Typenhallen aus Stahl. bau orumstah Bauen mit Stahl. Nachhaltig gut beraten.

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1 Typenhallen aus Stahl bau orumstah Bauen mit Stahl. Nachhaltig gut beraten.

2 1 Einführung Seite Vorstellung der Hallensysteme Seite Einwirkungen Seite Tragwerkdetails Seite Stahltonnage Seite Dach und Wand Seite Türen, Tore, Fenster, Lichtbänder Seite Gründung Seite Korrosionsschutz Seite Brandschutz Seite Richtzeichnungen Seite Unterlagen/Literatur Seite 12 Anhang Hallenübersicht Zusammenstellung Seite 14 der Profilgrößen Montageplan, exemplarisch Seite Baugruppen, exemplarisch Seite Baugruppen- und Positionsliste Seite 31 Beispiel: Typ. Halle 4 x 12 x 60 m, Zweigelenkrahmensystem, max. Schneelast 0,75 kn/m >>bauforumstahl e. V. Seite Impressum: Typenhallen aus Stahl Nr. B 501 Herausgeber: >>bauforumstahl e. V. Sohnstraße Düsseldorf Postfach Düsseldorf T: +49(0) F: +49(0) zentrale@bauforumstahl.de Juni 2009 Ein Nachdruck dieser Publikation auch auszugsweise ist nur mit schriftlicher Genehmigung des Herausgebers bei deutlicher Quellenangabe gestattet. Autoren: Ronald Kocker, >>bauforumstahl e. V. Dr.-Ing. R. Möller, Pöter & Möller GmbH, Siegen Titelbild: 3-D-Visualisierung des Tragwerks 4 x 12 x 60-m-Halle, Zweigelenkrahmen, Schneelast 0,75 kn/m 2 2 Typenhallen aus Stahl

3 Typenhallen aus Stahl Im Bereich kleiner und mittelgroßer Stahlhallen fehlte bisher eine wirtschaftliche, praxisorientierte und leicht umsetzbare Lösung für vielfältigste Nutzungen. Die jetzt vorliegende Typenprüfung für 18 Standardhallen mit einer Tragkonstruktion aus gewalzten Stahlprofilen lässt sich in kürzester Zeit realisieren, weil die Statik bereits geprüft ist, Werkstatt- und Montagepläne vorliegen. Grundlage der konstruktiven Durchbildung ist die Minimierung des Fertigungs- und Montageaufwands bei optimalem Stahleinsatz. Basis für die Tragwerke sind Zweigelenkrahmen bzw. gelenkig an eingespannten Stützen angeschlossene Binder. Bauherren können mit einem Architekten und einem Bauunternehmer ihrer Wahl diese Hallen bis ca m 2 Größe schnell und unkompliziert errichten. Die Fassadengestaltung kann frei gewählt werden hier sind dem Gestaltungswunsch von Bauherr und Architekt kaum Grenzen gesetzt. Die Anforderungen der EnEV 2009 lassen sich mit diesen Hallen erfüllen. Bild 1: Gestaltungsbeispiel für eine Typenhalle TKS Bild 2: Isometrie Hallentragwerk mit Kranbahnträger 1 Einführung 1.1 Einsatzbereiche typengeprüfter Stahlhallen Die Hallen eignen sich für vielfältigste Nutzungen. Sie sind als geschlossene Hallen typengeprüft und können wärmegedämmt oder ungedämmt realisiert werden. Die Fassadengestaltung kann der Nutzung entsprechend angepasst werden. Für die farbliche Gestaltung steht eine breite Einsatzpalette, z. B. von Sandwichelementen oder Paneelen, zur Verfügung. Die Hallen sind für Einzelfundamente ohne Ausnutzung von Tragreserven durch Anbindung einer möglichen Bodenplatte gerechnet. Die Fußbodenausbildung kann deshalb frei gewählt werden. Die erforderlichen Korrosionsschutzmaßnahmen für den Stahlbau sind in DIN geregelt. Den Korrosionsschutz der Hüllelemente regelt DIN T1 mit Verweisen auf entsprechende Zulassungsbescheide; für Sandwichelemente gilt DIN T8. Beheizte Hallen, deren Raumluftfeuchtigkeit im Mittel 60% nicht überschreitet, erfordern in der Regel keinen Korrosionsschutz. Der Brandschutz von Hallen bis m 2 kann nach dem vereinfachten Verfahren der Industriebaurichtlinie [25] nachgewiesen werden. Darin wird sinngemäß ausgeführt, dass an Industriehallen bis zu dieser Größe keine Brandschutzanforderungen gestellt werden. >>bauforumstahl 3

4 Bild 3: Gestaltungsbeispiel für eine Typenhalle Bührer&Wehling Bild 4: Standardprofile für Typenhallen RSB Rudolstädter Systembau 1.2 Vorteile typengeprüfter Stahlhallen Die Vorteile typengeprüfter Stahlhallen für Architekten und Planer, Stahlbauer bzw. Bauunternehmen sowie Bauherren sind offensichtlich: Für Gestaltung und Planung Schnell und einfach realisierbar Kurze Planungs- und Bauzeiten dank typengeprüfter Statik und vorliegender Werkstattpläne Hohe Qualität bei großer Maßgenauigkeit durch Vorfertigung Kreative Freiheit bei der Fassadengestaltung Freie Wahl der Fußbodenausbildung Im Dach- und Wandbereich Anpassungsfähigkeit bei Fenstern, Türen und Toren entsprechend wechselnden Nutzungsanforderungen Schnelle und einfache Erweiterbarkeit durch modularen Aufbau Abdeckung der Anforderungen der EnEV 2009 Lastannahmen für Schnee und Wind decken ca. 90% möglicher Standorte in Deutschland ab Für Wirtschaftlichkeit und Nutzung Kostenersparnis durch Bereitstellung vollständiger Planungsunterlagen und unkomplizierte Fertigung Kurze Planungs- und Bauzeiten Vorfertigung der Tragkonstruktion in der Werkstatt Trockene Bauweise Frühe Nutzung durch den Bauherren Schnelle und einfache Erweiterbarkeit durch modularen Aufbau Brückenkranbetrieb von bis zu 3,2 t nachrüstbar Für die Bauausführung Schnelle Fertigung durch Minimierung von Steifen und Schweißnähten, hoher Automatisierungsgrad (Stahlbaufirma) Schnelle und einfache Montage aufgrund einfacher Verbindungen und ebener Rahmenaußenflächen Kurze Bauzeiten Geringe Bauteilanzahl, Baugruppengewichte und Abmessungen Minimale Krankapazitäten Weniger Transportaufwand (gegenüber Betonfertigteilen sind Einsparungen von 50% und mehr möglich) Bodenkenngrößen für standardisierte Gründung Kleine Fundamente Geringer Erdaushub Standardmäßig vorhandene Stahlsorten und Profile sichern rasche Lieferung durch den Stahlhandel Für die Umwelt Industrielle Vorfertigung in Werkstätten Geringe Emissionen auf der Baustelle Kurze Bauzeiten Weniger Beeinträchtigungen der Nachbarschaft durch Montagelärm und Transportfahrzeuge Einfache Demontage/Wiederaufbau an anderen Standorten 100%-iges Recycling der Bauteile und Rückführung in den Werkstoffkreislauf 4 Typenhallen aus Stahl

5 1.3 Ausführungsunterlagen zur Typenprüfung Für Architekten, Planer und ausführende Firmen bedeutet die vorliegende Typenprüfung große Arbeitserleichterungen. Folgende Pläne und Tabellen liegen für alle 18 typengeprüften Hallen vor: Schal- und Bewehrungspläne für die Fundamente Werkstattpläne für alle Teile der tragenden Stahlkonstruktion Stücklisten einschl. Kleinteile zur Stahlkonstruktion Montagepläne/Stahlbauübersichtspläne Verlegepläne für Dach- und Wandelemente Befestigungspläne der Dachtragschale Übersichtstabellen für zugelassene Dach- und Wandelemente 1.4 Zeitbudget Die Typenhallen sind innerhalb kürzester Zeit zu planen und zu bauen. Folgende Zeitbudgets können zugrunde gelegt werden: Einmessen 1/2 Tag Abtrag Mutterboden 1/2-1 Tag Erdaushub für Fundamente 30 min./fundament und Frostschürzen 30 min./frostschürze Fundamente 1 Tag/Fundament (Sauberkeitsschicht, Schalen, Bewehren, Betonieren, Ausschalen) Frostschürze herstellen 2 Tage/Halle (ggf. als Fertigteil vom Werk) Anarbeitung/Stahlbaufertigung 1 Tag (kleine Halle) bis 5 Tage (große Halle) Stahlbaumontage Tragwerk 2-3 Tage (je nach Größe der Halle) Dach und Wand bis zu 4 Wochen (je nach Größe der Halle) 1.5 Krankapazität Die max. benötigte Krankapazität für die Montage beträgt bei einer Halle mit einer Spannweite von 20 m max. 4,5 t für einen Riegel max. 5,5 t für einen kompletten Rahmen 1.6 Zehn Schritte von der Planung bis zur fertigen Stahlhalle 1. Plant ein Bauherr die Errichtung einer kleinen bis mittelgroßen Halle, wendet er sich in der Regel an einen Architekten oder Bauunternehmer seiner Wahl. Beide müssen in den Prozess eingebunden werden, der Architekt für den kreativen Part und zur Einreichung der Bauunterlagen in einigen Bundesländern sind auch Tragwerksplaner/Bauingenieure Vorlage berechtigt sowie der Bauunternehmer als Ausführender. 2. Der Architekt kann sich auf ein statisch geprüftes Bauwerk stützen (typengeprüft) und darauf seine Leistungen ausrichten. Diese werden insbesondere die Fassadengestaltung und die innere Nutzung betreffen. Bei Ausschreibungen zum Rohbau sowie zu Dach und Wand kann >>bauforumstahl ergänzende Informationen und Unterlagen zur Verfügung stellen. 3. Der Bauherr möchte i.d.r. eine schlüsselfertige Übergabe seiner Halle. Kommt der Bauunternehmer aus dem Stahlbau, sucht er sich Partner für die übrigen Gewerke. 4. Ein Bauunternehmer, der traditionell im Betonbau bzw. Mauerwerbsbau zu Hause ist, kann mit einem Stahlbauer, Schlosser oder Metallbauer in seiner Nähe die Typenhallen gemeinsam errichten. 5. Die Ausschreibung für den Rohbau und die Stahltragkonstruktion kann auf Basis der Ausführungsunterlagen zur Typenprüfung (vgl. 1.3) erfolgen. 6. Für die Stahlkonstruktion liegen Stücklisten einschl. Kleinteile vor. Auf dieser Basis können vorab Preisanfragen zu den Materialkosten eingeholt werden. 7. Der Bauunternehmer bzw. Stahl-/Metallbauer oder Schlosser bestellt auf Basis dieser Stücklisten das Material beim Stahlhändler in seiner Nähe. Da es sich um standardmäßig vorhandene Stahlsorten und Profile handelt, ist eine rasche Lieferung durch den Stahlhandel gesichert. 8. Die Werkstattpläne für alle Teile der tragenden Stahlkonstruktion sind Bestandteil der Typenprüfung und können direkt für die Fertigung eingesetzt werden. 9. Viele Stahlhändler stellen heute über die Distributionsfunktion hinaus in Service-Centern und Anarbeitungszentren eine umfassende Leistungspalette für ihre Kunden bereit. Mit Fachpersonal und leistungsstarken Bearbeitungsmaschinen verfügen die Unternehmen des Stahlhandels über ein breit gefächertes Angebot zur Bearbeitung von Blechen, Formstählen und Rohren. Sie bieten die Anarbeitung von Stahlprodukten zu einbaufertigen Komponenten, führen Stahlkonstruktionen im Hoch- und Brückenbau montagefertig aus. Bauunternehmen, kleine Stahl-/Metallbauer und Schlosser, die über keine Bearbeitungsmaschinen verfügen und keine Kapitalbindung in teure Maschinen und Anlagen eingehen wollen, können diese Serviceleistungen des Handels zur Anarbeitung in Anspruch nehmen. Die Werkstattpläne der Typenprüfung dienen auch hier zur Anarbeitung. 10. Auf Basis der vorliegenden Stahlbaupläne (1.3) können die Typenhallen dann innerhalb kürzester Zeit errichtet werden. Details zu Planung und Ausführung der 18 verschiedenen Typenhallen werden nachfolgend vorgestellt. Die typengeprüften Detailpläne stehen im Internet zum Download unter >>bauforumstahl 5

6 Bild 5: Abmessungen 2 Vorstellung der Hallensysteme Die Abmessungen in Hallenquerrichtung gehen aus Bild 5 hervor. Die Ausdehnung der Hallen in Längsrichtung wurde für die Bemessung auf 60 m festgelegt. Es kann aber davon ausgegangen werden, dass bis 100 m Hallenlänge keine konstruktiven Veränderungen bezüglich einer Dehnungsfugenanordnung vorgenommen werden müssen. Der Rahmenabstand beträgt 6 m. Auf Pfetten, Wandriegel und Wandstiele wird verzichtet. Die Tragelemente der raumabschließenden Bauteile werden von Rahmen zu Rahmen gespannt. Lichtbänder im Dach werden parallel zum First angeordnet. Fensterbänder in der Wand werden horizontal in die Konstruktion der raumabschließenden Elemente integriert, so dass deren Lastabtrag nicht gestört wird. Die auf Licht und Fensterbänder anfallenden Wind- und Eigenlasten sind durch spezielle Tragglieder aufzunehmen. Die Rahmenecken bestehen aus einfach zu montierenden Kopfplattenstößen. Für die Stabilisierung der Rahmenriegel und für den Lastabtrag der Horizontalkräfte können neben der üblichen Anordnung von Verbänden auch die Tragelemente der raumabschließenden Bauteile des Daches als Schubfelder genutzt werden. Während des Bauzustandes sind die Rahmenkonstruktionen gesondert zu sichern. Eingespannte Stützen, gelenkig angeschlossener Binder Zweigelenkrahmen Bild 6: Hallenrahmen System 1 Bild 7: Hallenrahmen System 2 6 Typenhallen aus Stahl

7 3 Einwirkungen Die Lastannahmen erfolgen nach der seit Januar 2007 gültigen DIN Dachaufbauten mit Tragschalen aus Trapezprofilen Für die Rahmenabstände von 6 m sind Trapezprofile der Typen 100/275, 135/310, 150/280 oder 160/250 geeignet. Die Blechdicke richtet sich wegen der heute gebräuchlichen, relativ einheitlichen Dachaufbauten fast ausschließlich nach der anzusetzenden Schneelast. Eigenlast des Dachaufbaues über dem Trapezprofil: Dampfsperrbahn 0,07 kn/m 2 14 cm Wärmedämmung, je cm 0,01 kn/m 2 0,14 kn/m 2 Abdichtungsbahn 0,07 kn/m 2 S Dachaufbau oberhalb des Trapezprofils 0,28 kn/m Wandaufbauten Die Hüllkonstruktion kann wahlweise durch Sandwich-, Kassetten- oder Porenbetonwände ausgebildet werden. Tabellen 1 und 2 zeigen die Eigenlasten verschiedener gebräuchlicher Wandaufbauten. Da die Porenbetonwände keine Eigenlasten in die Stahlkonstruktion eintragen, bleiben diese für die Statik des Haupttragwerks unberücksichtigt. Dicke (mm) 100 (t N = 0,75 mm) 100 0,3 120 (t N = 0,75 mm) 140 (t N = 0,75 mm) Flächenlasten in (kn/m 2 ) Kern aus PUR-Hartschaum Mineralfaser 60 0,12 0, ,14 0, ,15 0,19 Tabelle 1: Sandwichelemente mit Kern aus Polyurethan-Hartschaum oder Mineralfasern Nutzhöhe (mm) Kerndicke (mm) Eigenlast (kn/m 2 ) Tabelle 2: Kassettenwände mit Dämmung aus Mineralfasern (Gesamtkonstruktion mit beiden Schalen) 0,3 0,32 0,32 0, Windlasten nach DIN (2005) Für Hallen mit einer Firsthöhe bis ca. 7,2 m werden zur Bestimmung der Windlasten Ansätze wie in Tabelle 3 aufgeführt untersucht. Windzone Referenzstaudrücke der einzelnen Windzonen (kn/m 2 ) q ref = 0,32 0,39 0,47 0,56 Höhenabhängige Staudrücke Binnenland (Mischprofil der Geländekategorien II und III) q (z) = 1,5. q ref Beliebige z 0,480 0,585 0,705 0,840 Küstennahe Gebiete (Mischprofil der Geländekategorien I und II) q (z) = 2,3. q ref (z/10) 0,27 z(m) = 5,0 0,744 0,896 1,068 z(m) = 6,0 0,781 0,942 1,112 z(m) = 7,2 0,812 0,989 1,179 Nordseeinseln (Geländekategorie I) q (z) = 1,5. (z/10) 0,19 z(m) = 5,0 1,315 z(m) = 6,0 1,361 z(m) = 7,2 1,409 Tabelle 3: Zusammenstellung der Windbelastung Eine verbindliche Zuordnung der Windlastzonen nach Verwaltungsgrenzen erfolgt in [22]. Die globale Standsicherheit der Hallenkonstruktion wird mit einem Windgeschwindigkeitsdruck von 0,65 kn/m 2 nachgewiesen. Diese Festlegung umfasst die Gebiete Binnenland und Mischprofil II + III, Windlastzonen 1 und 2. Die Lagen im Küstenbereich, auf den Nordseeinseln sowie die Lage im Binnenbereich in den Windzonen 3 und 4 bedürfen daher gesonderter Untersuchungen! Bei den Nachweisen für die raumabschließenden Elemente wird aus wirtschaftlichen Gründen nochmals unterteilt in die Grenzwerte: q = 0,50 kn/m 2 für Binnenland, Windlastzone 1 und q = 0,60 kn/m 2 für Binnenland, Windlastzone 2 Die Innendrücke werden nach DIN , Abschnitt für den Eingangsparameter µ = 0,5 pauschal berücksichtigt. Für den Lastabtrag wird eine Durchlaufwirkung der Dachelemente vorausgesetzt. Einflüsse anderer Systeme müssen gesondert betrachtet werden! Für den Lastabtrag wird eine Durchlaufwirkung der Wandelemente bzw. werden Einfeldträgerketten vorausgesetzt. Der Lastabtrag für Zweifeldträger ist nicht erfasst. Zweifeldträger sind zu vermeiden! >>bauforumstahl 7

8 3.4 Schneelasten nach DIN (2005) Bei den zu planenden Bauwerken handelt es sich um freistehende Hallen, die keinen Schneeanhäufungen ausgesetzt sind. Die Dachneigung von 5 erlaubt die Betrachtung als Flachdach. Die charakteristischen Schneelasten sk werden anhand der Schneelastzonenkarte der DIN (2005) bestimmt. Eine verbindliche Zuordnung der Schneelastzonen nach Verwaltungsgrenzen findet sich in [21]. Tabelle 4 zeigt sinnvolle Abstufungen für die Auswahl der raumabschließenden Dachelemente. Das Hallentragwerk ist unabhängig von der Abstufung in Tabelle 4 für folgende Schneelasten berechnet worden: 1. s = 0,75 kn/m 2 2. s = 1,20 kn/m 2 3. s = 2,00 kn/m 2 Dementsprechend muss die Auswahl des Hallentyps nach den lokal anzusetzenden Schneelasten erfolgen, inklusive der Lasterhöhungen für das Gebiet der Norddeutschen Tiefebene! 3.5 Lasten aus Temperaturdifferenzen Die folgenden Ausführungen gelten für Gebäude mit Innentemperaturen T i von 18 bis 25 C vor den raumabschließenden Elementen. Sind andere Betriebstemperaturen im Bauwerk vorhanden, so sind im Einzelfall die Auswirkungen dieser Temperaturen auf die Tragkonstruktion zu prüfen. Die mehrschaligen Konstruktionen im Dach und in der Wand sind in statischer Hinsicht unempfindlich gegen äußere Temperaturänderungen. Eine Ausnahme bilden die Sandwichelemente mit Kern aus Polyurethan-Hartschaum oder Mineralfasern und Deckschalen aus Stahl oder Aluminium. Die als Temperaturdifferenzen anzusetzenden Größen sind in den Zulassungsbescheiden [11] der einzelnen Produkte niedergelegt, siehe Tabelle 5. Die im Sommerlastfall auf der Innenseite laut Zulassungsbescheid anzusetzenden Temperaturen sind in der Praxis zu hoch. Bei Lagerhallen sollte daher für den Sommerlastfall nicht mit einer Innentemperatur über 18 gerechnet werden. Da für die Sandwichelemente nur statisch bestimmte Systeme eingesetzt werden, entstehen aus den Temperaturlasten keine Belastungsanteile auf den Rahmenriegel! Werden abweichend hiervon statisch unbestimmte Systeme gewählt, sind gesonderte Nachweise erforderlich! Zone Höhe über Meeresspiegel (m) > a 2 2a 3 s k s sk s s k s s k s s k s 0,68 0,52 0,85 0,65 0,85 0,68 1,06 0,85 1,10 0,88 0,68 0,52 0,85 0,65 0,85 0,68 1,06 0,85 1,22 0,98 0,68 0,52 0,85 0,65 0,89 0,71 1,11 0,89 1,29 1,03 0,68 0,52 0,85 0,65 1,21 0,97 1,52 1,21 1,78 1,42 0,84 0,67 1,04 0,84 1,60 1,28 2,01 1,60 2,37 1,90 1,05 0,84 1,32 1,05 2,06 1,65 2,58 2,06 1,30 1,04 1,63 1,30 2,58 2,07 Tabelle 4: Schneelasten/Schneelastzonen Jahreszeit Winter (bei gleichzeitiger Schneeauflast) Sommer Sonneneinstrahlung direkt indirekt Standsicherheitsnachweis O- a -20 C 0 C +80 C +40 C Gebrauchsfähigkeitsnachweis Farbgruppe *) Helligkeit % **) O- a alle alle I II III C 0 C +55 C +65 C +80 C +40 C Tabelle 5: *) I = sehr hell, II = hell, III = dunkel Innentemperaturen: 20 C im Winter Temperaturbelastung bei Sandwichelementen [11] **) Reflexionsgrad bezogen auf Magnesiumoxid (= 100 %) 25 C im Sommer 8 Typenhallen aus Stahl

9 3.6 Belastung aus Kran und Kranbetrieb Zur Berücksichtigung eines leichten Kranbetriebes werden vertikale Konsollasten von 50 kn als Bemessungslasten in der Statik vorgesehen. Horizontalkräfte wurden mit 5 kn berücksichtigt. Der Typenstatik liegen Abstände wie in Tabelle 6 zugrunde. 4 Tragwerkdetails Für die Stahlhallenrahmen werden Stahlprofile der Reihen HEA, HEB und IPE gewählt. Am Traufrand und in den Drittelspunkten der Binder sind Druckrohre (Bilder 9a bis 9c) angeordnet. Die vorgesehene Stahlsorte ist S 235 JR. Die Stabilisierung der Hallen mit gelenkig angeschlossenen Bindern erfolgt für Längs- und Querrichtung über die eingespannten Stützen. Die Stabilisierung der Hallen mit Zweigelenkrahmen übernehmen in Längsrichtung in den Randfeldern angeordnete Verbände aus sich kreuzenden Zugstäben (Bilder 9c + 9e). Die auch hier vorhandenen Dachverbände dienen lediglich der Stabilisierung und Ausrichtung im Montagezustand (Bilder 9a + 9c). e h Bild 9a: Koppelstabanschluss Bild 9b: Fahnenblechanschluss Bild 8: Kranbahndetail Abstände Bild 9c: Eckdetail Bild 9d: Firstpunkt Hallenbreite Stützenlagerung Konsolhöhe h (m) (Achsmaß) Vertikaler Lastangriff e (cm) gelenkig 3, m 15 m 20 m 3,25 35 gelenkig 3, ,75 40 gelenkig 4,5 60 eingespannt eingespannt eingespannt 4,5 45 Tabelle 6: Statisch berücksichtiger Kranlastangriff Bild 9e: Fußpunkt >>bauforumstahl 9

10 5 Stahltonnage Die in Tabelle 7 angegebenen Stahlmassen pro m 2 Hallenfläche gelten für Hallen mit einer Länge von 60 Metern. Mit System 1 wird die Querstabilisierung mittels eingespannter Stützen bezeichnet, System 2 bezieht sich auf den Zweigelenkrahmen. Spannweite System Tabelle 7: Bezogene Tonnage kg/m 2 6 Dach und Wand 1 Schneelast 0,75 kn/m 2 1,20 kn/m 2 2,00 kn/m 2 22,86 25,01 27, ,89 28,10 32, ,13 31,19 35, ,62 31,97 39, ,92 43,43 55, ,08 42,03 61,78 Die Dachkonstruktion besteht aus von Binder zu Binder gespannten tragenden Unterschalen aus Stahltrapezprofilen nach DIN 18807, 1-3. Im Verlauf der Zeit haben sich am Markt Vorzugsprofile herausgebildet, die bei nahezu allen Anbietern die gleiche Profilform und sofern auch die Stahlsorten übereinstimmen auch die gleiche Tragfähigkeit haben. Werden davon abweichende Profiltafeln verwendet, so ist nach DIN nachzuweisen, dass ausreichende Gebrauchstauglichkeit und Tragfähigkeit vorhanden sind. Der übrige Dachaufbau erfolgt mit handelsüblicher Dämmung und Abdichtungsfolien. Bauphysikalische Aspekte sind bei der Konstruktion gesondert zu berücksichtigen. Als raumabschließende Wandkonstruktionen werden Kassettenwandkonstruktionen, Sandwichelement- und Porenbetonelement-Konstruktionen berücksichtigt. Hinsichtlich der Bemessung gelten sinngemäß die zur Dachkonstruktion gemachten Bemerkungen. Bei der Anwendung von Sandwichelementen sind bei Änderung des Elementherstellers neue statische Nachweise mit den Festigkeitsdaten des zugehörigen Zulassungsbescheids des DIBt [11] erforderlich. Bild 10a: Wärmegedämmtes unbelüftetes Foliendach Bild 10b: Wärmegedämmtes unbelüftetes zweischaliges Metalldach Bild 10c: Kassettenwandkonstruktion Bild 10d: Kasettenwand mit horizontal gespanntem Wellprofil Die raumabschließenden Konstruktionen bestehen wahlweise aus Bauelementen des Stahlleichtbaues oder aus Porenbeton. Die einzelnen Bauweisen sind in den Unterlagen des IFBS (Industrieverband für Bausysteme im Metallleichtbau) [I1-I8], den Zulassungsbescheiden des DIBt [z. B ] des Bundesverband Porenbeton [P1] sowie in den Regeln für Dächer mit Abdichtungen des Zentralverbands des Deutschen Dachdeckerhandwerks [15] beschrieben. Hinsichtlich der Entwässerung der Dachebene wird auf DIN und auf die Richtlinien des Klempnerhandwerks [14] verwiesen. Bild 10e: Beispiel einer Eckausbildung mit Sandwichelementen 10 Typenhallen aus Stahl

11 7 Türen, Tore, Fenster, Lichtbänder Türen und Tore unterschiedlicher Lieferanten und Ausführungen bedürfen gesonderter Festigkeitsnachweise. Diese sind nicht Gegenstand der vorliegenden Berechnung. Es werden lediglich die Tür- und Torriegel aus Profilstahl bemessen. Handelsübliche Firstlichtbänder werden z. B. von den Firmen Essmann, Jet u. a. geliefert. Die Festigkeitsnachweise dieser Bauteile sind nicht Gegenstand der Typenstatik. Die statische Berechnung dieser Bauelemente einschließlich der Standzargen sind vom Produzenten einzufordern und der statischen Berechnung für die raumabschließenden Elemente der Hallenkonstruktion als Anlage beizufügen. Die Hinweise für die firstparallelen Lichtbänder gelten sinngemäß auch für die Fensterbänder in der Wand. 8 Gründung Die Wahl der Betonfestigkeitsklasse ist von den Abmessungen des Fundamentes und damit indirekt von den zulässigen Bodenpressungen abhängig. In der vorliegenden Statik wird eine charakteristische Bodenpressung von 200 kn/m 2 vorausgesetzt. Steifen- und Einzelfundamente: Stahlbeton C 25/30 Baustahl BSt 500 Betonüberdeckung c = 25 mm oder Expositionsklasse angeben 8.1 Einzelfundamente Aufgrund der relativ geringen Eigenlast der Konstruktion ergeben sich wegen der bei vereinfachten Nachweisen erforderlichen Beschränkung des Verhältnisses der Horizontalkraft zur Vertikalkraft relativ große Fundamentabmessungen. Um den Einfluss dieses Kriteriums zu mindern, wird ein Teil des passiven Erddrucks unter folgenden Randbedingungen angesetzt: Winkel der inneren Reibung des Bodens: ϕ = 27,5 Rohdichte des Bodens: ρ = 16 kn/m 3, auftriebsfrei (kein Grundwasser) Wandreibungswinkel: δ = 0 Verschiebungsfigur der Fundamentseite: Parallelverschiebung Relevante Fundamentfläche: unterer Treppenteil Sicherheitsbeiwert auf der Widerstandsseite: γ M = 1,4 Auf die günstig wirkende räumliche Ausdehnung des Widerstandes wird verzichtet. Es werden maximal 50% des rechnerischen Erddrucks zur Minderung der Horizontalkraft in der Bodenfuge angesetzt. Der Versatz des Hebelarms zwischen der Gleitfuge und der angreifenden Erddruckkraft wird konservativ vernachlässigt. Bei An- und Umbauarbeiten dürfen die Fundamente nur dann freigelegt werden, wenn ersatzweise Zugbänder zwischen den Fundamentreihen oder dauerhaft wirkende Anschlüsse an die Bodenplatte vorhanden sind. Bei Anordnung von Zugbändern unter der Sohlplatte, bei dauerhafter Anbindung der Stützenfundamente an die Bodenplatte oder bei der Ausbildung der Gründung als Tragrost können die Fundamentabmessungen unter den Stützen verkleinert werden. In jedem Einzelfall sind nach Maßgabe der Geländeform die Grundbruch- und Gleitsicherheiten zu ermitteln! 8.2 Frostschürzen Zur Sicherung des bauseits einzubringenden Fußbodens wird entlang der Bauwerksperipherie eine Frostschürze angeordnet. Querschnitt und Bewehrung richten sich nach der vor Ort zu erwartenden Beanspruchungen. Für Stahlbeton C25/30 werden Mindestquerschnitte von 20 x 80 cm 2 vorausgesetzt. Im Konsolbereich: Längsbewehrung unten: 4 Ø 10 mm je Seite nach Bild 6 Bügelbewehrung auf Ø 8 mm, a = 10 cm Biegerollendurchmesser und Verankerungslängen nach DIN 1045 Bild 11a: Köcherfundament Bild 11b: Gelenkiger Fußpunkt Bild 12: Frostschürze abgesetzte Auflager im Bereich der Stützenfundamente >>bauforumstahl 11

12 9 Korrosionsschutz Die erforderlichen Korrosionsschutzmaßnahmen für den Stahlbau sind in DIN geregelt. Den Korrosionsschutz der Hüllelemente regelt DIN T1 mit Verweisen auf entsprechende Zulassungsbescheide; für Sandwichelemente gilt DIN T8. Generell hängen diese Maßnahmen von der jeweiligen Nutzung, dem Standort sowie der Umgebung der Halle ab und müssen individuell angepasst werden. Beheizte Hallen, deren Raumluftfeuchtigkeit im Mittel 60% nicht überschreitet, erfordern in der Regel keinen Korrosionsschutz. Besonderes Augenmerk sollte auf die sorgfältige, EnEV-konforme, Anbringung der Hüllelemente gelegt werden, damit Kondensatanfall durch Wärmebrücken von vornherein ausgeschlossen werden kann. 10 Brandschutz Der Brandschutz von Hallen bis m 2 kann nach dem vereinfachten Verfahren der Industriebaurichtlinie [25] nachgewiesen werden. Darin wird sinngemäß ausgeführt, dass für Industriehallen bis zu dieser Größe keine Brandschutzanforderungen gestellt werden. 11 Richtzeichnungen Richtzeichnungen sind Zeichnungen, die als Vorlagen für die Ausführungsplanung dienen. Die Richtzeichnungen sind jedoch an die Verhältnisse vor Ort anzupassen. Sie entbinden den Architekten nicht von der Verpflichtung, eigene Überlegungen zur Anwendbarkeit im aktuellen Fall anzustellen. Dies gilt insbesondere für die angegebenen Maßketten. Die Typenstatik umfasst: Werkstattpläne Montage-/Übersichtspläne Fundamentpläne Verlegepläne für Dach- und Wandelemente Detailpläne für Dach- und Wandkonstruktionen 12 Literatur [1] DIN 18800, 1 7, Stahlbauten [2] DIN 1045, Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton [3] DIN 18807, 1-3, Stahltrapezprofile im Hochbau [4] DIN (2005) [5] DIN (2005), Windlasten [6] DIN (2005), Schneelasten [7] DIN (2001), Einwirkungen auf Tragwerke [8] DIN EN , Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme [9] DIN , Korrosionsschutz für dünnwandige Bauelemente [10] pren 14509, Selbsttragende Sandwich-Dämmelemente [11] Z-10.4-xxx, Zulassungsbescheide des Deutschen Instituts für Bautechnik für Sandwichelemente mit Stahldeckschalen und Kern aus Polyurethan-Hartschaum oder Mineralfasern [12] Zulassungsbescheid Z ( ), Verbindungselemente zur Verbindung von Bauteilen im Metallleichtbau [13] Zulassungsbescheid Z ( ), Gewindeformende Schrauben zur Verbindung von Sandwichelementen mit Unterkonstruktionen aus Stahl oder Holz [14] Klempner Fachinformationen. Bemessung von vorgehängten und innenliegenden Rinnen, ZVSHK. 03/2001 [15] Regeln für Dächer mit Abdichtungen (mit Flachdachrichtlinien), ZV des DDH [16] W. Heil: Stabilisierung von biegedrillknickgefährdeten Trägern durch Trapezblechscheiben, Stahlbau 63 (1994), Heft 6 [17] Typisierte Anschlüsse im Stahlhochbau Band 1 u. 2., Prof. Dr.-Ing. G. Sedlacek, Dr.-Ing. K. Weynand, RWTH Aachen [18] E. Kahlmeyer: Stahlbau nach DIN (11.90), Bemessung und Konstruktion, Träger, Stützen, Verbindungen, 4. Auflage [19] R. Kindmann, M. Stracke: Verbindungen im Stahl- u. Verbundbau, Ernst & Sohn, Typenhallen aus Stahl

13 [20] U. Vogel, W. Heil: Traglast-Tabellen, 4. Auflage, STAHLEISEN, 1 [21] DIBt, Excel-Tabelle über die Zuordnung der Schneelastzonen nach Verwaltungsgrenzen (jeweils neueste Fassung) [22] DIBt, Excel-Tabelle über die Zuordnung der Windlastzonen nach Verwaltungsgrenzen (jeweils neueste Fassung) 12.2 Fachliteratur des Bundesverband Porenbetonindustrie e. V. Entenfangweg 15, Hannover, info@bv-porenbeton.de [P1] PORENBETON-HANDBUCH [23] DIN 1054: Baugrund-Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau (Januar 2005). [24] Kindmann, Laumann: Erforderliche Einspanntiefe von Stahlstützen in Betonfundamenten, Stahlbau 74 (2005), Heft 8 [25] Muster-Richtlinie über den baulichen Brandschutz im Industriebau (Muster-Industriebaurichtlinie M IndBauRL), Fassung: [26] R. Möller, H. Pöter, K. Schwarze: Planen und Bauen mit Trapezprofilen und Sandwichelementen, Bd.1, Grundlagen, Bauweisen, Bemessung mit Beispielen (Taschenbuch) 12.1 Fachliteratur des IFBS Industrieverband für Bausysteme im Metallleichtbau, Max-Plank-Straße 4, Düsseldorf, info@ifbs.de [I1] [I2] [I3] [I4] [I5] [I6] [I7] [I8] [I9] IFBS Info 8.01 Richtlinie für die Montage von Stahlprofiltafeln für Dach-, Wand- und Deckenkonstruktionen. RAL-GZ 617, Bauelemente aus Stahlblech, Gütesicherung, Ausgabe Januar 2000, Deutsches Institut für Gütesicherung und Kennzeichnung e. V. Info 3.10, Schwarze, Bemessung von Stahltrapezprofilen nach DIN unter Beachtung der Anpassungsrichtlinie Stahlbau Info 3.01, Kassettenprofile Info 3.02, Stahltrapezprofile, Stahlwellprofile, Stahlsonderprofile Info 3.03, Stahlpolyurethan-Sandwichelemente Info 3.04, Stahl-Mineralfaser-Sandwichelemente Info 5.01, Kech, Schwarze, Bemessung von Stahltrapezprofilen nach DIN für Biegung und Normalkraft Info 3.06, Kech, Schwarze, Bemessung von Stahltrapezprofilen nach DIN Schubfeldbeanspruchung Die Schriftenreihe wird ständig ergänzt. >>bauforumstahl 13

14 Hallenübersicht Zusammenstellung der Profilgrößen Tabelle A1 14 Typenhallen aus Stahl

15 Anhang - Auszüge aus der Typenstatik Montageplan, exemplarisch Bild A1: Montageplan, exemplarisch weitere siehe Typenstatik >>bauforumstahl 15

16 Baugruppen, exemplarisch Bild A2: Baugruppe 1, exemplarisch weitere siehe Typenstatik 16 Typenhallen aus Stahl

17 Bild A3: Baugruppe 1.1, exemplarisch weitere siehe Typenstatik >>bauforumstahl 17

18 18 Typenhallen aus Stahl Bild A4: Baugruppe 2, exemplarisch weitere siehe Typenstatik

19 Bild A5: Baugruppe 3, exemplarisch weitere siehe Typenstatik >>bauforumstahl 19

20 20 Typenhallen aus Stahl Bild A6: Baugruppe 3.1, exemplarisch weitere siehe Typenstatik

21 Bild A7: Baugruppe 4, exemplarisch weitere siehe Typenstatik >>bauforumstahl 21

22 22 Typenhallen aus Stahl Bild A8: Baugruppe 5, exemplarisch weitere siehe Typenstatik

23 Bild A9: Baugruppe 5.1, exemplarisch weitere siehe Typenstatik >>bauforumstahl 23

24 24 Typenhallen aus Stahl Bild A10: Baugruppe 6, exemplarisch weitere siehe Typenstatik

25 Bild A11: Baugruppe 7, exemplarisch weitere siehe Typenstatik >>bauforumstahl 25

26 26 Typenhallen aus Stahl Bild A12: Baugruppe 8, exemplarisch weitere siehe Typenstatik

27 Bild A13: Baugruppe 9, exemplarisch weitere siehe Typenstatik >>bauforumstahl 27

28 28 Typenhallen aus Stahl Bild A14: Baugruppe 10, exemplarisch weitere siehe Typenstatik

29 Bild A15: Baugruppe 11, exemplarisch weitere siehe Typenstatik >>bauforumstahl 29

30 30 Typenhallen aus Stahl Bild A16: Baugruppe 12, exemplarisch weitere siehe Typenstatik

31 Baugruppen- und Positionsliste Bauvorhaben: Halle 4 x 12 x 60 m (Zweigelenkrahmensystem), Schneelast s = 0,75 kn/m 2 Zeichnungsnummern: S bis S Tabelle A2 >>bauforumstahl 31

32 Baugruppen- und Positionsliste Bauvorhaben: Halle 4 x 12 x 60 m (Zweigelenkrahmensystem), Schneelast s = 0,75 kn/m 2 Zeichnungsnummern: S bis S Tabelle A3 32 Typenhallen aus Stahl

33 Baugruppen- und Positionsliste Bauvorhaben: Halle 4 x 12 x 60 m (Zweigelenkrahmensystem), Schneelast s = 0,75 kn/m 2 Zeichnungsnummern: S bis S Tabelle A4 >>bauforumstahl 33

34 Baugruppen- und Positionsliste Bauvorhaben: Halle 4 x 12 x 60 m (Zweigelenkrahmensystem), Schneelast s = 0,75 kn/m 2 Zeichnungsnummern: S bis S Tabelle A5 34 Typenhallen aus Stahl

35 >>bauforumstahl e. V. >>bauforumstahl ist ein auf das Bauwesen spezialisiertes Forum für Beratung und Wissenstransfer. Hier haben sich Unternehmen und Organisationen aus dem Stahlbereich zusammengeschlossen. Die Organisation bietet Architekten, Planern und Ingenieuren, privaten und öffentlichen Bauherren, Forschung und Lehre sowie der interessierten Fachöffentlichkeit Informationen, Beratungsund Planungshilfen zum Stahlhoch- und Stahlbrückenbau. Die bundesweite Fachberatung in der Zentrale in Düsseldorf und den drei Regionalbüros West (Düsseldorf), Nordost (Berlin) und Süd (Garching/München) ist vertraulich, kostenlos, firmen- und produktneutral. Das Themenspektrum umfasst gestalterische Möglichkeiten bei Stahltragwerken ebenso wie neue Technologien und moderne Baukonzepte für die vielfältigen Einsatzbereiche von Stahl im Bauwesen, die technischen, ökologischen und wirtschaftlichen Vorteile dieses Werkstoffes bis hin zu Themen wie Brandschutz, Fertigungsverfahren und Montagekonzepten. Vor allem das Thema Nachhaltigkeit im Bauwesen nimmt immer breiteren Raum ein. Gemeinsam mit dem Deutschen Stahlbau-Verband (DSTV) werden im zweijährigen Turnus die bedeutenden Wettbewerbe Preis des Deutschen Stahlbaues für Architekten und Förderpreis des Deutschen Stahlbaues für den studentischen Nachwuchs der Architekten und Ingenieure ausgelobt. In einer Wanderausstellung werden die besten Projekte und Arbeiten beider Wettbewerbe gezeigt. Sie durchläuft wechselnde Einsatzorte in der Bundesrepublik und kann insbesondere von den Hochschulen kostenfrei angefordert werden. Schulung und Nachwuchsförderung haben bei >>bauforumstahl einen hohen Stellenwert. In enger Zusammenarbeit mit Hochschulen, Architekten- und Ingenieurkammern, Berufs- und Fachverbänden, Bauunternehmen und Projektentwicklern werden Veranstaltungen, Seminare und Objektbesichtigungen durchgeführt. Die kostenlosen Planungstools werden immer weiter ausgebaut. Sog. Arbeitshilfen geben den Studenten praxisbezogene Konstruktionsanleitungen zu den verschiedensten Aufgabenstellungen. Im Rahmen der Öffentlichkeitsarbeit hält >>bauforumstahl enge Kontakte zu allen bauinvolvierten Gruppen und den Medien. Mit Publikationen, Online-Tools, Tagungen, Vorträgen, Seminaren, Baustellen- und Objektbesichtigungen sowie Messeauftritten werden alle Bauinteressierten angesprochen. Darüber hinaus steht >>bauforumstahl im Meinungsbildungsprozess und ständigen Erfahrungsaustausch mit Architekten, Ingenieuren und Planern, Unternehmen, Bauherren und Investoren, mit nationalen und internationalen stahlwirtschaftlichen Organisationen und Stahlbauinstituten, Hochschulen und Forschungseinrichtungen, Bausachverständigen, Fach- und Normenausschüssen sowie behördlichen Gremien. >>bauforumstahl e. V. Sohnstraße Düsseldorf Postfach Düsseldorf T: +49(0) F: +49(0) Zentrale Sohnstraße Düsseldorf T: F: Geschäftsführer Dr. Bernhard Hauke T: Öffentlichkeitsarbeit Dipl.-Vw. Angelika Demmer T: Brandschutz Dipl.-Ing. Hans-Werner Girkes T: Büro Nordost Gutsmuthsstraße Berlin (Steglitz) T: F: Dipl.-Ing. Sivo Schilling T: Dipl.-Ing. Michael Schmidt T: Büro Süd Carl-Zeiss-Straße Garching muenchen@bauforumstahl.de T: F: Dipl.-Ing. Wolfgang Buchner wolfgang.buchner@bauforumstahl.de T: Dr.-Ing. Julija Ruga julija.ruga@bauforumstahl.de T: Zentrale Büro West Büro Nordost Büro West Sohnstraße Düsseldorf F: Dipl.-Ing. Walter Suttrop Bereichsleiter walter.suttrop@bauforumstahl.de T: Dipl.-Ing. Hans-Werner Girkes hans.girkes@bauforumstahl.de T: Dipl.-Ing. Ronald Kocker ronald.kocker@bauforumstahl.de T: Büro Süd

36 FSC LOGO STAND Überreicht durch: Mitglieder >> bauforumstahl ILSENBURGER GROBBLECH Ein Unternehmen der Salzgitter Gruppe PEINER TRÄGER Ein Unternehmen der Salzgitter Gruppe Interessengemeinschaft Bauforum Stahl (IGBS) SALZGITTER MANNESMANN STAHLHANDEL Ein Unternehmen der Salzgitter Gruppe bau orumstah Bauen mit Stahl. Nachhaltig gut beraten. Sohnstraße Düsseldorf Postfach Düsseldorf T: +49(0) F: +49(0) Kennung Drucknummer: B 501