Grundlagen. Abstandhalter und Unterstützungen nach DIN und DBV-Merkblättern. Begriffe

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1 In den neuen deutschen Regelwerken des Betonbaus werden die Nachweise der Tragwerksplanung differenzierter dem tatsächlichen Tragverhalten der zu realisierenden Strukturen angepasst [1]. Damit muss die Qualität der Bauausführung Schritt halten, um das angestrebte Sicherheits- und Dauerhaftigkeitsniveau der Betonbauwerke zu erreichen. In diesem Zusammenhang werden in den Regelwerken [1] und [] einige DBV-Merkblätter zitiert bzw. zur Grundlage der Planung und Bauausführung gemacht (z. B. [3], [4], [5]). Dabei wird auch auf die Eignung von Abstandhaltern und Unterstützungen eingegangen. Begriffe Die Betondeckung ist die Betonschicht zwischen einem sstab und der Betonoberfläche. Die Mindestbetondeckung c min gemäß DIN , 6.3 und Tab. 4 [R1] ist der mit ausreichender Zuverlässigkeit einzuhaltende Mindestabstand zwischen der Betonoberfläche und den sstäben, den Spanngliedern im sofortigen Verbund bzw. dem Hüllrohr von Spanngliedern im nachträglichen Verbund. Das Nennmaß der Betondeckung c nom gemäß DIN , 6.3 (8) [R1] setzt sich aus dem Mindestmaß und einem Vorhaltemaß zusammen: c nom = c min + c. Das Vorhaltemaß der Betondeckung c gemäß DIN , 6.3 (8) und Tab. 4 [R1] soll die unvermeindlichen Maßabweichungen aus Biegen und Verlegen der, Art und Einbau der Abstandhalter, Herstellen der Schalung sowie Eindringen und Verdichten des Betons abdecken. Das Vorhaltemaß c enthält nicht die bei der zerstörungsfreien Nachmessung der Betondeckung am fertigen Bauteil unvermeidlichen Messfehler. Das Verlegemaß c v der gemäß DIN , 6.3 (11) [R1] ist das Abstandhaltermaß bezogen auf den betrachteten sstab unter Berücksichtigung der Betondeckung. Es wird aus den Nennmaßen c nom,i der Längstäbe und c nom,q der Querstäbe oder c nom,w der Bügel abgeleitet. Es ist im Regelfall der Sollabstand zwischen den äußeren sstäben und der Betonoberfläche. Nach diesem Sollabstand wird die Dicke bzw. die Höhe der Abstandhalter bemessen. Zur Unterscheidung von den geforderten Nennmaßen (Sollmaßen) wird das gewählte Verlegemaß (Istmaß) mit c v bezeichnet. Die Expositionsklassen gemäß DIN , 6. [R1] sind formaler Ausdruck einer Klassifizierung der Bauteile in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen. Einem Bauteil können mehrere Exposionsklassen zugeordnet werden. Die Zuordnung erfolgt in der Regel durch den Tragwerksplaner (ggfs. durch den Auftraggeber) und ist entscheidend für das durchgängige Konzept zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit. Die Expositionsklassen werden für die Festlegung der Betondeckung und für Nachweise in den Grenzzuständen, für die Betontechnologie und für die Bauausführung benötigt und sind auf den Ausführungsbauplänen den Bauteilen eindeutig zugeordnet anzugeben. Abstandhalter sind Einbauteile, die das erforderliche Verlegemaß zwischen den äußeren sstäben und der Schalung sichern. Abstandhalter können punkt-, linien- oder flächenförmig sein. Unterstützungen sind Einbauteile, welche die obere in ihrer Lage sichern. Unterstützungen können z.b. Unterstützungskörbe, linienförmige oder gekrümmte Gitter, Gitterträger oder Einzelböcke sein. Unterstützungen für die obere stehen entweder auf der Schalung auf oder sind auf der unteren aufgeständert.

2 Anforderungen an Abstandhalter Abstandhalter unterscheiden sich in Form, Größe, Werkstoff, dem Verwendungszweck und ihren Eigenschaften im nicht einbetonierten und im einbetonierten Zustand. Die Klassifizierung von Abstandhaltern nach der Art der Aufstandsfläche zeigt die folgende Abbildung. Für jeden Anwendungsfall sind geeignete Abstandhalter in ausreichender Anzahl so einzubauen, dass sie sich nicht verschieben oder verdrehen und die während des Bauvorgangs auf A Radform, befestigt B punktförmig, befestigt B1 punktförmig, nicht befestigt C1 linienförmig, nicht befestigt sie wirkenden Kräfte in der geplanten Lage bei allen Temperaturen ohne nennenswerte Verformungen aufnehmen. Obwohl Abstandhalter unvermeidliche Inhomogenitäten in der Betondeckung sind, dürfen sie die Dichtheit der Betondeckung im fertigen Bauteil nicht wesentlich beeinträchtigen. Zur Sicherstellung der Betondeckung hinsichtlich Dicke und Dichtheit müssen die Abstandhalter zum Zeitpunkt des Einbaus: eine ausreichende Tragfähigkeit und Kippstabilität je nach Last- und Temperaturbeanspruchung aufweisen, sich soweit nicht notwendig ausreichend sicher am sstab befestigen lassen, einen möglichst geringen Rückfederungseffekt haben, damit nach dem Ausschalen die oberflächennahe Betonschicht nicht abgesprengt wird, so ausgebildet sein, dass sie für ein Verlegemaß c v einsetzbar sind, so gestaltet sein, dass der Beton den Abstandhalter vollflächig umhüllt und sich nicht in Folge des eingebauten Abstandhalters entmischt, ausreichend widerstandsfähig gegen die Alkalität des Betons sein, aus einem Werkstoff hergestellt sein, der selbst nicht korrodiert, der die Korrosion der nicht fördert und sowohl den frischen, wie den erhärtenden Beton nicht schädigt. Besondere Anforderungen an den Abstandhalter hinsichtlich des Brandschutzes sind entbehrlich. Im Falle eines Brandes schmilzt zum Beispiel ein Abstandhalter aus Kunststoff. Die Abstandhalter haben aber auf Grund ihrer Größe keinen Einfluss auf die Feuerwiderstandsfähigkeit des Bauteils [4]. C linienförmig, befestigt D1 flächenförmig, nicht befestigt D flächenförmig, befestigt

3 Leistungsklassen Die Abstandhalter werden in Leistungsklassen L1 und L unterschieden. Die Vorgabe muss durch den Planer oder Statiker erfolgen: L1: Keine erhöhten Anforderungen an Tragfähigkeit und Kippstabilität. Verwendung zum Beispiel in Fällen, in denen die nicht durch Begehen beansprucht wird (z.b. bei Herstellung von Fertigteilen). L: Erhöhte Anforderungen an die Tragfähigkeit und Kippstabilität. Verwendung als Standardabstandhalter im Ortbetonbau (z.b. bei durch Begehen beanspruchter ; bei Abstandhaltern, die beim Zusammenspannen der Schalung beansprucht werden; bei äußeren Lasten, die auf der verlegten zwischeneingelagert werden). KA-Rad, Kunststoff-Abstandhalter in Radform Seite 10 Empfehlungen für die Auswahl von Abstandhaltern Zementgebundene Abstandhalter sind im Allgemeinen bezüglich Formstabilität bei Last- und Temperaturbeanspruchung unempfindlicher als Kunststoff-Abstandhalter. Sie sollten insbesondere für Bauteile mit hoher statischer und thermischer Beanspruchung sowie beim Auftreten großer Zwangkräfte (z.b. durch die Schalung bei Wänden, Stützen, Tunneln) bevorzugt werden. FBA-Knochen befestigt, Klassifizierung B Seite 5 Festgeklemmte oder mit Rödeldraht befestigte Einzelabstandhalter sind stets am Kreuzungspunkt der zu befestigen, da sie sich sonst verdrehen können. Nicht befestigte Abstandhalter können beim Reinigen der Schalung verschoben werden und bleiben damit unwirksam. Abstandhalter sind so auszuwählen und zu befestigen, dass das Verlegemaß auch bei Querschnittschwächungen (z.b. durch Trapezleisten) eingehalten wird. Abstandhalter mit besonderen Anforderungen F/T/A an Expositionsklassen Angriffsmechanismus Frost-Tau- Widerstand Temperaturbeanspruchung Widerstand gegen chemischen Angriff XC1 - XC4 skorrosion infolge Karbonatisierung XD1 - XD3 skorrosion infolge Chloriden - - A XS1 - XS3 skorrosion infolge Meerwasser - T A XF1 - XF3 Betonangriff durch Frost ohne Taumittel F T - XF, XF4 Betonangriff durch Frost mit Taumittel F T A XA1 - XA3 Betonangriff durch chemischen Angriff - - A : Wahl der Abstandhalter nach [4] für Expositionsklassen nach DIN [1]

4 Typgruppe der Abstandhalter Bauteil Stütze Wand Balken lotrechte lotrechte Decke Fundament A Radform B1 Punktförmig, nicht befestigt (Klotz,Bock) B Punktförmig, nicht befestigt (Klotz,Bock) C1 Linienförmig, nicht befestigt 3 C Linienförmig, befestigt 3 D1 Flächenförmig, nicht befestigt 3 D Flächenförmig, befestigt 3 1 Vorsicht beim Zusammenspannen der Schalung, häufig nicht ausreichend kippstabil wenn Kippen oder Verschieben nicht möglich ist 3 mit Längenbegrenzung (350 mm bzw. h oder 0,5 b mit h - Bauteildicke und b - Bauteilbreite) geeignet bedingt geeignet ungeeignet Tabelle: Hinweise zur Auswahl von Abstandhaltern in Abhängigkeit von der Art des Bauteils und von der Typgruppe des Abstandhalters nach [4] Werden Abstandhalter auf nachgiebigen Schichten (z.b. Dämmplatten, Baugrund) abgestützt, müssen Abstandhalter mit vergrößerter Aufstandsfläche eingesetzt werden, um ein Eindrücken beim Betonieren zu vermeiden. Für die in lotrechten Bauteilen sind Abstandhalter so auszuwählen, dass durch das Setzen des Frischbetons im Bereich unter den Abstandhaltern keine Fehlstellen im Beton entstehen. Bei Anordnung langer, linienförmiger Abstandhalter im Bereich der Zugzone ist mit Rissen im Beton, insbesondere im Bereich der Abstandhalter, zu rechnen. Deshalb sollten dort kurze, StA-Schlange als Unterstützung Seite 0 und KA-Drulei Seite 15 als Abstandhalter linienförmige Abstandhalter mit ausreichendem gegenseitigem Versatz eingebaut werden. KA-Drulei mit Aussparung Seite 15 Linienförmige Abstandhalter dürfen in der Druckzone biegebeanspruchter Bauteile nur parallel zur Spannrichtung eingebaut werden, da sich beim senkrechten Einbau die Nutzhöhe verringert und zusätzlich eine Kerbwirkung mit ungünstiger Spannungskonzentration auftritt.

5 Unterstützungen Anwendungsbereich Das Merkblatt legt Anforderungen an Unterstützungen mit bis zu 40 cm Unterstützungshöhe fest, womit Bauteildicken bis ca. 50 cm ausgeführt werden können. Bei größeren Bauteildicken sind aufgrund der hohen Lasten aus und Betonierbetrieb sowie der Standsicherheit gesonderte Überlegungen anzustellen. und [R1]), ist auch eine Querkraftsicherung möglich. Die trifft in der Regel für die hier behandelten industriell gefertigten Unterstützungen gemäß Abschnitt nicht zu) Beispiele für Unterstützungen: Anforderungen Für jeden Anwendungsfall sind geeignete Unterstützungen in ausreichender Anzahl so einzubauen, dass sie sich nicht verschieben oder verdrehen. Sie müssen die während des Bauvorgangs auf sie wirkenden Kräfte ohne nennenswerte Verformungen aufnehmen, um die in der planerisch vorgesehenen Lage zu halten. Zur Sicherstellung der Betondeckung sowie der Tragfähigkeit des Bauteils müssen die Unterstützungen zum Zeitpunkt des Einbaus: ausreichend steif und tragfähig sein, um sowohl die Lasten der aufliegenden als auch vorübergehend eine zusätzliche Belastung im Bauzustand unter vernachlässigbarer Verformung abzutragen genügend standsicher sein (Verhinderung des Umkippens) sich soweit notwendig ausreichend sicher befestigen lassen mit einem Korrosionsschutz versehen sein, wenn sie auf der Schalung stehen Unterstützungen, die mit einem Korrosionsschutz nach Abschnitt 3.4 versehen sind, beeinträchtigen nicht die Feuerwiderstandsfähigkeit eines Bauteils, da die damit versehene Stablänge im Vergleich zur Bauteildicke und die punktuell vergrößerte Wärmeleitung im Vergleich zur beflammten Bauteiloberfläche vernachlässigbar klein sind. Unterstützungen sollen in der Regel nicht zur Kraftsicherung herangezogen werden. (Werden Unterstützungen, zum Beispiel als Querkraftböcke oder Bügelleitern, mit Bst 500 normgemäß als Querkraftzulage konstruiert (siehe DIN , Unterstützungsschlangen (linienförmig) Zulässige Belastungen von Unterstützungen Die Tragfähigkeit von Unterstützungen wird nach dem im Anhang beschriebenen Prüfverfahren durch den Hersteller nachgewiesen. Für Unterstützungen, die den Anforderungen an die Tragfähigkeit nach Abschnitt A4 des Anhangs genügen, sind folgende Lasten (Bemessungswert der Tragfähigkeit) F RD zulässig: Unterstützungsböcke (punktförmig) linienförmige Unterstützungen (Unterstützungskörbe, -schlangen): F RD = 0,67 kn/m punktförmige Unterstützungen (Unterstützungsböcke): F RD = 0,50 kn/bock Korrosionsschutz bei Unterstützungen Bei Unterstützungen die auf der Schalung stehen, müssen die Aufstandsflächen (Füßchen) mit einem 15 mm hohen alkaliverträglichen Korrosionsschutz versehen sein. Die zulässige Maßabweichung nach unten für die Höhe des Korrosionsschutzes beträgt - mm. Die Eignung des Korrosionsschutzes ist nach Abschnitt A5 durch den Hersteller nachzuweisen. Verlegeregeln von Unterstützungen Der folgende Absatz enthält Angaben zum zu wählenden Verlegeabstand in Abhängigkeit vom Durchmesser der unterstützten Stäbe und der Konstruktionsart der Unterstützung. Werden Unterstützungen

6 Zeile Durchmesser der unterstützten Stäbe maximaler Verlegeabstand s 1 linienförmige Unterstützung punktförmige Unterstützung 3 1 ds 6,5 mm 50 cm 50 cm 6,5 mm < ds 1 mm 70 cm 70 cm 3 ds > 1 mm 70 cm 4 70 cm 4 1 Der Verlegeabstand entspricht dem Achsabstand. Linienförmige Unterstützungen sind in Längsrichtung, wie im Bild unten, zu stoßen. 3 Die Angaben gelten sowohl in Längs- als auch in Querrichtung 4 Soll ein größerer Verlegeabstand gewählt werden, ist dieser durch eine Berechnung nachzuweisen. Tabelle: Verlegeabstände für Unterstützungen nach [5] auf die untere aufgeständert, ist ihr Verlegeabstand auf den der Abstandhalter für die untere abzustimmen. Die Unterstützungslinien müssen übereinander liegen. Dabei ist die strengere Forderung für den Verlegeabstand maßgebend. Festlegung des Verlegeabstandes Der nach Tabelle 4, Zeilen 1 und, zu wählende maximale Verlegeabstand s für Unterstützungen (Durchmesser der unterstützten Stäbe d s 1 mm) ist einzuhalten. Berechnungen haben gezeigt, dass sonst durch bauseitige Lasten nicht mehr vertretbare Verformungen entstehen. Ist der Durchmesser der unterstützenden Stäbe d s > 1 mm, kann alternativ zum Verlegeabstand noch nach Tabelle 4, Teil 3, ein rechnerischer Nachweis des Verlegeabstandes s geführt werden, welcher die Eigenlast der oberen und die ggfs. zu erwartende Nutzlast aus Baubetrieb (charakteristische Werte G k und Q k ) mit der zulässigen Belastung für Unterstützungen F RD nach Abschnitt 3.3 vergleicht und die Durchbiegung der unterstützten sstäbe beschränkt. Beim Stoßen von linienförmigen Unterstützungen in Längsrichtung ist ein maximaler Abstand der vertikalen Stützstäbe im Stoßbereich von 5 cm einzuhalten, um die Tragfähigkeit auch im Bereich der Längsstabüberstände zu sichern. Das mit der Bauausführung beauftragte Unternehmen kann abweichend von den Vorgaben in der szeichnung eine nach diesem Merkblatt gleichwertige Ausführung für die Unterstützung wählen. Quellen: [1] DIN : Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton - Teil 1: Bemessung und Konstruktion: [] DIN : Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton - Teil 3: Bauausführung: [3] DBV-Merkblatt Betondeckung und, Fassung [4] DBV-Merkblatt Abstandhalter, Fassung [5] DBV-Merkblatt Unterstützungen, Fassung Draufsicht Unterstützungskörbe vertikale Stäbe Unterstützungsschlangen Beispiele für Verlegestöße von linienförmigen Unterstützungen