Jens Krass Bärbel Mitransky Gerhard Rupp. Grundlagen der Bautechnik

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1 Jens Krass Bärbel Mitransky Gerhard Rupp Grundlagen der Bautechnik

2 Aus dem Programm Berufliche Bildung Herausgegeben von: Dietrich Richter, Studiendirektor a. D. Vieweg+Teubner entwickelte kompakte Lehr-/Fachbücher für die Ausbildung in den Bauhaupt- und -nebenberufen. Diese Bücher beinhalten die Technologie der aktuellen Lehrpläne in Anlehnung an die jeweiligen Lernfelder mit einer Unterteilung in handlungsorientierte und praxisbezogene Bereiche. Berechnungen und Zeichnungen, die sich aus dem technischen Zusammenhang ergeben, enthalten entsprechende Verweise auf die beiden Abschnitte Zeichnungen und Fachmathematik, in denen das dazugehörige Wissen vermittelt wird. In einem einleitenden Abschnitt sind historische, berufliche, betriebliche oder allgemeintechnische Zusammenhänge dargestellt. Sie helfen interessierten Schülern beim Selbststudium, aber auch bei der nachfolgenden Vertiefung. Das neue Konzept der Verzahnung von Technologie, Fachmathematik und -zeichnung in einem umfassenden Werk unterstützt optimal das handlungskompetente und damit praxisrelevante Lernen. Nicht zuletzt erlaubt die Zusammenführung der Lehrinhalte in EIN Lehrbuch das besonders günstige Preis-/Leistungsverhältnis.

3 Jens Krass Bärbel Mitransky Gerhard Rupp Grundlagen der Bautechnik Mit 718 Abbildungen und 49 Tabellen STUDIUM

4 Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über < abrufbar. StR Jens Krass, Berufbildende Schule Idar-Oberstein OStR Gerhard Rupp, Berufsbildende Schule Idar-Oberstein OStR Dipl.-Ing. Bärbel Mitransky, Schleswig 1. Auflage 2009 Alle Rechte vorbehalten Vieweg+Teubner GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2009 Lektorat: Dipl.-Ing. Ralf Harms Sabine Koch Vieweg+Teubner ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media. Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlags unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Umschlaggestaltung: KünkelLopka Medienentwicklung, Heidelberg Technische Redaktion: Dipl.-Vw. Annette Prenzer Druck und buchbinderische Verarbeitung: Krips b.v., Meppel Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier. Printed in the Netherlands ISBN

5 Vorwort Das vorliegende Grundstufenbuch des Berufsfeldes Bautechnik umfasst die Lerninhalte des 1. Ausbildungsjahres der Bauberufe (Hoch-, Tief- und Ausbauberufe). Grundlage ist der Rahmenlehrplan der die Lerninhalte nach Lernfeldern gliedert: Lernfeld 1: Einrichten einer Baustelle Lernfeld 2: Erschließen und Gründen eines Bauwerkes Lernfeld 6: Beschichten und Bekleiden eines Baukörpers Lernfelder des 1. Ausbildungsjahres des Berufsfeldes Bautechnik Lernfeld 3: Mauern eines einschaligen Baukörpers Lernfeld 5: Herstellen einer Holzkonstruktion Lernfeld 4: Herstellen eines Stahlbetonbauteils

6 VI Vorwort Ausgangspunkt der Ausarbeitungen ist die Hinführung zur Vermittlung notwendiger Kompetenzen (Handlungskompetenz, Methodenkompetenz, Sozialkompetenz) und fachlicher Kenntnisse. Am Anfang der jeweiligen Lernfelder stehen die Zielformulierungen und die Inhalte. So kann sich der Schüler einen ersten Eindruck über das verschaffen, was von ihm zu erarbeiten ist. In jedem Lernfeld ist ein kleines übersichtliches Projekt vorgestellt. Zur Erarbeitung dieser Projektarbeit ist dieses in mehrere Lernsituationen aufgeschlüsselt. So können an einer kleinen Einheit die vom Lehrer gewünschten Kompetenzen und Kenntnisse erarbeitet werden. Bestimmte Lernsituationen werden sich in den verschiedenen Lernfeldern auch wiederfinden. Wann und durch welche Lernsituationen bestimmte Kompetenzen und Kenntnisse vermittelt werden, liegt in der Verantwortung des Pädagogen. Dies unterliegt auch den temporären Bedingungen. Die zur Erarbeitung notwendigen Informationen finden sich in den nachfolgenden Abschnitten der Lernfelder. Am Ende eines Lernfeldes ist nochmals eine Projektaufgabe formuliert. Sie soll dazu dienen, dem Schüler die Möglichkeit zu geben, an einer kleinen komplexen Aufgabe das Erlernte nochmals zu vertiefen. Dazu dienen auch die den einzelnen Abschnitten zugeordneten Aufgaben und Übungen. Alle Informationen bezüglich der am Bau verwendeten Baustoffe sind im Abschnitt Baustoffe zusammengefasst. Das vereinfacht auch die Vorbereitung auf Prüfungen. Die zeichnerischen Grundlagen korrespondieren mit den Inhalten der entsprechenden Lernfelder und lassen vermehrt selbständiges Lernen zu. Daneben werden Grundlagen bezüglich Baugeschichte, Umweltschutz, Fachmathematik, Bauchemie, Bauphysik und im Bauzeichnen vermittelt. Eine Vielzahl von Tabellen, Übersichten, Zeichnungen und Fotos unterstützen das Erarbeiten des Fachwissens. Die Veränderungen durch die Europäisierung, durch neue Erkenntnisse und Konstruktionen sowie durch ökologische Gesichtspunkte stellen einen neuen Anspruch an die Auszubildenden und die Ausbilder und wurden entsprechend berücksichtigt. Die Fachbücher für die Fachstufen der Maurer, Beton- und Stahlbetonbauer, Straßenbauer und Stuckateure bauen auf dem Grundlagenbuch auf und stehen im Verlag zur Verfügung. Wir danken allen Kolleginnen und Kollegen, Firmen, Architekten und Verbänden, die uns bei der Arbeit unterstützt haben. März 2009 Die Autoren

7 Inhaltsverzeichnis 1 Grundlagen Baugeschichte Bauhandwerk und Bauindustrie Ausbildungsverordnung in der Bauwirtschaft Bauplanung Unfallverhütung, Arbeits- und Gesundheitsschutz Umweltschutz Bauausführung Lernfeld 1 Einrichten einer Baustelle Allgemeines Bebauungsplan und Lageplan Gebäudeabsteckung Erstellen eines Baustelleneinrichtungsplans Baugeräte Ver- und Entsorgungsanlagen Baustellensicherung Lernfeld 2 Erschließen und Gründen des Bauwerks Anforderungen an Fundamente Baugrund Baugrube Erdarbeiten Gründungen Herstellen von Streifenfundamenten Hausentwässerung/Wasserver- und entsorgung Lernfeld 3 Mauern eines einschaligen Baukörpers Wandarten und deren Aufgaben Maßordnung im Hochbau Mauerverbände für einschalige Wände Herstellen von Mauerwerk... 99

8 VIII Inhaltsverzeichnis Baustoffbedarf Feuchtigkeitsschutz Lernfeld 4 Herstellen eines Stahlbetonbauteils Bautechnische Grundlagen Planung und konstruktive Besonderheiten Schalungsbau Bewehrung Betonstahl Bewehrungsplan Einbau der Bewehrung Betonierarbeiten Ausschalen Lernfeld 5 Herstellen einer Holzkonstruktion Holzverbindungen Werkzeuge und Maschinen für die Holzbearbeitung Holzkonstruktionen Ermittlung des Holzbedarfs Lernfeld 6 Beschichten und Bekleiden eines Baukörpers Putzarbeiten Trockenbaukonstruktionen Estriche Fliesenarbeiten Abdichtungen Baustoffe Natürliche Steine Entstehung und Einteilung der Natursteine Eigenschaften und Verwendung der Natursteine Künstliche Steine Arten, Maße, Formate Der Mauerziegel Kalksandsteine Hüttensteine Leichtbetonsteine Betonsteine aus Normalbeton nach DIN V Porenbetonsteine

9 Inhaltsverzeichnis IX 3.3 Bindemittel Baugips Baukalke Zement Putz- und Mauerbinder Calciumsulfatbinder (Anhydritbinder) Gesteinskörnungen Arten Anforderungen an die Gesteinskörnung Mörtel Mörtelbestandteile Mörtelgruppen Mörtelherstellung Estrich Allgemeines Konstruktionsarten Estricharten Beton Begriffsbestimmung und Gliederung Einfluss des Wasserzementwertes (w/z-wert) Betoneigenschaften Expositionsklassen Zusammensetzung des Betons Bestellung und Abnahme Betonherstellung Verarbeiten des Betons Nachbehandlung des Betons Metalle Eisen Stahl Baustahl Betonstahl (Kurzzeichen BSt) Aluminium Kupfer Blei Zink

10 X Inhaltsverzeichnis Korrosion Stahlbeton Voraussetzungen für die Verbundwirkung von Stahl und Beton Kräfte im Stahlbetonbalken Grundlagen der Bewehrungsführung Herstellen der Bewehrung Betonschalungen Aufgaben einer Schalung Schalungselemente Vor- und Nachbereitung der Schalung Bauholz Ökosystem Wald Wachstum des Holzes Aufbau des Holzes Holzfehler Europäische Hölzer Technische Eigenschaften von Bauholz Handelsformen von Bauholz Holzschädlinge Holzschutz Holzwerkstoffe Bitumen Herstellung und Arten von Bitumen Eigenschaften von Bitumen Prüfungen von Bitumen Produkte und Anwendung Kunststoffe Eigenschaften und Verwendung Technologie der Kunststoffe Kunststoffarten Keramische Fliesen und Platten Feinkeramische Fliesen Grobkeramische Platten Nichtkeramische Platten und Beläge Natursteinplatten Betonwerksteinplatten

11 Inhaltsverzeichnis XI Betonpflastersteine Bauplatten Gipsplatten (DIN EN 520) Gips-Wandbauplatten (EN 12859) Holzwolle-Leichtbauplatten (HWL) Dämmstoffe Mathematische Grundlagen Berechnen von Längen, Höhen, Breiten Grundlagen Übungsaufgaben NN-Höhen in der Bautechnik Maßstabsrechnen Grundlagen Umrechnungen Aufgaben Ermitteln und Berechnen von Winkeln Rechnen mit Neigungen Grundlagen Übungsaufgaben Berechnen von Flächen Grundlagen Längen und Flächen Viereckige Flächen Dreieckige Flächen Runde Flächen Zusammengesetzte Flächen Berechnen von Volumen Grundlagen Quader und Würfel Prisma und Zylinder Spitze stumpfe Körper Lehrsatz des Pythagoras Ermitteln von Material- und Baustoffbedarf

12 XII Inhaltsverzeichnis 5 Zeichnerische Grundlagen Lageplan Lageplan, im Original Maßstab 1 : Baustelleneinrichtung Entwässerungsplan Fundamentplan für Streifenfundamente Fundamentplan Grundriss Baugrube mit einer 60 Böschung und Streifenfundament Schnitt durch das Fundament mit aufgehendem Mauerwerk Schalung auf Baugrubensohle Einschaliges Mauerwerk Grundriss und Schnitt Grundriss mit Möblierung Grundrisse eines Erdgeschosses und eines darüber liegenden Dachgeschosses Grundriss und Schnitt des Kellergeschosses Grundriss, Schnitt und Ansicht eines Hauses Einfache räumliche Darstellung: Kavalierperspektive Perspektivische Darstellung: Kavalierperspektive Stahlbetonbau Holzbau: Isometrie Holzbau: Fachwerkwand, Holzverbindungen Holzbau Fachwerkträger Holzbau Fachwerkträger, im Original Maßstab 1 : Holzbau: Dächer, Sparrendach Holzbau: Dächer, Pfettendach Fliesenbeläge Bauphysik SI-Basiseinheiten Masse Gewichtskraft Dichte, Rohdichte, Schüttdichte Kräfte und Lasten Gleichgewicht der Kräfte Beanspruchung von Bauteilen durch Lasten

13 Inhaltsverzeichnis XIII 6.4 Spannung, Festigkeit Kohäsion, Adhäsion, Kapillarität Kohäsion Adhäsion Kapillarität Wärme Temperatur Wärmeausdehnung Wirkungen von Wärme Schall Grundlagen Schallausbreitung Konstruktiver Schallschutz Bauchemie Chemische Grundlagen Was ist Chemie? Stoffe und ihre Verbindungen Wasser Chemischer Aufbau und Aggregatzustand Dichteanomalie Säuren Laugen ph-wert Salze Korrosion Anhang: Tabellen Literaturverzeichnis Sachwortverzeichnis