ISBN Verlag für Bauwesen - Berlin

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1 Seite 1 Inhaltsverzeichnis und Vorwort Schäden an Holzkonstruktionen ISBN Verlag für Bauwesen - Berlin Inhaltsverzeichnis 1. Einführung 1.1. Aufgaben, Probleme Ableitung der Bauaufgaben Ablauf der Instandsetzung/Sanierung Zielanalyse Bauzustandsanalyse Schadensanalyse Bauzustandsanalyse, Bewertung des baulichen Zustandes Festlegung der bautechnischen Maßnahmen Sanierungsausführung Bestandspflege Beispiele für Bauuntersuchungen Begriffserläuterungen Grundsätzliches über Bauschäden Schwachstellen von Holzkonstruktionen Systematisierung von Bauzustandsuntersuchungen bei Holzkonstruktionen Erscheinungsbild Ursachen (Art der Einwirkung) Messungen, Prüfungen, Kontrollen Bewertung des baulichen Zustandes Schadensbehebung Klassifizierung von Bauschäden Grundsätzliches zu älteren Holzkonstruktionen Zimmermanns-Holzkonstruktionen Ingenieur-Holzkonstruktionen Fachwerkbauten Geschichtliche Entwicklung der hölzernen Dachwerke/Zeittafel Tragvermögen historischer Holzbauwerke... 49

2 Seite 2 3. Schadenserfassung Ziel der Schadenserfassung Schadensamen nach dem Erscheinungsbild Abnutzungen Verformungen Risse Korrosion Bauteilschwächung Bauteilversagen Oberflächenveränderungen Methoden und Verfahren zur Ermittlung des baulichen Zustandes Übersicht Wichtige Meß- und Prüfverfahren Untersuchungen, Methoden und Ablauf Allgemein anwendbare Verfahren zur Bauzustandsuntersuchung Geräte und Werkzeuge für die Bauzustandsuntersuchung Beobachtungen Ingenieurgeodätische Meßverfahren Wirklichkeitsgetreue (verformungsgerechte) Bauaufnahme Erkennen von Befall durch holzschädigende Organismen Bauzustandsuntersuchungen von Holzbalkendecken Voraussetzungen, Schwachstellen, Mängel und Schäden Ortung von Holzbalken Methoden zu Bauzustandsuntersuchungen von Holzbalkendecken Darstellung und Dokumentation der Bauschäden Erkenntnisse aus den Bauzustandsuntersuchungen Bestimmung des Bauwerksalters Gefügekundlich-konstruktiver Vergleich Stilkritisch-historische Methode Jahrringchronologie (Dendrologie) Analyse der Schadensursache Ziel, Aufgaben Schadensverursachende Einwirkungen Einteilung der Bauschäden nach Entstehungsphasen Typische Bauschäden der jeweiligen Bauwerksgeneration Bauschäden und Schadensursachen an Holzkonstruktionen (Vollholz) Schäden und Schadensursachen an Holzverbindungen Schäden und Schadensursachen bei Dübelverbindungen Schäden und Schadensursachen an Schraubenbolzen Schadensursachen an Holzbalkendecken Schäden und Schadensursachen an Dachkonstruktionen Schäden und Schadensursachen an Hallenkonstruktionen Schwachstellen bei neueren Holzkonstruktionen Bauschäden und Schadensursachen bei geklebten Holzkonstruktionen Rissschäden bei geklebten Brettschichtträgern Schwinden als Schadensursache bei geklebten Holzkonstruktionen... 97

3 Seite Bauschäden an Holzkonstruktionen infolge biologischer Schädlinge Auftreten pflanzlicher Holzschädlinge Auftreten tierischer Holzschädlinge Bauschäden an landwirtschaftlichen Gebäuden Bauschäden an Holzkonstruktionen infolge von Fehlern und Mängeln des baulichen Holzschutzes Allgemeines Begriffe Festlegung der Gefährdungsklassen Maßnahmen Transport und Lagerung von Holz Frei bewittertes Holz im Gebrauchszustand Vermeidung von Bauschäden durch richtige Holzwahl Bauschäden an Holzkonstruktionen infolge bauphysikalischer Fehler und Mängel Schadensursachen Wärme- und dampftechnische Probleme beim Dach Wärmegedämmte Flachdächer Schäden an Pappdächern Schäden an Kaltdächern Durchlüftungsarten für Kaltdachräume Beispiele: Schadensfälle bei Kaltdächern Wärmegedämmte Steildächer Bauschäden an Holzkonstruktionen infolge mechanischer Einwirkungen Schadensursachen Statische Überlastungen Dynamische Belastungen Bauschäden an Holzkonstruktionen infolge chemisch aggressiver Einwirkungen Schadensursachen Chemische Widerstandsfähigkeit des Holzes Gradmesser für die chemische Aggressivität Zeitlicher Ablauf der Holzzerstörung bei Einwirkung von chemisch aggressiven Medien Verwitterung Chemische Einwirkung von Wasser Salze und Salzlösungen Umwelteinflüsse Säureeinwirkungen Einwirkung von Alkalien Wirkungen chemisch aggressiver Medien auf geklebte Holzkonstruktionen Wirkung chemisch aggressiver Medien auf Verbindungsmittel Hinweise zur Schadensanalyse bei chemisch aggressiven Einwirkungen Bauschäden an Holzkonstruktionen infolge thermischer Einwirkungen Bauschäden an Fachwerkbauten Schwachstellen, Bauschäden und Schadensursachen Standfestigkeit schiefstehender Fachwerkbauten Statische Untersuchung

4 Seite 4 5. Bewertung des baulichen Zustandes Allgemeine Beurteilung der Standsicherheit und Tragfähigkeit Sicherheit und Versagen von Bauwerken Lastannahmen Versagensarten Stabilitätsverlust Statische Berechnung Dauerhaftigkeit und Funktionstüchtigkeit Probebelastungen Bauzustandsermittlung Ziel Bauzustandsstufen und Verschleißanteile Hinweise zur Ermittlung der Bauzustandsstufen einer Holzbalkendecke bzw. eines Daches Dringlichkeit der Baumaßnahmen Grundlagen der Instandsetzung von Holzkonstruktionen Aufgaben, Probleme, Abgrenzung Begriffe Grundsätze Instandsetzungsverfahren Instandsetzung von Holzbalkendecken Grundsätzliche Forderungen Bebeilen von Holzbalken Instandsetzung von Balkenköpfen Lösungsmöglichkeiten Seitliche Anlaschungen Unterzüge unter den abgeschnittenen Balken Auswechslungen Stahlprothesen Zwickauer Balkenschuhe Aufhängung der Holzbalken Instandsetzung (Ersatz) des Balkenkopfes mit Reaktions- Harz-Beton oder- Mörtel Berechnung von Holzlaschen Ermittlung der Balkentragfähigkeit Bestimmung der zulässigen lichten Weite von alten Holzbalken unter Wohn- und Büroräumen Ermittlung der Balkentragfähigkeit einer Geschoss Balkenlage Verstärkung von Holzbalkendecken Balkenverstärkungen Querschnittsvergrößerungen mit Vollholz Verstärkungen mit Flach- und Profilstählen Scheibenartige Verstärkungen, Deckenplatten Holz-Beton bzw. Holz-Polymer-Verbundkonstruktionen Vollwandträger zur Verstärkung Unterspannte Balken Verstärkung durch nachträglich zugelegte Balken Einbau von Unterzügen

5 Seite Instandsetzung schwingender Holzbalkendecken Aufgaben Maßnahmen gegen unzulässige Schwingungen Konstruktionsgrundsätze Konstruktionsbeispiele Instandsetzung von Trockenraumdecken Allgemeine Hinweise Neue Wärmeschutzverordnung Möglichkeiten bei der Sanierung alter Holzbalkendecken Instandsetzung älterer Windelbodenecken Instandsetzung von Einschubdecken Holzfußböden Sonstige Fußböden auf Holzbalkendecken Feuchtraumdecken Allgemeines Grundsätzliche Forderung Einfache Ausführung Verbesserte Ausführung Ausbildung der Zwischendecke Verbesserung des Schallschutzes bei Holzbalkendecken Allgemeine Feststellungen Federnde Abhängung der Unterschale Biegeweiche Beschwerung der Deckenoberschale Schwimmender Estrich Schwimmend verlegte Spanplatten Trockenestriche Brandschutztechnische Einschätzung und Verbesserung des Feuerwiderstandes von Holzbalkendecken Allgemeine Forderungen Feuerwiderstand von Holzbalkendecken Einschätzung des Feuerwiderstandes von unbekleidetem Vollholz Behandlung des Holzes mit chemischen Mitteln zum Schutz vor leichter Entflammbarkeit Einschätzung des Feuerwiderstandes ausgewählter Holzbalkendecken Verbesserung des Feuerwiderstandes Nachträglicher Einbau von Trennwänden auf Holzbalkendecken Aufgaben, Ziel Balkenlage kann Zusatzlast tragen Balkenlage kann Last der Trennwand nicht übertragen Instandsetzung zimmermannsmäßiger Dachkonstruktionen Aufgaben Instandsetzung von Dachfüßen Schadensschwerpunkt Statische und konstruktive Hinweise Instandsetzung beim Sparren- bzw. Kehlbalkendach Instandsetzung beim Pfettendach Arbeitsgänge zur Instandsetzung von Dachfüßen Verstärkung von Strebenanschlüssen Allgemeines Verstärkung von Stirnversätzen Nachweis der Tragkraft und Verstärkung von Streben-

6 Seite 6 anschlüssen mit Versatz Strebenanschluss mit Rückversatz Instandsetzung bzw. nachträglicher Einbau von Aussteifungsverbänden bei Pfettendächern Instandsetzung von Pfettendächern Instandsetzung eines Pfettendaches (doppeltes Hängewerk mit liegenden Stielen) und Kniestock (Drempel) Instandsetzung eines Lagerschuppens (Pfettendach mit Sprengwerkstreben) Schadensbehebung an einem Pfettendach Instandsetzung von Kehlbalkendächern Konstruktionshinweise für ältere Kehlbalkendächer Stabilisierung von schrägstehenden Sparrenfüßen Instandsetzung von liegenden Dachstühlen Instandsetzung eines Kirchendachstuhles Instandsetzung von Hängewerksdächern Statische Hinweise Instandsetzung, Sanierung und Verstärkung eines doppelten Hängewerks über einem Saal Instandsetzung von Stützenfüßen Schadensstellen Statische und konstruktive Forderungen an Stützenfüßen Schadensbehebung Konstruktionsbeispiele Nachträgliche Strebenanschlüsse an Holzstützen Instandsetzung von Ingenieur-Holzkonstruktionen Stabilisierung schräggestellter freitragender Holzkonstruktionen Grundsätze Hinweise zur statischen Berechnung Nachträgliche Längsaussteifung schräggestellter Fachwerkbinder Stabilisierung einer schiefgestellten Holz-Stahl- Dreieckbinder-Dachkonstruktion Angaben zum Bauwerk Schadensursachen Hinweise zur Schadensbehebung Stabilisierung der schräggestellten Dreigelenkbinder einer Düngerlagerhalle Angaben zum Bauwerk Baulicher Zustand Ursachenanalyse Belastungsannahme für die Stabilisierungselemente (Aussteifung) Baustoffe und Verbindungsmittel Ausführung der Instandsetzung Instandsetzung gebrochener Zugstäbe

7 Seite Verstärkung von Bauwerksteilen Begriffe, Notwendigkeit Grundsätze Zusammenwirken alter und neuer Elemente Verstärkungsbeispiele Querschnittsvergrößerungen Einsatz von Zusatztraggliedern Verringerung der Stützweiten von Biegestäben Verstärkung von Holzbalkendecken Verstärkung von Unterzügen Unterspannung von Biegeträgern Unterspannung von Fachwerkbindern Fachwerke mit biegesteifen Einzelstäben Fachwerke mit Zwischennetzen und verstärkten Obergurten Verstärkung von freitragenden Dachbindern durch Einbauvon Mittelstützen und zusätzlichen Stäben Verstärkung von gespreizten Druckstäben Verstärkung von querzugbeanspruchten Holzbauteilen Auftreten von Querzugspannungen Konstruktionshinweise Erhöhte Querzugbelastbarkeit Technologische Hinweise Ausbildung von Queranschlüssen Auswechslung und Erneuerung von Holzkonstruktionen Ziel und bauliche Maßnahmen Varianten zum Ersatz alter Dachkonstruktionen Anwendungsbeispiele Abstützungen von Dachkonstruktionen Grundsätzliche Forderungen Anforderungen an eine Abstützung Allgemeine Konstruktionsgrundsätze Arbeitsschutz bei Abstützungsarbeiten Abstützungen von zimmermannsmäßigen Dachkonstruktionen Einfache Abstützungen bei Instandsetzung von Dachfüßen Abstützung von Kehlbalkendächern Abstützung und Instandsetzung eines doppelten Hängewerkes mit Drempel Abstützung von freitragenden Dachbindern Allgemeine Hinweise Zeitweilige Abstützung eines gebrochenen, genagelten Satteldachbinders Abstützung eines freitragenden Kantholzbinders, die im Bauwerk verbleibt Abstützung der Gurtbögen einer Turnhalle

8 Seite Instandsetzung von Fachwerkwänden Kurzer geschichtlicher Rückblick Hinweise für die Instandsetzung bzw. Sanierung denkmalgeschützter Fachwerkhäuser Allgemeines Stabilisierung der Fachwerkwände Instandsetzung der Fachwerkhölzer Erneuerung von Stielfüßen und Schwellen Einbau von neuen Riegeln Holznägel und Holznagelungen Ausgewählte Instandsetzungsbeispiele Instandsetzung geschädigter Fachwerkhölzer infolge Trocken - (Schwind-)risse Schädigungen Entstehung von Trockenrissen Folgen von Trockenrissen Trockenrisse und statisch konstruktive Probleme Schwächung von Biegestäben durch Trockenrisse Schwächung von Druckstäben durch Trockenrisse Verminderung von Trockenrissen Abdichtung von Schwindrissen Instandsetzung von gerissenen Vollholzstützen Auswechseln von sichtbaren Balkenköpfen Probleme, Forderungen Anschuhen eines neuen Balkenkopfes Einbau neuer Balken Äußere Abstützung einer Fachwerk-Giebelwand Wärmedämmung von Fachwerk-Außenwänden Probleme Der Fachwerkbau ist eine historische Bauweise Zusätzliche Beanspruchungen der Außenwände Grundsätze für die Wärmedämmung Nachträgliche Wärmedämmung Wärmebrücken Einbau und Verputz von Fachwerkausfachungen Instandsetzung von Lehmausfachungen Regeln und Vorschriften im Holzbau - einst, jetzt und zukünftig von Dr.-Ing. habil Klaus Erler Überblick Zulässige Spannungen etwa ab Hinweise zu Berechnungsgrundlagen Regeln und Vorschriften für Deckenbalken Verbindungsmittel DIN und Eurocode bei alten Holzkonstruktionen Quellenangaben Literaturverzeichnis Sachwörterverzeichnis

9 Seite 9 Vorwort zur 3. Auflage Die Materialien zu diesem Buch habe ich jahrzehntelang größtenteils eigenen Gutachten, Instandsetzungsplanungen und Lehrmaterialien entnommen. Die Vorarbeiten an der ersten Ausgabe dieses Werkes haben seinerzeit etwa drei Jahre gedauert. So konnte die 1. Auflage 1987 erscheinen, die 2. Auflage folgte Das Thema war bei Fachleuten sofort gefragt. Bei der Abfassung des Manuskriptes habe ich vor allem an Bauingenieure und Tragwerksplaner, Denkmalpfleger und Restauratoren, Bautechniker, Zimmerpoliere, Zimmermeister, planende und ausführende Architekten, Studenten der einschlägigen Fachrichtungen, Bausachverständige und Gutachter, Spezialisten angrenzender Fachgebiete, Interessierte an alten (historischen) Holzkonstruktionen (Bauherren und Immobilienkauf leute), gedacht. Diesen unterschiedlichen Lesergruppen mit unterschiedlichem Bildungsstand und Interessen in allen Punkten gerecht zu werden, ist kaum möglich. Aber ich habe mich bemüht, z. B. bei geschichtlichen Rückblicken, Fachbegriffen, Rechenbeispielen, bei historischen Holzkonstruk-tionen möglichst altgemeinverständlich zu bleiben, ohne das Niveau unvertretbar zu senken. Zahlreiche Bilder, oft nur als Übersichtsskizzen, unterstützen dieses Anliegen und dienen der Anschaulichkeit. Für die aus Holz gebauten Bauwerke hat sich im Laufe der Zeit eine eigene Fachterminologie, regional z. T. unterschiedlich, entwickelt. Im Buch werden grundlegende Fachbegriffe, keine lokalen Benennungen angewendet. In den 50 Jahren meiner Vortrags- und Lehrtätigkeit habe ich den Erklärungen der Fachbegriffe aus pädagogischen und geschichtlichen Gründen große Aufmerksamkeit geschenkt. Dabei habe ich erfahren, daß ich damit das Selbstbewusstsein der Hörer als Fachmann gehoben habe, wenn sie aus dem Vortrag z. B. entnehmen konnten, warum ein bestimmter Riegel im Dachwerk ausgerechnet Hahnenbalken heißt. Diese historisch gewachsenen Fachbegriffe des Holzbaus stehen bei mir in hohem Ansehen. Ich lege großen Wert darauf, daß sie richtig angewendet und weitergebraucht werden. Ich wende mich diesbezüglich besonders an die Fachleute im Holzbau; von Ihnen erwarte ich eine aktive Unterstützung. Im vorliegenden Buch sind Fehler und Mängel vielfach Ausgangspunkt der Überlegungen. Darauf folgt die Suche nach den Schadensursachen und die Bewertung des baulichen Zustandes. Im Endeffekt geht es um die zweckmäßige Schadensbehebung. Alles aus fachlicher und technischer Sicht wohlbegründet. Von der juristischen Seite her gesehen, führt ein Fehler oder Mangel zu einem Bauschaden, der den Wert oder die Tauglichkeit (Nutzbarkeit) aufhebt oder mindert. Diese und andere baurechtliche Probleme sollen hier nicht betrachtet werden.

10 Seite 10 Bevor Bauschäden behoben werden können, müssen zunächst die vorhandenen Fehler und Mängel, die sichtbaren und verdeckten Bauschäden und deren Ursachen sicher bestimmt werden. Diese sind nach bestimmten Kriterien in einem Bausubstanzbericht zu ordnen. Darin ist zu klären ob die Standsicherheit noch vorhanden, gefährdet oder nicht mehr ausreichend ist, ob das Bauwerk noch funktionstüchtig ist, welche Bauteile nicht mehr tragfähig sind, welche Prioritäten der Instandsetzung zu beachten sind usw. Erst dann beginnt die Planung der Instandsetzungs- oder Sanierungsarbeiten. Und so geht der geschulte Fachmann Schritt für Schritt, d. h. systematisch, abgestimmt und begründet voran. Genau dies tut der Anfänger oder Unerfahrene nicht bzw. nicht ausreichend. Stellen Sie, verehrter Leser, sich die gesamte Aufgabenstellung, die wir eben besprochen haben, als einen geistigen Knoten vor (ähnlich einem Schnurknäuel), den Sie entwirren wollen. Stellen Sie sich Fragen und beantworten Sie diese! z.b.: Wie haben andere solche Aufgaben erfolgreich gelöst? Wie sind sie vorgegangen? (Große Aufgaben in viele kleinere zerlegt, diese gelöst und die jeweiligen Teilergebnisse zum Ganzen zusammengesetzt) Was brauche ich, um diese Aufgabe zu lösen? (ein hohes Maß an Fachwissen und praktischem Können, ausgerichtet auf das jeweilige Bauwerk/Bauschaden) Wer kann helfen? (holen Sie sich rechtzeitig Hilfe, wenn Sie sie brauchen (Bausachverständige, Gutachter, Zimmerpoliere, Spezialisten usw.) Seien Sie als junger Fachmann/Fachfrau bei den ersten Aufträgen vorsichtig und geduldig. Denken Sie daran, daß Sie einen Knoten entwirren wollen. Alles ist auch ein Lernprozeß bei dem die Übung immer noch den Meister macht. Bauschäden zu beheben, ist in der Regel schwieriger als einen Neubau zu errichten. Zum Schluß einige tröstende Worte, die durchaus ernst gemeint sind: Der Kluge lernt aus seinen Fehlern, der Weise aus denen der anderen. Fehler muß man nach Winston Churchill möglichst in jungen Jahren machen, um daraus für das Leben gewappnet zu sein. Daraus folgt: junge Menschen müssen auch Gelegenheit haben, Fehler zu machen, damit sie lernen können. Es gibt noch eine Menge Sprüche und Redewendungen zum Thema Bauschäden. Sie enthalten alle einen Wahrheitskern. Ich hoffe sehr, daß Sie das Buch nutzbringend verwenden können und es anregend auf das eigene Tun wirkt. Leipzig im August 1998 Willi Mönck