ENTWERFEN UND KONSTRUIEREN IM MASSIVBAU HALLENBAUWERKE SEITE 1

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1 HALLENBAUWERKE SEITE 1 Hallenbauwerke 1. Allgemeines zu Hallenbauten - Ziel: große Räume - wenig Konstruktion (möglichst stützenfrei) - Verwendungszweck: Industrie-, Messe-, Sport-, Theaterhallen - Einwirkungen: Eigengewicht, Wind, Schnee, Installationslasten, evtl. Kranbahnlasten in Industriehallen - Konstruktionselemente: Dach, Stützungselemente, Gründung - Hallenquerschnitte: einschiffige-, mehrschiffige Hallen 1.1 Typische Hallenquerschnitte

2 HALLENBAUWERKE SEITE 2

3 HALLENBAUWERKE SEITE Systeme im Hallenbau 4 Knoten: gesonderte Aussteifung durch Verbände erforderlich Verbände Giebelverband 3 Knoten: statisch bestimmt günstig bei ungleichmäßiger Baugrundsenkung bzw. unterschiedlicher Fundamentsetzung z.b. bei einer Hallenerweiterung l0 > 2 lcol Anbau an bestehende Halle Ausgleich von Setzungsunterschieden Schüttgut

4 HALLENBAUWERKE SEITE 4 2 Knoten: statisch unbestimmt aber weiche Stützen: in der Regel nur in Ortbeton herstellbar: (bevorzugte Fertigteillösung) stat. unbest. Kraft Vorteil: gekichartige Stützen i.d.r. nur in Ortbeton Ohne Knoten: Ortbetonlösung Mit Zugband Bogen mit Zugband ohne Zugband: große Spannweiten: bis 100 m

5 HALLENBAUWERKE SEITE 5 2. Konstruktionselemente 2.1 Dacheindeckung Funktion: - Abhalten von Witterungseinflüssen - Ableitung von Horizontalkräften Ausführungsvarianten: - bewehrte Gasbetonplatten - Stahltrapezblech Bei besonderen Anforderungen z.b. bei hoher Luftfeuchtigkeit, Brandschutz etc: - Stahlbetonhohlplatten - Spannbetonhohlplatten - Stahlbetonplatten Stützweiten: 2,50-6,00 m 2.2 Pfetten Stützweiten: 5 bis 10 m (12 m) Typischer Querschnitt: (l > 8 m evtl. vorspannen) Auflagerdetail am Binder: Neigung 1:20 Dachneigung durch unterschiedlich ausgeklinkte Pfetten:

6 HALLENBAUWERKE SEITE Binder L=10-80m (90m) Fertigteilbinder in der Regel immer vorgespannt (>12 m) Profile Rechteckträger: bei kleinen Spannweiten T Träger: I - Träger: bei schlanken Trägern Vorspannung mit sofortigem Verbund: Vorspannung mit nachträglichem Verbund: Ab 25 m in der Regel Verbreiterung des Untergurtes zur Unterbringung der Spannlitzen parabelförmige Spanngliedführung Längsausbildung - parallelgurtiger Binder: - Satteldachbinder: - Fischbauchbinder: - Keilbinder: Schlankheiten: - Stahlbetonbinder 1/15-1/17 - Spannbetonbinder 1/18-1/25 (bei 30 m: l/16-1/22, ab 30 m: 1/13-1/16)

7 HALLENBAUWERKE SEITE 7 Fertigteilbinder Einsparung der hohen Leergerüstkosten durch Vorfertigung Wirtschaftliche Spannweite 12 bis 24 m Kosten ab 30 m steigen überproportional an Zulässige Transportlänge: L < 20,00 m (25,00 m) Zul. Gesamtgewicht: 40 t (56 t) Vorspannung mit sofortigem Verbund im Werkspannbett Parallelgurtiger Binder Die gerade Vorspannung hat den Nachteil, daß die Vorspannkraft nicht dem Momentenverlauf entspricht. Abhilfe in Ausnahmefällen wie z.b. hohen Stückzahlen durch: - Abgestufte Spannbewehrung: M G+Q+P : ( - ) ( - ) ( + ) Zugspannungen am Trägerende ( - ) ( - ) ( + ) anzustreben: ausgeglichene Momentenverteilung ( - ) ( - ) abgestufte Spannbewehrung ( + ) Abgestufte Spannbewehrung durch Hüllrohre, die den Verbund bei einem Teil der Spannlitzen am Trägerende verhindern - Anpassung an den Momentenverlauf durch Umlenken der Spanndrähte:

8 HALLENBAUWERKE SEITE 8 Satteldachbinder Umlenkkraft im First ( - ) M / z : (.+ ) max M / z < l/2 ( - ) ( - ) (.+ ) Binder mit geneigter Unterseite Sehr günstige Form, da die Vorspannkraft mit dem Momentenverlauf gut übereinstimmt. Zur Herstellung muß jedoch der Spannbettboden keilförmig aufgedoppelt werden.

9 HALLENBAUWERKE SEITE 9 Fischbauchbinder Wegen parabelförmigem Spanngliedverlauf: Vorspannung mit nachträglichem Verbund Für kurze Stützweiten und große Belastung (günstige Beeinflussung der schiefen Hauptspannung) Parallelgurtiger T-Träger kostengünstig: parallelgurtiger T-Träger mit konstanter Steg- und Gurtdicke ohne Stegvouten Dachförmige I-Träger aufwendig: filigrane dachförmige I-Träger, da eine Aufdoppelung der Schalung erforderlich wird.

10 HALLENBAUWERKE SEITE 10 Nachweis der Kippsicherheit Die Kippsicherheit muß bei der Montage, im Bau- und im Endzustand gewährleistet sein. Nach DIN , Kap (2) ist die Kippsicherheit ausreichend wenn: b 4 lot 50 Voraussetzung: Gabellagerung an den Enden durch Kipphalterung an den Stützen 3 h a) b) Bei b) ist wegen der Schubweichheit der Elastomerlager die Aufnahme der Horizontalkraft durch Dollen zu sichern. Nach DIN , Kap (5), ist die Gabel so zu bemessen, daß ein Torsionsmoment T Rd =V Ed l eff / 300 aufgenommen werden kann. Bei einer weichen Kipphalterung muß ggf. die Federsteifigkeit der Gabel berücksichtigt werden.

11 HALLENBAUWERKE SEITE Andere Träger bei Hallen Fachwerksysteme Schlankheit: l/12 - l/16 Sheddachkonstruktionen

12 HALLENBAUWERKE SEITE 12 HP - Schalen übliche Bauteilbreite bis 3 m Kranbahnträger - Rechteckträger mit möglichst zentrischer Vorspannung, da die ständige Last klein und die veränderliche Last groß ist (positive und negative Biegemomente). - Es werden im allgemeinen Kranbahnträger aus Stahl bevorzugt. - Der Kranbahnträger kann zur Längsaussteifung herangezogen werden. - Falls Stützen gespart werden sollen, kann der Kranbahnträger zur Abfangung der Binderlasten dienen. Hierbei ist das Verhältnis MQ / MG günstiger.

13 HALLENBAUWERKE SEITE Horizontalaussteifung 1. Variante: Die Aussteifung erfolgt durch Dachverbände in Verbindung mit Wandscheiben. 2. Variante: - Die Aussteifung erfolgt durch eine Dachscheibe in Verbindung mit Wandscheiben. Die Dachscheibe kann auch durch die Dacheindeckung gebildet werden. - Für Dacheindeckungen aus Porenbetonplatten, Hohlplatten oder Trapezbleche gibt es entsprechende Zulassungen. - Ausbildung für Porenbeton:

14 HALLENBAUWERKE SEITE Variante: Die Stabilisierung der Halle erfolgt durch in Fundamente eingespannte Stützen. Hierbei kann man auf die Ausbildung einer Scheibe in der Dachebene verzichten, da die Horizontalkräfte von den Stützen direkt abgetragen werden. 2.6 Stützen Funktion: - Auflager für Dachbinder - Weiterleitung der Kräfte in den Baugrund Einwirkungen: Vertikal: - Auflagerkräfte der Binder - Eigengewicht - evtl. Kranbahnlasten Horizontal: - Wind - Schiefstellung - evtl. Anprallasten (z.b. aus Gabelstapler) - evtl. Horizontalkräfte aus Kran (Massenkräfte, Schräglauf) Querschnitt: - In der Regel rechteckig, wenn die bevorzugte Belastungsrichtung aus Wind etc. in Hallenquerrichtung. - Bei der Querschnittsbreite sind die Mindestabmessungen für die Stützengabel zu beachten.(ein konstanter Querschnitt ist schalungstechnisch günstiger) Weiterleitung der Horizontalkräfte: Standsicherheit im Montagezustand und bei gelenkiger Auflagerung der Binder im Endzustand durch Fundamenteinspannung. Evtl. Aussteifung in Hallenlängsrichtung durch Wandscheiben zwischen den Stützen. Falls tragende, aussteifende Wandscheiben fehlen, muß die horizontale Aussteifung in Längsrichtung ebenfalls durch Stützen übernommen werden. Koppelung der Stützen in Längsrichtung durch Randträger und in Querrichtung durch Binder.

15 HALLENBAUWERKE SEITE 15 Schiefstellung mindestens l/200 Bei Lastausmitten nach Theorie II.Ordnung sind die Drehfedersteifigkeiten der Fundamente zu berücksichtigen. Diese Gesamtausmitte (incl. Lastausmitte nach Theorie II. Ordnung) muß vom Fundament aufgenommen werden. 2.7 Fundamente klaffende Fuge (mit Lastausmitte n. Theorie II. Ordnung s. Heft 400 S. 71) - aus ständiger Last: Lastausmitte e < b/6 (keine klaffende Fuge) - aus Gesamtlast Lastausmitte e < b/3 (Klaffung bis zum Schwerpunkt) Bei Kranbahnen kann die Lastexzentrizität durch exzentrisch angeordnete Fundamente ausgeglichen werden. Köcherfundament: Blockfundament (wegen Wirtschaftlichkeit bevorzugt):

16 HALLENBAUWERKE SEITE Wände zwischen den FT- Stützen Funktion: - Abhalten von Witterungseinflüssen - evtl. Aussteifung Ausführungsvarianten: - Porenbetonwandelemente, nur bedingt als Aussteifung geeignet (bewehrte Gasbetonwände) und somit evtl. einzelne Ortbetonwandscheiben mit Randriegeln zur Stabilisierung der Stützen erforderlich. - Stahlkassettenwände mit Trapezblech - Doppelfiligran, Problematisch bei aussteifender Scheibe: Einfädeln der horizontalen Bewehrung Aussteifende Wandscheiben - Ortbeton mit nachträglichem, schubfestem Anschluss an die Fertigteilstützen durch Klappbewehrung. Nachteil: hoher Schalungsaufwand. - Betonfertigteilwandelemente durch verzahnte Vergussfuge als aussteifende Scheibe, schubfeste Verbindung bei Aufteilung in horizontale Wandstreifen durch Querkraftdorne möglich. Nachteil: hohes Montagegewicht Ausführungsbeispiel: