer Bewehrung wird die Bewehrung verstanden, die lediglich eine ausreichende Transport- und Montagesicherheit sicherstellt und die für den Gebrauchszustand nicht erforderlich ist. Hier werden zum Teil auch einzelne, dann allerdings gerippte Bewehrungsstäbe verwendet. Nicht tragende geschosshohe Trennwandplatten und Porenbeton-Wandtafeln sind Bauteile mit statisch nicht anrechenbarer Bewehrung. Hinsichtlich der Bezeichnung der Bauteile wurden die in der deutschen Porenbetonindustrie üblicherweise verwendeten Abkürzungen übernommen. Porenbetonbauteile mit statisch anrechenbarer Bewehrung mit der Kurzbezeichnung P werden in die Druckfestigkeitsklassen P 2,2, P 3,3 und P 4,4 unterschieden. Ergänzend dazu wird mit der Fassung 2005/1 der Bauregelliste die Festigkeitsklasse 6,6 ergänzt. Die - 4 -

5 Rohdichteklassen reichen in 0,05er Schritten von 0,40 bis 0,80. Porenbetonbauteile mit statisch nicht anrechenbarer Bewehrung werden in Anlehnung an Mauerwerksteine aus Porenbeton in die Festigkeitsklassen PP2, PP4, PP6 und PP8 im Rohdichtebereich zwischen 0,35 und 1,00 unterschieden. Im Weiteren enthält Teil 1 Angaben über: - Rechenwerte der Eigenlasten - Rechenwerte der Baustoffkenngrößen - Schwindmaß - Bewehrung - Maße, Grenzabmaße und Kurzzeichen für die jeweilige Bauteilart - Dauerhaftigkeit - Übereinstimmungsnachweis - Be- und Kennzeichnung. Der Teil 2 der neuen Norm ist der für den Entwurf, die Bemessung und die Nachweise in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit und der Gebrauchstauglichkeit von Bauteilen aus dampfgehärtetem Porenbeton mit statisch anrechenbarer Bewehrung wesentliche Teil der Normenreihe DIN Dieser Teil der Norm ersetzt die DIN 4223:1958x, insbesondere das Verfahren für die Biegebemessung einschließlich der Längsstabverankerung. Gegenüber DIN 4223:1958x ist DIN : wesentlich weiter gefasst. Neben einem verbesserten Modell für die Biegebemessung, das auch eine Bemessung von auf Biegung mit Längskraft beanspruchten Bauteilen und in Grenzen die Anrechnung einer Druckbewehrung ermöglicht, sind in DIN weitere Bemessungsmodelle aufgenommen worden. Die wesentlichsten dieser Bemessungsmodelle sind: das Modell zur Ermittlung der Schnittkräfte an schlanken Bauteilen mit Einwirkung von Längsdruckkräften (Stabilität knickgefährdeter Bauteile) das Modell zur Bemessung und zum Nachweis der Querkraftbewehrung das Modell zur Interaktion von Querkraft und Torsion das Modell zur Bemessung und zum Nachweis der Verankerung der Zugkräfte der Längsbewehrung - 5 -

6 die Modelle zum Nachweis der Tragfähigkeit der Bauteile unter konzentrierten Lasten. Gegenüber DIN 4223:1958x sind auch die Nachweise in den Grenzzuständen der Gebrauchstauglichkeit verbessert und erweitert worden. Der Nachweis der elastischen Durchbiegung, der in DIN 4223:1958x auf einem Modell mit zu starken Vereinfachungen beruhte, wurde aktualisiert und um den Nachweis der Durchbiegungen unter Langzeitbeanspruchung ergänzt. Zusätzlich wurden der Nachweis der Rissbreitenbeschränkung und die Begrenzung der Porenbetondruckspannungen und der Stahlspannungen für den Nachweis der Gebrauchstauglichkeit in die Norm aufgenommen. Alle Berechnungs- und Nachweismodelle beinhalten das Sicherheitskonzept der Anwendung von Teilsicherheitsbeiwerten nach DIN bzw. nach DIN : Darüber hinaus stimmt DIN inhaltlich zu großen Teilen mit der aktuellen europäischen Normung überein (pren , Annex A). Der Anwendungsbereich des Teils 3 der neuen Norm erstreckt sich auf Wände aus geschosshohen, stehend angeordneten Porenbetonbauteilen und aus liegend angeordneten Wandbauteilen (siehe DIN , Bild 1). Die Längsseiten der Bauteile sind dabei untereinander stets vollflächig mit Dünnbettmörtel zu verbinden. Im Fall liegend angeordneter Wandbauteile wird noch unterschieden zwischen Wänden ohne Stoßfugen und Wänden mit vermörtelten Stoß- bzw. Vertikalfugen oder unvermörtelten Stoßfugen. Die Stoßfugen direkt aufeinander folgender Lagen von Porenbetonbauteilen sind dabei versetzt angeordnet. In der alten DIN 4223 und in der Norm DIN [10], die bei der Entwicklung der DIN mit herangezogen wurde, sind keine Regelungen zu unbewehrten Bauteilen enthalten. Aufgrund der Nähe der Bauart zum Mauerwerksbau wurde für die Entwicklung von DIN das aktuelle geltende und das sich teilweise noch in der Erarbeitung befindliche Normenwerk für den Mauerwerksbau berücksichtigt. Die Bemessung tragender Bauteile aus dampfgehärtetem Porenbeton mit statisch anrechenbarer Bewehrung erfolgt vollständig nach DIN Die Anwendung dieser Bauteile und deren funktionelles Zusammenwirken im Tragsystem eines Bau

7 werks sind in DIN geregelt. Die Grundlage des Inhalts von DIN bilden die in den bisher geltenden allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen verankerten Anwendungsregeln für Bauteile aus dampfgehärtetem Porenbeton. Die entsprechenden Regelungen der Zulassungen wurden zum großen Teil übernommen und soweit es erforderlich war, dem geänderten Sicherheitskonzept angepasst. Die inhaltlichen Schwerpunkte der Norm DIN liegen auf: der Ausbildung von Wand-, Dach- und Deckenscheiben, der Ausbildung von Fugen und dem Nachweis der Fugentragfähigkeit sowie den Annahmen für die Schnittkraftermittlung bei tragenden Wänden und bei Sturzwandplatten. Das für den rechnerischen Nachweis anzuwendende Sicherheitskonzept ist bauartübergreifend in DIN geregelt. Hierin sind auch die zu berücksichtigenden Teilsicherheitsbeiwerte für Einwirkungen sowie die Kombinationsregeln für mehrere, voneinander unabhängige veränderliche Einwirkungen festgelegt. In Teil 5 der neuen DIN 4223 sind die für den typischen Anwendungsbereich von Porenbetonbauteilen in Bauwerken maßgebenden Teilsicherheitsbeiwerte der Einwirkungen sowie der Baustoffeigenschaften vereinfachend zusammengefasst. Weitere detaillierte Kommentare zu einzelnen Teilen der neuen Norm enthält das vom Bundesverband Porenbeton herausgegebene Berichtsheft 23 Erläuterungen zu DIN Diesem Merkblatt beigefügt ist auch eine CD-ROM mit Berechnungs- und Bemessungsbeispielen zu den üblichen Wand-, Dach- und Deckenkonstruktionen

8 Bundesverband Porenbeton Abb.1: Commerzbank-Hochhaus, Frankfurt/Main - Architekt: Sir Norman Forster Ausführung der Wände an den Treppenhäusern und Fahrstuhlschächten aus bewehrten Porenbeton-Wandplatten. Abb. 2: Ausstellungshalle A 1 Messe Friedrichshafen Architekt: Gerkan, Marg und Partner, gmp, Hamburg -8-

9 Bundesverband Porenbeton Abb. 3: Messe Friedrichshafen Architekt: Gerkan, Marg und Partner, gmp, Hamburg Die Wände der 10 Hallen wurden aus bewehrten Porenbetonbauteilen sowie einer Stahlbeton-Fertigteil-Skelettkonstruktion und Glas errichtet. Literatur: [1] DIN : : Vorgefertigte Bauteile aus dampfgehärtetem Porenbeton Teil 1: Herstellung, Eigenschaften, Übereinstimmungsnachweis. Hrsg.: DIN Deutsches Institut für Normung e.v., 2003 [2] DIN : : Vorgefertigte Bauteile aus dampfgehärtetem Porenbeton Teil 2: Bauteile mit statisch anrechenbarer Bewehrung, Entwurf und Bemessung. Hrsg.: DIN Deutsches Institut für Normung e.v., 2003 [3] DIN : : Vorgefertigte Bauteile aus dampfgehärtetem Porenbeton Teil 3: Wände aus Bauteilen mit statisch nicht anrechenbarer Bewehrung, Entwurf und Bemessung. Hrsg.: DIN Deutsches Institut für Normung e.v., 2003 [4] DIN : : Vorgefertigte Bauteile aus dampfgehärtetem Porenbeton Teil 4: Bauteile mit statisch anrechenbarer Bewehrung Anwendung in Bauwerken. Hrsg.: DIN Deutsches Institut für Normung e.v., 2003 [5] DIN : : Vorgefertigte Bauteile aus dampfgehärtetem Porenbeton Teil 5: Sicherheitskonzept. Hrsg.: DIN Deutsches Institut für Normung e.v.,

10 [6] Erläuterungen zu DIN 4223, Berichtsheft 23 des Bundesverbandes Porenbeton, Hannover, 2004 BUNDESVERBAND PORENBETON 3/