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2 Konstruktion und Festigkeit von Gebäuden 5/1.1 Seite 1 Allgemeine Anforderungen 5/1 Konstruktion und Festigkeit von Gebäuden 5/1.1 Grundregeln der Konstruktion 5/1.1.1 Moderne Gebäude der heutigen Zeit sind mit früheren Gebäuden kaum noch vergleichbar. Der Grund liegt in der immens schnellen Entwicklung von Baustoffen und den bauphysikalischen Anforderungen. Die gestalterischen und technischen Anforderungen sind ebenfalls rasant gestiegen. Somit können heutige moderne Gebäude nur noch mit einer Vielzahl von Spezialisten wirtschaftlich und technisch realisiert werden. Dies birgt jedoch nicht unerhebliche Risiken, da häufig die Schnittstellen zwischen den einzelnen Spezialisten nicht sauber definiert werden und die Betrachtung des Gebäudes als Ganzes verloren geht. Schnittstellenproblematik In Folge daraus sind die Gefährdungen für die Personen während der Errichtung und ggf. auch im Betrieb gestiegen. Dem kann nur mit einer fundierten ganzheitlichen Planung und Bauüberwachung entgegengewirkt werden. In diesem Zusammenhang wird auch auf die stark gestiegene Anzahl von Baumängeln verwiesen, welche immer öfter auch sicherheitstechnische Mängel beinhalten. Für den Architekten und die ihm zuarbeitenden Fachplaner ist es wichtig, dass diese eine fundierte Grundkenntnis in der Tragwerkslehre besitzen. Nur so ist gewährleistet, dass die konstruktive Bearbeitung von Bauteilen fachgerecht erfolgt.

3 5/1.1 Seite 2 Konstruktion und Festigkeit von Gebäuden 5/1.1.2 Beanspruchung und Lasten Die Bauteile eines Bauwerkes und in Folge daraus das gesamte Bauwerk sind nachstehenden Belastungen ausgesetzt, die den unterschiedlichen Teilen der DIN EN 1991 (EC1) entnommen werden können: Definition Eigengewicht Eigengewicht Hierunter wird wie der Name schon aussagt das Gewicht der einzelnen Bauteile und in Summe des gesamten Bauwerkes verstanden. Das Eigengewicht gilt als ständige und ortsfeste Einwirkung. Es sind keine zusätzlichen Lasten in Folge von Nutzung, Wind, Dynamik durch Maschinen usw. enthalten. Nutzlasten Dies sind üblicherweise ruhende Lasten, die sich aus der Nutzung des Gebäudes ergeben z. B. Möbel, Lagergut, Maschinengewichte, Personen usw. Die anzusetzenden Werte sind in der DIN EN und zugehörigem nationalen Anhang DIN EN /NA aufgelistet. Schnee- und Eislasten Diese werden je nach Ort des Bauwerkes angesetzt, d. h., diese sind regional unterschiedlich und können aus einschlägigen Tabellen der DIN EN und zugehörigem nationalen Anhang DIN EN /NA entnommen werden. Winddruck und Windsog Auch hierbei handelt es sich um regional unterschiedliche Ansatzwerte, siehe DIN EN und zugehörigem nationalen Anhang DIN EN /NA. Dynamische Belastungen Hierunter werden Erschütterungen, Schwingungen und stoßartige Belastungen verstanden. Ursache hierfür können z. B. Erdbeben, Maschinenbetrieb, Verkehr, An-

4 Konstruktion und Festigkeit von Gebäuden 5/1.1 Seite 3 fahr- und Bremskräfte von Fahrzeugen, Kranbahnen usw. sein. Einwirkungen infolge Krane und Maschinenregeln DIN EN und zugehöriger nationaler Anhang DIN EN /NA. Die o. g. Beanspruchungen und Lasteinwirkungen sind auch während der Bauphase von größter Wichtigkeit, da gerade hier Lastüberschreitungen immer wieder zu schweren Unfällen führen. Diese Einwirkungen werden in DIN EN und zugehörigem nationalen Anhang DIN EN /NA behandelt. Nachstehende Kurzbeispiele sind nur eine geringe Auswahl der häufigsten Bauunfälle in diesem Bereich: Unzureichende Gerüstklasse Die zulässige Flächenlast wird z. B. durch Materiallagerung überschritten und es kommt zum Versagen des Gerüstes. Unzureichende Gerüstverankerung Dies wird in Folge von Windkräften umgerissen. Gerüste mit vorgehängter Schutzfolie bieten eine besonders große Windangriffsfläche und sind demzufolge entsprechend zu verankern. Eine einfache Nachrüstung eines bestehenden Fassadengerüstes mit einer Schutzfolie ist nur über die Gerüstbaufirma zulässig. Unzureichende Gerüstklasse und Verankerung Zu frühes Ausschalen einer vorgespannten Stahlbetondecke Die Decke ist nicht vollständig ausgehärtet und kann unter zu früher Belastung versagen. Keine Sicherung von Fertigteilen nach dem Aufstellen Die Fertigteile sind noch nicht mit ihren aussteifenden Elementen verbunden und können bei Wind oder Erschütterung umfallen. Hier ist ein besonderes Augenmerk auf die Montageanleitung zu legen, in welcher die einzelnen Sicherungsmaßnahmen zu benennen sind. Dies betrifft auch den Personenschutz, d. h., bei der Montage Sicherung durch Fangnetz, Arbeit vom Hubwagen, Fahrgerüst usw.

5 5/1.1 Seite 4 Konstruktion und Festigkeit von Gebäuden 5/1.1.3 Zug Grundbegriffe der Statik Bauteile erfahren eine Zugbeanspruchung und infolge daraus eine Längendehnung, z. B. Spannseile, Stahlträger usw. Abhängigkeitsgrößen sind: die Zugkraft die Länge des Bauteiles der Querschnitt des Bauteiles das materialspezifische Elastizitätsmodul für Zug Druck Bauteile erfahren eine Druckbeanspruchung und infolge daraus eine Stauchung. Abhängigkeitsgrößen sind: die Druckkraft die Länge des Bauteiles der Querschnitt des Bauteiles das materialspezifische Elastizitätsmodul für Druck Scheren Schub Torsion Wenn Last und Gegendruck in derselben Querschnittsfläche wirken und zwei Bauteilschichten senkrecht zur Achse des Bauteiles verschoben werden (Schereneffekt), spricht man von Scherspannungen. Wenn Last und Gegendruck nicht in derselben Querschnittsfläche wirken und zwei Bauteilschichten gegeneinander verschoben werden, spricht man von Schubspannungen. Torsion (Drillung, Verdrehung) Hierbei wird ein Bauteil auf Drehung beansprucht, und ein oder zwei Bauteilenden können dieser Bewegung nicht folgen

6 Konstruktion und Festigkeit von Gebäuden 5/1.1 Seite 5 (z. B. Einspannung einer Stütze) dann spricht man von einer Torsionsbeanspruchung. Hierbei werden in den benachbarten Querschnitten Schubspannungen erzeugt. Jedes Bauteil bzw. Bauwerk hat ein Standmoment, welches vom Bauteil- bzw. Bauwerksgewicht und dessen Breite abhängig ist. Wirkt auf das Bauteil bzw. Bauwerk ein Kippmoment, das größer als das Standmoment ist, dann kippt das Bauteil bzw. Bauwerk der einwirkenden Kraft folgend. Dies ist z. B. bei Winddruck der Fall. Werden schlanke, stabförmige Bauteile in Längsrichtung gedrückt, dann spricht man vom Knicken. Bei flächigen Bauteilen (z. B. Wände) handelt es sich um ein Beulen. Wird ein Bauteil zwischen seinen Auflager- bzw. Stützpunkten punktuell und senkrecht zur Bauteilachse belastet, dann spricht man bei der Verformung von Biegung. Kippen Knicken und Beulen Biegen

7 5/1.1 Seite 6 Konstruktion und Festigkeit von Gebäuden

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