Schalungsgrad: Die wichtige Kennzahl für Schalungsintensität

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1 54 9/003 Bautoffe + Bauchemie Baumarkt Schalunggrad: Die wichtige Kennzahl für Schalungintenität Teil 1: Betrachtung von vertikalen Bauteilen wie Stützen und Wände Der Anteil der Koten für die Schalarbeiten an den Stahlbetonarbeiten beträgt im Durchchnitt ca. 50 % []. Bei Bauwerken mit überwiegend Maenbeton reduziert ich dieer Anteil und bei Skelettbauten vergrößert er ich entprechend. Weentlichen Einflu auf die Koten für die Schalarbeiten haben z. B. Schalunggrad, Bauteilgeometrie (regelmäßig, unregelmäßig), Anzahl der Einätze, Gechohöhe (regelmäßig, unregelmäßig) Aufwandwert, Einarbeitungeffekt, Anforderungen an den Sichtbeton und Qualität der Arbeitvorbereitung. Auf die Definition, Berechnung und die Bedeutung de Schalunggrad wird in weiterer Folge eingegangen. Dipl.-Ing. Dr. techn.,tu Graz Abb.1: Schalung für Stützen mit quadratichem bzw.rechteckigem Querchnitt Beipiel für eine Träger- bzw.rahmenchalung Abb.: Doka Unter dem Schalunggrad verteht man da Verhältni von gechalter Betonfläche [m ] zum damit hergetellten Fetbetonvolumen [m 3 ] (vgl. dazu auch [1]). Mit der gechalten Betonfläche it die Nettochalfläche, ohne chalungbedingten Übertand gemeint. Für verchiedene Bauteile wie z. B. Stützen, Wände, Flachdecken und Fundamente wird der Schalunggrad berechnet und in Diagrammen dargetellt. Die einzelnen Kurven in den Diagrammen zeigen die Entwicklung der Schalunggrade bei Variation der Bauteilabmeungen. Der Schalunggrad kann al ein Indikator für die Kotenintenität (bezogen auf die Stahlbetonarbeiten) eine Bauteil bzw.de geamten Bauwerke herangezogen werden. Bei gleichem Betonvolumen (bezogen auf eine Stütze mit quadratichem Querchnitt mit einer Seitenlänge von 15 cm) beträgt der Unterchied im Schalunggrad zwichen einer Stütze mit quadratichem Querchnitt und einer mit Kreiquerchnitt ca. 3 m /m 3.

2 + Bauwirtchaft Bautoffe + Bauchemie 9/ In Abhängigkeit von der Feingliedrigkeit de Bauwerke bzw. einer Bauteile verändert ich dieer Wert. Bei einer doppelhäuptig (zwei Wandchalungen tehen ich gegenüber) gechalten Wand (für eine Wandlänge von 0 m) mit einer Wandtärke von z. B. 30 cm, ergibt ich der Schalunggrad mit 6,8. Ein Schalunggrad von ca. 10,1 wird bei einer Wandtärke von 0 cm erreicht. Für eine z. B. 30 m lange, 0 m breite und 0,5 m dicke Flachdecke ergibt ich ein Schalunggrad von ca. 4,. Der Schalunggrad für eine Decke mit einer Stärke von 0,0 m beträgt 5,. Im erten Teil de Beitrag werden vertikale Bauteile wie z. B. Stützen und Wände behandelt. Auf den Schalunggrad für horizontale Bauteile wie z. B. Fundamentplatten und Decken wird in Teil eingegangen. Schalunggrad Entwicklung de Schalunggrade Stützen mit quadratichem Grundri Seitenlänge [cm] Abb.: Schalunggrad für Stützen Stützen mit quadratichem Grundri Die Kennzahl Schalunggrad gehört zur Gruppe der Beziehungzahlen. Bei Beziehungzahlen werden weenverchiedene abolute Zahlen zueinander in Beziehung geetzt (Schalfläche zu Betonvolumen), die aber in einem inneren Zuammenhang tehen. Beziehungzahlen erleichtern den Einblick in betimmte Zuammenhänge. Für einen beliebigen Bauteil i berechnet ich der Schalunggrad g, bt, i au Abb.3: Schalung für Stützen mit Kreiquerchnitt Beipiel mit einer Einwegchalung Foto: Hoftadler Kurzfaung Die Stahlbetonarbeiten haben eine weentliche Bedeutung an den Rohbauarbeiten. Sie ind in der Regel bauzeit- und kotenbetimmend. Bei den Stahlbetonarbeiten beträgt der Kotenanteil der Schal- und Betonarbeiten im Mittel ca. 80 %.Diee Bedeutung war mit ein Grund, ich mit dem Verhältni Schalung zu Beton näher aueinander zu etzen. Für die gebräuchlichten Bauteile wie Fundamente, Wände, Stützen und Flachdecken wird der pezifiche Schalunggrad ermittelt. Der Schalunggrad drückt da Verhältni zwichen der Schalfläche und dem hergetellten Betonvolumen au und wird in m /m 3 angegeben.um die Entwicklung de Schalunggrade bei Variation der Querchnittabmeungen zu veranchaulichen, werden die Ergebnie in Diagrammen dargetellt. Auf der Abzie ind dabei immer Abmeungen (z. B. Länge, Dicke) angeführt und auf der Ordinate der entprechende Schalunggrad. Alle gezeigten Kurven (repräentieren eine Dimenion) folgen einem regreiven Verlauf. Anhand der Diagramme it dem Anwender die Möglichkeit gegeben, einfach grafich den Schalunggrad für Bauteile zu ermitteln. Bei den unteruchten Einzelfundamenten variiert der Schalunggrad von 8 bi ca. 0,4 m /m 3. Für Fundamentplatten liegt der Höchtwert bei 0,8 und der niedrigte Wert bei ca. 0,04 m /m 3.Mit zunehmenden Querchnittabmeungen, verändert ich der Schalunggrad für die unteruchten Stützen von ca. 6 auf 4 m /m 3.Bei doppeleitig gechalten Wänden inkt er von ca. 14 auf ca.,3 m /m 3. Von ca. 7 m /m 3 bei einer Deckentärke von 15 cm reduziert ich der Schalungrad bei 45 cm auf ca.,5 m /m 3. Beim Vergleich zwichen einer 0 cm und 30 cm tarken Decke ergibt ich, bei Verwendung derelben Sytemchalung, ein Unterchied von ca. 36 7/m 3. Teil de Artikel folgt in der nächten Augabe von Baumarkt + Bauwirtchaft

3 56 9/003 Bautoffe + Bauchemie Baumarkt dem Quotienten der zu chalenden Fläche und dem entprechenden Betonvolumen (iehe Glg. 1). Mit S F, i wird die Schalfläche und mit B v, i die Betonmenge bezeichnet. g, bt, i S = B F, i v, i m 3 m (1) Errechnet man den Schalunggrad (iehe Glg. ) für da geamte Bauwerk, ind in einem erten Schritt die Schalflächen und die dazugehörigen Betonvolumina der einzelnen Bauteile zu ermitteln. Der Geamtchalunggrad ergibt ich au dem Quotienten nach Glg.. g, bw = S + S + S + S B + B + B + B F, FU F, VT F, HT F, ST FU VT HT ST Der Zähler in Glg. wird durch Addition der Schalflächen für die Fundamente S F, FU (z. B.Einzelfundamente,Platten),vertikale Bauteile S F,VT (z. B.Stützen,Wände),horizontale Bauteile S F, HT (z. B. Decken, Unterzüge) und ontigen Bauteile S F, ST (z. B. Stiegen,Podete) gebildet.im Nenner teht die Summe der Fetbetonvolumina der einzelnen Bauteile. Schalunggrad für Stützen Die Schalungfläche ergibt ich au der Abwicklung der Mantelflächen der Stützen. Der chalungbedingte Übertand wird in der Berechnung nicht berückichtigt (der Übertand hängt weentlich von den Abmeungen de Bauteil und vom verwendeten Schalungytem de jeweiligen Schalungherteller ab). m () 3 m Quadraticher Querchnitt Der Schalunggrad für Stützen mit quadratichem Querchnitt (Abb.1) berechnet ich durch Einetzen in Glg. 1. Die Schalunggradentwicklung it in Abhängigkeit von der Seitenlänge de Querchnitte in der Abb. dargetellt.auf der Abzie ind die Seitenlängen (können nach Bedarf beliebig angepat werden) und auf der Ordinate die pezifichen Schalunggrade der Stützen aufgetragen. Mit zunehmenden Querchnittabmeungen nimmt der Schalunggrad ab. Bei 15 cm Seitenlänge beträgt er ca. 6,67, bei 30 cm ca.13,33 und bei 60 cm 6,67.Eine Verdoppelung der Seitenlänge zieht eine Reduktion im Schalunggrad von 50 % nach ich. Zur Berechnung de Schalunggrade nach Glg. 1 ind drei Rechenchritte erforderlich (Berechnung der Schalfläche, Ermittlung de Betonvolumen und Einetzen in Glg.1). Eine rache und auch exakte Möglichkeit, den Schalunggrad zu berechnen, bietet Glg. 3 (bzw. für Stützen mit Seitenlängen, die auf der Abzie in Abb. nicht dargetellt ind). Durch Einetzen der Seitenlänge L t,q [cm] in Glg. 3, erhält man den entprechenden Schalunggrad für Stützen mit quadratichem Querchnitt. Gleiche Betonvolumen Schalunggradvergleich zwichen Stützen mit Kreiquerchnitt und quadratichem Querchnitt Seitenlänge [cm] Abb.4: Schalunggradvergleich Quadraticher Querchnitt/Kreiquerchnitt g, t, q 400 m = 3 Lt, q m Kreiquerchnitt (3) Durch Einetzen in Glg. 4, kann der Schalunggrad für Stützen mit Kreiquerchnitt (Abb. 3) berechnet werden. Im Nenner etzt man den Wert für den Durchmeer D [cm] ein und erhält damit den pezifichen Schalunggrad. g, t, rd= 400 m 3 D m (4) Der Schalunggradverlauf von Stützen mit Kreiquerchnitt mit dem Durchmeer D [cm], entpricht jenem quadraticher Stützen mit der Seitenlänge D [cm]. Allein im Betonvolumen beteht eine Differenz.

4 + Bauwirtchaft Bautoffe + Bauchemie 9/ Im Diagramm in der Abb. it dazu auf der Abzie die Seitenlänge der quadratichen Stütze,durch den Durchmeer der Stütze mit Kreiquerchnitt zu eretzen. Entwicklung de Schalunggrade für Stützen mit Rechteckquerchnitt Vergleich Krei- zu quadratichem Querchnitt Um die Stützen mit Kreiquerchnitt und die mit quadratichem Querchnitt vergleichen zu können, geht man von dem gleichen Betonvolumen au. Stützen mit Kreiquerchnitt tellen ideale Baukörper dar. Bezogen auf da Betonvolumen it die erforderliche Schalfläche geringer al bei Stützen mit quadratichem bzw. rechteckigem Querchnitt (bei gleichem Betonvolumen). Wie groß die Differenz im Schalunggrad it,wird im folgenden Vergleich gezeigt. Auf der Abzie in der Abb. 4 ind die Seitenlängen von Stützen mit quadratichem Querchnitt aufgetragen (die Unterteilung kann beliebig erweitert bzw. verändert werden). Für die einzelnen Querchnittabmeungen wurden die dazugehörigen Betonvolumina betimmt. Au den Volumen wurden die Durchmeer für die zum Vergleich herangezogenen kreiförmigen Stützen ermittelt. Durch Einetzen dieer Durchmeer in Glg. 4 wurde der Schalunggrad für die Stützen mit Kreiquerchnitt berechnet. Die Kurve Quadratich repräentiert den bereit bekannten Schalunggradverlauf (iehe Abb. ) für quadratiche Stützen. Für Stützen mit Kreiquerchnitt it die Entwicklung de Schalunggrade durch die Kurve Kreiquerchnitt dargetellt. Die Kurve tellt den Zuammenhang zwichen Schalunggrad und Betonvolumen her (bezogen auf eine quadratiche Stütze mit der entprechenden Seitenlänge). Im Diagramm it deutlich zu erkennen, da der Schalunggrad für Stützen mit Kreiquerchnitt geringer it. Der Unterchied verringert ich mit zunehmenden Querchnittabmeungen (Betonvolumen). Bei 15 cm Seitenlänge beträgt die Differenz ca. 3 m /m 3, bei 60 cm 0,8 m /m 3 und bei 90 cm 0,5 m /m 3. Damit zeigt ich, da e beonder bei chlanken Stützen vorteilhaft it, Stützen mit Kreiquerchnitt zu kontruieren (aber: Mehraufwand im Paflächenbereich der Deckenchalung). Der Unterchied im Schalunggrad it bei kleineren Durchmeern doch beachtlich. Die Differenz im Schalunggrad zwichen den beiden Stützentypen (gleiche Betonvolumen für beide Stützen), kann auch durch Einetzen in Glg. 5 berechnet werden. Enttanden it die Gleichung au einer Regreionanalye. g, t, q rd 45,509 m = 3 Lt, q m Seitenlänge [cm] Abb.5: Schalunggrad für Stützen Rechteckiger Querchnitt (5) Im Zähler teht eine Kontante und im Nenner it die Seitenlänge L t, q [cm] der quadratichen Stütze einzuetzen. Schalunggrad für Stützen Rechteckiger Querchnitt Der Schalunggrad für Stützen mit rechteckigem Querchnitt wird durch Einetzen in Glg. 1 berechnet. Für augewählte Stützenbreiten ind die einzelnen Kurven im Diagramm in der Abb. 5 dargetellt. Sie repräentieren in 5 cm Schritten die Breiten von 15 bi 100 cm. Auf der Abzie ind die Seitenlängen der Stützen aufgetragen. Der pezifiche Schalunggrad it al Ordinatenwert ablebar. Unabhängig von der Breite, ind die einzelnen Kurven in der Charakteritik ihre Verlaufe gleich. Betrachtet man z. B. die Kurve BST 15 cm (repräentiert Stützen mit einer Breite von 15 cm), it zu erkennen, wie ich der Schalunggrad (bei kontanter Breite der Stütze) mit der Seitenlänge verändert. Am Beginn, von ca.15 cm bi 30 cm Länge, fällt die Kurve teil ab. Mit zunehmender Seitenlänge verringert ich die Neigung der Kurve und der Verlauf wird flacher. Je größer die Querchnittabmeungen,

5 58 9/003 Bautoffe + Bauchemie Baumarkt Abb.6: Doppelhäuptig gechalte Wände Beipiel mit einer Rahmenchalung Foto: Doka deto geringer der Anteil der Schalung am Beton. Bei chlanken Stützen it der Anteil der Schalung beträchtlich. Der Unterchied im Schalunggrad zwichen einer Stütze mit einer Seitenlänge von 15 und jener von 30 cm beträgt, unabhängig von der Stützenbreite, ca.6,67 [m /m 3 ].Der Unterchied zwichen einer Stütze mit der Seitenlänge von 30 cm und einer mit 60 cm beträgt 3,33 [m /m 3 ]. Bei einer Vergrößerung der Länge von 60 cm auf 90 cm beträgt die Differenz nur mehr 1,11 [m /m 3 ]. Mit zunehmenden Querchnittabmeungen verringert ich der Unterchied im Schalunggrad. Schalunggrad für Wände Wandchalungen werden doppelhäuptig oder einhäuptig hergetellt. Zwei Schalunghäupter tehen ich bei der doppelhäuptigen Wandchalung gegenüber. Bei eineitigen Wandchalungen it nur ein Schalunghaupt erforderlich (z. B. Auführung mit Abtützböcken). Entwicklung de Schalunggrade Wandchalung (Doppelhäuptig) Wandtärke [cm] Abb.7: Schalunggrad für Wände Doppelhäuptig In weiterer Folge wird der Schalunggradverlauf jeweil getrennt für doppelhäuptige und einhäuptige Wandchalungen dargetellt. Schalunggrad für Wände Doppelhäuptig Bei doppelhäuptigen Wandchalungen (Beipiel iehe Abb.6) ergibt ich die Schalfläche au den beiden Wandflächen der Stahlbetonwand und der beideitigen Stirnabchalung (Aunahme z. B. bei Anbindung an einen Fertigungabchnitt). Nach Berechnung de entprechenden Betonvolumen, folgt durch Einetzen in Glg. 1 der Schalunggrad für die Wand. Der Schalunggradverlauf in Abhängigkeit von der Wandtärke it im Diagramm in der Abb. 7 dargetellt (monolithiche Hertellung). Auf der Abzie it die Wandtärke aufgetragen und auf der Ordinate der Schalunggrad. Die einzelnen Kurven repräentieren unterchiedliche Wandlängen. Im Diagramm ind ieben Kurven dargetellt. Mit zunehmender Wandtärke nimmt der Schalunggrad ab. Am Anfang, von 15 cm bi 30 cm fallen die Kurven teil ab, beginnend bei ca. 35 cm verflachen die Kurven zuehend. Der Einflu der Randabchalung nimmt mit der Wandlänge ab und mit größer werdender Wandlänge wird der Unterchied in den einzelnen Kurven geringer. Im Folgenden wird der Schalunggrad für eine Wandtärke von 0 cm, 40 cm und 80 cm (für eine Wandlänge von m; Kurve L WD = m ) betrachtet. Bei einer Wandtärke von 0 cm beträgt der Schalunggrad 11 m /m 3, bei 40 cm 6 m /m 3 und bei 80 cm 3,5 m /m 3. Bei einer Verdoppelung der Wandtärke von 0 cm auf 40 cm, reduziert ich der Schalunggrad um 5 m /m 3. Eine weitere Verdoppelung der Wandtärke von 40 cm auf 80 cm hat eine Schalunggradreduk-

6 + Bauwirtchaft Bautoffe + Bauchemie 9/ tion von,5 m /m 3 zur Folge. Die Reduktion im Schalunggrad it dabei unabhängig von der Wandlänge kontant. Schalunggrad für Wände Einhäuptig Für einhäuptige Wandchalungen (z. B. wie in Abb. 8 dargetellt) ergibt ich die Schalfläche au einer Wandfläche und der beideitigen Stirnabchalung (Aunahme z. B. bei Anbindung an einen Fertigungabchnitt). Der Schalunggradverlauf in Abb. 9, folgt durch Einetzen in Glg. 1, in Abhängigkeit von der Wandtärke. Die Ordinate, Abzie und Kurven haben die gleiche Bedeutung wie im Diagramm in Abb. 7. Die einzelnen Kurven verlaufen parallel und mit teigender Wandtärke nimmt der Schalunggrad ab. Von 15 cm bi 30 cm fallen die einzelnen Kurven teil ab und flachen in weiterer Folge mit zunehmender Wandtärke ab. Der Einflu auf die Randabchalung bei den einhäuptigen Wandchalungen it größer al bei den Doppelhäuptigen. E werden beipielhaft die Schalunggrade für Wandtärken von 0 cm, 40 cm und 80 cm (für eine Wandlänge von 4 m; Kurve L WD = 4 m ) miteinander verglichen. Bei einer Wandtärke von 0 cm beträgt der Schalunggrad 5,5 m / m 3, bei 40 cm 3 m /m 3 und bei 80 cm 1,75 m /m 3. Bei einer Verdoppelung der Wandtärke von 0 cm auf 40 cm, reduziert ich der Schalunggrad um,5 m /m 3.Eine weitere Verdoppelung der Wandtärke von 40 cm auf 80 cm zieht eine Schalunggradreduktion von 1,5 m /m 3 nach ich. Dabei it die Reduktion im Schalunggrad unabhängig von der Wandlänge kontant. hoftadler@tugraz.at Abb.9: Schalunggrad für Wände Einhäuptig Abb.8: Einhäuptig gechalte Wand Beipiel mit einer Rahmenchalung Foto: Doka Entwicklung de Schalunggrade Wandchalung (Einhäuptig) Wandtärke [cm]