3 Baustoffe. Übersicht

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1 3 Baustoffe Übersicht Natürliche Steine Künstliche Steine Bindemittel Gesteinskörnungen für Mörtel und Beton 3-19 Mörtel Mauermörtel Putzmörtel Beton Konsistenzklassen Druckfestigkeitsklassen Rohdichteklassen 3-2 Verarbeitung des Betons 3-25 Expositionsklassen 3-27 Stahlbeton Betondeckung Stababstände Verankerung von Betonstählen 3-30 Übergreifungsstöße 3-33 Betonstahl Sorteneinteilung und Eigenschaften Querschnittstabellen Lagermattenprogramm 3-36 Metalle Stahlwerkstoffe 3-37 Stahlbauprofile 3-38 Nichteisenmetalle 3-7 Holz und Holzverbindungen Glas Kunststoffe Anstrichstoffe Natürliche Steine 3-2 Ziegel 3- Kalksandsteine 3-6 Hüttensteine 3-7 Porenbetonsteine 3-8 Steine aus Beton und Lichtbeton 3-9 Dachziegel 3-12 Fliesen und Platten 3-12 Zement 3-1 Baukalk 3-17 Baugips 3-18 Mechanische, physikalische und technologische Eigenschaften des Holzes 3-8 Holzfeuchtigkeit 3-50 Holzarten 3-51 Holzfehler und Holzschädlinge 3-52 Holz als Handelsware 3-58 Sortierklassen für Kanthölzer 3-61 Querschnittswerte für Bauholz 3-6 Holzverbindungen 3-65 Herstellungsverfahren 3-70 Eigenschaften 3-71 Sicherheitsgläser 3-72 Arten 3-7 Herstellung 3-7 Eigenschaften 3-75 Zusammensetzung 3-78 Bindemittel 3-78 Eigenschaften und Anwendung

2 3 DF NF 2DF 3DF DF 5DF 6DF 8DF Herstellung l b h in am / / / / Kurzzeichen Maße in mm Kurzzeichen l b h Maße in mm Länge Breite Höhe in am Länge Breite Höhe Künstliche Steine Steinformate DF 10DF 12DF 15DF 16DF 18DF 20DF 2DF / / / / DF: Dünnformat; NF: Normalformat; am: Achtelmeter Ziegel Die Ausgangsstoffe für Mauerziegel sind Ton, Lehm oder tonige Massen mit oder ohne Zusatzstoffe (z. B. Sägemehl). Die Zusatzstoffe sollen die Rohdichte herabsetzen, weil sie sich beim Brennvorgang zersetzen und auf diese Weise Hohlräume schaffen. Die Steine werden aus der Rohmasse geformt, getrocknet und bei 900 C bis 1200 C gebrannt. Die Länge des Brennvorganges bzw. die Höhe der Brenntemperatur hat insofern entscheidende Auswirkung auf die Eigenschaft der Steine, als das Material mehr oder weniger sintert und auf diese Weise der Kapillarporenanteil beeinflusst wird. Voll gesinterte Steine (Brenntemperatur 1500 C) werden als Klinker bezeichnet. Festlegung für Mauerziegel nach DIN EN LD-Ziegel Mauerziegel zur Verwendung in geschütztem Mauerwerk mit einer Brutto-Trockenrohdichte 1000 kg/m 3. Beispiele für Form und Ausbildung: HD-Ziegel Mauerziegel zur Verwendung in ungeschütztem Mauerwerk oder mit einer Brutto-Trockenrohdichte > 1000 kg/m 3 zur Verwendung in geschütztem Mauerwerk. Beispiele für Form und Ausbildung: Hochlochziegel Hochlochziegel mit Mörtellasche Hochlochziegel mit Grifföffnungen Vollziegel Mauerziegel mit Mulde Hochlochziegel Hochlochziegel mit Langlochziegel (für Nut- und Feder-System Trennwände) Langlochziegel mit Putzrillen Hochlochziegel Kategorie I: Mauerziegel, die die vom Hersteller angegebene Druckfestigkeit mit einer Wahrscheinlichkeit von mindestens 95 % erreichen. Kategorie II: Mauerziegel, die die Anforderungen von Kategorie I nicht erfüllen. 3-

3 3.6 Beton Beton ist ein künstlicher Baustoff, der aus einem Gemisch von Zement, Gesteinskörnungen, Wasser und ggf. Zusatzmittel durch Hydratation des Zementleims zu Zementstein entsteht. Frischbeton Festbeton Umweltbedingungen Einteilung des Betons in Klassen Konsistenzklassen Größtkorn des Zuschlages Druckfestigkeitsklassen Rohdichteklassen Expositionsklassen Setzmaßklassen Klasse Setzmaß in mm Konsistenz S plastisch S weich S (sehr) weich S sehr weich S5 220 fließfähig Druckfestigkeitsklassen Festbeton wird nach seiner Druckfestigkeit klassifiziert. Die Einteilung erfolgt anhand der charakteristischen Festigkeit von Zylindern mit 15 cm Durchmesser und 30 cm Länge bzw. Würfeln mit 15 cm Kantenlänge nach 28 Tagen. 3 Konsistenzklassen Die Konsistenz ist ein Maß für die Verarbeitbarkeit des Frischbetons. Die Klassifikation kann anhand mehrerer Verfahren erfolgen. Bevorzugte Prüfverfahren sind die Bestimmung des Ausbreitmaßes und für steifere Betone die Prüfung des Verdichtungsmaßes. Die Bezeichnung der Konsistenzklasse ist an das jeweilige Prüfverfahren gebunden. Ausbreitmaßklassen Klasse Ausbreitmaß (in mm) Konsistenz F1 30 steif F plastisch F weich F sehr weich F fließfähig F6 630 sehr fließf. Verdichtungsmaßklassen Klasse Verdichtungsmaß Konsistenz C0 1,6 sehr steif C1 1,5 1,26 steif C2 1,25 1,11 plastisch C3 1,10 1,0 weich Setzzeitklassen Klasse Setzzeit in s Konsistenz V0 31 sehr steif V steif V plastisch V weich V 5 3 fließfähig Mindestdruckfestigkeit Festigkeits- klasse f ck,cyl f ck,cube [N/mm 2 ] [N/mm 2 ] LC 8/9 8 9 LC 12/ LC 16/ LC 20/ LC 25/ LC 30/ LC 35/ LC 0/ 0 LC 5/ LC 50/ LC 55/ LC 60/ LC 70/ LC 80/ C 8/ C 12/ C 16/ C 20/ C 25/ C 30/ C 35/ C 0/ C 5/ C 50/ C 55/ C 60/ C 70/ C 80/ C 90/ C 100/ Leichbeton [LC]; Normal- und Schwerbeton [C] Hochfeste Betone ab LC 55/60 bzw. C 55/

4 . Lastannahmen..5 Windlast DIN 1055-: Winddruck bei nicht schwingungsanfälligen Konstruktionen Hierzu zählen ohne besonderen Nachweis Wohn-, Büro- und Industriegebäude bis zu 25 m Höhe. Windzonenkarte Vereinfachte Geschwindigkeitsdrücke für Bauwerke bis 25 m Höhe Windzone Geschwindigkeitsdruck q in kn/m 2 bei einer Gebäudehöhe h in den Grenzen von h 10 m 10 m < h 18 m 18 m < h 25 m 1 Binnenland 0,50 0,65 0, Binnenland 0,65 0,80 0,90 Küste und Inseln der Ostsee 0,85 1,00 1,10 Binnenland 0,80 0,95 1,10 Küste und Inseln der Ostsee 1,05 1,20 1,30 Binnenland 0,95 1,15 1,30 Küste der Nord- und Ostsee und Inseln der Ostsee 1,25 1,0 1,55 Inseln der Nordsee 1,0 Der Winddruck darf vereinfachend über die Gebäudehöhe konstant angenommen werden. -23

5 . Lastannahmen..5 Windlast DIN 1055-: Windlasten Die Windlast muss gesondert für das Gesamtbauwerk und für einzelne Bauteile (z.b. Fassadenelemente) ermittelt werden. Sie ist unabhängig von der Himmelsrichtung und wird in Form von Winddrücken und Windkräften erfasst. Die Windlasten werden als veränderliche, freie Einwirkung eingestuft. Aerodynamische Außendruckbeiwerte Die Größe des aerodynamischen Außendruckbeiwertes ist von der Größe der Lasteinzugsfläche abhängig. Windkraft Die einwirkende Gesamtwindkraft beträgt: F w = c f q(z e ) A ref Es bedeuten: c f aerodynamischer Kraftbeiwerk q Geschwindigkeitsdruck z e Bezugshöhe Windangriffsfläche A ref Außendruckbeiwerte für vertikale Wände Die Außendruckbeiwerte sind in Abhängigkeit von der Gebäudehöhe h/d für die luv- und leeseitigen Wände und für die seitlichen Wandflächen angegeben, diese werden in bis zu 3 senkrechte Bereiche A, B und C unterteilt. e = b oder 2h, der kleinere Wert ist maßgebend; (b = Breite der luvseitigen Wand) Bezeichnung der Wände und Wandteile sowie Aufteilung der bestrichenen Seitenwände Außendruckbeiwerte für vertikale Wände rechteckiger Gebäude Bereich A B C D E h/d c pe, 10 c pe, 1 c pe, 10 c pe, 1 c pe, 10 c pe, 1 c pe, 10 c pe, 1 c pe, 10 c pe, 1 5 1, 1,7 0,8 1,1 0,5 0,7 + 0,8 + 1,0 0,5 0,7 1 1,2 1, 0,8 1,1 0,5 + 0,8 + 1,0 0,5 0,25 1,2 1, 0,8 1,1 0,5 + 0,7 + 1,0 0,3 0,5-2

6 .5 Bemessung.5.1 Mauerwerksbau Bemessung nach dem vereinfachten Verfahren nach DIN : Anwendung Kein Nachweis der räumlichen Steifigkeit erforderlich Gebäudehöhe über Gelände wenn die Decken als steife Schei- wenn in Längs- und Querrich- < 20 m ben ausgebildet sind, bzw. sta- tung des Gebäudes eine ausrei- Deckenstützweiten < 6,0 m tisch nachgewiesene Ringbalken chende Anzahl aussteifender Bedingungen der Tab. 1 ein- vorhanden sind Wände vorhanden ist halten Zweiseitig gehaltene Wände Knicklänge b Wanddicke d zulässig wenn allgemein: h k = h s 0, mm als horizontale Lasten nur Abminderung: h k = b h s 0, mm < d 250 mm Windlasten wirken bei flächig aufgelagerten Massiv- 1,00 > 250 mm die Mindestauflagertiefe a: decken d < mm a = d d > mm a > 175 mm Drei- und vierseitig gehaltene Wände Knicklänge Schwächung durch vertikale Öffnungen Schlitze oder Nischen h k = b h s in Höhe des mittleren Drittels: Höhe > 1/ der Geschosshöhe wenn h s < 3,50 m, b siehe d = Restwanddicke oder Annah- Breite > 1/ der Wandbreite Tabelle 2 me eines freien Randes Fläche > 1/10 der Wandfläche ist b > 30d oder b =15 d, unabhängig von der Lage: gelten die Wandteile zwischen wie 2seitig gehalten berechnen eine Wandöffnung annehmen, Wandöffnung und aussteifenwenn Restwanddicke < halbe Wanddicke oder < 115 mm Tabelle 1: Voraussetzungen für die Anwendung Bauteil Voraussetzungen d h s p mm kn/m ,75 m Innenwände > ) 2,75 m einschalige < Außenwände 2,75 m 5 Tragschale zweischaliger 115 2) < 175 2) 6 Außenwände 2,75 m 175 und zweischaliger Haustrenn- < 7 wände 12 d 1) 5 3 3) 5 Bei eingeschossigen Garagen und vergleichbaren Bauwerken, die nicht zum dauernden Aufenthalt von Menschen vorgesehen sind, auch d 115 mm zulässig. b 1,75 m der Wand als 3seitig zwei Wandöffnungen als 2seitig gehalten Tabelle 2: β -Werte für drei- und vierseitig gehaltene Wände dreiseitig vierseitig gehaltene Wand gehaltene Wand Wanddicke b β b Wanddicke m m ,65 0,35 2,00 0,75 0,0 2,25 0,85 0,5 2,50 0,95 0,50 2,80 1,05 0,55 3,10 1,15 0,60 3,0 1,25 0,65 3,80 1,0 0,70,30 1,60 0,75,80 1,85 0,80 5,60 b 3,5 m b 5,25 m b 2,60 m 2,20 0,85 6,60 b 7,20 m b 3,60 m 2,80 0,90 8,0 b 9,00 m 3-3 ff 2) 3) Geschossanzahl maximal zwei Vollgeschosse zuzüglich ausgebautes Dachgeschoss; aussteifende Querwände im Abstand,50 m bzw. Randabstand von einer Öffnung 2,0 m. Einschließlich Zuschlag für nichttragende innere Trennwände. -29

7 .5 Bemessung Bemessung nach dem vereinfachten Verfahren nach DIN : Spannungsnachweis zulσ D = k σ 0 Abminderungsfaktoren Darstellung der Größen b und b Wände als Zwischenauflager: k = k 1 k 2 Wände als einseitiges Endauflager: k = k 1 k 2 Der kleinere Wert ist maßgebend. oder k = k 1 k 3 k 1 für Pfeiler/Wände Wände: k 1 = 1,0 Pfeiler: k 1 = 0,8 k 2 für Knicken h K /d 10 k 2 = 1,0 25 h 10 h K /d 25 k 2 = K /d 15 k 3 für Deckendrehwinkel l,20 m k 3 = 1,0 (Endauflager) l >,20 m k 3 = 1,7 l/6 Bemessungsbeispiele Innenwand Mittig belastete Innenwand: d = 175 mm Belastung UK Wand: 135,7 kn/m Wandbreite,80 m Deckenstützweiten l 1 = 3,80 m, l 2 =,75 m Geschosshöhe h s = 2,52 m Deckenbelastung p = 2,75 kn/m 2 Rechengang: a) Prüfung der Voraussetzungen Tabelle 1 (siehe -29) Zeile 1 enthält die Wanddicke d = 175 mm Gebäudehöhe H = 9,20 m < 20,00 m Deckenstützweiten l 1 = 3,80 m, l 2 =,75 m < 6,00 m Verkehrslast p = 2,75 kn/m 2 < 5,00 kn/m 2 Die Voraussetzungen zur Anwendung des vereinfachten Verfahrens sind erfüllt. b) Schlankheit b =,80 m > b>15 0,175 = 2,625 m Die Wand ist zweiseitig gehalten zu bemessen. b = 0,90 h k = 0,90 2,52 = 2,27 m Schlankheit: h k /d = 2,27/0,175 = 13 c) Abminderungsfaktoren k 1 = 1,00 für Wände k 2 = (25 13)/15 = 0,8 k 3 = 1,00, da kein Endauflager k = 1,0 0,8 = 0,8 d) Spannungsnachweis s = 135,7/100 17,5 = 0,0775 kn/cm 2 = 0,77 MN/m 2 gew. KSL 12 Mörtelgr. II s 0 = 1,2 MN/m 2 zul s = 0,8 1,2 = 0,96 > 0,77 MN/m 2 Außenwandpfeiler Außenwandpfeiler bei zweischaligem Mauerwerk Wanddicke d = mm Belastung am Fuß: 276 kn Pfeilerbreite b = 0,625 m Deckenstützweite 5,75 m Geschosshöhe und Deckenbelastung wie vor. Rechengang: a) Prüfung der Voraussetzungen Tabelle 1 (siehe -29) Zeile 7 enthält die Wanddicke d = mm Gebäudehöhe H = 1,20 m < 20,00 m Deckenstützweiten l 1 = 5,75 m < 6,00 m Verkehrslast p = 2,75 kn/m 2 < 5,00 kn/m 2 Die Voraussetzungen zur Anwendung des vereinfachten Verfahrens sind erfüllt. b) Schlankheit Der Wandpfeiler ist zweiseitig gehalten. b = 1,00 h k = h s = 2,52 = 2,52 m Schlankheit: h k /d = 2,27/0,2 = 10,5 c) Abminderungsfaktoren Pfeilerfläche A = 0,2 0,625 = 0,15 m 2 > 0,10 m 2 k 1 = 1,00 k 2 = (25 10,5)/15 = 0,97 k 3 = 1,7 5,75/6 = 0,7 (maßgebend) k = 1,0 0,7 = 0,7 d) Spannungsnachweis s = 276/62,5 2 = 0,18 kn/cm 2 = 1,8 MN/m 2 gew. KSV 28 Mörtelgr. III s 0 = 3,0 MN/m 2 zul s = 0,7 3,0 = 2,22 > 1,8 MN/m

8 6.2 Wände Anforderungen an zweischalige Außenwände Bauteil Anforderung Wand- Für die Bemessung ist nur die Wanddicke dicke der tragenden Innenschale anzunehmen. Die Mindestdicke beträgt 11,5 cm bei max. 2 Vollgeschossen, sofern nicht Standsicherheit, Bauphysik, Brandschutz usw. größere Dicken vorschreiben. Außen- Die Mindestdicke der Außenschale beschale trägt 9 cm. Die Außenschale muss auf ganzer Länge und Breite vollflächig auflagern. Außenschalen mit einer Dicke von 11,5 cm sollen bei einer Höhe von 12 m abgefangen werden. Außenschalen von weniger als 11,5 cm Dicke dürfen nicht höher als 20 m über Gelände geführt werden. Sie sind bei einer Höhe von 6 m abzufangen. Innen- Die Innenschalen und die Geschossschale / decken sind an den Fußpunkten der Zwi- Ge- schenräume der Wandschalen gegen schoss- Feuchtigkeit zu schützen. decke Draht- Die Mauerwerksschalen sind durch anker Drahtanker zu verbinden. Vertikaler Abstand der Drahtanker: höchstens 50 cm. Horizontaler Abstand der Drahtanker: höchstens 75 cm. Die Drahtanker dürfen keine Feuchtigkeit von der Außen- zur Innenschale transportieren können (z. B. Aufschieben einer Kunststoffscheibe) Luft- Mindestdicke der Luftschicht: 6 cm schicht Höchstdicke der Luftschicht: 15 cm. ohne Die Verminderung der Luftschichtdicke Wärme- auf cm ist zulässig, wenn der Fugendäm- mörtel mindestens an der Hohlraumseite mung abgestrichen wird. Lüf- Die Außenschalen sollen unten und tungs- oben Lüftungsöffnungen (z. B. offene öffnun- Stoßfugen) erhalten. Die Luftschicht gen darf erst 10 cm über Erdgleiche beginnen. Luft- Der lichte Abstand der Mauerwerksschicht schalen darf 15 cm nicht überschreiten. mit Die Mindestluftschichtdicke von cm Wärme- darf nicht von Unebenheiten in der Wärdäm. medämmschicht beeinträchtigt werden. Kern- Die Außenschale ist hier mindestens däm- 11,5 cm dick auszuführen. mung Lichter Abstand der Mauerwerksschalen: 15 cm. Die Verblendschale ist vollfugig zu vermauern. Entwässerungsöffnungen in der Außenschale sollen auf 20 m 2 Wandfläche mindestens 5000 mm 2 im Fußpunktbereich haben. Mindestanzahl und Durchmesser von Drahtankern für 1 m 2 Wandfläche Drahtanker Mindestzahl Durchmesser mindestens 5 3 (mm) Wandbereich >12 m über Gelände od. Abstand der Mauer- 5 werksschalen >7<12 cm Abstand >12<15 cm 7 od. 5 od. 5 Zweischaliges Mauerwerk mit Luftschicht Ringanker Werden Decken ohne Scheibenwirkung verwendet (z. B. Holzbalkendecken), so ist die horizontale Aussteifung der Wände durch Ringanker oder statisch gleichwertige Maßnahmen sicherzustellen. In alle Außenwände und die Querwände, die als lotrechte Scheiben der Abtragung waagerechter Lasten (z. B. Wind) dienen, sind durchlaufende Ringanker zu legen bei Bauteilen, die insgesamt mehr als zwei Vollgeschosse haben oder länger als 18 m sind, bei Wänden mit vielen oder besonders großen Öffnungen, wenn die Baugrundverhältnisse es erfordern. Die Ringanker sind in jeder Deckenlage oder unmittelbar darunter anzubringen. Ausbildung: Stahlbeton, bewehrtes Mauerwerk, Stahl, Holz. Ringbalken Ringbalken sind dann vorzusehen, wenn im Mauerwerk durch ungewollte Verformungen und unterschiedliche Setzungen die daraus resultierenden Zugspannungen und Biegemomente infolge rechtwinklig zur Wandebene wirkender Lasten aufgenommen werden müssen