Konstruktive Grundregeln

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1 Konstruktive Grundregeln Wirkt die vorhandene Decke als Scheibe, so lassen sich konstruktive Grundregeln für eine günstige Gebäudeaussteifung ableiten: Anordnung von zwei der drei erforderlichen Scheiben senkrecht zur längeren Gebäudeseite, da die Windkraft durch die größere Angriffsfläche höher ist. Scheiben in den Symmetrieachsen anordnen, um Exzentrizitäten zu vermeiden. Parallele Scheiben möglichst weit spreizen zur Reduzierung der Kräfte aus Drehmomenten.

2 Mögliche Anordnung von Wandscheiben: günstig ungünstig günstigste Anordnung der Wandscheiben

3 Gebäude ohne Deckenscheiben Ist eine Aussteifung der Decke nicht möglich, so ist jede Rasterachse sowohl in Längs- als auch Querrichtung auszusteifen. Die horizontalen Außenwandriegel müssen die Windkräfte auf die Rasterachsen übertragen. Die Aussteifungselemente können als Scheiben, z.b. Brettstapelwände oder Mauerwerk, oder als Kreuzverbände ausgebildet werden. Diese Ausführung erschwert jedoch eine offene und flexible Grundrissgestaltung. Deswegen wird i. d. R. eine Deckenscheibe ausgebildet.

4 Windrispe oder Profilstahl Massivholzschalung Holzskelettbau: Im Holzskelettbau wird die Scheibenwirkung der Geschossdecken z.b. durch Aussteifung der Deckenfelder mit Windrispen diagonalen Massivholzschalungen Holzwerkstoffplatten Flach- und Rundstahldiagonalen oder Vollholzdiagonalen erreicht. Es ist darauf zu achten, dass Deckenscheiben immer statisch nachzuweisen sind! Die Fugen und die Vernagelung müssen statisch wirksam ausgebildet sein.

5 Mauerwerksbau: Üblicherweise sind im Mauerwerksbau mehr als die drei erforderlichen Wandscheiben vorhanden. Als Deckenscheibe dient eine Geschossdecke aus Stahlbeton, die über Reibung und Verzahnung mit den Wänden verbunden ist. Ist keine Geschossdecke mit Scheibenwirkung vorhan- den, können die Horizontallasten nicht mehr zu den senkrecht dazu stehenden Wänden abgeleitet werden.

6 Die fehlende horizontale Deckenscheibe kann durch einen Ringbalken / Ringanker ersetzt werden. Ringbalken werden in der Regel in Stahlbeton ausgeführt, es ist jedoch auch möglich, Ringbalken aus Holz, Stahl oder bewehrtem Mauerwerk herzustellen. Der Ringbalken verhält sich wie ein Mehrfeldträger, der auf Biegung beansprucht wird. Die horizontalen Lasten werden an die Wände, die senkrecht zu dem Balken stehen, weitergeleitet. Sie dienen als Ringbalkenauflager. [1;74]

7 Ausführung eines Ringbalkens in Formsteinen [74]

8 Hochbauten Wandbauten Vertikale Lasten werden maßgeblich über Wände abgetragen, die auch die horizontale Aussteifung bilden. Skelettbauten Vertikale Lasten werden maßgeblich über Stützen abgetragen. Die horizontale Aussteifung erfolgt nicht über die Stützen. Sie wird durch Kerne, Rahmen oder Verbände gebildet. [74]

9 Wandbauten Längswandtyp: Hohe Flexibilität in der Ebene. Trennwände können leicht verändert werden und müssen nicht übereinander stehen. Die Queraussteifung erfolgt über die giebelständigen Außenwände. Querwandtyp: Schwere Querwände (Schotten) dienen dem Schallschutz, z.b. in Hotels, Krankenhäusern, Studentenwohnheimen, übereinander liegende Räume können einfach verbunden werden. Die Längsaussteifung erfolgt z. B. über geschlossene Abschnitte in den Außenwänden. Allwandtyp: Zellenbauweise vorherrschend im Wohnungsbau Tragende Wände können dünner sein, da sie seitlich gehalten werden (Stabilität). Lasten werden über viele annähernd gleichmäßig belastete Bauteile abgetragen.

10 Skelettbauten Aussteifende Kerne Im Skelettbau werden häufig mehrere aussteifende Scheiben zu einem Kern zusammengefasst, dem dann allein die Aussteifung des Gebäudes zugewiesen wird. Hierzu werden zumeist Treppenhaus- und Aufzugsschachtwände herangezogen. Der Kern wird zusätzlich zu den Horizontallasten durch ein Torsionsmoment beansprucht. Deshalb ist der Kern möglichst torsionssteif, also als geschlossener Querschnitt, auszubilden.

11 Mögliche Kernquerschnitte Offene Kernquerschnitte ungünstige Formen torsionsweich geschlossene Kernquerschnitte günstige Formen torsionssteif

12 Skelettkonstruktion mit aussteifendem Kern Treppenhauskern eines Hochhauses [1;74]

13 Anordnung der aussteifenden Kerne Zentral angeordneter Kern: kleinste Gebäudeverformungen Anordnung des Kerns an Gebäudelängsseite: Erlaubt freie Grundrissgestaltung Der Kern muss aber torsionssteifer i. d. R. also wesentlich größer - ausgebildet sein. Anordnung des Kerns an Gebäudeschmalseite (sehr ungünstig): Wegen größerem Hebelarm ist die Torsionsteifigkeit des Kerns zu erhöhen oder besser eine zusätzliche Scheibe anzuordnen.

14 Zentrale Anordnung zwischen zwei Bauabschnitten: Durch zusätzliche Scheiben wird die Verdrehung minimiert. Bei der Anordnung mehrerer Kerne sollte bei der Ausführung darauf geachtet werden, dass aus Längenänderung infolge Temperaturdehnung entstehende Zwangskräfte aufgenommen werden müssen. dass ggf. mehrere für sich ausgesteifte Abschnitte durch Dehnfugen unterteilt werden.

15 Hallenbauten Hallenbauten besitzen häufig keine hori- zontalen Deckenscheiben. Ohne Aussteifung ist das Tragwerk unter vertikalen Lasten labil und unter horiz- ontalen instabil. Stabilisierung in Querrichtung kann durch Aussteifung jeder Achse z.b. durch Scheiben erfolgen. Jede Träger-Stützenebene erhält damit nur 1/6 der gesamten Horizontallast H x. Die Giebelwandebenen erhalten je 1/12 der Horizontallast Hx.

16 Greift eine Kraft H y an der kurzen Hallenseite an, so muss diese durch eine Deckenscheibe in die zwei Wandscheiben weitergeleitet werden. Diese erhalten also jeweils die Hälfte der Horizontalkraft und müssen sie in ein Fundament weiterleiten. Mögliche konstruktive Lösungen: Aussteifung durch Verbände Aussteifung durch Scheiben

17 Mögliche Aussteifungssysteme in Querrichtung: Zweigelenkrahmen aufgelöster Zweigelenkrahmen eingespannte Stützen (in Querrichtung) Dreigelenkrahmen Wandscheibe Bogen geknickter Fachwerk - Träger vorgespannter Seilbinder Die Systeme sind in ihrer Ebene stabil, eine zusätzliche Aussteifung in Längs- richtung ist jedoch erforderlich.

18 Wenn nicht jede Achse in Querrichtung ausgesteift werden soll, muss die Dachkonstruktion als Scheibe ausgebildet werden. Die Belastungen in den Endscheiben sind höher als bei Aussteifung jeder einzelnen Achse. Deshalb sind die Endscheiben entsprechend auszubilden, z.b. als durchgehende Giebelwand geteilte Giebelwand Fachwerkverband

19 Bei Stahl- und Holzhallen werden als Dachscheiben in der Regel liegende Fachwerkverbände angeordnet. Diese leiten die Lasten zu den Giebeln weiter. Fachwerkverbände sind vor allem für die Aussteifung über großen Spannweiten geeignet. Die Anordnung des Fachwerkverbands kann an den beiden Längsseiten oder mittig in der Dachebene erfolgen. Die durchgehende Giebelscheibe kann auch durch eine Aussteifung mit Diagonalverbänden ersetzt werden.

20 Aussteifung in Längsrichtung Greifen Horizontallasten H y in Längsrichtung an, so ist das Tragwerk nicht ausreichend ausgesteift. Deshalb müssen Verbände in Dachscheiben auch in Querrichtung angeordnet werden. Außerdem sind die Längswände auszusteifen.

21 Sinnvolle Aussteifung für Hallen im Stahl- und Holzbau: Zwei sich kreuzende horizontale Verbände in der Dachebene Je zwei vertikale Verbände in den Giebel- und Längswänden Dabei können alle Stützen beidseitig gelenkig sein. Sie sind dann nur durch Vertikallasten beansprucht. Stützenfuß gelenkig - Holzbau Stützenfuß gelenkig - Stahlbau

22 Sinnvolle Aussteifung für Hallen im Stahlbetonfertigteilbau: Aussteifung durch eingespannte Stützen in beiden Richtungen Vorteil: - Wegfall der oft hinderlichen Verbände und Fachwerke - geringe Herstellungskosten Nachteil: größere Verformungen Stützenfuß biegesteif - Stahlbetonbau

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