Stampfbeton. Erläuterung und Geschichte. Vorteil Stampfbeton. Nachteil

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1 Erläuterung und Geschichte Beton ist ein Kunststein. Mit Zementleim werden Gesteinskörner so zusammengeklebt, dass daraus ein fester und frei formbarer, grosser Stein hergestellt werden kann. Wo heute der Beton mit Zusätzen verschiedene Eigenschaften annahmen kann, kannte man zu seiner Entstehungszeit nur der Erdfeuchte Stampfbeton. Stampfbeton stammt aus der Römerzeit. Man mischte Kalkhydrat und Puzzolan, Sandsteinmehl und Zuschläge mit nur so viel Wasser, dass eine Erdfeuchte Konsistenz erhalten hatte. Stampfbeton hat durch die vielen Lufteinschlüssen eine geringere Druckfestigkeit als der gegossene Beton. Heute baut man nur noch kleine Bauteile mit diesem Verfahren. 1 Stampfbeton Strukturbild, Vorteil Stampfbeton - Die Verarbeitung des Betons ist einfach und kann auch von Leihen ausgeführt werden. - Filigrane Bauteile können direkt nach dem Verdichten ausgeschalt werden. (Dickere Teile sollten einen Tag in der Schalung aushärten.) - Der Beton benötigt keine weiteren Zusätze. - Der Baustoff ist sehr beständig und bildet fast keine Schwindrisse, da nur wenig Anmachwasser verwen det wird. Heute wird er zum Teil beim Bau von Fun damenten eingesetzt. - Farbliche Veränderungen können über den Zement gehalt und über die Kieszuschläge verändert werden. Nachteil - Die Bauzeit wird länger als beim Konventionellen Betonbau, da nur Schichtweise Beton eingebracht werden kann. - Die Fähigkeit, Drucklasten aufzunehmen, ist relativ gering. - Der Beton wird nicht auf Zug armiert, da Rostgefahr und erschwerter Betoneinbau. - Lange Bauzeiten verteuern den Bau.

2 Rezeptur Stampfbeton ist ein Beton, der sich durch seine trockene Konsistenz auszeichnet. Dem Kiessand Gemisch wird 1/3 Zement beigemischt und mit Wasser auf eine Erdfeuchte Konsistenz gebracht. Einbau Beton wird von Hadh gestampft, Die Betonmasse wird in eine Holzschalung gefüllt auf eine Höhe von ca. 15 bis 50 cm, anschliessend von Hand oder mit den Füssen gestampft. Soll ein dichtes Betongefüge erreichen werden, dann sollten die Schichtdicken zwischen cm betragen. Der Beton kann bei diesen Dimensionen gut verdichtet werden. Bei höheren Schichtdicken sind grössere Lufteinschlüsse fast unausweichlich. Evtl. können aber luftige Bauteile erwünscht werden, damit kann eine gröbere Strukturierung erzielt werden. Jede einzelner Schicht muss auf der Oberfläche aufgeraut werden, um die Haftung der nächsten Schicht zu verbessern. Vor Beginn der nächsten Schicht muss die Oberfläche nass gereinigt werden. Muss eine angefangene Betonschicht aufgrund ihrer Länge unterbrochen werden, ist das Ende in einer Verzahnung auszuführen, d.h. der zu ende neigende Teil soll gegen null reduziert werden, und das nicht zu steil. Bei der weiterführenden Schicht wird das Anfangsstuck ebenfalls bei null Dicke begonnen und kontinuierlich auf die normale Schichthöhe gesteigert. Einfamilienhäuser in Samedan, Gebrochene Kieselsteine sind aufgrund ihrer scharfen Kanten von besserer Qualität als rundes Kies. Die Kanten greifen besser ineinander. Beim Kies ist weiter zu achten, dass die Wasseraufnahme nicht zu stark ist, das ist bei porösem Gestein der Fall. Dem trockenen Beton wird sonst weiter Wasser entzogen. Weniger Wasser bedeutet weniger Abbindeflüssigkeit, das wiederum bedeutet schwächeren Beton. Heute findet der Stampfbeton nur noch selten Anwendung im Bau. Diese Bautechnik ist sehr Zeitaufwändig und somit teuer. Die Gefahr, dass bei unachtsamen verdichten grössere Lufteinschlüsse entstehen, welche wiederum mit aufwändigen Flickarbeiten verbunden sind, ist gross.

3 Referenz Objekt Stampfbeton Analyse St. Niklaus Kapelle von Zumthor Der Entscheid von Zumthor, die Kapelle in Stampfbeton zu entwerfen, hat seine Gründe. Zumthor analysiert vor jedem Entwurf den Ort des Projektes genau. Er will, dass das Gebäude sich in die Umgebung gut einfügt. Die weite Natur in der Ortschaft Wachendorf gab Zumthor die Baumaterialien, welche er für die Kapelle brauchte, Gesteine und Bäume für die Innenschalung. Zumthor wollte mit dieser Bauweise dem Bauherrn die Möglichkeit eröffnen, selber aktiv am Bau mitzuwirken. Nebenbei passen die Materialeigenschaften perfekt zum Kapellenpatron, dem Niklaus von Flüe. Stampfbeton ist rau, wirkt robust, kräftig und beständig. Ist ein Bauwerk in Stampfbeton erstellt, erweckt es den Eindruck, schon immer da gewesen zu sein. Die Optik der Oberfläche versetzt den Betrachter zurück in vergangene Zeiten. Mit der Kapelle wollte Zumthor einen Raum zum Nachdenken im Innern schaffen. Die Atmosphäre im Innerraum durch Licht, dem Beton, Geruch und evtl. durch Wasser geprägt werden. Aussenansicht der Bruder Klaus Kapelle Wachendorf, Bauprogramme Phase 1: Die Innenschalung wird durch Fichtenrundhölzer aus der Gegend errichtet. Freiförmig werden die Stämme angeordnet unten spreizen sich die Hölzer oben satt zusammengebunden. Phase 2: Der erste Kranz der Aussenschalung aus Schaltafeln wird gesetzt. Die Bodenplatte wird betoniert. Innen, Bruder Klaus Kapelle Wachendorf, Phase 3: Etappenweise wird die äussere Schalhaut hochgeschalt und betoniert. Ein eingebautes Armierungsnetz soll evtl. Spannungsrissen entgegenwirken. Phase 4: Die Innenschalung wird mit einem Rauchfeuer getrocknet, Anschliessend können die Stämme einfacher vom Beton gelöst werden. Der Rauchgeschmack soll die kirchliche Atmosphäre verstärken und Jahre später noch zu riechen sein. Zumthor setzte bei der äusseren Schalung auf eine konventionelle Bauweise. Jede Schaltafel wurde auf halber Höhe durchbohrt mit einer Gewindestange mit den Stämmen fixiert. Trägerhölzer und Longarinen verteilten die Kräfte an der Aussenhaut.

4 Antworten zur These1 Da Stampfbeton nicht armiert wird, können diesem Material keine Zugkräfte übertragen werden. Soll eine Überdachung idurch schiefe Wände erreicht werden. treten auf der Rückseite Spannungen auf. Der Beton wird reissen. Diese Konstruktionsmethode darf beim Stampfbeton nicht angewandt werden. Flachdächer sind an der Unterseite ständig unter Zug und somit ebenfalls nicht geeignet für dieses Material. Bautechnisch Konstruktionsmethoden auf Druck allerdings funktionieren gut. Es ist möglich, Druckkräfte über Strampfbetonbögen abzuleiten. Auf der Skizze wird eine Last F Auf die Decke Ist eine Dachkonstruktion in Stampfbeton möglich? Soll ein Dach in Stampfbeton erstellt weden, ist die Kuppelform ein ideales Instrument. Eine Kuppel ist in der Lage, Kräfte nur über Druck abzutragen. Die Form der Kuppel kann dabei rund, parabelförmig oder dreieckig sein. Wird ein zweites Geschoss erstellt, dann sollten die Regeln von Palladio beachtet werden. Raum soll über Raum, Wände über Wände stehen. Die Wände im unteren Geschoss sollten dicker konstruiert sein als in oberen Geschossen. Quellenangabe 1 Christoph Mäkler. Werkstoff Stein, Material, Konstruktion, zeitgenössische Architektur. Berlin (2004)

5 Überhängendes Bauteil Wird ein überhängendest Bauteil in Stampfbeton erstellt, dann entstehen oben im Bauteil Zugkräfte e (rot markiert). funktioniert nicht! Flachdach Die Kräfte F aus den Eigenlasten und Auflasten werden bei dieser Konstruktion parabelförmig nach unten abgeleitet. Das Material unterhalb der Parabel (grün markierte Fläche) reagiert ausserhalb von diesem Druckystem, die Fläche reagiert auf Zug. Ohne Zugstäbe im Bereich unten (rot markiert) bricht die Decke durch. funktioniert nicht! parbelförmige Kuppel Die Parabelform ist ideal, um die Kräfte F abzuleiten. Das System reagiert nur auf Druck.

6 runde Kuppel Eine runde Kuppel kann Druckkräfte nach unten ableiten. Der Unterschied zur Parabelform ist, dass bei hohem Druck auf den Scheitel die Gefahr besteht, dass die Seitenwand nach aussen abknickt. berechenbare Schwachstellen Wird die Kuppel oben senkrecht zu fest gedrückt, dann bricht die Schale unter dem eingezeichneten Winkel(45 52 ) nach aussen. Oberhalb diesem Winkel funktioniert die Schale.

7 Dreieckdach Ein Dreieckdach kann die Kräfte nach unten ableiten. Die Kräfteresultierende FR bestimmt die lineare Position, wo das Kräftetrapez das Bauteil angreift. Grafisch dargestellt geht kann das Trapez durch die beiden Punkte A und schneidet die beiden Geraden der FR. Je steiler das Dreieck ist, desto stabiler ist die Form. Wird die Form flacher, dann nehmen die horizontalen Kräfte zu. Irgendwann bricht das Bauteil im Schwerpunkt durch. Dreieck Schwerpunkt Der Schwerpunkt des Dreiecks bestimmt den Ort, wo die Kräfteresultierende abgeleitet wird. 1/3 der Kathetenlängen von der Ecke aus bestimmen den Schwerpunkt. Fünfeck Werden die Kräfte zu weit aussen abgeleitet, dann besteht die Gefahr, dass die Wand ausbricht. Entscheidend sind die hoizontalen Kräfte, je grösser diese sind, desto eher bricht die Wand nach aussen. Sind die Kräfte der Eigenlasten allerding genug gross, können die horizontalen Kräfte regulär abgeleitet werden, ohne einen Schaden anzurichten. Berechnung der max. horizontalen Kräfte Formel: F h = F Reib

8 Dreieckform im Innern leitet zwar die Kräfte auf Druck ab, der Platzverlust durch verlorene Ecken im unteren Bereich ist aber beträchtlich. Kuppelform im Innern leitet zwar die Kräfte auf Druck ab, der beschränkte Durchmesser und die Seitenkräfte wirken sich negativ auf die unbewehrte wand aus. Die oberen Räume bergen Gefahr, dass die Aussenwand nach aussen asbricth. Ein Fünfeck können allerdings die Winkel verschieden angeordnet sein. Grosse Winkel schieben die J^Kräfte nach aussen, also eher indirekt nach unten ab. Flache Winkeldimensionieren den Raum tiefer als Steile. Steile Winkel im Aussenbereich verringern die horizontalen Kräfte enorm. Gegen innen dürfen die Winkel flacher sein.