https://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/api.php?action=feedcontributions&user=Gbolle&feedformat=atomBaustatik-Wiki - Benutzerbeiträge [de]2024-03-28T17:00:24ZBenutzerbeiträgeMediaWiki 1.35.1https://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Betondeckung&diff=15283Betondeckung2024-03-26T17:07:46Z<p>Gbolle: /* Quellen */</p>
<hr />
<div>[[File:Betondeckung2.png|right|thumb|300px|Veranschaulichung der Betondeckungsmaße]]<br />
Als Betondeckung bezeichnet man den Abstand zwischen einer Bewehrungsoberfläche und der nächstgelegenen Betonoberfläche. <br/><br />
<br />
=Nennmaß der Betondeckung c<sub>nom</sub>=<br />
<br />
<br />
<br />
Das Nennmaß der Betondeckung c<sub>nom</sub> ist definiert als die Summe aus '''Mindestbetondeckung c<sub>min</sub>''' und '''Vorhaltemaß ∆c<sub>dev</sub>'''.<br/><br />
<br />
:<math>\begin{align}c_\mathrm{nom}=c_\mathrm{min} + {\Delta}c_\mathrm{dev}\end{align}</math><br /><br />
<br/><br />
wobei:<br />
:{|<br />
|-<br />
| c<sub>min</sub>… || Mindestbetondeckung<br />
|-<br />
| ∆c<sub>dev</sub>… || Vorhaltemaß<br />
|}<br /><br />
<br />
Außerdem gilt:<br />
<br />
:<math>\begin{align}c_\mathrm{v}\ge c_\mathrm{nom}\end{align}</math><br /><br />
<br /><br />
wobei:<br />
:{|<br />
|-<br />
| c<sub>v</sub>... || Verlegemaß der Betondeckung (aufgerundet im 5mm-Raster)<br />
|-<br />
| c<sub>nom</sub>... || Nennmaß der Betondeckung<br />
|}<br/><br />
<br />
=Mindestbetondeckung=<br />
==Übersicht==<br />
<br />
Aufgaben der Mindestbetondeckung c<sub>min</sub>: <br/><br />
*Korrosionsschutz der Bewehrung (Dauerhaftigkeit)<br />
*Übertragung von [[Verbundspannungen|Verbundkräften]]<br />
*Sicherstellung eines ausreichenden Brandwiderstandes<br />
<br />
Der größere Wert, der sich aus den Verbund- bzw. Dauerhaftigkeitsanforderungen ([[Expositionsklassen]]) ergibt, ist für die Mindestbetondeckung c<sub>min</sub> maßgebend.<br/><br />
Dabei gilt:<br />
<br />
:<math>c_\mathrm{min}=\mathrm{max}\begin{cases}<br />
c_\mathrm{min,b} \\<br />
c_\mathrm{min,dur} + \Delta c_\mathrm{dur,\lambda} - \Delta c_\mathrm{dur,st} - \Delta c_\mathrm{dur,add} \\<br />
10\,\mathrm{mm}<br />
\end{cases}</math><br /><br /><br />
<br />
wobei:<br />
:{|<br />
|-<br />
| c<sub>min,b</sub>... || Mindestbetondeckung aus Verbundanforderungen<br />
|-<br />
| c<sub>min,dur</sub>... || Mindestbetondeckung aus Dauerhaftigkeitsanforderungen<br />
|-<br />
| ∆c<sub>dur,γ</sub>... || ein additives Sicherheitselement<br />
|-<br />
| ∆c<sub>dur,st</sub>... || die Verringerung der Mindestbetondeckung bei Verwendung nichtrostender Stähle<br />
|-<br />
| ∆c<sub>dur,add</sub>... || die Verringerung der Mindestbetondeckung auf Grund zusätzlicher Schutzmaßnahmen<br />
|}<br /><br />
<br />
<br />
==aus Verbundanforderungen==<br />
<br />
Die Mindestbetondeckung c<sub>min</sub> zur Sicherstellung des Verbundes entspricht bei Stabstahl dem Stabdurchmesser und bei [[Stabbündel|Stabbündeln]] dem [[Vergleichsdurchmesser]]:<br/><br />
*für '''Stabstahl'''<br />
:c<sub>min,b</sub> ≥ Ø<sub>s</sub><br />
<br /><br />
<br />
wobei:<br />
<br />
:Ø<sub>s</sub>...Stabdurchmesser<br />
<br /><br />
<br />
*für '''Stabbündel'''<br />
<br />
:c<sub>min,b</sub> ≥ Ø<sub>n</sub><br />
<br /><br />
<br />
wobei:<br />
<br />
:Ø<sub>n</sub>...Vergleichsdurchmesser<br />
<br /><br />
<br />
<div style="border: 2px solid blue; padding: 5px;">'''Hinweis''':<br /><br />
:Ist das Größtkorn der Gesteinskörnung größer als 32 mm, muss c<sub>min,b</sub> um 5 mm erhöht werden.<br />
</div><br /><br />
<br />
==aus Dauerhaftigkeitsanforderungen==<br />
[[Datei:Betondeckung1.png|600px|thumb|right|Tabelle NA.4.3<ref>EC2-1-1/Tab.NA.4.4</ref>]]<br />
In Abhängigkeit von der [[Expositionsklassen|Expositionsklasse]] wird nach EC2-1-1, 4.4.1.2 die Mindestbetondeckung c<sub>min,dur</sub> mit der Tabelle NA.4.4 bestimmt.<br/><br />
<br /><br />
'''Bemerkung:''' Die [[Anforderungsklasse]] S3 entspricht dem nationalen Anhang.<br/><br />
<br /><br />
'''Weitere Anmerkungen:'''<br />
*Die Mindestbetondeckung ist um ∆c<sub>dur,γ</sub> zu erhöhen (siehe Tab.NA.4.4)<br />
*Die Mindestbetondeckung darf bei nichtrostenden Stählen um ∆c<sub>dur,st</sub> abgemindert werden. Auswirkungen auf Betoneigenschaft (z.B. Verbund) sind zu berücksichtigen.<br/>Es gelten die Festlegungen der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung des nichtrostenden Stahls.<br />
*Die Mindestbetondeckung darf bei zusätzlichen Schutzmaßnahmen (z.B. Beschichtungen) um ∆c<sub>dur,add</sub> abgemindert werden. Für Expositionsklassen XD um 10 mm, bei dauerhafter rissüberbrückender Beschichtung<ref>DAfStb, Heft 600</ref>.<br/><br />
*Für Bauteile, deren Festigkeitsklasse um 2 Klassen höher liegt als nach nach den [[Expositionsklassen]] gefordert, darf die Mindestbetondeckung um 5 mm vermindert werden.<br />
*weitere Hinweise unter <ref>EC2-1-1, 4.4.1.2</ref>, <ref>Schneider, Bautabellen für Ingenieure, 20. Auflage, Werner Verlag 2012, Tafel 5.102a </ref><br />
<br />
=Vorhaltemaß=<br />
Die Mindestbetondeckung muss zur Berücksichtigung von zulässigen, unplanmäßigen Abweichungen um das '''Vorhaltemaß''' ∆c<sub>dev</sub> erhöht werden.<br /><br />
Zulässige Abweichungen für den Hochbau sind in <ref>ENV 13670</ref> enthalten.<br /><br />
Je nach dem, ob für die Mindestbetondeckung die Verbundbedingungen oder der Korrosionsschutz maßgebend ist, ergibt sich für das Vorhaltemaß folgender Wert:<br />
*'''Korrosionsschutz:''' ∆c<sub>dev</sub> = 15 mm (Ausnahme XC1, hier gilt ∆c<sub>dev</sub> = 10 mm)<br />
*'''Verbundsicherheit:''' ∆c<sub>dev</sub> = 10 mm<br />
<br />
Bei entsprechenden Qualitätskontrollen darf das Vorhaltemaß um 5 mm abgemindert werden. Hierzu siehe <ref>DBV-Merkblätter "Betondeckung und Bewehrung", "Abstandshalter"</ref><br /><br />
Wird der Beton gegen unebene Oberflächen geschüttet, wird das Vorhaltemaß um das Differenzmaß der Unebenheit erhöht, mindestens jedoch um 20 mm.<br /><br />
Beim Betonieren gegen das Erdreich ist das Vorhaltmaß um 50 mm zu erhöhen.<br />
<br />
=Betondeckungsmaße bei Halbfertigteilen=<br />
<br />
[[Datei:Betondeckung3.jpg|thumb|right|500px|Betondeckungsmaße bei Halbfertigteilen]]<br />
Besonderheiten ergeben sich bei der Bauweise mit Halbfertigteilen (z.B. Elementdecken oder Elementwände) für die Nennmaße der Betondeckung zur Verbundfuge (Betonierfuge, Arbeitsfuge) im Fertigteil und in der Ortbetonergänzung.<br />
Außerdem sind die Anforderungen an die Betondeckung der Bewehrung im Bereich von Stoßfugen zu beachten.<br/><br />
Zur besseren Unterscheidung werden in diesem Kapitel die Bezeichnungen c<sub>nom,OV</sub> (Ortbetondeckung zur Verbundfuge), c<sub>nom,FV</sub> (Fertigteilbetondeckung zur Verbundfuge) und<br />
c<sub>nom,Sto</sub> (Betondeckung im Bereich von Stoßfugen) verwendet. Diese Bezeichnungen wurden der Verständlichkeit halber frei gewählt und sind nicht normkonform.<br />
<br />
Nach EC2-1-1, 4.4.1.2 (9) darf die Mindestbetondeckung c<sub>min</sub> zur Verbundfuge auf den Mindestwert zur Sicherstellung des Verbundes c<sub>min,b</sub> abgemindert werden, wenn Ortbeton kraftschlüssig mit einem Fertigteil oder erhärtetem Ortbeton verbunden wird und folgende Bedingungen erfüllt sind:<br />
:*Betonfestigkeitsklasses mindestens C25/30<br />
:*Betonoberfläche (Fertigteil bzw. erhärteter Ortbeton) maximal 28 Tage dem Außenklima ausgesetzt<br />
:*raue oder verzahnte Oberflächenbeschaffenheit der Verbundfuge<br/><br />
<br/><br />
Nach dem NCI zum EC2-1-1, 4.4.1.2 (9) darf die Mindestbetondeckung c<sub>min</sub> zur Verbundfuge im Fertigteil auf 5 mm und im Ortbeton auf 10 mm reduziert und in diesem Fall auf das Vorhaltemaß ∆c<sub>dev</sub> verzichtet werden.<br/><br />
Nach den Kommentar zum EC2-1-1, 4.4.1.2 (9) darf die Mindestortbetondeckung bei rauen und verzahnten Verbundfugen sogar auf 5 mm reduziert werden, wenn gewährleistet werden kann, dass ein ausreichender Teil des Zementleims in die Rautiefen läuft und in diesen einen angemessenen Verbund herstellt. Der Ortbeton sollte dazu mindestens der Ausbreitmaßklasse F3 (weich) entsprechen. Auch in diesem Fall darf auf das Vorhaltemaß ∆c<sub>dev</sub> verzichtet werden.<br/><br />
[[Datei:Betondeckung4.jpg|thumb|500px|right|Verbundbedingungen der Ortbetonbewehrung]]<br />
Wird die Bewehrung in den Bauzuständen vor und während der Anbetonierung (Ortbetonergänzung) rechnerisch voll ausgenutzt wird, ist in jedem Fall die Mindestbetondeckung zur Sicherstellung des Verbundes c<sub>min,b</sub> einzuhalten.<br/> <br />
<br/><br />
Für die Bewehrung im Ortbeton bietet der NCI zum EC2-1-1, 4.4.1.2 (9) zusätzlich die Möglichkeit, dass diese unter Einhaltung der bereits genannten Bedingungen auch direkt auf die Verbundfuge gelegt werden darf, wenn:<br />
:*im Bereich von Elementstoßfugen die Dauerhaftigkeit der Bewehrung durch eine entsprechende Betondeckung gewährleistet wird<br />
:*für die Ermittlung des Grundwertes der Verankerungslänge der Stäbe im Ortbeton nur mäßige Verbundbedingungen angesetzt werden<br />
<br />
Auch wenn nicht explizit im genannten NCI angesprochen, kann angenommen werden, dass die Betondeckung zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit im Bereich von Stoßfugen <br />
generell einzuhalten ist und nicht nur bei direkter Verlegung auf der Verbundfuge.<br />
<br/><br />
Die letztgenannte Regelung geht darauf zurück, dass sich aufgrund der Anordnung der Bewehrung direkt auf der Verbundfuge nur etwa 70% der Betondruckkonsolen um die Stäbe herum ausbilden können und die Verbundtragfähigkeit dadurch reduziert wird (siehe nebenstehende Abbildung).<br />
<br/><br />
<br/><br />
Zusammenfassend ergeben sich folgende Betondeckungsmaße und Bedingungen:<ref name="EC2-Kommentierte Fassung">Fingerloos, Frank u. Hegger, Josef u. Zilch, Konrad: Eurocode 2 für Deutschland. Kommentierte Fassung. 2. Auflage, Berlin 2016.</ref><br />
<br />
<br />
{| class="wikitable"<br />
! colspan="2" style="text-align:center"|Betondeckung zur Verbundfuge - Fertigteil<br />
|-<br />
<br />
| colspan="2" style="text-align:left; height:100px"|<math>c_{nom,FV}= 5 mm \geq \left.c_{min,b}\right.^{a)}</math><br />
|-<br />
! colspan="2"| Betondeckung zur Verbundfuge - Ortbeton<br />
|-<br />
| colspan="2" style="text-align:left; height:150px"|<math>c_{nom,OV}^{}=min\begin{cases} \left.10 mm\right.^{} \\ \left.5 mm\right.^{b)} \\ \left.0 mm\right.^{b)\ c)} \\ \end{cases} \geq \left.c_{min,b}\right.^{a)}</math><br />
|-<br />
! colspan="2" |Betondeckung im Bereich von Stoßfugen - allgemein<br />
|-<br />
| colspan="2" style="text-align:left; height:100px"| <math>\left. c_{nom,Sto}\right.^{d)}=c_{nom,dur}\geq \left.c_{min,b}\right.^{a)}</math><br />
|-<br />
| colspan="2" |Erläuterungen<br />
|- <br />
| style="width:5px"|<sup>a)</sup> <br />
| nur erforderlich wenn die Bewehrung in den Bauzuständen vor und während der Ortbetonierung <br/> rechnerisch voll ausgenutzt wird<br/><br />
|-<br />
|style="width:5px"|<sup>b)</sup> <br />
| nur zulässig bei verzahnter oder rauer Verbundfuge und gewährleistetem Zementleimverbund in den <br/>Rautiefen (Ortbetonkonsistenz mind. weich (F3))<br/><br />
|-<br />
| style="width:5px"|<sup>c)</sup> <br />
| für die Verankerung der Bewehrung im Ortbeton sind nur mäßige Verankerungsbedingungen anzusetzen<br />
|-<br />
|style="width:5px"|<sup>d)</sup> <br />
| die Betondeckung kann z.B. durch Abfasung der Elementkante auf der Verbundfugenseite oder <br/> Ausbetonieren der Stoßfuge (Druckfuge) hergestellt werden<br />
|}<br />
<br />
<br/><br />
Die in diesem Kapitel genannten Regelungen finden insbesondere bei [[Elementdecken - Anwendungsregeln|Elementdecken]] Anwendung. Für diese sind die einschlägigen [[Gitterträger nach Zulassung |Gitterträgerzulassungen/Bauartgenehmigungen]] zu beachten.<br />
<br />
=Quellen=<br />
<references /><br />
<br /><br />
<br />
{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-green.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite geprüft, inhaltlich Ok|}}<br />
[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Erstellen_neuer_Seiten&diff=15282Erstellen neuer Seiten2024-03-26T17:02:21Z<p>Gbolle: /* Beispiel-Seiten */</p>
<hr />
<div>[[File:schreiben.jpg|mini]]<br />
Hier kannst Du nachlesen, wie neue Seiten im Baustatik-Mediawiki nach einem einheitlichen Format erstellt werden. Außerdem werden einige Regeln erläutert, die bei der Erstellung von Seiten zu beachten sind.<br />
<br />
Um einen '''neuen Beitrag''' am einfachsten zu '''erstellen''', musst du den Titel des Beitrages zunächst über das Suchfeld von Baustatik-Wiki suchen. Wenn der Beitrag noch nicht im Wiki vorhanden ist, wird dir der Titel in Rot angezeigt. Durch anklicken wird dann eine neue Seite mit dem Titel erstellt, die du speichern kannst.<br />
Danach kannst du dir aus der [[Vorlage für neue Beiträge|'''"Vorlage für neue Beiträge"''']] im Bearbeitungsmodus den Quellcode kopieren und durch deine Texte und Bilder austauschen.<br /><br />
<br /><br />
<br />
<!--<br />
= Was ist Wo im Baustatik-MediaWiki? =<br />
==Übersicht==<br />
Im BAUSTATIK MediaWiki wird zunächst zwischen den einzelnen Bauweisen des konstruktiven Ingenieurbaus unterschieden (siehe Navigationsleiste links:<br />
* Stahlbetonbau<br />
* Stahlbau<br />
* Grundbau<br />
* ...<br />
Die Liste ist nicht vollständig. Es sind nur die Bauweisen aufgelistet, zu denen auch Inhalte im Baustatik-MediaWiki vorhanden sind. Je nach Inhalten wird sie zu einem späteren Zeitpunkt ergänzt (z. B. Holzbau, Mauerwerksbau).<br />
Innerhalb der einzelnen Bauweisen unterscheiden wir prinzipiell zwischen:<br />
* Grundlagen/Begriffe<br />
* mb AEC Module<br />
* Beispiele<br />
<br />
==Grundlagen/Begriffe==<br />
Seiten, die in den Kategorien - ''Grundlagen/Begriffe'' - eingeordnet werden, enthalten Begriffserklärungen, Hinweise zu Berechnungsverfahren, Herleitungen oder theoretische Hintergrundinformationen. Die Informationen sollen allgemein gehalten sein und sich nicht auf die Verwendung bestimmter Statik-Software beziehen. Sie müssen sich auch erschließen lassen, ohne dass man mit Hinweisen zur Software-Anwendung konfrontiert ist.<br />
<br />
==mb AEC Module==<br />
Seiten, die in den Kategorien - ''mb AEC Module'' - eingeordnet werden, enthalten Informationen zur Eingabe, zu konkreten Berechnungsverfahren sowie zur Interpretation der Berechnungsergebnisse ausgewählter Module der mb AEC Baustatik-Software. Hierzu zählen auch evtl. Missverständlichkeiten, Unstimmigkeiten in Berechnungen oder Bezeichnungen, Anwendungsgrenzen usw. - alles was dem Leser helfen kann, Fehler bei der Anwendung der Software bei seiner konkreten statischen Berechnung zu vermeiden.<br />
<br /><br /><br />
Für ein besseres Verständnis von Eingaben ist man oft geneigt auch ergänzende Erläuterungen zu theoretischen Hintergründen bzw. Berechnungsgrundlagen einzufügen. Dies sollte hier jedoch unbedingt vermieden werden! Stattdessen sollte auf entsprechende Seiten in - ''Grundlagen/Begriffe -'' verwiesen werden.<br />
<br />
==Beispiele==<br />
Wie jeder weiß, sind Beispielberechnungen bestens geeignet, um die Anwendung von Berechnungsverfahren oder theoretische Zusammenhänge an konkreten Zahlen zu veranschaulichen. Derartige Beispielberechnungen sollen auf den Seiten in den Kategorien - ''Beispiele'' - untergebracht werden. Insbesondere sind hier auch Vergleichsbetrachtungen zwischen eigenen Berechnungen (möglichst nachvollziehbar) und den Berechnungsergebnissen der mb AEC Module von Interesse (Plausibilitätsbetrachtungen).<br />
--><br />
=Erstellen einer Seite in - ''Grundlagen/Begriffe'' -=<br />
==Bezeichnung von Seiten==<br />
Da Seiten im Bereich - ''Grundlagen/Begriffe'' - unterschiedliche Informationen enthalten können, gibt es hier auch unterschiedliche Möglichkeiten der Seitenbezeichnung:<br />
<br />
* Begriffe<br />
: Enthält die Seite die Definition und Erläuterung eines Fachbegriffs, dann ergibt sich die Seitenbezeichnung einfach aus dem zu bezeichnenden Begriff.<br />
:: Beispiel 1: [[Betonstahlmatten]]<br />
:: Beispiel 2: [[Feuerwiderstandsdauer]]<br />
<br />
* abgrenzbare Themen (Einzelthemen)<br />
: Enthält die Seite Informationen zu einem gut abgrenzbaren Thema, welches nur auf der bezeichneten Seite behandelt wird, dann ergibt sich die Seitenbezeichnung einfach aus dem behandelten Thema.<br />
:: Beispiel 1: [[Betondeckung]]<br />
:: Beispiel 2: [[Mitwirkende Plattenbreite]]<br />
<br />
* komplexe Themen (Behandlung eines Teilthemas auf der betreffenden Seite)<br />
: Enthält die Seite Informationen zu einem Teilthema, welches sich in einen größeren Themenkomplex einordnen lässt oder für eine bessere Verständlichkeit einem Oberbegriff zugeordnet werden muss, dann ergibt sich die Seitenbezeichnung aus dem Oberbegriff/Themenkomplex + dem behandelten Teilthema. Trennzeichen ist hier ein Bindestrich.<br />
:: Beispiel 1: [[Durchstanzen - Bemessungswert der einwirkenden Querkraft]]<br />
:: Beispiel 2: [[Deckengleicher Unterzug - Lasteinzugsfläche]]<br />
<br />
Grundsätzlich sind für die Bezeichnung von Seiten nur Sachbegriffe zu wählen, da die Seiten in der Kategorie-Übersicht alphabetisch geordnet werden.<br />
::Beispiel: '''Mitwirkende Plattenbreite''' (RICHTIG) - '''Ermittlung der mitwirkenden Plattenbreite''' (FALSCH)<br />
<br />
==Struktur von Seiten==<br />
Eine Seite in den Kategorien - ''Grundlagen/Begriffe'' - hat grundsätzlich folgende Struktur:<br />
<br />
*Seiten-Vorschau<br />
:Wenn man mit der Maus über den Link zu einer Seite fährt, kann eine kurze Seitenvorschau (bestenfalls Kurztext mit einer Abbildung) angezeigt werden. Das klappt aber nur, wenn Kurztext und Abbildung vor der Gliederung angeordnet werden. Der Link auf die Abbildung steht ganz oben (als Vorlage siehe z. B. [[Expositionsklassen]]).<br><br />
:Kurztext und Abbildung sollten so aufgebaut sein, dass Sie eine gute Übersicht über den zu erwartenden Seiteninhalt geben.<br />
<br />
*Seiteninhalt<br />
:Der Inhalt der Seite kann nach eigenem Ermessen strukturiert werden. Ziel ist es hier das behandelte Thema möglichst anschaulich zu behandeln, unter Beachtung schon vorhandener Seiten abzugrenzen und ggf. entsprechende Links zu anderen Seiten (Erläuterung von Begriffen, verwandte Themen/Seiten) einzufügen.<br />
:Zur einheitlichen Gestaltung von Seiteninhalten (Text, Formeln, Grafiken) gibt es später noch genauere Hinweise.<br />
<br />
*Quellenangaben<br />
:Zusammenfassung der verwendeten Quellen (siehe auch - [[Quellenverweise]])<br />
<br />
*Seiteninfo<br />
:Das Feld [Seiteninfo] gibt eine Übersicht über den Bearbeitungsstand der Seite und eine Bewertung der Informationsqualität (siehe auch [[Qualitätssicherung]]). Für die Seiteninfo ist die Vorlage [[Vorlage:Seiteninfo|Seiteninfo]] zu benutzen.<br />
<br />
*Kategorie<br />
:Je nach betrachteter Bauweise ist die Seite in eine passende Kategorie einzuordnen.<br />
:: Beispiel 1: <code><nowiki>[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</nowiki></code><br />
:: Beispiel 2: <code><nowiki>[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbau]]</nowiki></code><br />
<br />
==Einheitliche Gestaltung von Seiten==<br />
===Text===<br />
Für die textliche Gestaltung von Seiten gibt es keine besonderen Hinweise. Es gelten die generellen Regeln für die übersichtliche und anschauliche Erstellung von Texten, d. h.<br />
*kurze präzise Formulierungen<br />
*sinnvolle Anordnung von Absätzen<br />
*Nutzung von strukturierten Inhalten (Aufzählungen, Tabellen) an den passenden Stellen <br />
<br />
===Grafische Darstellungen===<br />
<br />
[[File:Betondeckung2.png|right|thumb|300px|Veranschaulichung der Betondeckungsmaße (Beispiel-Abbildung)]]<br />
Grafische Darstellungen sind rechtsbündig in Rahmen anzuordnen und mit einer Bildunterschrift zu versehen. Der Zusammenhang zwischen Text und Abbildung ist durch die räumliche Nähe und ggf. durch geeignete Formulierungen im Text herzustellen (keine Bild-Nummerierungen o. ä.). Die Bildgröße kann variieren. Falls möglich, ist es sinnvoll die Schriftgröße in Abbildungen und die Größe der Abbildung so zu wählen, dass diese nicht unbedingt aufgemacht werden muss, um deren Inhalt zu erfassen.<br />
Grafiken (Dateien) sind vor dem Hochladen nach folgenden Regeln zu bezeichnen.<br />
*vollständiger Titel der Seite auf der die Datei (erstmalig) verwendet wird + laufende Nummerierung<br />
*Beispiel: Betondeckung2.png (siehe Beispiel-Abbildung)<br />
<br />
{{Achtung |1 = |2 = Die Dateinamen von Grafikdateien dürfen keine Umlaute enthalten. Sonst gibt es Zuordnungsprobleme.}}<br />
<br />
===Formeln und Bezeichnungen===<br />
<br />
Für Formeln gelten ähnliche Regeln wie für grafische Darstellungen. Der Bezug zum Text wird durch die räumliche Nähe hergestellt (keine Nummerierung der Formel). Jede Formel sollte hinsichtlich Ihrer Bestandteile vollständig erklärt werden. Auch wenn eine ähnliche Formulierung auf der gleichen oder einer anderen Seite zu finden ist, muss davon ausgegangen werden, dass der Leser auf unterschiedlichem Wege zum betreffenden Abschnitt gelangt ist und daher eine vollständige Beschreibung des Formelinhalts zu schätzen weiß.<br /><br />
<br /><br />
Beispiel:<br />
<br /><br /><br />
:<math>\begin{align}c_\mathrm{nom}=c_\mathrm{min} + {\Delta}c_\mathrm{dev}\end{align}</math><br /><br />
<br/><br />
wobei:<br />
:{|<br />
|-<br />
| c<sub>min</sub>... || Mindestbetondeckung<br />
|-<br />
| ∆c<sub>dev</sub>... || Vorhaltemaß<br />
|}<br /><br />
<br /><br />
Bezüglich der Verwendung von Formeln und Berechnungen in Beispielen gelten andere Regeln.<br />
<br /><br /><br />
Die Erstellung von Formeln erfolgt mithilfe der LaTeX-Codierung (siehe - [[Formeln]]).<br />
<br />
==Beispiel-Seiten==<br />
<br />
Nachfolgend sind einige Seiten angegeben, die hinsichtlich Ihrer Struktur und der Formatierung den zuvor beschriebenen Regeln entsprechen:<br />
* [[Betondeckung]]<br />
* [[Schwimmende Konstruktionen]]<br />
* ...<br />
<br />
=Erstellen einer Seite in - ''Software-Anwendungen'' -=<br />
==Bezeichnung und Strukturierung von Seiten==<br />
===Hauptseiten===<br />
Die Bezeichnung und Strukturierung von Seiten in dem Bereich - ''Software-Anwendungen'' - folgt prinzipiell der Bezeichnung und Strukturierung der betreffenden Software-Anwendungen selbst (z. B. Baustatik-Module der mb Worksuite). Die Hauptseite des betreffenden Moduls erhält damit als Seitentitel die Bezeichnung des zugehörigen Moduls (Modul-Nr. + Bezeichnung)<br />
:: Beispiel für ein Baustatik-Modul der mb Worksuite: [[S200.de Einachsig gespannte Mehrfeldplatte]]<br />
<br />
Die Hauptseiten haben in der oberen Gliederungsebene immer die gleiche Struktur:<br />
* Eingabe → verweist auf Seiten mit Hinweisen zur Eingabe von Informationen für die Berechnung<br />
* Grundlagen → verweist auf maßgebende Berechnungsgrundlagen (Seiten in - ''Grundlagen/Begriffe'' -)<br />
* Beispiele → verweist auf Seiten mit zugehörigen Beispielberechnungen (Seiten in - ''Beispiele'' -)<br />
* Kategorie<br />
:Je nach betrachteter Bauweise ist die Seite in eine passende Kategorie einzuordnen. Für die Strukturierung der Liste auf der Kategorie-Seite kann der Kategorie-Angabe noch die Nr. des mb AEC Moduls hinzugefügt werden.<br />
:: Beispiel 1: <code><nowiki>[[Kategorie:MB-AEC Baustatik-Module Stahlbetonbau|200]]</nowiki></code><br />
:: Beispiel 2: <code><nowiki>[[Kategorie:MB-AEC Baustatik-Module Stahlbau|404]]</nowiki></code><br />
<br />
Alle folgenden Erläuterungen beziehen sich nur noch auf Seiten in der Ebene [Eingabe].<br />
<br /><br />
{|<br />
|-<br />
| Für die Bezeichnung von Seiten in - ''Grundlagen/Begriffe'' - || → siehe [[#Bezeichnung von Seiten|Bezeichnung von Seiten in - ''Grundlagen/Begriffe'' -]]<br />
|-<br />
| Für die Bezeichnung von Seiten in - ''Beispiele'' - || → siehe ...<br />
|}<br /><br />
<br />
===Seiten zu Eingabekategorien===<br />
<br />
Der Eingabebereich eines jeden mb AEC Moduls gliedert sich in Eingaberegister (Reiter) und Eingabekategorien (Unterpunkte im jeweiligen Eingaberegister).<br />
Für Hinweise zur Eingabe wird für jede Eingabekategorie eine neue Seite angelegt. Sie erhält folgende Bezeichnung: Benennung der Eingabekategorie + Modul-Nr. (...des mb AEC Moduls). Einige Standard-Eingabekategorien werden mit gleichem oder ähnlichem Aufbau in mehreren mb AEC Modulen benutzt. Die Modul-Nr. wird dann durch 3 Sterne ersetzt.<br />
:: Beispiel 1 (für eine modulindividuelle Eingabekategorie): [[Zusatzangaben Plattenbalken (S340.de)]]<br />
:: Beispiel 2 (für eine modulübergreifende Eingabekategorie): [[Werkstoff (S***.de)]]<br />
<br />
Die Seiten im Bereich - ''mb AEC Module'' - haben in der Regel folgenden einheitliche Aufbau:<br />
* Eingabe<br />
* Hinweise<br />
* Quellenangaben<br />
* Seiteninfo<br />
:Das Feld [Seiteninfo] gibt eine Übersicht über den Bearbeitungsstand der Seite und eine Bewertung der Informationsqualität (siehe auch [[Qualitätssicherung]]). Im Unterschied zu den Seiten in - Grundlagen/Begriffe - ist hier für die Seiteninfo die Vorlage [[Vorlage:Seiteninfo(mb)|Seiteninfo(mb)]] zu benutzen. Diese enthält zusätzlich noch die Modul-Versions-Nr., auf die sich die Informationen beziehen.<br />
<br />
==einheitlicher Aufbau von Seiten==<br />
===Eingabe===<br />
<br />
Den Informationen zur Eingabe sollte eine grafische Darstellung des Eingabebereiches vorangestellt werden. Im Unterschied zu den grafischen Darstellungen in den Seiten des Bereiches - ''Grundlagen/Begriffe'' - werden die Darstellungen in den hier betreffenden Seiten einfach linksbündig ohne Rahmen und Bezeichnung angeordnet.<br />
<br /><br />
<br />
Beispiel:<br />
<br /><br /><br />
:[[File:Werkstoff_1.jpg|rahmenlos|rand|tumb|500px|Baustatik-Wiki]]<br /><br />
<br /><br /><br />
<br />
Manche Eingabebereiche sind dynamisch aufgebaut, d. h. sie verändern ihre Gestalt und ihre Eingabeoptionen z. B. je nachdem welches Verfahren ausgewählt wurde oder welche Option angewählt wurde. Die Darstellung des Eingabebereiches sollte hier möglichst vollständig erfolgen, so dass alle Eingabemöglichkeiten erklärt werden können. Das kann u. U. mehrfache Darstellungen eines Eingabebereiches erfordern. Ggf. sind auch erklärende Bildunterschriften sinnvoll.<br />
<br /><br />
Alternativ können unterschiedliche Eingabemöglichkeiten sehr gut durch eine Gliederung der betreffenden Seite erläutert werden.<br />
Es ist grundsätzlich sinnvoll die Eingabe möglichst vollständig zu erklären. Dabei sind kurze, kompakte, übersichtlich strukturierte Informationen zu bevorzugen. Diese können und sollten ggf. durch Hinweise zu Normen/Richtlinien usw. oder auch Hinweise zu Anwendungsgrenzen ergänzt werden.<br />
<br />
===Hinweise===<br />
<br />
Für die Nutzung der hier beschriebenen Seiten macht es keinen Sinn, nur Informationen zu bringen, die im Wesentlichen schon in der Anwendungshilfe der Baustatik-Module enthalten sind. Vielmehr von Bedeutung sind Hinweise, die über die in der Hilfe angegebenen Standardinformationen hinausgehen. Dies betrifft beispielsweise:<br />
* Hinweise zur Verwendung (oder Nichtverwendung) der Eingabeparameter in der Berechnung<br />
* Hinweise zur Erlangung einer benötigten Information, sofern diese nicht offensichtlich verfügbar ist und z. B. erst durch eine anderweitige Berechnung ermittelt werden muss<br />
* Hinweise zur Ableitung einer Information aus dem statischen System oder anderweitigen Randbedingungen<br />
* Hinweise zu Grenzwerten bestimmter Eingabeparameter (mit Begründung)<br />
* Hinweise zu Kontrollmöglichkeiten bestimmter Eingabewerte<br />
* ...<br />
<br />
==Beispiel-Seiten==<br />
<br />
Nachfolgend sind einige Seiten angegeben, die hinsichtlich Ihrer Struktur und der Formatierung den zuvor beschriebenen Regeln entsprechen:<br />
* [[Effektive Stützweiten (S***.de)]] (für eine modulübergreifende Eingabekategorie)<br />
* [[Deckenstützweiten (S220.de)]] (für eine modulindividuelle Eingabekategorie)<br />
* ...<br />
<br />
=Erstellen einer Seite in - ''Beispiele'' -=<br />
==Bezeichnung von Seiten==<br />
<br />
Die Bezeichnung von Seiten im Bereich - ''Beispiele'' - erfolgt nach folgendem Schema:<br />
* Einzelthema + (Bsp.) - für ein Einzelthema<br />
:: Beispiel 1: [[Betondeckung (Bsp.)]]<br />
* Oberbegriff/Themenkomplex - Teilthema + (Bsp.)<br />
:: Beispiel 2: [[Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung für eine Sohlplatte (Bsp.)]]<br />
<br />
==Struktur von Seiten==<br />
<br />
Die Seiten sollten mindestens folgende Abschnitte bzw. Elemente aufweisen:<br />
<br />
* Aufgabenstellung<br />
: Die Aufgabenstellung muss alle Informationen beinhalten, die für die Erfassung der Ausgangssituation und die weitere Berechnung benötigt werden (z. B. Bauteilgeometrie, Baustoffkennwerte, Einwirkungen/Schnittgrößen, statische Randbedingungen usw.). Darüber hinaus ist das konkrete Ziel der Beispielberechnung zu beschreiben. Die Aufgabenstellung sollte immer auch eine oder mehrere grafische Darstellungen des betrachteten Bauteils, des Bauteilausschnitts oder des Tragsystems enthalten.<br />
<br />
* Lösung<br />
Die Lösung beinhaltet je nach Ermessen des Autors alle Berechnungsschritte, Annahmen und Informationen, die für ein vollständiges Nachvollziehen des Berechnungsablaufes erforderlich sind. <br />
<br />
*Quellenangaben (falls auf Quellen verwiesen wird)<br />
:Zusammenfassung der verwendeten Quellen (siehe auch - [[Quellenverweise]])<br />
<br />
*Seiteninfo<br />
:Das Feld [Seiteninfo] gibt eine Übersicht über den Bearbeitungsstand der Seite und eine Bewertung der Informationsqualität (siehe auch [[Qualitätssicherung]]). Für die Seiteninfo ist die Vorlage [[Vorlage:Seiteninfo|Seiteninfo]] zu benutzen.<br />
<br />
==Hinweise für eine gute Gestaltung von Seiten==<br />
<br />
* Bemühen Sie sich um eine übersichtliche Struktur der Seite (Leerzeilen, Einrückungen, Markierungen)! Um so besser und schneller lassen sich Detailinformationen aus der Berechnung entnehmen.<br />
<br />
* Versehen Sie die einzelnen Berechnungsschritte mit entsprechenden erläuternden Bemerkungen (z.B. Erklärungen, Annahmen oder Herkunft von Eingangsgrößen usw.)!<br />
<br />
* Vermeiden Sie sich häufig wiederholende gleichartige Berechnungen ohne jeden informativen Mehrwert! Dadurch wird das Berechnungsbeispiel unübersichtlich. Hier reicht (für den Fall, dass man auf derartige Ergebnisse Bezug nehmen muss oder möchte) eine einfache Angabe des Berechnungsergebnisses (ggf. mit Verweis auf das angewendete Verfahren). Bei einer größeren Anzahl gleichartiger Berechnungsergebnisse bietet eine tabellarische Darstellung eine gute Übersicht.<br />
<br />
* Verwenden Sie ggf. grafische Darstellungen, um die Definition bestimmter Größen deutlich zu machen (z. B. Abmessungen)! Auch grafische Darstellungen von Ablesungen in Tabellen oder Diagrammen (günstigerweise mit Hervorhebung der Ablesung) verbessern die Nachvollziehbarkeit Ihrer Berechnung erheblich.<br />
<br />
==Beispiel-Seiten==<br />
<br />
Nachfolgend sind einige Seiten angegeben, die hinsichtlich Ihrer Struktur und der Formatierung den zuvor beschriebenen Regeln und Hinweisen entsprechen:<br />
* [[Betondeckung (Bsp.)]] für ein einfaches Berechnungsbeispiel<br />
* [[Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung für eine Wand (Bsp.)]] für ein ausführlicheres Berechnungsbeispiel<br />
* ...<br /><br />
<br /><br />
<br />
{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-green.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite fertig, inhaltlich OK<br />
}}<br />
<br />
[[Kategorie:Hinweise für Autoren]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Formeln&diff=15281Formeln2024-03-26T17:00:03Z<p>Gbolle: </p>
<hr />
<div>[[File:formel.jpg|right|thumb|mini|]]<br />
Mathematische Formeln werden im Baustatik-Wiki mit dem LATEX-Textsatzsystem erstellt.<br />
Im folgenden wird anhand von Beispielen der Aufbau bzw. die Schreibweise der in diesem MediaWiki verwendeten Formeln erläutert.<br />
<br />
</div><br />
<br /><br />
== Grundsätzliches ==<br />
Innerhalb des ''Mathematik-Modus'' betrachtet ''LATEX'' jeden Text als Zeichenfolge innerhalb eines mathematischen Terms, so dass Leerzeichen hier '''keine''' keine Rolle spielen. Automatische Zeilenumbrüche finden innerhalb des ''Mathematik-Modus'' nicht statt.<br />
<br />
== Beispiele ==<br />
<br />
{| class="wikitable"<br />
|-<br />
! Darstellung !! Quelltext<br />
|-<br />
| <math>N~</math><br /> || <code><nowiki><math>N</math></nowiki></code><br />
|-<br />
| <math>N_\mathrm{Ed}~</math> || <code><nowiki><math>N_\mathrm{Ed}</math></nowiki></code><br />
|-<br />
| <math>N_\mathrm{Ed} \le N_\mathrm{Rd}</math> || <code><nowiki><math>N_\mathrm{Ed} \le N_\mathrm{Rd}</math></nowiki></code><br />
|-<br />
| <math>k=\cfrac{F}{w}=\cfrac{\cancel{F}\cdot 48\cdot E\cdot I_\mathrm{y}}{\cancel{F}\cdot l^{3}}</math> || <code><nowiki><math>k=\cfrac{F}{w}=\cfrac{\cancel{F}\cdot 48\cdot E\cdot I_\mathrm{y}}{\cancel{F}\cdot l^{3}}</math></nowiki></code><br />
|-<br />
| <math>\sqrt{x^2+2x+1}=|x+1|-\left(\left(\frac{2x^2}{x}\right)^2\right)^2</math> || <code><nowiki><math>\sqrt{x^2+2x+1}=|x+1|-\left(\left(\frac{2x^2}{x}\right)^2\right)^2</math></nowiki></code><br />
|-<br />
| <math>\ E = \sum_{i=1}^N e^{- J_{ij} \sigma_i \sigma_j} </math> || <code><nowiki><math>\ E = \sum_{i=1}^N e^{- J_{ij} \sigma_i \sigma_j} </math></nowiki></code><br />
|-<br />
| <math>b_\mathrm{eff,i}=\mathrm{min}\begin{cases}<br />
0{,}2 \cdot b_\mathrm{i} + 0{,}1 \cdot l_\mathrm{0} \\<br />
0,2 \cdot l_\mathrm{0} \\<br />
b_\mathrm{i}<br />
\end{cases}</math> || <code><nowiki><math>b_\mathrm{eff,i}=\mathrm{min}\begin{cases}<br />
0{,}2 \cdot b_\mathrm{i} + 0{,}1 \cdot l_\mathrm{0} \\<br />
0,2 \cdot l_\mathrm{0} \\<br />
b_\mathrm{i}<br />
\end{cases}</math></nowiki></code><br />
|-<br />
| <math><br />
k=\cfrac{48\cdot 210000\,\mathrm{N}\mathrm{mm}^{-2}\cdot 18260\,\mathrm{cm}^{4}}<br />
{\left(5{,}00\,\mathrm{m}\right)^{3}}<br />
=\underline{\underline{147249\,\mathrm{kN}\mathrm{m}^{-1}}}<br />
<br />
</math> || <code><nowiki><math><br />
k=\cfrac{48\cdot 210000\,\mathrm{N}\mathrm{mm}^{-2}\cdot 18260\,\mathrm{cm}^{4}}<br />
{\left(5{,}00\,\mathrm{m}\right)^{3}}<br />
=\underline{\underline{147249\,\mathrm{kN}\mathrm{m}^{-1}}}<br />
<br />
</math></nowiki></code><br />
<br />
|}<br />
<br />
== Symbole ==<br />
Die häufigsten elementaren Zeichen werden direkt vom Quelltext auf den Ausdruck übertragen, z.B.<br /><br />
<br />
{| class="wikitable"<br />
|-<br />
! Ausgabe !! Interpretation !! Quelltext<br />
|-<br />
| <math>+~</math> || Addition || +<br />
|-<br />
| <math>-~</math> || Subtraktion || -<br />
|-<br />
| <math>=~</math> || Gleichung || =<br />
|-<br />
| <math><~</math> || kleiner als... || <<br />
|-<br />
| <math>>~</math> || größer als... || ><br />
|-<br />
| <math>/~</math> || Division || /<br />
|-<br />
| <math>|~</math> || Betrag || I<br />
|-<br />
| <math>(~)~</math> || Klammer || ( )<br />
|-<br />
| <math>[~]~</math> || Klammer || [ ]<br />
|}<br />
<br />
Jedoch gibt es Symbole, die nur über einen LATEX-Befehl darzustellen sind, z.B.<br /><br />
<br />
{| class="wikitable"<br />
|-<br />
! Ausgabe !! Interpretation !! Quelltext<br />
|-<br />
| <math>\cdot~</math> || Multiplikation || \cdot<br />
|-<br />
| <math>\pm~</math> || Plusminuszeichen || \pm<br />
|-<br />
| <math>\neq~</math> || Ungleichung || \neq<br />
|-<br />
| <math>\widehat{=}~</math> || Entspricht-Zeichen || \widehat{=}<br />
|-<br />
| <math>\approx~</math> || Rundung || \approx<br />
|-<br />
| <math>\le~</math> || kleiner oder gleich... || \le<br />
|-<br />
| <math>\ge~</math> || größer oder gleich... || \ge<br />
|-<br />
| <math>\sum~</math> || Summe || \sum<br />
|-<br />
| <math>\varnothing</math> || Durchmesser || \varnothing<br />
|}<br />
<br />
Wenn Sie ein Leerzeichen eingeben wollen, schreiben Sie direkt hinter den betreffenden Ausdruck ein \ und danach ein Leerzeichen. Für einen Leerraum von 4 Leerzeichen schreiben Sie \quad, für 8 Leerzeichen \qquad. <br><br />
<br />
Im folgendenden Link findet man weitere mathematischen Symbole:<br /><br />
[http://de.wikipedia.org/wiki/Liste_mathematischer_Symbole Liste mathematischer Symbole]<br /><br />
<br /><br />
<br />
Weitere Hilfe zur Anwendung von LaTeX in MediaWiki findet sich hier: https://de.wikipedia.org/wiki/Hilfe:TeX<br />
<br />
== Hilfsmittel ==<br />
<br />
<br /><br />
<div style="border: 2px solid blue; padding: 5px;">'''Hinweis:'''<br /><br />
*Zur Vereinfachung kann mit der Software [http://www.dessci.com/en/products/mathtype/ MathType] die Formel anwendungspraktischer formuliert und dann in den Einstellungen als LaTex-Formel herauskopiert werden.<br />
*Darüber hinaus gibt es im Internet eine Reihe von Hilfsmitteln zur Erstellung von LaTeX-Formeln - z. B. http://www.matheboard.de/formeleditor.php oder https://www.zahlen-kern.de/editor/</div><br /><br />
<br /><br />
{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-green.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite geprüft, inhaltlich OK|<br />
}}<br />
<br />
<br />
[[Kategorie:Hinweise für Autoren]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Formeln&diff=15280Formeln2024-03-26T16:55:41Z<p>Gbolle: </p>
<hr />
<div>[[File:formel.jpg|right|thumb|mini|]]<br />
Mathematische Formeln werden im Baustatik-Wiki mit dem LATEX-Textsatzsystem erstellt.<br />
Im folgenden wird anhand von Beispielen der Aufbau bzw. die Schreibweise der in diesem MediaWiki verwendeten Formeln erläutert.<br />
<br />
</div><br />
<br /><br />
== Grundsätzliches ==<br />
Innerhalb des ''Mathematik-Modus'' betrachtet ''LATEX'' jeden Text als Zeichenfolge innerhalb eines mathematischen Terms, so dass Leerzeichen hier '''keine''' keine Rolle spielen. Automatische Zeilenumbrüche finden innerhalb des ''Mathematik-Modus'' nicht statt.<br />
<br />
==Beispiele==<br /><br />
<br />
{| class="wikitable"<br />
|-<br />
! Darstellung !! Quelltext<br />
|-<br />
| <math>N~</math><br /> || <code><nowiki><math>N</math></nowiki></code><br />
|-<br />
| <math>N_\mathrm{Ed}~</math> || <code><nowiki><math>N_\mathrm{Ed}</math></nowiki></code><br />
|-<br />
| <math>N_\mathrm{Ed} \le N_\mathrm{Rd}</math> || <code><nowiki><math>N_\mathrm{Ed} \le N_\mathrm{Rd}</math></nowiki></code><br />
|-<br />
| <math>k=\cfrac{F}{w}=\cfrac{\cancel{F}\cdot 48\cdot E\cdot I_\mathrm{y}}{\cancel{F}\cdot l^{3}}</math> || <code><nowiki><math>k=\cfrac{F}{w}=\cfrac{\cancel{F}\cdot 48\cdot E\cdot I_\mathrm{y}}{\cancel{F}\cdot l^{3}}</math></nowiki></code><br />
|-<br />
| <math>\sqrt{x^2+2x+1}=|x+1|-\left(\left(\frac{2x^2}{x}\right)^2\right)^2</math> || <code><nowiki><math>\sqrt{x^2+2x+1}=|x+1|-\left(\left(\frac{2x^2}{x}\right)^2\right)^2</math></nowiki></code><br />
|-<br />
| <math>\ E = \sum_{i=1}^N e^{- J_{ij} \sigma_i \sigma_j} </math> || <code><nowiki><math>\ E = \sum_{i=1}^N e^{- J_{ij} \sigma_i \sigma_j} </math></nowiki></code><br />
|-<br />
| <math>b_\mathrm{eff,i}=\mathrm{min}\begin{cases}<br />
0{,}2 \cdot b_\mathrm{i} + 0{,}1 \cdot l_\mathrm{0} \\<br />
0,2 \cdot l_\mathrm{0} \\<br />
b_\mathrm{i}<br />
\end{cases}</math> || <code><nowiki><math>b_\mathrm{eff,i}=\mathrm{min}\begin{cases}<br />
0{,}2 \cdot b_\mathrm{i} + 0{,}1 \cdot l_\mathrm{0} \\<br />
0,2 \cdot l_\mathrm{0} \\<br />
b_\mathrm{i}<br />
\end{cases}</math></nowiki></code><br />
|-<br />
| <math><br />
k=\cfrac{48\cdot 210000\,\mathrm{N}\mathrm{mm}^{-2}\cdot 18260\,\mathrm{cm}^{4}}<br />
{\left(5{,}00\,\mathrm{m}\right)^{3}}<br />
=\underline{\underline{147249\,\mathrm{kN}\mathrm{m}^{-1}}}<br />
<br />
</math> || <code><nowiki><math><br />
k=\cfrac{48\cdot 210000\,\mathrm{N}\mathrm{mm}^{-2}\cdot 18260\,\mathrm{cm}^{4}}<br />
{\left(5{,}00\,\mathrm{m}\right)^{3}}<br />
=\underline{\underline{147249\,\mathrm{kN}\mathrm{m}^{-1}}}<br />
<br />
</math></nowiki></code><br />
<br />
|}<br />
<br />
== Symbole ==<br />
Die häufigsten elementaren Zeichen werden direkt vom Quelltext auf den Ausdruck übertragen, z.B.<br /><br />
<br />
{| class="wikitable"<br />
|-<br />
! Ausgabe !! Interpretation !! Quelltext<br />
|-<br />
| <math>+~</math> || Addition || +<br />
|-<br />
| <math>-~</math> || Subtraktion || -<br />
|-<br />
| <math>=~</math> || Gleichung || =<br />
|-<br />
| <math><~</math> || kleiner als... || <<br />
|-<br />
| <math>>~</math> || größer als... || ><br />
|-<br />
| <math>/~</math> || Division || /<br />
|-<br />
| <math>|~</math> || Betrag || I<br />
|-<br />
| <math>(~)~</math> || Klammer || ( )<br />
|-<br />
| <math>[~]~</math> || Klammer || [ ]<br />
|}<br />
<br />
Jedoch gibt es Symbole, die nur über einen LATEX-Befehl darzustellen sind, z.B.<br /><br />
<br />
{| class="wikitable"<br />
|-<br />
! Ausgabe !! Interpretation !! Quelltext<br />
|-<br />
| <math>\cdot~</math> || Multiplikation || \cdot<br />
|-<br />
| <math>\pm~</math> || Plusminuszeichen || \pm<br />
|-<br />
| <math>\neq~</math> || Ungleichung || \neq<br />
|-<br />
| <math>\widehat{=}~</math> || Entspricht-Zeichen || \widehat{=}<br />
|-<br />
| <math>\approx~</math> || Rundung || \approx<br />
|-<br />
| <math>\le~</math> || kleiner oder gleich... || \le<br />
|-<br />
| <math>\ge~</math> || größer oder gleich... || \ge<br />
|-<br />
| <math>\sum~</math> || Summe || \sum<br />
|-<br />
| <math>\varnothing</math> || Durchmesser || \varnothing<br />
|}<br />
<br />
Wenn Sie ein Leerzeichen eingeben wollen, schreiben Sie direkt hinter den betreffenden Ausdruck ein \ und danach ein Leerzeichen. Für einen Leerraum von 4 Leerzeichen schreiben Sie \quad, für 8 Leerzeichen \qquad. <br><br />
<br />
Im folgendenden Link findet man weitere mathematischen Symbole:<br /><br />
[http://de.wikipedia.org/wiki/Liste_mathematischer_Symbole Liste mathematischer Symbole]<br /><br />
<br /><br />
<br />
Weitere Hilfe zur Anwendung von LaTeX in MediaWiki findet sich hier: https://de.wikipedia.org/wiki/Hilfe:TeX<br />
<br />
== Hilfsmittel ==<br />
<br />
<br /><br />
<div style="border: 2px solid blue; padding: 5px;">'''Hinweis:'''<br /><br />
*Zur Vereinfachung kann mit der Software [http://www.dessci.com/en/products/mathtype/ MathType] die Formel anwendungspraktischer formuliert und dann in den Einstellungen als LaTex-Formel herauskopiert werden.<br />
*Darüber hinaus gibt es im Internet eine Reihe von Hilfsmitteln zur Erstellung von LaTeX-Formeln - z. B. http://www.matheboard.de/formeleditor.php oder https://www.zahlen-kern.de/editor/</div><br /><br />
<br /><br />
{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-green.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite geprüft, inhaltlich OK|<br />
}}<br />
<br />
<br />
[[Kategorie:Hinweise für Autoren]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Datei:Formel.jpg&diff=15279Datei:Formel.jpg2024-03-26T16:53:44Z<p>Gbolle: Bild von Licht-aus auf Pixabay</p>
<hr />
<div>== Beschreibung ==<br />
Bild von Licht-aus auf Pixabay</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Erstellen_neuer_Seiten&diff=15278Erstellen neuer Seiten2024-03-26T16:41:38Z<p>Gbolle: </p>
<hr />
<div>[[File:schreiben.jpg|mini]]<br />
Hier kannst Du nachlesen, wie neue Seiten im Baustatik-Mediawiki nach einem einheitlichen Format erstellt werden. Außerdem werden einige Regeln erläutert, die bei der Erstellung von Seiten zu beachten sind.<br />
<br />
Um einen '''neuen Beitrag''' am einfachsten zu '''erstellen''', musst du den Titel des Beitrages zunächst über das Suchfeld von Baustatik-Wiki suchen. Wenn der Beitrag noch nicht im Wiki vorhanden ist, wird dir der Titel in Rot angezeigt. Durch anklicken wird dann eine neue Seite mit dem Titel erstellt, die du speichern kannst.<br />
Danach kannst du dir aus der [[Vorlage für neue Beiträge|'''"Vorlage für neue Beiträge"''']] im Bearbeitungsmodus den Quellcode kopieren und durch deine Texte und Bilder austauschen.<br /><br />
<br /><br />
<br />
<!--<br />
= Was ist Wo im Baustatik-MediaWiki? =<br />
==Übersicht==<br />
Im BAUSTATIK MediaWiki wird zunächst zwischen den einzelnen Bauweisen des konstruktiven Ingenieurbaus unterschieden (siehe Navigationsleiste links:<br />
* Stahlbetonbau<br />
* Stahlbau<br />
* Grundbau<br />
* ...<br />
Die Liste ist nicht vollständig. Es sind nur die Bauweisen aufgelistet, zu denen auch Inhalte im Baustatik-MediaWiki vorhanden sind. Je nach Inhalten wird sie zu einem späteren Zeitpunkt ergänzt (z. B. Holzbau, Mauerwerksbau).<br />
Innerhalb der einzelnen Bauweisen unterscheiden wir prinzipiell zwischen:<br />
* Grundlagen/Begriffe<br />
* mb AEC Module<br />
* Beispiele<br />
<br />
==Grundlagen/Begriffe==<br />
Seiten, die in den Kategorien - ''Grundlagen/Begriffe'' - eingeordnet werden, enthalten Begriffserklärungen, Hinweise zu Berechnungsverfahren, Herleitungen oder theoretische Hintergrundinformationen. Die Informationen sollen allgemein gehalten sein und sich nicht auf die Verwendung bestimmter Statik-Software beziehen. Sie müssen sich auch erschließen lassen, ohne dass man mit Hinweisen zur Software-Anwendung konfrontiert ist.<br />
<br />
==mb AEC Module==<br />
Seiten, die in den Kategorien - ''mb AEC Module'' - eingeordnet werden, enthalten Informationen zur Eingabe, zu konkreten Berechnungsverfahren sowie zur Interpretation der Berechnungsergebnisse ausgewählter Module der mb AEC Baustatik-Software. Hierzu zählen auch evtl. Missverständlichkeiten, Unstimmigkeiten in Berechnungen oder Bezeichnungen, Anwendungsgrenzen usw. - alles was dem Leser helfen kann, Fehler bei der Anwendung der Software bei seiner konkreten statischen Berechnung zu vermeiden.<br />
<br /><br /><br />
Für ein besseres Verständnis von Eingaben ist man oft geneigt auch ergänzende Erläuterungen zu theoretischen Hintergründen bzw. Berechnungsgrundlagen einzufügen. Dies sollte hier jedoch unbedingt vermieden werden! Stattdessen sollte auf entsprechende Seiten in - ''Grundlagen/Begriffe -'' verwiesen werden.<br />
<br />
==Beispiele==<br />
Wie jeder weiß, sind Beispielberechnungen bestens geeignet, um die Anwendung von Berechnungsverfahren oder theoretische Zusammenhänge an konkreten Zahlen zu veranschaulichen. Derartige Beispielberechnungen sollen auf den Seiten in den Kategorien - ''Beispiele'' - untergebracht werden. Insbesondere sind hier auch Vergleichsbetrachtungen zwischen eigenen Berechnungen (möglichst nachvollziehbar) und den Berechnungsergebnissen der mb AEC Module von Interesse (Plausibilitätsbetrachtungen).<br />
--><br />
=Erstellen einer Seite in - ''Grundlagen/Begriffe'' -=<br />
==Bezeichnung von Seiten==<br />
Da Seiten im Bereich - ''Grundlagen/Begriffe'' - unterschiedliche Informationen enthalten können, gibt es hier auch unterschiedliche Möglichkeiten der Seitenbezeichnung:<br />
<br />
* Begriffe<br />
: Enthält die Seite die Definition und Erläuterung eines Fachbegriffs, dann ergibt sich die Seitenbezeichnung einfach aus dem zu bezeichnenden Begriff.<br />
:: Beispiel 1: [[Betonstahlmatten]]<br />
:: Beispiel 2: [[Feuerwiderstandsdauer]]<br />
<br />
* abgrenzbare Themen (Einzelthemen)<br />
: Enthält die Seite Informationen zu einem gut abgrenzbaren Thema, welches nur auf der bezeichneten Seite behandelt wird, dann ergibt sich die Seitenbezeichnung einfach aus dem behandelten Thema.<br />
:: Beispiel 1: [[Betondeckung]]<br />
:: Beispiel 2: [[Mitwirkende Plattenbreite]]<br />
<br />
* komplexe Themen (Behandlung eines Teilthemas auf der betreffenden Seite)<br />
: Enthält die Seite Informationen zu einem Teilthema, welches sich in einen größeren Themenkomplex einordnen lässt oder für eine bessere Verständlichkeit einem Oberbegriff zugeordnet werden muss, dann ergibt sich die Seitenbezeichnung aus dem Oberbegriff/Themenkomplex + dem behandelten Teilthema. Trennzeichen ist hier ein Bindestrich.<br />
:: Beispiel 1: [[Durchstanzen - Bemessungswert der einwirkenden Querkraft]]<br />
:: Beispiel 2: [[Deckengleicher Unterzug - Lasteinzugsfläche]]<br />
<br />
Grundsätzlich sind für die Bezeichnung von Seiten nur Sachbegriffe zu wählen, da die Seiten in der Kategorie-Übersicht alphabetisch geordnet werden.<br />
::Beispiel: '''Mitwirkende Plattenbreite''' (RICHTIG) - '''Ermittlung der mitwirkenden Plattenbreite''' (FALSCH)<br />
<br />
==Struktur von Seiten==<br />
Eine Seite in den Kategorien - ''Grundlagen/Begriffe'' - hat grundsätzlich folgende Struktur:<br />
<br />
*Seiten-Vorschau<br />
:Wenn man mit der Maus über den Link zu einer Seite fährt, kann eine kurze Seitenvorschau (bestenfalls Kurztext mit einer Abbildung) angezeigt werden. Das klappt aber nur, wenn Kurztext und Abbildung vor der Gliederung angeordnet werden. Der Link auf die Abbildung steht ganz oben (als Vorlage siehe z. B. [[Expositionsklassen]]).<br><br />
:Kurztext und Abbildung sollten so aufgebaut sein, dass Sie eine gute Übersicht über den zu erwartenden Seiteninhalt geben.<br />
<br />
*Seiteninhalt<br />
:Der Inhalt der Seite kann nach eigenem Ermessen strukturiert werden. Ziel ist es hier das behandelte Thema möglichst anschaulich zu behandeln, unter Beachtung schon vorhandener Seiten abzugrenzen und ggf. entsprechende Links zu anderen Seiten (Erläuterung von Begriffen, verwandte Themen/Seiten) einzufügen.<br />
:Zur einheitlichen Gestaltung von Seiteninhalten (Text, Formeln, Grafiken) gibt es später noch genauere Hinweise.<br />
<br />
*Quellenangaben<br />
:Zusammenfassung der verwendeten Quellen (siehe auch - [[Quellenverweise]])<br />
<br />
*Seiteninfo<br />
:Das Feld [Seiteninfo] gibt eine Übersicht über den Bearbeitungsstand der Seite und eine Bewertung der Informationsqualität (siehe auch [[Qualitätssicherung]]). Für die Seiteninfo ist die Vorlage [[Vorlage:Seiteninfo|Seiteninfo]] zu benutzen.<br />
<br />
*Kategorie<br />
:Je nach betrachteter Bauweise ist die Seite in eine passende Kategorie einzuordnen.<br />
:: Beispiel 1: <code><nowiki>[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</nowiki></code><br />
:: Beispiel 2: <code><nowiki>[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbau]]</nowiki></code><br />
<br />
==Einheitliche Gestaltung von Seiten==<br />
===Text===<br />
Für die textliche Gestaltung von Seiten gibt es keine besonderen Hinweise. Es gelten die generellen Regeln für die übersichtliche und anschauliche Erstellung von Texten, d. h.<br />
*kurze präzise Formulierungen<br />
*sinnvolle Anordnung von Absätzen<br />
*Nutzung von strukturierten Inhalten (Aufzählungen, Tabellen) an den passenden Stellen <br />
<br />
===Grafische Darstellungen===<br />
<br />
[[File:Betondeckung2.png|right|thumb|300px|Veranschaulichung der Betondeckungsmaße (Beispiel-Abbildung)]]<br />
Grafische Darstellungen sind rechtsbündig in Rahmen anzuordnen und mit einer Bildunterschrift zu versehen. Der Zusammenhang zwischen Text und Abbildung ist durch die räumliche Nähe und ggf. durch geeignete Formulierungen im Text herzustellen (keine Bild-Nummerierungen o. ä.). Die Bildgröße kann variieren. Falls möglich, ist es sinnvoll die Schriftgröße in Abbildungen und die Größe der Abbildung so zu wählen, dass diese nicht unbedingt aufgemacht werden muss, um deren Inhalt zu erfassen.<br />
Grafiken (Dateien) sind vor dem Hochladen nach folgenden Regeln zu bezeichnen.<br />
*vollständiger Titel der Seite auf der die Datei (erstmalig) verwendet wird + laufende Nummerierung<br />
*Beispiel: Betondeckung2.png (siehe Beispiel-Abbildung)<br />
<br />
{{Achtung |1 = |2 = Die Dateinamen von Grafikdateien dürfen keine Umlaute enthalten. Sonst gibt es Zuordnungsprobleme.}}<br />
<br />
===Formeln und Bezeichnungen===<br />
<br />
Für Formeln gelten ähnliche Regeln wie für grafische Darstellungen. Der Bezug zum Text wird durch die räumliche Nähe hergestellt (keine Nummerierung der Formel). Jede Formel sollte hinsichtlich Ihrer Bestandteile vollständig erklärt werden. Auch wenn eine ähnliche Formulierung auf der gleichen oder einer anderen Seite zu finden ist, muss davon ausgegangen werden, dass der Leser auf unterschiedlichem Wege zum betreffenden Abschnitt gelangt ist und daher eine vollständige Beschreibung des Formelinhalts zu schätzen weiß.<br /><br />
<br /><br />
Beispiel:<br />
<br /><br /><br />
:<math>\begin{align}c_\mathrm{nom}=c_\mathrm{min} + {\Delta}c_\mathrm{dev}\end{align}</math><br /><br />
<br/><br />
wobei:<br />
:{|<br />
|-<br />
| c<sub>min</sub>... || Mindestbetondeckung<br />
|-<br />
| ∆c<sub>dev</sub>... || Vorhaltemaß<br />
|}<br /><br />
<br /><br />
Bezüglich der Verwendung von Formeln und Berechnungen in Beispielen gelten andere Regeln.<br />
<br /><br /><br />
Die Erstellung von Formeln erfolgt mithilfe der LaTeX-Codierung (siehe - [[Formeln]]).<br />
<br />
==Beispiel-Seiten==<br />
<br />
Nachfolgend sind einige Seiten angegeben, die hinsichtlich Ihrer Struktur und der Formatierung den zuvor beschriebenen Regeln entsprechen:<br />
* [[Betondeckung]]<br />
* [[Zwangsarten]]<br />
* ...<br />
<br />
=Erstellen einer Seite in - ''Software-Anwendungen'' -=<br />
==Bezeichnung und Strukturierung von Seiten==<br />
===Hauptseiten===<br />
Die Bezeichnung und Strukturierung von Seiten in dem Bereich - ''Software-Anwendungen'' - folgt prinzipiell der Bezeichnung und Strukturierung der betreffenden Software-Anwendungen selbst (z. B. Baustatik-Module der mb Worksuite). Die Hauptseite des betreffenden Moduls erhält damit als Seitentitel die Bezeichnung des zugehörigen Moduls (Modul-Nr. + Bezeichnung)<br />
:: Beispiel für ein Baustatik-Modul der mb Worksuite: [[S200.de Einachsig gespannte Mehrfeldplatte]]<br />
<br />
Die Hauptseiten haben in der oberen Gliederungsebene immer die gleiche Struktur:<br />
* Eingabe → verweist auf Seiten mit Hinweisen zur Eingabe von Informationen für die Berechnung<br />
* Grundlagen → verweist auf maßgebende Berechnungsgrundlagen (Seiten in - ''Grundlagen/Begriffe'' -)<br />
* Beispiele → verweist auf Seiten mit zugehörigen Beispielberechnungen (Seiten in - ''Beispiele'' -)<br />
* Kategorie<br />
:Je nach betrachteter Bauweise ist die Seite in eine passende Kategorie einzuordnen. Für die Strukturierung der Liste auf der Kategorie-Seite kann der Kategorie-Angabe noch die Nr. des mb AEC Moduls hinzugefügt werden.<br />
:: Beispiel 1: <code><nowiki>[[Kategorie:MB-AEC Baustatik-Module Stahlbetonbau|200]]</nowiki></code><br />
:: Beispiel 2: <code><nowiki>[[Kategorie:MB-AEC Baustatik-Module Stahlbau|404]]</nowiki></code><br />
<br />
Alle folgenden Erläuterungen beziehen sich nur noch auf Seiten in der Ebene [Eingabe].<br />
<br /><br />
{|<br />
|-<br />
| Für die Bezeichnung von Seiten in - ''Grundlagen/Begriffe'' - || → siehe [[#Bezeichnung von Seiten|Bezeichnung von Seiten in - ''Grundlagen/Begriffe'' -]]<br />
|-<br />
| Für die Bezeichnung von Seiten in - ''Beispiele'' - || → siehe ...<br />
|}<br /><br />
<br />
===Seiten zu Eingabekategorien===<br />
<br />
Der Eingabebereich eines jeden mb AEC Moduls gliedert sich in Eingaberegister (Reiter) und Eingabekategorien (Unterpunkte im jeweiligen Eingaberegister).<br />
Für Hinweise zur Eingabe wird für jede Eingabekategorie eine neue Seite angelegt. Sie erhält folgende Bezeichnung: Benennung der Eingabekategorie + Modul-Nr. (...des mb AEC Moduls). Einige Standard-Eingabekategorien werden mit gleichem oder ähnlichem Aufbau in mehreren mb AEC Modulen benutzt. Die Modul-Nr. wird dann durch 3 Sterne ersetzt.<br />
:: Beispiel 1 (für eine modulindividuelle Eingabekategorie): [[Zusatzangaben Plattenbalken (S340.de)]]<br />
:: Beispiel 2 (für eine modulübergreifende Eingabekategorie): [[Werkstoff (S***.de)]]<br />
<br />
Die Seiten im Bereich - ''mb AEC Module'' - haben in der Regel folgenden einheitliche Aufbau:<br />
* Eingabe<br />
* Hinweise<br />
* Quellenangaben<br />
* Seiteninfo<br />
:Das Feld [Seiteninfo] gibt eine Übersicht über den Bearbeitungsstand der Seite und eine Bewertung der Informationsqualität (siehe auch [[Qualitätssicherung]]). Im Unterschied zu den Seiten in - Grundlagen/Begriffe - ist hier für die Seiteninfo die Vorlage [[Vorlage:Seiteninfo(mb)|Seiteninfo(mb)]] zu benutzen. Diese enthält zusätzlich noch die Modul-Versions-Nr., auf die sich die Informationen beziehen.<br />
<br />
==einheitlicher Aufbau von Seiten==<br />
===Eingabe===<br />
<br />
Den Informationen zur Eingabe sollte eine grafische Darstellung des Eingabebereiches vorangestellt werden. Im Unterschied zu den grafischen Darstellungen in den Seiten des Bereiches - ''Grundlagen/Begriffe'' - werden die Darstellungen in den hier betreffenden Seiten einfach linksbündig ohne Rahmen und Bezeichnung angeordnet.<br />
<br /><br />
<br />
Beispiel:<br />
<br /><br /><br />
:[[File:Werkstoff_1.jpg|rahmenlos|rand|tumb|500px|Baustatik-Wiki]]<br /><br />
<br /><br /><br />
<br />
Manche Eingabebereiche sind dynamisch aufgebaut, d. h. sie verändern ihre Gestalt und ihre Eingabeoptionen z. B. je nachdem welches Verfahren ausgewählt wurde oder welche Option angewählt wurde. Die Darstellung des Eingabebereiches sollte hier möglichst vollständig erfolgen, so dass alle Eingabemöglichkeiten erklärt werden können. Das kann u. U. mehrfache Darstellungen eines Eingabebereiches erfordern. Ggf. sind auch erklärende Bildunterschriften sinnvoll.<br />
<br /><br />
Alternativ können unterschiedliche Eingabemöglichkeiten sehr gut durch eine Gliederung der betreffenden Seite erläutert werden.<br />
Es ist grundsätzlich sinnvoll die Eingabe möglichst vollständig zu erklären. Dabei sind kurze, kompakte, übersichtlich strukturierte Informationen zu bevorzugen. Diese können und sollten ggf. durch Hinweise zu Normen/Richtlinien usw. oder auch Hinweise zu Anwendungsgrenzen ergänzt werden.<br />
<br />
===Hinweise===<br />
<br />
Für die Nutzung der hier beschriebenen Seiten macht es keinen Sinn, nur Informationen zu bringen, die im Wesentlichen schon in der Anwendungshilfe der Baustatik-Module enthalten sind. Vielmehr von Bedeutung sind Hinweise, die über die in der Hilfe angegebenen Standardinformationen hinausgehen. Dies betrifft beispielsweise:<br />
* Hinweise zur Verwendung (oder Nichtverwendung) der Eingabeparameter in der Berechnung<br />
* Hinweise zur Erlangung einer benötigten Information, sofern diese nicht offensichtlich verfügbar ist und z. B. erst durch eine anderweitige Berechnung ermittelt werden muss<br />
* Hinweise zur Ableitung einer Information aus dem statischen System oder anderweitigen Randbedingungen<br />
* Hinweise zu Grenzwerten bestimmter Eingabeparameter (mit Begründung)<br />
* Hinweise zu Kontrollmöglichkeiten bestimmter Eingabewerte<br />
* ...<br />
<br />
==Beispiel-Seiten==<br />
<br />
Nachfolgend sind einige Seiten angegeben, die hinsichtlich Ihrer Struktur und der Formatierung den zuvor beschriebenen Regeln entsprechen:<br />
* [[Effektive Stützweiten (S***.de)]] (für eine modulübergreifende Eingabekategorie)<br />
* [[Deckenstützweiten (S220.de)]] (für eine modulindividuelle Eingabekategorie)<br />
* ...<br />
<br />
=Erstellen einer Seite in - ''Beispiele'' -=<br />
==Bezeichnung von Seiten==<br />
<br />
Die Bezeichnung von Seiten im Bereich - ''Beispiele'' - erfolgt nach folgendem Schema:<br />
* Einzelthema + (Bsp.) - für ein Einzelthema<br />
:: Beispiel 1: [[Betondeckung (Bsp.)]]<br />
* Oberbegriff/Themenkomplex - Teilthema + (Bsp.)<br />
:: Beispiel 2: [[Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung für eine Sohlplatte (Bsp.)]]<br />
<br />
==Struktur von Seiten==<br />
<br />
Die Seiten sollten mindestens folgende Abschnitte bzw. Elemente aufweisen:<br />
<br />
* Aufgabenstellung<br />
: Die Aufgabenstellung muss alle Informationen beinhalten, die für die Erfassung der Ausgangssituation und die weitere Berechnung benötigt werden (z. B. Bauteilgeometrie, Baustoffkennwerte, Einwirkungen/Schnittgrößen, statische Randbedingungen usw.). Darüber hinaus ist das konkrete Ziel der Beispielberechnung zu beschreiben. Die Aufgabenstellung sollte immer auch eine oder mehrere grafische Darstellungen des betrachteten Bauteils, des Bauteilausschnitts oder des Tragsystems enthalten.<br />
<br />
* Lösung<br />
Die Lösung beinhaltet je nach Ermessen des Autors alle Berechnungsschritte, Annahmen und Informationen, die für ein vollständiges Nachvollziehen des Berechnungsablaufes erforderlich sind. <br />
<br />
*Quellenangaben (falls auf Quellen verwiesen wird)<br />
:Zusammenfassung der verwendeten Quellen (siehe auch - [[Quellenverweise]])<br />
<br />
*Seiteninfo<br />
:Das Feld [Seiteninfo] gibt eine Übersicht über den Bearbeitungsstand der Seite und eine Bewertung der Informationsqualität (siehe auch [[Qualitätssicherung]]). Für die Seiteninfo ist die Vorlage [[Vorlage:Seiteninfo|Seiteninfo]] zu benutzen.<br />
<br />
==Hinweise für eine gute Gestaltung von Seiten==<br />
<br />
* Bemühen Sie sich um eine übersichtliche Struktur der Seite (Leerzeilen, Einrückungen, Markierungen)! Um so besser und schneller lassen sich Detailinformationen aus der Berechnung entnehmen.<br />
<br />
* Versehen Sie die einzelnen Berechnungsschritte mit entsprechenden erläuternden Bemerkungen (z.B. Erklärungen, Annahmen oder Herkunft von Eingangsgrößen usw.)!<br />
<br />
* Vermeiden Sie sich häufig wiederholende gleichartige Berechnungen ohne jeden informativen Mehrwert! Dadurch wird das Berechnungsbeispiel unübersichtlich. Hier reicht (für den Fall, dass man auf derartige Ergebnisse Bezug nehmen muss oder möchte) eine einfache Angabe des Berechnungsergebnisses (ggf. mit Verweis auf das angewendete Verfahren). Bei einer größeren Anzahl gleichartiger Berechnungsergebnisse bietet eine tabellarische Darstellung eine gute Übersicht.<br />
<br />
* Verwenden Sie ggf. grafische Darstellungen, um die Definition bestimmter Größen deutlich zu machen (z. B. Abmessungen)! Auch grafische Darstellungen von Ablesungen in Tabellen oder Diagrammen (günstigerweise mit Hervorhebung der Ablesung) verbessern die Nachvollziehbarkeit Ihrer Berechnung erheblich.<br />
<br />
==Beispiel-Seiten==<br />
<br />
Nachfolgend sind einige Seiten angegeben, die hinsichtlich Ihrer Struktur und der Formatierung den zuvor beschriebenen Regeln und Hinweisen entsprechen:<br />
* [[Betondeckung (Bsp.)]] für ein einfaches Berechnungsbeispiel<br />
* [[Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung für eine Wand (Bsp.)]] für ein ausführlicheres Berechnungsbeispiel<br />
* ...<br /><br />
<br /><br />
<br />
{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-green.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite fertig, inhaltlich OK<br />
}}<br />
<br />
[[Kategorie:Hinweise für Autoren]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Datei:Schreiben.jpg&diff=15277Datei:Schreiben.jpg2024-03-26T16:40:45Z<p>Gbolle: Bild von StockSnap auf Pixabay</p>
<hr />
<div>== Beschreibung ==<br />
Bild von StockSnap auf Pixabay</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Durchbiegungsermittlung_-_biegebeanspruchte_Bauteile&diff=14973Durchbiegungsermittlung - biegebeanspruchte Bauteile2024-03-18T13:22:59Z<p>Gbolle: /* Näherungsverfahren nach EC2 */</p>
<hr />
<div><br />
<br /><br />
<br />
=Verformung und Durchbiegung von Stahlbetonbauteilen=<br />
==Allgemeines==<br />
<br />
Im Rahmen der Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit findet unter anderem der Nachweis zur Begrenzung der Verformung einen wichtigen Aspekt zur Beurteilung der Gebrauchstauglichkeit seine Bedeutung. Nach EC2 müssen die Verformungen und Durchbiegungen eines Stahlbetonbauteiles begrenzt werden, um zum Beispiel mögliche Schäden an benachbarten Bauteilen zu verhindern, oder die Nutzbarkeit eines Bauteils nicht einzuschränken und damit sicherzustellen.<br />
<br/><br />
<br />
Maßgebend sind die Verformungen von Stahlbetonbauteilen vom Baustoff Beton und dessen Eigenschaft auf Zugkräfte zu reagieren abhängig. In dem Verbundwerkstoff Stahlbeton unterstützt die Bewehrung die Aufnahmefähigkeit der Zugkräfte – der Beton kann diese nur in einem bedingten Maße aufnehmen. Sobald die Zugkräfte in den Randfasern des Betons dessen mittlere Betonzugfestigkeit überschreiten kommt es zur Rissbildung des Betons und folglich zu wachsenden Verformungen des Bauteils. Die Verformungen werden maßgebend durch die Zustände I und II des Betons beeinflusst.<br />
<br/><br />
<br />
Verformungen im Stahlbetonbau lassen sich in zwei Kategorien unterscheiden:<br />
<br/><br />
<br />
*Verformungen unter Kurzzeitverhalten<br />
*Verformungen unter Langzeitverhalten<br />
<br />
Das Kurzzeitverhalten des Betons beschreibt dabei dessen Materialverhalten wie Betondruckfestigkeit, Betonzugfestigkeit und Elastizitätsmodul und dessen zeitliche Entwicklung.<br />
Das Langzeitverhalten des Betons beschreibt dabei dessen Materialverhalten unter den Faktoren von Kriechen und Schwinden des Betons. Schwinden ist dabei ein lastunabhängiger Prozess und resultiert im wesentlichen durch die durch Austrocknung bedingte Verkürzung des Betons; Kriechen ist dabei ein lastabhängiger Prozess und resultiert in einer Dehnung unter konstanter Belastung.<br />
<br/><br />
<br />
==Zusammenhang Belastung - Steifigkeit - Krümmung==<br />
<br />
Nach den allgemeinen Ansätzen der Mechanik lassen sich die Krümmungen eines Bauteils in Abhängigkeit aus der Belastung und der Steifigkeit des Querschnittes stellen:<br />
:<math>\kappa = (1/r) = \frac{M}{EI}</math><br />
<br />
Die Durchbiegung aus der Krümmung ergibt sich dabei nach zweifacher Integration der Krümmung:<br />
:<math>w(x) = \int_{}^{} \int_{}^{} \frac{M(x)}{EI(x)}dx</math><br />
<br />
Die Abhängigkeiten der Durchbiegungen stehen also im Verhältnis der Systemlänge, Belastung und Steifigkeit.<br />
Unter Annahme eines zum Krümmungsverlauf affinen Momentenverlaufes lässt sich das Doppelintegral der Krümmung unter zur Hilfenahme des Prinzips der virtuellen Kräfte zu folgendem Ausdruck umstellen:<br />
:<math>w(x) = \int_{}^{} \frac{\overline{M}(x) \cdot M(x)}{EI(x)}dx = \int_{}^{}(\overline{M}(x) \cdot \kappa) dx \approx k \cdot \kappa \cdot l^{2} = w(l/2)</math><br />
<br />
K beschreibt dabei einen Beiwert zur Beachtung des Momentenverlaufs und lässt sich herleiten aus den Integraltafeln oder aus der Literatur direkt entnehmen.<ref>Litzner, H.-U.: Grundlagen der Bemessung nach Eurocode 2, BK 1995</ref><br />
<br />
==Zustand I, Zustand II und Rissbildung==<br />
<br />
[[Datei:Durchbiegungsermittlung_-_biegebeanspruchte_Bauteile_2.png|400px|thumb|right|Tabelle: Formeln zur Ermittlung der Querschnittswerte im Zustand I und II für bewehrte Betonquerschnitte mit Zugbewehrung<ref>Goris, Alfons; Bender, Michél: Stahlbetonbau-Praxis nach Eurocode 2, Band 1, 6. Überarbeitete und erweiterte Auflage. Berlin: Beuth Verlag GmbH; S. 270, 271</ref>]]<br />
[[Datei:Durchbiegungsermittlung_-_biegebeanspruchte_Bauteile_1.png|400px|thumb|right|Prinzipdarstellung: Vergleich der wirkenden Belastung und des Rissmomentes zur Beurteilung des Zustandwechsels]]<br />
<br />
Die Differenzierung des Bauteiles zwischen den Zuständen I und II beschreibt maßgeblich das Verformungsverhalten des jeweiligen Bauteiles. Das Maß der Rissbildung beeinflusst die Steifigkeit der für die Durchbiegung betrachteten Querschnitte. Während im Zustand I der gesamte Querschnitt des bewehrten Betons in die Steifigkeitsberechnung beteiligt ist, wird die Steifigkeit im Zustand II vermindert. Die minimierte Steifigkeit führt folglich zu einer Vergrößerung der Durchbiegung.<br />
<br/><br />
<br />
Die Rissbildung des bewehrten Betonquerschnittes wird maßgebend charakterisiert durch das Verhalten des Betons unter Zug. Dargestellt wird dies mit Hilfe des Rissmomentes. Kommt es zur Überschreitung des Rissmomentes beginnen die Betonfasern in der Zugzone zu reißen. Die Spannungsnulllinie des Betons verschiebt sich, die Druckzone des Betons wird verkleinert.<br />
<br/><br />
<br />
Vereinfacht wird in den Ansätzen zur Verformungsberechnung eine Differenzierung nach Zustand I, der Beton ist vollkommen ungerissen, und Zustand II, der Beton ist vollständig gerissen, vorgenommen. Folglich sind die Steifigkeiten für den reinen Zustand I und den reinen Zustand II in der Berechnung maßgebend. Eine Zusammenfassung der Querschnittswerte für den Zustand I und Zustand II lassen sich der Literatur entnehmen. <ref>Goris, Alfons; Bender, Michél: Stahlbetonbau-Praxis nach Eurocode 2, Band 1, 6. Überarbeitete und erweiterte Auflage. Berlin: Beuth Verlag GmbH; S. 270, 271</ref><br />
<br />
=Statisch bestimmte Systeme=<br />
<br />
Die Schnittgrößenermittlung statisch bestimmter Systeme ist vereinfacht durch die Annahme, dass die Steifigkeit eines Bauteils konstant ist. Die Differenzierung nach Zustand I und Zustand II findet aufgrund dieses elastischen Verhaltens in der Schnittgrößenermittlung keine Relevanz. Für die Berechnung der Durchbiegung werden zwei Verfahren vorgeschlagen:<br />
<br />
*Das Näherungsverfahren nach EC2<br />
*Sowie die Durchbiegungsberechnung mit Hilfe einer numerischen Integration der Querschnittskrümmungen<br />
<br />
==Näherungsverfahren nach EC2==<br />
<br />
Das Ziel des Näherungsverfahrens nach EC2 ist im wesentlichen ein vereinfachter Vorschlag der Krümmung eines Stahlbetonbauteiles und liefert unter Beachtung des Rissverteilungsbeiwertes die mittlere zu erwartende Krümmung des betrachteten Bauteiles.<br />
<br/><br />
<br />
Die jeweils maximalen zu erwartenden Krümmungen des Zustand I und Zustand II werden berechnet. Dabei findet eine Differenzierung der Krümmung nach den Ursachen Last+Kriechen und Schwinden statt. Folglich ergeben sich vier unterschiedliche Krümmungen – jeweils zwei Größen für den Zustand I und Zustand II.<ref>Goris, Alfons; Bender, Michél: Stahlbetonbau-Praxis nach Eurocode 2, Band 1, 6. Überarbeitete und erweiterte Auflage. Berlin: Beuth Verlag GmbH; S. 300ff</ref><br />
:<math>\kappa = (1/r) = \frac{M}{EI}</math><br />
:<math>\kappa_{cs} = (1/r)_{cs} = \epsilon_{cs} \cdot \alpha_{e} \cdot S/I</math><br />
:{|<br />
|-<br />
| κ || Krümmung unter Last+Kriechen<br />
|-<br />
| κ <sub>cs</sub> || Krümmung unter Schwinden<br />
|-<br />
| E || Elastizitätsmodul<br />
|-<br />
| I || Flächenmoment 2. Grades<br />
|-<br />
| S || Flächenmoment 1. Grades<br />
|-<br />
| α <sub>e</sub> || Verhältnis der Elastizitätsmodule Stahl und Beton<br />
|-<br />
| ε <sub>cs</sub> || Endschwindmaß<br />
|}<br />
<br />
Die Querschnittswerte zur Ermittlung der Steifigkeit können der [Tabelle] entnommen werden.<br />
<br/><br />
<br />
Das Kriechverhalten findet seine Beachtung durch den effektiven Elastizitätsmodul.<br />
:<math>E_{c,eff} = \frac{E_{cm}}{1+ \phi (\infty , t_{0})}</math><br />
:{|<br />
|-<br />
| E <sub>cm</sub> || mittlerer Elastizitätsmodul Beton<br />
|-<br />
| φ(∞,t<sub>0</sub>) || Endkriechzahl<br />
|}<br />
<br />
Zur Berechnung der mittleren Krümmung wird der Rissverteilungswert benötigt. Der Rissverteilungsbeiwert drückt dabei die Verteilung des Zustand I und Zustand II über die Bauteilachse aus und lässt sich nach folgendem Ansatz berechnen:<br />
:<math>\zeta = 1- \beta \cdot (\frac{\sigma_{sr}}{\sigma_{s}})^{2}</math><br />
:{|<br />
|-<br />
| β || Beiwert zur Berücksichtigung der Belastungsdauer (=0,5 für Langzeitbelastungen; =1,0 für Kurzzeitbelastungen)<br />
|-<br />
| σ<sub>sr</sub> || Stahlspannung unter Rissmoment<br />
|-<br />
| σ<sub>s</sub> || Stahlspannung unter Belastung<br />
|}<br />
<br />
Alternativ lässt sich der Quotient der Stahlspannungen durch den Quotient aus Rissmoment und Feldmoment ersetzen:<br />
:<math>\zeta = 1- \beta \cdot (\frac{M_{cr}}{M})^{2}</math><br />
:{|<br />
|-<br />
| β || Beiwert zur Berücksichtigung der Belastungsdauer (=0,5 für Langzeitbelastungen; =1,0 für Kurzzeitbelastungen)<br />
|-<br />
| M<sub>cr</sub> || Rissmoment<br />
|-<br />
| M || Moment aus Belastung<br />
|}<br />
Rissmoment nach DafStb<ref>Krüger, Wolfgang; Mertzsch, Olaf: Zum Trag und Verformungsverhalten bewehrter Betonquerschnitte im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit. In: DafStb Heft 533, Berlin 2006: Beuth</ref>:<br />
:<math>M_{cr} = W_{el} \cdot f_{ctm}</math><br />
:{|<br />
|-<br />
| W<sub>el</sub> || elastisches Widerstandsmoment<br />
|-<br />
| f<sub>ctm</sub> || mittlere Betonzugfestigkeit<br />
|}<br />
<br />
Man differenziert die Art der Belastung nach Kurzzeitbelastungen und Langzeitbelastungen. Langzeitbelastungen weisen dabei eine größere Krümmungsentwicklung auf als Kurzzeitbelastungen.<br />
<br/><br />
<br />
[[Datei:Durchbiegungsermittlung_-_biegebeanspruchte_Bauteile_4.png|400px|thumb|right|Prinzipdarstellung: Krümmungsverlauf nach Näherungsverfahren nach EC2]]<br />
<br />
Die mittlere Krümmung des Bauteils lässt sich nachfolgend über Rissverteilungsbeiwert ermitteln. Folglich werden die Krümmungen unter Last+Kriechen und Schwinden addiert.<br />
:<math>(1/r)_{IIm} = \zeta \cdot (1/r)_{II} \cdot (1-\zeta) \cdot (1/r)_{I}</math><br />
:{|<br />
|-<br />
| ζ || Rissverteilungsbeiwert<br />
|-<br />
| (1/r)<sub>II</sub> || Krümmung im Zustand II<br />
|-<br />
| (1/r)<sub>I</sub> || Krümmung im Zustand I<br />
|}<br />
<br />
Abschließend wird die Durchbiegung unter zu Hilfenahme der bereits erwähnten Krümmung unter Abhängigkeit der Systemlänge und dem Beiwert zur Berücksichtigung des Momentenverlaufs zu einer Durchbiegung überführt:<br />
:<math>w(l/2) = k \cdot \kappa \cdot l^{2}</math><br />
:{|<br />
|-<br />
| k || Beiwert zur Berücksichtigung des Momentenverlaufes<br />
|-<br />
| κ || Krümmung in Feldmitte<br />
|-<br />
| l || Systemlänge<br />
|}<br />
<br />
==Numerische Integration==<br />
<br />
Die numerische Integration stellt ein Hilfsmittel zur Berechnung der Durchbiegungen eines Bauteils dar. Der größere Rechenaufwand ermöglicht eine genauere Differenzierung zwischen den Zuständen I und II des Stahlbetonbauteils. Das Bauteil wird in eine beliebige Anzahl an Intervallen unterteilt, je höher die Anzahl der betrachteten Querschnitte gewählt wird, desto genauer lässt sich die Durchbiegung ermitteln. Für eine genaue Näherung an die Durchbiegung reicht bereits eine Unterteilung in 9 Stützstellen – also 8 Intervallen –, eine Vergrößerung der Einteilung auf bis zu 21 Stützstellen liefert letztlich keine weitere Verbesserung mehr und der erheblich größere Rechenaufwand steht mit dem Ergebnis nicht mehr in einem vertretbaren Rahmen.<br />
<br/><br />
<br />
Die grundlegende Annahme ist auch hier der Zusammenhang aus Krümmung, Belastung und Steifigkeit des Querschnittes:<br />
:<math>\kappa = (1/r) = \frac{M}{EI}</math><br />
<br />
Durch doppelte Integration lässt sich die Durchbiegung ermitteln:<br />
:<math>w(x) = \int_{}^{} \int_{}^{} \frac{M(x)}{EI(x)}dx</math><br />
<br />
Unter Ansatz des Prinzips der virtuellen Kräfte lässt sich das Doppelintegral vereinfachen:<br />
:<math>w(x) = \int_{}^{} \frac{\overline{M}(x) \cdot M(x)}{EI(x)}dx = \int_{}^{}(\overline{M}(x) \cdot \kappa) dx</math><br />
<br />
Mit Hilfe der Simpson-Gleichung und unter Annahme von einer Unterteilung auf Basis von 9 Stützstellen lässt sich Integral in Form eines Summenansatzes lösen:<br />
:<math>w(x) = \frac{\Delta x}{3} \cdot (2 y_{0} + 8 y_{1} + 4 y_{2} 8 + y_{3} + 2 y_{4})</math><br />
Mit:<br />
:{|<br />
|-<br />
| <math>y_{n} = \kappa_{n} \cdot \overline{M}_{n}</math><br />
|}<br />
<br />
Für jeden betrachteten Querschnitt n werden die virtuellen Momentenschnittgrößen ermittelt. Er ergeben sich folgende Momente unter einer virtuellen Last der Größe 1 in Feldmitte:<br />
:<math>\overline{M}_{1} = \frac{1}{16} l</math><br />
<br/><br />
:<math>\overline{M}_{2} = \frac{1}{8} l</math><br />
<br/><br />
:<math>\overline{M}_{3} = \frac{3}{16} l</math><br />
<br/><br />
:<math>\overline{M}_{4} = \frac{1}{4} l</math><br />
<br />
[[Datei:Durchbiegungsermittlung_-_biegebeanspruchte_Bauteile_5.png|400px|thumb|right|Prinzipdarstellung: Krümmungsverlauf nach numerischer Integration]]<br />
<br />
Durch die Symmetrie des Momentenverlaufes und Krümmungsverlaufes genügt die Betrachtung einer Hälfte des Trägers.<br />
<br/><br />
<br />
Nach Einsetzen in den Ansatz nach der Simpson-Gleichung ergibt sich die Durchbiegung zu:<br />
:<math>w(l/2) = \frac{l^{2}}{96} \cdot (2 \kappa_{1} + 2 \kappa_{2} + 6 \kappa_{3} + 2 \kappa_{4})</math><br />
<br />
Anhand dieser Gleichung lassen sich die Durchbiegungen beliebiger Einfeldsysteme berechnen. Unbekannte Größen sind dabei nur noch die n Querschnittskrümmungen.<br />
<br/><br />
<br />
[[Datei:Durchbiegungsermittlung_-_biegebeanspruchte_Bauteile_3.png|400px|thumb|right|Prinzipdarstellung: Beurteilung des Zustandwechsels anhand der Ordinaten x<sub>cr,1;2</sub>]]<br />
<br />
Eine Differenzierung zwischen den Zuständen I und II lässt sich über folgenden Ausdruck ermitteln<ref>Strohbusch, Jens: Beitrag zur Verformungsberechnung im Stahlbetonbau mit kritischer Bewertung bestehender Regelungen. Universität Siegen, Fachbereich Bauingenieurwesen, Dissertation, 2010; S. 95</ref>:<br />
:<math>x_{cr} = \frac{l}{2} \pm \sqrt{\frac{l^{2}}{4} - 2 \cdot \frac{M_{cr}}{p_{k}}}</math><br />
:{|<br />
|-<br />
| M<sub>cr</sub> || Rissmoment<br />
|-<br />
| p<sub>k</sub> || Belastung<br />
|}<br />
<br />
Der Ansatz liefert zwei Ordinaten: erstere gibt Aufschluss über den Wechsel von Zustand I in den Zustand II; zweitere gibt Aufschluss über den Wechsel von Zustand II in den Zustand I.<br />
<br/><br />
<br />
Die für die Querschnittskrümmungen relevanten Querschnittswerte lassen sich mit den Formeln nach [Stahlbetonbau-Praxis S. 270,271] ermitteln. Für die Differenzierung der Zustände I und II werden die Lagen der n Krümmungen auf der Bauteilachse betrachtet und errechnet.<br />
<br/><br />
<br />
Unter Annahme einer konstanten Gleichstreckenlast und Steifigkeit – also unter Vernachlässigung der Zustände I und II – lässt sich die numerische Integration vereinfachen zu:<br />
:<math>w(l/2) = \frac{5}{384} \cdot \frac{p_{k}l^{4}}{EI}</math><br />
<br />
Mit dieser Vereinfachung lässt sich die Durchbiegung getrennt für die Zustände I und II berechnen und abschließend analog zum Näherungsverfahren unter Annahme des Rissverteilungsbeiwertes zu einer erwarteten mittleren Krümmung errechnen.<br />
<br/><br />
<br />
Die Abweichungen zwischen dem Näherungsverfahren nach EC2 und der numerischen Integration belaufen sich ungefähr im Rahmen von 4%; für die Baupraxis ist die Berechnung nach dem Näherungsverfahren genau genug.<br />
<br />
=Statisch unbestimmte Systeme=<br />
<br />
[[Datei:Durchbiegungsermittlung_-_biegebeanspruchte_Bauteile_6.png|400px|thumb|right|Prinzipdarstellung: Abhängigkeiten der Krümmungsberechnung statisch unbestimmter Systeme]]<br />
<br />
Die Schnittgrößenermittlung statisch unbestimmter Systeme steht in direktem Zusammenhang zu der Steifigkeitsentwicklung des Bauteiles. Die Differenzierung nach Zustand I und Zustand II hat somit maßgeblich einen Einfluss auf die Schnittgrößenermittlung und folglich gestaltet sich die Ermittlung der Durchbiegung als ein iterativer Prozess. Die Einschätzung nach Zustand I und Zustand II ist direkt gekoppelt an die Schnittgrößen, diese wiederum im Falle statisch unbestimmter Systeme an die Steifigkeiten des Bauteiles, die unter Beachtung der Rissbildung abgeschätzt wird.<br />
Folglich muss die Durchbiegung eines statisch unbestimmten Systems in mehreren – iterativen – Rechnungen durchgeführt werden, solange bis die Durchbiegung als abgeschlossen angenommen werden kann.<br />
<br />
=Quellen=<br />
<references /><br />
<br /><br />
<br />
{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-white.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite in Bearbeitung}}<br />
<br />
[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Durchstanzen_-_Korrekturfaktor_%CE%B2&diff=14972Durchstanzen - Korrekturfaktor β2024-01-31T17:04:17Z<p>Gbolle: </p>
<hr />
<div><br />
<br /><br />
<br />
==Definition==<br />
<br />
Infolge von Biegung ist die aufgebrachte Querkraft nicht mehr gleichmäßig über den Umfang verteilt, die Belastung einer Seite ist folglich erhöht. Der ''Lasterhöhungsfaktor β'' nach <ref>DIN EN 1992-1-1 (2011-01): Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetonbauwerken, Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau, 6.4.3</ref> berücksichtigt damit diesen Einfluss aus der nicht-rotationssymmetrischen Spannungsverteilung.<br />
Zur Ermittlung des Faktors β stehen nach DIN EN 1992-1-1 insgesamt 6 Verfahren zur Verfügung. <br /><br />
Drei dieser Verfahren werden im Folgenden erläutert.<br />
<br /><br />
<br /><br />
<br />
==Konstante Faktoren für ausgesteifte Systeme mit nahezu gleichen Stützweiten==<br />
<br />
Die nachfolgend angegebenen Faktoren gelten für horizontal unverschiebliche, ausgesteifte Systeme mit Stützweitenunterschieden von maximal 25 % und einer Belastung ausschließlich durch Gleichlasten <ref>DIN EN 1992-1-1 (2011-01): Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetonbauwerken, Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau, 6.4.3 (6)</ref>. Die Stützweitenverhältnisse betragen somit <math>0,8\leq l_1/l_2\leq 1,25</math>.<br />
[[Datei:Durchstanzen_10.png|300px|thumb|right| Korrekturfaktor Beta ]]<br />
<br /><br />
<br /><br />
Für diesen Fall können folgende ''konstante Näherungswerte'' angenommen werden(siehe Bild 10):<br />
<br /><br />
*1,10 - für Innenstützen<br />
*1,40 - für Randstützen<br />
*1,35 - für Wandenden (NA)<br />
*1,50 - für Eckstützen<br />
*1,20 - für Wandecken (NA)<br />
<br /><br />
<br /><br />
<br />
===Ermittlung über Sektormodell===<br />
<br /><br />
[[Datei:Durchstanzen_11.png|350px|thumb|right|Sektormodell ]]<br />
Im ersten Schritt sind die Querkraftnulllinien anzusätzen. Diese werden abgeschätzt<br />
oder errechnet (linear-elastisch). Anschließend findet eine Unterteilung<br />
der Lasteinzugsfläche <math>A_{LE}</math> in i-Lasteinleitungssektoren <math>A_i</math> (siehe Bild) statt.<br />
Hierbei sollten mindestens 3-4 Sektoren pro Quadrant betrachtet werden <ref name="Q1" >K. Zilch F. Fingerloos, J. Hegger. Eurocode 2 für Deutschland. Ernst + Sohn, Beuth-Verlag, 2. Aufl. edition, 2016</ref>.<br />.<br /><br />
Der Lasterhöhungsfaktor ergibt sich somit wie folgt <ref name = "Q1"/>:<br />
<br /><br />
<br />
:<math> V_{Ed}=e_d \cdot A_{LE}</math><br />
<br />
:<math> \nu_{Ed,m}=V_{Ed} / u_{crit}</math><br />
<br />
:<math> \nu_{Ed,i}=e_d \cdot \frac{A_i}{u_i}</math><br />
<br />
:<math> \beta=max\{ \nu_{Ed,i}/\nu_{Ed,m}\}</math><br />
<br />
wobei:<br />
:{|<br />
|-<br />
| e<sub>d</sub>… || Flächenbelastung innerhalb der Lasteinzugsfläche<br />
|-<br />
| A<sub>LE</sub>… || durch Lastscheiden begrenzte Lasteinzugsfläche<br />
|}<br /><br />
<br />
<br /><br />
<br />
===Genaueres Verfahren===<br />
<br />
nach EC 2-1-1, 6.4.3 (1;2)<br />
<br /><br />
Sind die oben genannten Voraussetzungen nicht erfüllt oder ist die bezogene Ausmitte <math>e/c</math> bei Randstützen größer als 1,2 (wobei c die Stützenabmessung in Richtung der Ausmitte darstellt), ist der Lasterhöhungsfaktor mit genaueren Verfahren<br />
[[Datei:Durchstanzen_12.png|300px|thumb|left|Querkraftverteilung infolge eines Kopfmomentes einer Stütze ]]<br />
zu ermitteln. Hierbei wird die Annahme einer vollplastischen Schubspannungsverteilung am kritischen Rundschnitt getroffen <ref name="Q4" >Prof. Dr-Ing. Jens Minnert. Durchstanzen nach EC 2-1-1 und EC 2-1-1/NA. mb AEC- Fit für den Eurocode, 2012</ref>.<br />
<br /><br />
<br /><br />
Die Gleichung lautet somit wie folgt:<br />
<br /><br />
:<math>\beta=1+k\cdot\frac{M_{Ed}}{V_{Ed}}\cdot\frac{u_1}{W_1}\ge 1,10</math><br /><br />
mit<br /><br />
<br /><br />
:<math> W_1=\int_0^{u_i} |e| dl</math><br /><br />
<br /><br />
und somit bei einer geschlossenen Rechteckstütze mit c1 parallel und c2 senkrecht zur Lastausmitte:<br /><br />
<br /><br />
:<math>W_1=\frac{c_1^2}{2}+c_1c_2+4c_2d+16d^2+2\pi dc_1</math><br />
<br />
<br />
<br /><br />
und dem '''Beiwert k'''<br />
[[Datei:Durchstanzen_12a.png|200px|thumb|left|Tabelle Beiwert k ]]<br /><br />
<br /><br />
<br /><br />
<br /><br />
<br /><br />
<br /><br />
Bei Decken-Stützenknoten mit zweiachsiger Ausmitte gilt (NA)<ref name = "Q1"/>:<br /><br />
<br /><br />
:<math>W_1=1+\sqrt{(k_y\cdot\frac{M_{Ed,y}}{V_{Ed}}\cdot\frac{u_1}{W_{1,y}})^2+(k_z\cdot\frac{M_{Ed,z}}{V_{Ed}}\cdot\frac{u_1}{W_{1,z}})^2}\ge 1,10</math><br />
<br /><br />
<br /><br />
[[Datei:Durchstanzen_(Korrekturfaktor_Beta)_5.png|600px|thumb|left|Tabelle Widerstandsmoment<ref name = "Q1"/>]]<br /><br />
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==Quellen==<br />
<references /><br />
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|Quality-flag = [[File:quality-flag-orange.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite fertig, ungeprüft|}}<br />
[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Durchstanzen_-_Korrekturfaktor_%CE%B2&diff=14971Durchstanzen - Korrekturfaktor β2024-01-31T16:48:41Z<p>Gbolle: /* Definition */</p>
<hr />
<div><br />
<br /><br />
<br />
==Definition==<br />
<br />
Infolge von Biegung ist die aufgebrachte Querkraft nicht mehr gleichmäßig über den Umfang verteilt, die Belastung einer Seite ist folglich erhöht. Der ''Lasterhöhungsfaktor β'' nach <ref>DIN EN 1992-1-1 (2011-01): Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetonbauwerken, Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau, 6.4.3</ref> berücksichtigt damit diesen Einfluss aus der nicht-rotationssymmetrischen Spannungsverteilung.<br />
Zur Ermittlung des Faktors β stehen nach DIN EN 1992-1-1 insgesamt 6 Verfahren zur Verfügung. <br /><br />
Drei dieser Verfahren werden im Folgenden erläutert.<br />
<br /><br />
<br /><br />
<br />
==Konstante Faktoren für ausgesteifte Systeme mit nahezu gleichen Stützweiten==<br />
<br />
Die nachfolgend angegebenen Faktoren gelten für horizontal unverschiebliche, ausgesteifte Systeme mit Stützweitenunterschieden von maximal 25 % und einer Belastung ausschließlich durch Gleichlasten <ref>DIN EN 1992-1-1 (2011-01): Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetonbauwerken, Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau, 6.4.3 (6)</ref>. Die Stützweitenverhältnisse betragen somit <math>0,8\leq l_1/l_2\leq 1,25</math>.<br />
[[Datei:Durchstanzen_10.png|300px|thumb|right| Korrekturfaktor Beta ]]<br />
<br /><br />
<br /><br />
Für diesen Fall können folgende ''konstante Näherungswerte'' angenommen werden(siehe Bild 10):<br />
<br /><br />
*1,10 - für Innenstützen<br />
*1,40 - für Randstützen<br />
*1,35 - für Wandenden (NA)<br />
*1,50 - für Eckstützen<br />
*1,20 - für Wandecken (NA)<br />
<br /><br />
<br /><br />
<br />
===Ermittlung über Sektormodell===<br />
<br /><br />
[[Datei:Durchstanzen_11.png|350px|thumb|right|Sektormodell ]]<br />
Im ersten Schritt sind die Querkraftnulllinien anzusätzen. Diese werden abgeschätzt<br />
oder errechnet (linear-elastisch). Anschließend findet eine Unterteilung<br />
der Lasteinzugsfläche <math>A_{LE}</math> in i-Lasteinleitungssektoren <math>A_i</math> (siehe Bild) statt.<br />
Hierbei sollten mindestens 3-4 Sektoren pro Quadrant betrachtet werden <ref name="Q1" >K. Zilch F. Fingerloos, J. Hegger. Eurocode 2 für Deutschland. Ernst + Sohn, Beuth-Verlag, S. 263-281, 1. Aufl. edition, 2012</ref>.<br />.<br /><br />
Der Lasterhöhungsfaktor ergibt sich somit wie folgt <ref name="Q2" >Prof. Dr.-Ing. Rudolf Baumgart. Durchstanznachweis nach EC 2. Skript Hochschule Darmstadt-University of Applied Sciences, 2012</ref>:<br />
<br /><br />
<br />
:<math> V_{Ed}=e_d \cdot A_{LE}</math><br />
<br />
:<math> \nu_{Ed,m}=V_{Ed} / u_{crit}</math><br />
<br />
:<math> \nu_{Ed,i}=e_d \cdot \frac{A_i}{u_i}</math><br />
<br />
:<math> \beta=max\{ \nu_{Ed,i}/\nu_{Ed,m}\}</math><br />
<br />
wobei:<br />
:{|<br />
|-<br />
| e<sub>d</sub>… || Flächenbelastung innerhalb der Lasteinzugsfläche<br />
|-<br />
| A<sub>LE</sub>… || durch Lastscheiden begrenzte Lasteinzugsfläche<br />
|}<br /><br />
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===Genaueres Verfahren===<br />
<br />
nach EC 2-1-1, 6.4.3 (1;2)<br />
<br /><br />
Sind die oben genannten Voraussetzungen nicht erfüllt oder ist die bezogene Ausmitte <math>e/c</math> bei Randstützen größer als 1,2 (wobei c die Stützenabmessung in Richtung der Ausmitte darstellt), ist der Lasterhöhungsfaktor mit genaueren Verfahren<br />
[[Datei:Durchstanzen_12.png|300px|thumb|left|Querkraftverteilung infolge eines Kopfmomentes einer Stütze ]]<br />
zu ermitteln. Hierbei wird die Annahme einer vollplastischen Schubspannungsverteilung am kritischen Rundschnitt getroffen <ref name="Q4" >Prof. Dr-Ing. Jens Minnert. Durchstanzen nach EC 2-1-1 und EC 2-1-1/NA. mb AEC- Fit für den Eurocode, 2012</ref>.<br />
<br /><br />
<br /><br />
Die Gleichung lautet somit wie folgt:<br />
<br /><br />
:<math>\beta=1+k\cdot\frac{M_{Ed}}{V_{Ed}}\cdot\frac{u_1}{W_1}\ge 1,10</math><br /><br />
mit<br /><br />
<br /><br />
:<math> W_1=\int_0^{u_i} |e| dl</math><br /><br />
<br /><br />
und somit bei einer geschlossenen Rechteckstütze mit c1 parallel und c2 senkrecht zur Lastausmitte:<br /><br />
<br /><br />
:<math>W_1=\frac{c_1^2}{2}+c_1c_2+4c_2d+16d^2+2\pi dc_1</math><br />
<br />
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und dem '''Beiwert k'''<br />
[[Datei:Durchstanzen_12a.png|200px|thumb|left|Tabelle Beiwert k ]]<br /><br />
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Bei Decken-Stützenknoten mit zweiachsiger Ausmitte gilt (NA)<ref name = "Q2"/>:<br /><br />
<br /><br />
:<math>W_1=1+\sqrt{(k_y\cdot\frac{M_{Ed,y}}{V_{Ed}}\cdot\frac{u_1}{W_{1,y}})^2+(k_z\cdot\frac{M_{Ed,z}}{V_{Ed}}\cdot\frac{u_1}{W_{1,z}})^2}\ge 1,10</math><br />
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[[Datei:Durchstanzen_(Korrekturfaktor_Beta)_5.png|600px|thumb|left|Tabelle Widerstandsmoment<ref name = "Q2"/>]]<br /><br />
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==Quellen==<br />
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[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]<br />
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|Quality-flag = [[File:quality-flag-white.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite in Bearbeitung|<br />
|Modul-Version = 2015.0240}}</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Durchstanzen_-_Korrekturfaktor_%CE%B2&diff=14970Durchstanzen - Korrekturfaktor β2024-01-31T16:42:20Z<p>Gbolle: /* Ermittlung über Sektormodell */</p>
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==Definition==<br />
<br />
Infolge von Biegung ist die aufgebrachte Querkraft nicht mehr gleichmäßig über den Umfang verteilt, die Belastung einer Seite ist folglich erhöht. Der ''Lasterhöhungsfaktor β'' nach <ref>DIN EN 1992-1-1 (2011-01): Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetonbauwerken, Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau, 6.4.3</ref> berücksichtigt damit diesen Einfluss aus der nicht-rotationssymmetrischen Spannungsverteilung.<br />
Zur Ermittlung des Faktors β stehen ''drei Verfahren'' zur Verfügung. <br /><br />
Diese werden im Folgenden erläutert.<br />
<br /><br />
<br /><br />
<br />
==Konstante Faktoren für ausgesteifte Systeme mit nahezu gleichen Stützweiten==<br />
<br />
Die nachfolgend angegebenen Faktoren gelten für horizontal unverschiebliche, ausgesteifte Systeme mit Stützweitenunterschieden von maximal 25 % und einer Belastung ausschließlich durch Gleichlasten <ref>DIN EN 1992-1-1 (2011-01): Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetonbauwerken, Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau, 6.4.3 (6)</ref>. Die Stützweitenverhältnisse betragen somit <math>0,8\leq l_1/l_2\leq 1,25</math>.<br />
[[Datei:Durchstanzen_10.png|300px|thumb|right| Korrekturfaktor Beta ]]<br />
<br /><br />
<br /><br />
Für diesen Fall können folgende ''konstante Näherungswerte'' angenommen werden(siehe Bild 10):<br />
<br /><br />
*1,10 - für Innenstützen<br />
*1,40 - für Randstützen<br />
*1,35 - für Wandenden (NA)<br />
*1,50 - für Eckstützen<br />
*1,20 - für Wandecken (NA)<br />
<br /><br />
<br /><br />
<br />
===Ermittlung über Sektormodell===<br />
<br /><br />
[[Datei:Durchstanzen_11.png|350px|thumb|right|Sektormodell ]]<br />
Im ersten Schritt sind die Querkraftnulllinien anzusätzen. Diese werden abgeschätzt<br />
oder errechnet (linear-elastisch). Anschließend findet eine Unterteilung<br />
der Lasteinzugsfläche <math>A_{LE}</math> in i-Lasteinleitungssektoren <math>A_i</math> (siehe Bild) statt.<br />
Hierbei sollten mindestens 3-4 Sektoren pro Quadrant betrachtet werden <ref name="Q1" >K. Zilch F. Fingerloos, J. Hegger. Eurocode 2 für Deutschland. Ernst + Sohn, Beuth-Verlag, S. 263-281, 1. Aufl. edition, 2012</ref>.<br />.<br /><br />
Der Lasterhöhungsfaktor ergibt sich somit wie folgt <ref name="Q2" >Prof. Dr.-Ing. Rudolf Baumgart. Durchstanznachweis nach EC 2. Skript Hochschule Darmstadt-University of Applied Sciences, 2012</ref>:<br />
<br /><br />
<br />
:<math> V_{Ed}=e_d \cdot A_{LE}</math><br />
<br />
:<math> \nu_{Ed,m}=V_{Ed} / u_{crit}</math><br />
<br />
:<math> \nu_{Ed,i}=e_d \cdot \frac{A_i}{u_i}</math><br />
<br />
:<math> \beta=max\{ \nu_{Ed,i}/\nu_{Ed,m}\}</math><br />
<br />
wobei:<br />
:{|<br />
|-<br />
| e<sub>d</sub>… || Flächenbelastung innerhalb der Lasteinzugsfläche<br />
|-<br />
| A<sub>LE</sub>… || durch Lastscheiden begrenzte Lasteinzugsfläche<br />
|}<br /><br />
<br />
<br /><br />
<br />
===Genaueres Verfahren===<br />
<br />
nach EC 2-1-1, 6.4.3 (1;2)<br />
<br /><br />
Sind die oben genannten Voraussetzungen nicht erfüllt oder ist die bezogene Ausmitte <math>e/c</math> bei Randstützen größer als 1,2 (wobei c die Stützenabmessung in Richtung der Ausmitte darstellt), ist der Lasterhöhungsfaktor mit genaueren Verfahren<br />
[[Datei:Durchstanzen_12.png|300px|thumb|left|Querkraftverteilung infolge eines Kopfmomentes einer Stütze ]]<br />
zu ermitteln. Hierbei wird die Annahme einer vollplastischen Schubspannungsverteilung am kritischen Rundschnitt getroffen <ref name="Q4" >Prof. Dr-Ing. Jens Minnert. Durchstanzen nach EC 2-1-1 und EC 2-1-1/NA. mb AEC- Fit für den Eurocode, 2012</ref>.<br />
<br /><br />
<br /><br />
Die Gleichung lautet somit wie folgt:<br />
<br /><br />
:<math>\beta=1+k\cdot\frac{M_{Ed}}{V_{Ed}}\cdot\frac{u_1}{W_1}\ge 1,10</math><br /><br />
mit<br /><br />
<br /><br />
:<math> W_1=\int_0^{u_i} |e| dl</math><br /><br />
<br /><br />
und somit bei einer geschlossenen Rechteckstütze mit c1 parallel und c2 senkrecht zur Lastausmitte:<br /><br />
<br /><br />
:<math>W_1=\frac{c_1^2}{2}+c_1c_2+4c_2d+16d^2+2\pi dc_1</math><br />
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und dem '''Beiwert k'''<br />
[[Datei:Durchstanzen_12a.png|200px|thumb|left|Tabelle Beiwert k ]]<br /><br />
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Bei Decken-Stützenknoten mit zweiachsiger Ausmitte gilt (NA)<ref name = "Q2"/>:<br /><br />
<br /><br />
:<math>W_1=1+\sqrt{(k_y\cdot\frac{M_{Ed,y}}{V_{Ed}}\cdot\frac{u_1}{W_{1,y}})^2+(k_z\cdot\frac{M_{Ed,z}}{V_{Ed}}\cdot\frac{u_1}{W_{1,z}})^2}\ge 1,10</math><br />
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[[Datei:Durchstanzen_(Korrekturfaktor_Beta)_5.png|600px|thumb|left|Tabelle Widerstandsmoment<ref name = "Q2"/>]]<br /><br />
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==Quellen==<br />
<references /><br />
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[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]<br />
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{{Seiteninfo(mb)<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-white.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite in Bearbeitung|<br />
|Modul-Version = 2015.0240}}</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Zugkraftdeckung&diff=14947Zugkraftdeckung2024-01-16T12:22:42Z<p>Gbolle: Gbolle verschob die Seite Zugkraftdeckung nach Entwurf:Zugkraftdeckung: Seite im Entwurfsstadium</p>
<hr />
<div>#WEITERLEITUNG [[Entwurf:Zugkraftdeckung]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Baustatik-Wiki:Zugkraftdeckung&diff=14946Baustatik-Wiki:Zugkraftdeckung2024-01-16T12:22:42Z<p>Gbolle: Gbolle verschob die Seite Zugkraftdeckung nach Entwurf:Zugkraftdeckung: Seite im Entwurfsstadium</p>
<hr />
<div>Test</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Baustatik-Wiki:Zugkraftdeckung&diff=14945Baustatik-Wiki:Zugkraftdeckung2024-01-16T12:21:58Z<p>Gbolle: Die Seite wurde neu angelegt: „Test“</p>
<hr />
<div>Test</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Zwangsarten&diff=14944Zwangsarten2024-01-09T15:12:59Z<p>Gbolle: /* Behinderungsgrad */</p>
<hr />
<div>== Unterscheidung in inneren und äußeren Zwang ==<br />
[[Datei:Zwangsarten 1.jpeg|300px|thumb|right|Arten der Verformungsbehinderung beim Auftreten von äußerem Zwang<ref name = "Q1"> Röhling, S.; Meichsner, H.: Rissbildung im Stahlbetonbau. Ursachen - Auswirkung - Maßnahmen. Stuttgart 2018 </ref> <br />]]<br />
<br />
Zwänge entstehen immer dann, wenn die Verformungen eines Bauteils behindert werden. In der Fachliteratur werden die Begriffe innerer und äußerer Zwang nur selten verwendet. <br/><br />
In „Wommelsdorff“<ref name = "Q2"> Wommelsdorff, O.; Albert, A.: Stahlbetonbau. Bemessung und Konstruktion. Teil 1. 10., neu bearbeitete und aktualisierte Auflage. Köln 2011 </ref> werden die Begriffe durch das Auftreten der Zwangsursache und der Zwangsauswirkung voneinander abgegrenzt. Beim inneren Zwang treten die Ursache, z. B. das [[Abfließen der Hydratationswärme]] oder das [[Schwinden]], und die Auswirkung also die entstehenden Spannungen am selben Bauteil auf. Beim äußeren Zwang hingegen entstehen die Zwangsursache und die Zwangsauswirkung an unterschiedlichen Bauteilen.<br/><br />
„Zilch & Zehetmaier“<ref name = "Q3"> Zilch, K.; Zehetmaier, G.: Bemessung im konstruktiven Betonbau. 2., neu bearbeitete und erweiterte Auflage. Springer Verlag 2010 </ref> definieren den inneren Zwang über Verformungen, die sich im Bauteilquerschnitt nicht einstellen können und [[Eigenspannungen]] erzeugen. Als Beispiel wird auch hier das Abfließen der Hydratationswärme und das Bauteilschwinden benannt. Durch eine Verformungsbehinderung oder eine aufgezwungene Verformung von außen wird das betrachtete Bauteil durch Spannungen infolge des äußeren Zwangs beansprucht. Beispiele hierfür sind ungleichmäßige Setzungen und Schwindvorgänge in benachbarten Bauteilen.<br/><br />
Die Definition der Zwangsarten nach „Röhling“<ref name = "Q1"></ref> stimmt mit denen von „Zilch & Zehetmaier“ überein. Beim äußeren Zwang wird jedoch in eine Behinderung am Bauteilende und am Bauteilrand unterschieden. Tritt die Verformungsbehinderung am Bauteilende auf, wie dies z.B. bei Balken oder in Mittelbereichen von Deckenplatten der Fall ist, wird das Bauteil durch zentrische Zwangsspannungen, wenn keine Lasten auf das Bauteil wirken, belastet. Wird das betrachtete Bauteil mittels Arbeitsfuge an ein vorher erstelltes Bauteil angeschlossen, wie dies meist bei dem Betonieren einer Wand auf eine Sohlplatte der Fall ist, entstehen neben den zentrischen auch exzentrische bzw. außermittige Zwangsbeanspruchungen. Durch die flächige Behinderung eines Bauteilrandes, z.B. beim Aufliegen einer Sohlplatte auf dem Untergrund, werden neben den zentrischen und exzentrischen Zwangsspannungen Biegemomente hervorgerufen.<br/><br />
Alle drei oben genannten Fachliteraturquellen stimmen in folgenden Punkten überein. Die statische Bestimmtheit hat keinen Einfluss auf die Entstehung von inneren Zwängen. Voraussetzung für das Auftreten von äußeren Zwängen ist ein statisch unbestimmtes System. Hierbei werden Schnittgrößen im Querschnitt erzeugt, die Auflagerreaktionen benachbarter Bauteile hervorrufen.<br/> <br />
In der einschlägigen Norm DIN EN 1992-1-1<ref name = "Q4"> DIN EN 1992-1-1 Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken. Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau mit Nationalem Anhang. Beuth Verlag GmbH 2016 </ref> werden die Begriffe innerer und äußerer Zwang nicht mehr verwendet. Es ist nur noch die Rede von „Zugspannungen infolge am Bauteil selbst hervorgerufenen Zwangs“ oder von „Zugspannungen infolge außerhalb des Bauteils hervorgerufenen Zwangs“.<br /><br />
Letztlich geht es bei der Unterscheidung zwischen innerem und äußerem Zwang um die Frage, inwieweit nichtlinear verteilte Eigenspannungen ganz oder teilweise Bestandteil der Zwangsbeanspruchungen sind.<br />
<br />
== Unterscheidung in frühen und späten Zwang ==<br />
Neben der Unterscheidung abhängig von der Verformungsbehinderung können Zwangsbeanspruchungen auch in frühen oder späten Zwang eingeteilt werden. Diese Differenzierung bezieht sich auf das zeitliche Auftreten der Zwangsbeanspruchungen.<br /><br />
Der frühe Zwang entsteht während der Erhärtung im Betonbauteil, bei mittleren Bauteildicken in den ersten 3 bis 5 Tagen nach dem Betonieren. In diesem Zeitraum können als Zwangsursachen das Abfließen der Hydratationswärme und das chemische und autogene Schwinden benannt werden.<br /><br />
Die Einteilung in den späten Zwang erfolgt vereinfacht nach dem Abfließen der Hydratationswärme, also nach der Erhärtung. Temperaturänderungen im Tages- und Jahresverlauf, Setzungen und das Trocknungsschwinden werden hier eingeordnet.<ref name = "Q1"></ref> <br /><br />
In der Norm DIN EN 1992-1-1 werden diese beiden Begriffe als Grundlage für den Ansatz der Betonzugfestigkeit verwendet. Da beim frühen Zwang die Festigkeitsentwicklung noch nicht abgeschlossen ist, darf diese verringert angesetzt werden. Beim späten Zwang hingegen sind die Normwerte der Festigkeit erreicht und es muss die mittlere Zugfestigkeit, mindestens jedoch ein Wert von 3,0 N/mm<sup>2</sup> angesetzt werden. Ausführlicher wird die Thematik der Berechnung im Kapitel [[Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung]] behandelt.<br />
<br />
== Spannungsanteile ==<br />
[[Datei:Zwangsarten 2.jpeg|500px|thumb|right|Spannungsanteile bei einer Temperatureinwirkung<ref name = "Q1"></ref> ]]<br />
<br />
Grundsätzlich kann jede Normalspannungsverteilung als Gesamtwirkung aus folgenden drei Spannungsanteilen betrachtet werden:<br />
* konstante Spannungen<br />
* linear veränderliche Spannungen<br />
* verbleibende nichtlineare Spannungen (Eigenspannung)<br />
Dies gilt natürlich auch für Zwangsspannungen. Bei reinem äußeren Zwang entfällt der Anteil nichtlinearer Eigenspannungen.<br />
<br />
=== konstante Spannungen ===<br />
Eine konstante Spannungsverteilung über den Querschnitt wird auch als zentrische Zwangsspannung bezeichnet. Zentrische Zwangsspannungen treten sowohl bei innerem als auch bei äußerem Zwang auf und entstehen zum Beispiel durch das Abfließen der Hydratationswärme oder das Bauteilschwinden. Übersteigen die entstehenden Spannungen die Betonzugfestigkeit, entstehen Trennrisse, die durch das Bauteil verlaufen. Die Breite dieser Risse muss durch eine Mindestbewehrung nach DIN EN 1992-1-1 begrenzt werden.<br />
<br />
=== linear veränderliche Spannungen ===<br />
Bei einer linearen Spannungsverteilung entsteht im Querschnitt ein Biegemoment. Dieses Biegemoment sorgt beim Überschreiten der Betonzugfestigkeit auf der Zugseite für die Entstehung von Biegerissen. Auch diese Risse müssen durch die oben genannte Mindestbewehrung begrenzt werden.<br /><br />
Eine lineare Spannungsverteilung entsteht zum Beispiel, wenn ein Bauteil einer Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außenseite ausgesetzt ist.<br />
<br />
=== verbleibende nichtlineare Spannungen (Eigenspannung) ===<br />
[[Datei:Zwangsarten 3.jpeg|300px|thumb|right|Verteilung der Temperatur und der Spannungen im Bauteilquerschnitt <ref name = "Q5"> Lohmeyer, G.; Ebeling, K.: Weiße Wannen - einfach und sicher. Konstruktion und Ausführung wasserundurchlässiger Bauwerke aus Beton. 11. überarbeitete Auflage. Düsseldorf 2018 </ref> ]]<br />
[[Datei:Zwangsarten 4.jpeg|300px|thumb|right|Verteilung der Feuchtigkeit und der Spannungen im Bauteilquerschnitt<ref name = "Q1"></ref> ]]<br />
<br />
Die verbleibenden nichtlinearen Spannungen im Bauteilquerschnitt werden auch als Eigenspannungen bezeichnet. <br/><br />
Ausschließlich nichtlinear verteilte Spannungen entstehen nur, wenn sich das Bauteil ansonsten frei verformen kann und ihm von außen keine Verformung aufgezwungen wird.<br />
Nichtlinear verteilte Spannungen setzen i. d. R. eine nichtlineare Temperaturverteilung, z. B. durch das Abfließen der Hydratationswärme, oder eine nichtlineare Feuchtigkeitsverteilung, z. B. durch Schwindvorgänge, über den Querschnitt voraus. Wie aus den nebenstehenden Bildern zu erkennen ist, ähneln sich beide Verteilungen, nur zeitlich liegen diese auseinander. <br/><br />
Die nichtlineare Temperaturverteilung infolge der Wärmeentwicklung im jungen Beton entsteht innerhalb der ersten Tage nach dem Betonieren. Aufgrund der höheren Temperatur des Bauteilkernes möchte dieser sich ausdehnen, wird aber vom kühleren Rand an seiner Verformung gehindert. Hieraus resultieren Druckspannungen im Kern und Zugspannungen am Rand, welche bis zum Erreichen des Temperaturmaximums in ihrer Größe ansteigen. Wird das Bauteil innerhalb dieses Zeitraumes ausgeschalt, kühlt sich die Bauteiloberfläche weiter ab und die Zugspannungen am Bauteilrand erhöhen sich. Bei einer Temperaturdifferenz zwischen dem Kern und dem Rand des Bauteils von ΔT ≥ 15 K kann es an der Bauteiloberfläche zu Rissen kommen.<br/><br />
Eine nichtlineare Feuchtigkeitsverteilung entsteht durch das Austrocknen des Querschnittes. Aufgrund der Feuchtigkeitsabgabe an die Umgebungsluft zieht sich der Beton am Bauteilrand zusammen. Diese Volumenverringerung infolge des Schwindens wird durch den feuchteren Bauteilkern behindert. Am Bauteilrand entstehen somit Zug- und im Bauteilkern Druckspannungen.<br/><br />
Sowohl aus der Temperatur- als auch aus der Feuchtigkeitsverteilung lassen sich unter dem Grundsatz des Ebenbleibens der Querschnitte Dehnungsprofile ableiten. Bei Bauteilen größerer Dicke sind diese Dehnungsprofile stärker ausgebildet als bei Bauteilen geringerer Dicke und daher nicht zu vernachlässigen. Eine Einschränkung der auftretenden Dehnungen erfolgt durch die gegenseitige Behinderung der Bauteilfasern oder durch die Behinderung des Schwindens des Betons in der Nähe des Bewehrungsstahls.<br/><br />
Die Größe der nichtlinear verteilten Spannungen ist abhängig von der Größe der Dehnungsdifferenz zwischen Bauteilkern und -rand. Übersteigen die Zugspannungen am Bauteilrand die zu diesem Zeitpunkt wirksame Zugfestigkeit des Betons, entstehen in der Bauteiloberfläche Schalen- bzw. Oberflächenrisse mit geringer Tiefe, welche die Wasserundurchlässigkeit des Bauteils nicht beeinträchtigen. Dies ist z. B. bei einer Temperaturdifferenz zwischen Bauteilkern und Bauteilrand von ΔT ≥ 15 K der Fall. Beim Abkühlen des Bauteils entstehen am Bauteilrand Druckspannungen, welche die Risse verschließen. Eine Schädigung des Betonquerschnittes bleibt jedoch bestehen und kann Ausgangspunkt weiterer Risse sein.<ref name = "Q1"></ref><br />
<br />
== Behinderungsgrad ==<br />
[[Datei:Zwangsarten 5.png|380px|thumb|right|Prinzipielle Darstellung des Behinderungsgrades am Beispiel der Dehnungsbehinderung]]<br />
Um abschätzen zu können, wie stark die Verformungen eines Bauteils behindert werden, kann ein Behinderungsgrad ermittelt werden. Dieser Behinderungsgrad kann sowohl für eine reine Dehnbehinderung als auch für eine Krümmungsbehinderung definiert werden.<ref name = "Q1"></ref><br /><br />
Der Grad der Dehnungsbehinderung R lässt sich nach <ref name = "Q1"></ref> aus dem Verhältnis der behinderten Dehnung Δε<sub>beh</sub> zur Gesamtdehnung ε<sub>0</sub> ermitteln.<br />
<br />
:: <math> R = 1 - \cfrac{ \epsilon_{frei}}{\epsilon_0} = \cfrac{ \epsilon_{beh}}{\epsilon_0} </math><br />
<br />
:::{|style="margin: left"<br />
| <math> \epsilon_{frei} </math> || freie Dehnung<br />
|-<br />
| <math> \epsilon_0 </math> || Gesamtdehnung, die dem Bauteil aufgezwungen wird (Dehnung, die das Bauteil bei ungehinderter Verformung realisieren würde)<br />
|-<br />
| <math> \epsilon_{beh} </math> || Dehnung, die behindert wird und sich nicht einstellen kann<br />
|-<br />
| || <math> \epsilon_{beh} = \epsilon_0 - \epsilon_{frei} </math><br />
|}<br />
Der Grad der Dehnungsbehinderung kann auch aus dem Verhältnis der Steifigkeiten des behindernden und des behinderten Bauteils ermittelt werden.<br />
<br />
:: <math> R = \cfrac{S_2 \cdot L_1}{S_1 \cdot L_2 + S_2 \cdot L_1} </math><br />
<br />
:::{|<br />
| <math> S_1 = A_1 \cdot E_1 </math> || Dehnsteifigkeit für das behinderte Bauteil<br />
|-<br />
| <math> S_2 = A_2 \cdot E_2 </math> || Dehnsteifigkeit für das behindernde Bauteil<br />
|-<br />
| <math> A </math> || Querschnittsfläche<br />
|-<br />
| <math> E </math> || Elastizitätsmodul<br />
|-<br />
| <math> L_1 </math> || Länge des behinderten Bauteils<br />
|-<br />
| <math> L_2 </math> || Länge des behindernden Bauteils<br />
|}<br />
<br />
Aufgrund des ansteigenden Elastizitätsmoduls und der damit ansteigenden Steifigkeit beim Erhärten des behinderten Bauteils ist der Behinderungsgrad nicht konstant und nimmt mit zunehmendem Bauteilalter ab. Durch Risse verringert sich die Steifigkeit im Bauteil, sodass sich der Behinderungsgrad erhöht und die Gefahr der weiteren Rissbildung ansteigt.<br /><br />
Je größer der Wert des Behinderungsgrades ist, desto mehr wird die freie Verformungsfähigkeit des behinderten Bauteils eingeschränkt. Bei einem Behinderungsgrad von R = 1,0 ist die freie Verformung vollständig behindert und man spricht vom „vollen Zwang“. Meist ergibt sich der Behinderungsgrad jedoch zu R < 1,0, sodass sich das behinderte Bauteil verformen kann und vom „teilweisen Zwang“ die Rede ist.<ref name = "Q1"></ref><br /><br />
Die Krümmungsbehinderung entsteht durch eine über den Querschnitt linear verteilte Dehnung und ist wie nachfolgend definiert.<br />
<br />
:: <math> K = \cfrac{I_2 \cdot E_2}{I_1 \cdot E_1 + I_2 \cdot E_2} </math><br />
<br />
:::{|<br />
| <math> I_1 </math> || Trägheitsmoment des behinderten Bauteils<br />
|-<br />
| <math> I_2 </math> || Trägheitsmoment des behindernden Bauteils<br />
|-<br />
| <math> E_1 </math> || Elastizitätsmodul des behinderten Bauteils<br />
|-<br />
| <math> E_2 </math> || Elastizitätsmodul des behindernden Bauteils<br />
|}<br />
<br />
In Kombination mit der Dehnungsbehinderung führt die Behinderung der Krümmung zu einer Spannungsverteilung aus zentrischen Zwangsspannungen über die Wandhöhe.<br /><br />
Bei einem biegesteifen Auflager ist die Krümmung vollständig behindert und es treten neben den horizontalen Zwangsschnittgrößen Vertikalkräfte auf, die zu horizontalen Rissen in z.B. der Arbeitsfuge zwischen einer Wand und einer Sohlplatte, führen. Bei einem biegeweichen Auflager hingegen kann sich eine Krümmung einstellen, sodass in der Verbundfuge keine Vertikalkräfte entstehen und die Spannungsverteilung zum Wandkopf hin auf Null fällt.<ref name = "Q1"></ref><br />
<br />
== Verringerung der Zwangsbeanspruchung ==<br />
Durch eine Verringerung der Bauteiltemperatur können die Dehnungen im Bauteil verringert werden, sodass die entstehenden Zugspannungen eine geringere Größe annehmen. Dies bezieht sowohl die Bauteilerwärmung vor dem Abfließen der Hydratationswärme, beeinflussbar durch die Menge und die Art des Zementes, als auch die Erwärmung infolge Sonneneinstrahlung mit ein. Außerdem kann durch entsprechende Maßnahmen der Zeitraum bis zum Erreichen der Maximaltemperatur im Bauteilquerschnitt verlängert werden, sodass sich am Bauteilrand eine größere Zugfestigkeit entwickeln kann.<ref name = "Q6"> Lohmeyer, G.; Ebeling, K.: Weiße Wannen - einfach und sicher. Konstruktion und Ausführung wasserundurchlässiger Bauwerke aus Beton. 9., überarbeitete und erweiterte Auflage. Düsseldorf 2009 </ref><br /><br />
Durch eine Dämmung des Bauteils nach dem Betonieren, kann zum Beispiel die Temperaturdifferenz im Bauteilquerschnitt verringert werden, sodass geringere Eigenspannungen entstehen. Es ist jedoch darauf zu achten, dass hierbei die Bauteiltemperatur im Gesamten angehoben wird und dadurch beim Abfließen der Hydratationswärme größere Zugspannungen entstehen.<br /><br />
Zusätzlich dazu sollte das Bauteil möglichst langsam abkühlen und austrocknen, damit die Relaxation langsam entstehende Zugspannungen abbauen kann.<br /><br />
Neben betontechnologischen Maßnahmen können die entstehenden Spannungen auch durch eine konstruktive Verringerung der Verformungsbehinderungen reduziert werden. Bei der Planung von Sohlplatten sollte die Gleitfähigkeit auf dem Untergrund beachtet bzw. sichergestellt werden und in Wänden verringert die Anordnung von Fugen die Zwangsspannungen.<ref name = "Q1"></ref><br />
<br />
== Quellen ==<br />
:''Fachliteratur / Normen''<br />
<references/><br />
<br />
<br />
{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-white.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite in Bearbeitung}}<br />
[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Zwangsarten&diff=14943Zwangsarten2024-01-09T15:11:42Z<p>Gbolle: /* Behinderungsgrad */</p>
<hr />
<div>== Unterscheidung in inneren und äußeren Zwang ==<br />
[[Datei:Zwangsarten 1.jpeg|300px|thumb|right|Arten der Verformungsbehinderung beim Auftreten von äußerem Zwang<ref name = "Q1"> Röhling, S.; Meichsner, H.: Rissbildung im Stahlbetonbau. Ursachen - Auswirkung - Maßnahmen. Stuttgart 2018 </ref> <br />]]<br />
<br />
Zwänge entstehen immer dann, wenn die Verformungen eines Bauteils behindert werden. In der Fachliteratur werden die Begriffe innerer und äußerer Zwang nur selten verwendet. <br/><br />
In „Wommelsdorff“<ref name = "Q2"> Wommelsdorff, O.; Albert, A.: Stahlbetonbau. Bemessung und Konstruktion. Teil 1. 10., neu bearbeitete und aktualisierte Auflage. Köln 2011 </ref> werden die Begriffe durch das Auftreten der Zwangsursache und der Zwangsauswirkung voneinander abgegrenzt. Beim inneren Zwang treten die Ursache, z. B. das [[Abfließen der Hydratationswärme]] oder das [[Schwinden]], und die Auswirkung also die entstehenden Spannungen am selben Bauteil auf. Beim äußeren Zwang hingegen entstehen die Zwangsursache und die Zwangsauswirkung an unterschiedlichen Bauteilen.<br/><br />
„Zilch & Zehetmaier“<ref name = "Q3"> Zilch, K.; Zehetmaier, G.: Bemessung im konstruktiven Betonbau. 2., neu bearbeitete und erweiterte Auflage. Springer Verlag 2010 </ref> definieren den inneren Zwang über Verformungen, die sich im Bauteilquerschnitt nicht einstellen können und [[Eigenspannungen]] erzeugen. Als Beispiel wird auch hier das Abfließen der Hydratationswärme und das Bauteilschwinden benannt. Durch eine Verformungsbehinderung oder eine aufgezwungene Verformung von außen wird das betrachtete Bauteil durch Spannungen infolge des äußeren Zwangs beansprucht. Beispiele hierfür sind ungleichmäßige Setzungen und Schwindvorgänge in benachbarten Bauteilen.<br/><br />
Die Definition der Zwangsarten nach „Röhling“<ref name = "Q1"></ref> stimmt mit denen von „Zilch & Zehetmaier“ überein. Beim äußeren Zwang wird jedoch in eine Behinderung am Bauteilende und am Bauteilrand unterschieden. Tritt die Verformungsbehinderung am Bauteilende auf, wie dies z.B. bei Balken oder in Mittelbereichen von Deckenplatten der Fall ist, wird das Bauteil durch zentrische Zwangsspannungen, wenn keine Lasten auf das Bauteil wirken, belastet. Wird das betrachtete Bauteil mittels Arbeitsfuge an ein vorher erstelltes Bauteil angeschlossen, wie dies meist bei dem Betonieren einer Wand auf eine Sohlplatte der Fall ist, entstehen neben den zentrischen auch exzentrische bzw. außermittige Zwangsbeanspruchungen. Durch die flächige Behinderung eines Bauteilrandes, z.B. beim Aufliegen einer Sohlplatte auf dem Untergrund, werden neben den zentrischen und exzentrischen Zwangsspannungen Biegemomente hervorgerufen.<br/><br />
Alle drei oben genannten Fachliteraturquellen stimmen in folgenden Punkten überein. Die statische Bestimmtheit hat keinen Einfluss auf die Entstehung von inneren Zwängen. Voraussetzung für das Auftreten von äußeren Zwängen ist ein statisch unbestimmtes System. Hierbei werden Schnittgrößen im Querschnitt erzeugt, die Auflagerreaktionen benachbarter Bauteile hervorrufen.<br/> <br />
In der einschlägigen Norm DIN EN 1992-1-1<ref name = "Q4"> DIN EN 1992-1-1 Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken. Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau mit Nationalem Anhang. Beuth Verlag GmbH 2016 </ref> werden die Begriffe innerer und äußerer Zwang nicht mehr verwendet. Es ist nur noch die Rede von „Zugspannungen infolge am Bauteil selbst hervorgerufenen Zwangs“ oder von „Zugspannungen infolge außerhalb des Bauteils hervorgerufenen Zwangs“.<br /><br />
Letztlich geht es bei der Unterscheidung zwischen innerem und äußerem Zwang um die Frage, inwieweit nichtlinear verteilte Eigenspannungen ganz oder teilweise Bestandteil der Zwangsbeanspruchungen sind.<br />
<br />
== Unterscheidung in frühen und späten Zwang ==<br />
Neben der Unterscheidung abhängig von der Verformungsbehinderung können Zwangsbeanspruchungen auch in frühen oder späten Zwang eingeteilt werden. Diese Differenzierung bezieht sich auf das zeitliche Auftreten der Zwangsbeanspruchungen.<br /><br />
Der frühe Zwang entsteht während der Erhärtung im Betonbauteil, bei mittleren Bauteildicken in den ersten 3 bis 5 Tagen nach dem Betonieren. In diesem Zeitraum können als Zwangsursachen das Abfließen der Hydratationswärme und das chemische und autogene Schwinden benannt werden.<br /><br />
Die Einteilung in den späten Zwang erfolgt vereinfacht nach dem Abfließen der Hydratationswärme, also nach der Erhärtung. Temperaturänderungen im Tages- und Jahresverlauf, Setzungen und das Trocknungsschwinden werden hier eingeordnet.<ref name = "Q1"></ref> <br /><br />
In der Norm DIN EN 1992-1-1 werden diese beiden Begriffe als Grundlage für den Ansatz der Betonzugfestigkeit verwendet. Da beim frühen Zwang die Festigkeitsentwicklung noch nicht abgeschlossen ist, darf diese verringert angesetzt werden. Beim späten Zwang hingegen sind die Normwerte der Festigkeit erreicht und es muss die mittlere Zugfestigkeit, mindestens jedoch ein Wert von 3,0 N/mm<sup>2</sup> angesetzt werden. Ausführlicher wird die Thematik der Berechnung im Kapitel [[Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung]] behandelt.<br />
<br />
== Spannungsanteile ==<br />
[[Datei:Zwangsarten 2.jpeg|500px|thumb|right|Spannungsanteile bei einer Temperatureinwirkung<ref name = "Q1"></ref> ]]<br />
<br />
Grundsätzlich kann jede Normalspannungsverteilung als Gesamtwirkung aus folgenden drei Spannungsanteilen betrachtet werden:<br />
* konstante Spannungen<br />
* linear veränderliche Spannungen<br />
* verbleibende nichtlineare Spannungen (Eigenspannung)<br />
Dies gilt natürlich auch für Zwangsspannungen. Bei reinem äußeren Zwang entfällt der Anteil nichtlinearer Eigenspannungen.<br />
<br />
=== konstante Spannungen ===<br />
Eine konstante Spannungsverteilung über den Querschnitt wird auch als zentrische Zwangsspannung bezeichnet. Zentrische Zwangsspannungen treten sowohl bei innerem als auch bei äußerem Zwang auf und entstehen zum Beispiel durch das Abfließen der Hydratationswärme oder das Bauteilschwinden. Übersteigen die entstehenden Spannungen die Betonzugfestigkeit, entstehen Trennrisse, die durch das Bauteil verlaufen. Die Breite dieser Risse muss durch eine Mindestbewehrung nach DIN EN 1992-1-1 begrenzt werden.<br />
<br />
=== linear veränderliche Spannungen ===<br />
Bei einer linearen Spannungsverteilung entsteht im Querschnitt ein Biegemoment. Dieses Biegemoment sorgt beim Überschreiten der Betonzugfestigkeit auf der Zugseite für die Entstehung von Biegerissen. Auch diese Risse müssen durch die oben genannte Mindestbewehrung begrenzt werden.<br /><br />
Eine lineare Spannungsverteilung entsteht zum Beispiel, wenn ein Bauteil einer Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außenseite ausgesetzt ist.<br />
<br />
=== verbleibende nichtlineare Spannungen (Eigenspannung) ===<br />
[[Datei:Zwangsarten 3.jpeg|300px|thumb|right|Verteilung der Temperatur und der Spannungen im Bauteilquerschnitt <ref name = "Q5"> Lohmeyer, G.; Ebeling, K.: Weiße Wannen - einfach und sicher. Konstruktion und Ausführung wasserundurchlässiger Bauwerke aus Beton. 11. überarbeitete Auflage. Düsseldorf 2018 </ref> ]]<br />
[[Datei:Zwangsarten 4.jpeg|300px|thumb|right|Verteilung der Feuchtigkeit und der Spannungen im Bauteilquerschnitt<ref name = "Q1"></ref> ]]<br />
<br />
Die verbleibenden nichtlinearen Spannungen im Bauteilquerschnitt werden auch als Eigenspannungen bezeichnet. <br/><br />
Ausschließlich nichtlinear verteilte Spannungen entstehen nur, wenn sich das Bauteil ansonsten frei verformen kann und ihm von außen keine Verformung aufgezwungen wird.<br />
Nichtlinear verteilte Spannungen setzen i. d. R. eine nichtlineare Temperaturverteilung, z. B. durch das Abfließen der Hydratationswärme, oder eine nichtlineare Feuchtigkeitsverteilung, z. B. durch Schwindvorgänge, über den Querschnitt voraus. Wie aus den nebenstehenden Bildern zu erkennen ist, ähneln sich beide Verteilungen, nur zeitlich liegen diese auseinander. <br/><br />
Die nichtlineare Temperaturverteilung infolge der Wärmeentwicklung im jungen Beton entsteht innerhalb der ersten Tage nach dem Betonieren. Aufgrund der höheren Temperatur des Bauteilkernes möchte dieser sich ausdehnen, wird aber vom kühleren Rand an seiner Verformung gehindert. Hieraus resultieren Druckspannungen im Kern und Zugspannungen am Rand, welche bis zum Erreichen des Temperaturmaximums in ihrer Größe ansteigen. Wird das Bauteil innerhalb dieses Zeitraumes ausgeschalt, kühlt sich die Bauteiloberfläche weiter ab und die Zugspannungen am Bauteilrand erhöhen sich. Bei einer Temperaturdifferenz zwischen dem Kern und dem Rand des Bauteils von ΔT ≥ 15 K kann es an der Bauteiloberfläche zu Rissen kommen.<br/><br />
Eine nichtlineare Feuchtigkeitsverteilung entsteht durch das Austrocknen des Querschnittes. Aufgrund der Feuchtigkeitsabgabe an die Umgebungsluft zieht sich der Beton am Bauteilrand zusammen. Diese Volumenverringerung infolge des Schwindens wird durch den feuchteren Bauteilkern behindert. Am Bauteilrand entstehen somit Zug- und im Bauteilkern Druckspannungen.<br/><br />
Sowohl aus der Temperatur- als auch aus der Feuchtigkeitsverteilung lassen sich unter dem Grundsatz des Ebenbleibens der Querschnitte Dehnungsprofile ableiten. Bei Bauteilen größerer Dicke sind diese Dehnungsprofile stärker ausgebildet als bei Bauteilen geringerer Dicke und daher nicht zu vernachlässigen. Eine Einschränkung der auftretenden Dehnungen erfolgt durch die gegenseitige Behinderung der Bauteilfasern oder durch die Behinderung des Schwindens des Betons in der Nähe des Bewehrungsstahls.<br/><br />
Die Größe der nichtlinear verteilten Spannungen ist abhängig von der Größe der Dehnungsdifferenz zwischen Bauteilkern und -rand. Übersteigen die Zugspannungen am Bauteilrand die zu diesem Zeitpunkt wirksame Zugfestigkeit des Betons, entstehen in der Bauteiloberfläche Schalen- bzw. Oberflächenrisse mit geringer Tiefe, welche die Wasserundurchlässigkeit des Bauteils nicht beeinträchtigen. Dies ist z. B. bei einer Temperaturdifferenz zwischen Bauteilkern und Bauteilrand von ΔT ≥ 15 K der Fall. Beim Abkühlen des Bauteils entstehen am Bauteilrand Druckspannungen, welche die Risse verschließen. Eine Schädigung des Betonquerschnittes bleibt jedoch bestehen und kann Ausgangspunkt weiterer Risse sein.<ref name = "Q1"></ref><br />
<br />
== Behinderungsgrad ==<br />
[[Datei:Zwangsarten 5.png|380px|thumb|right|Verteilung der Temperatur und der Spannungen im Bauteilquerschnitt]]<br />
Um abschätzen zu können, wie stark die Verformungen eines Bauteils behindert werden, kann ein Behinderungsgrad ermittelt werden. Dieser Behinderungsgrad kann sowohl für eine reine Dehnbehinderung als auch für eine Krümmungsbehinderung definiert werden.<ref name = "Q1"></ref><br /><br />
Der Grad der Dehnungsbehinderung R lässt sich nach <ref name = "Q1"></ref> aus dem Verhältnis der behinderten Dehnung Δε<sub>beh</sub> zur Gesamtdehnung ε<sub>0</sub> ermitteln.<br />
<br />
:: <math> R = 1 - \cfrac{ \epsilon_{frei}}{\epsilon_0} = \cfrac{ \epsilon_{beh}}{\epsilon_0} </math><br />
<br />
:::{|style="margin: left"<br />
| <math> \epsilon_{frei} </math> || freie Dehnung<br />
|-<br />
| <math> \epsilon_0 </math> || Gesamtdehnung, die dem Bauteil aufgezwungen wird (Dehnung, die das Bauteil bei ungehinderter Verformung realisieren würde)<br />
|-<br />
| <math> \epsilon_{beh} </math> || Dehnung, die behindert wird und sich nicht einstellen kann<br />
|-<br />
| || <math> \epsilon_{beh} = \epsilon_0 - \epsilon_{frei} </math><br />
|}<br />
Der Grad der Dehnungsbehinderung kann auch aus dem Verhältnis der Steifigkeiten des behindernden und des behinderten Bauteils ermittelt werden.<br />
<br />
:: <math> R = \cfrac{S_2 \cdot L_1}{S_1 \cdot L_2 + S_2 \cdot L_1} </math><br />
<br />
:::{|<br />
| <math> S_1 = A_1 \cdot E_1 </math> || Dehnsteifigkeit für das behinderte Bauteil<br />
|-<br />
| <math> S_2 = A_2 \cdot E_2 </math> || Dehnsteifigkeit für das behindernde Bauteil<br />
|-<br />
| <math> A </math> || Querschnittsfläche<br />
|-<br />
| <math> E </math> || Elastizitätsmodul<br />
|-<br />
| <math> L_1 </math> || Länge des behinderten Bauteils<br />
|-<br />
| <math> L_2 </math> || Länge des behindernden Bauteils<br />
|}<br />
<br />
Aufgrund des ansteigenden Elastizitätsmoduls und der damit ansteigenden Steifigkeit beim Erhärten des behinderten Bauteils ist der Behinderungsgrad nicht konstant und nimmt mit zunehmendem Bauteilalter ab. Durch Risse verringert sich die Steifigkeit im Bauteil, sodass sich der Behinderungsgrad erhöht und die Gefahr der weiteren Rissbildung ansteigt.<br /><br />
Je größer der Wert des Behinderungsgrades ist, desto mehr wird die freie Verformungsfähigkeit des behinderten Bauteils eingeschränkt. Bei einem Behinderungsgrad von R = 1,0 ist die freie Verformung vollständig behindert und man spricht vom „vollen Zwang“. Meist ergibt sich der Behinderungsgrad jedoch zu R < 1,0, sodass sich das behinderte Bauteil verformen kann und vom „teilweisen Zwang“ die Rede ist.<ref name = "Q1"></ref><br /><br />
Die Krümmungsbehinderung entsteht durch eine über den Querschnitt linear verteilte Dehnung und ist wie nachfolgend definiert.<br />
<br />
:: <math> K = \cfrac{I_2 \cdot E_2}{I_1 \cdot E_1 + I_2 \cdot E_2} </math><br />
<br />
:::{|<br />
| <math> I_1 </math> || Trägheitsmoment des behinderten Bauteils<br />
|-<br />
| <math> I_2 </math> || Trägheitsmoment des behindernden Bauteils<br />
|-<br />
| <math> E_1 </math> || Elastizitätsmodul des behinderten Bauteils<br />
|-<br />
| <math> E_2 </math> || Elastizitätsmodul des behindernden Bauteils<br />
|}<br />
<br />
In Kombination mit der Dehnungsbehinderung führt die Behinderung der Krümmung zu einer Spannungsverteilung aus zentrischen Zwangsspannungen über die Wandhöhe.<br /><br />
Bei einem biegesteifen Auflager ist die Krümmung vollständig behindert und es treten neben den horizontalen Zwangsschnittgrößen Vertikalkräfte auf, die zu horizontalen Rissen in z.B. der Arbeitsfuge zwischen einer Wand und einer Sohlplatte, führen. Bei einem biegeweichen Auflager hingegen kann sich eine Krümmung einstellen, sodass in der Verbundfuge keine Vertikalkräfte entstehen und die Spannungsverteilung zum Wandkopf hin auf Null fällt.<ref name = "Q1"></ref><br />
<br />
== Verringerung der Zwangsbeanspruchung ==<br />
Durch eine Verringerung der Bauteiltemperatur können die Dehnungen im Bauteil verringert werden, sodass die entstehenden Zugspannungen eine geringere Größe annehmen. Dies bezieht sowohl die Bauteilerwärmung vor dem Abfließen der Hydratationswärme, beeinflussbar durch die Menge und die Art des Zementes, als auch die Erwärmung infolge Sonneneinstrahlung mit ein. Außerdem kann durch entsprechende Maßnahmen der Zeitraum bis zum Erreichen der Maximaltemperatur im Bauteilquerschnitt verlängert werden, sodass sich am Bauteilrand eine größere Zugfestigkeit entwickeln kann.<ref name = "Q6"> Lohmeyer, G.; Ebeling, K.: Weiße Wannen - einfach und sicher. Konstruktion und Ausführung wasserundurchlässiger Bauwerke aus Beton. 9., überarbeitete und erweiterte Auflage. Düsseldorf 2009 </ref><br /><br />
Durch eine Dämmung des Bauteils nach dem Betonieren, kann zum Beispiel die Temperaturdifferenz im Bauteilquerschnitt verringert werden, sodass geringere Eigenspannungen entstehen. Es ist jedoch darauf zu achten, dass hierbei die Bauteiltemperatur im Gesamten angehoben wird und dadurch beim Abfließen der Hydratationswärme größere Zugspannungen entstehen.<br /><br />
Zusätzlich dazu sollte das Bauteil möglichst langsam abkühlen und austrocknen, damit die Relaxation langsam entstehende Zugspannungen abbauen kann.<br /><br />
Neben betontechnologischen Maßnahmen können die entstehenden Spannungen auch durch eine konstruktive Verringerung der Verformungsbehinderungen reduziert werden. Bei der Planung von Sohlplatten sollte die Gleitfähigkeit auf dem Untergrund beachtet bzw. sichergestellt werden und in Wänden verringert die Anordnung von Fugen die Zwangsspannungen.<ref name = "Q1"></ref><br />
<br />
== Quellen ==<br />
:''Fachliteratur / Normen''<br />
<references/><br />
<br />
<br />
{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-white.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite in Bearbeitung}}<br />
[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Datei:Zwangsarten_5.png&diff=14942Datei:Zwangsarten 5.png2024-01-09T15:08:14Z<p>Gbolle: </p>
<hr />
<div></div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Zwang_-_verringerte_Zwangsbeanspruchung_in_einer_Sohlplatte_(Bsp.)&diff=14941Zwang - verringerte Zwangsbeanspruchung in einer Sohlplatte (Bsp.)2024-01-07T20:37:30Z<p>Gbolle: /* Ermittlung der zulässigen Rissbreite */</p>
<hr />
<div>= Beispiel 1 - Mindestbewehrung zur Begrenzung der Rissbreite in einer Sohlplatte für eine verringerte Zwangsbeanspruchung =<br />
<br />
== Aufgabenstellung ==<br />
[[Datei:Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung fuer eine Sohlplatte (Bsp) 1.jpeg|300px|thumb|right|Querschnitt der Sohlplatte]]<br />
<br />
Für die gegebene Sohlplatte aus Stahlbeton ist zu überprüfen, ob die statisch erforderliche Bewehrung auch die Anforderungen für die Mindestbewehrung zur Begrenzung der Rissbreite erfüllt oder ob hier zusätzliche Bewehrung einzulegen ist. Hierbei soll eine Beanspruchung aus frühem Zwang betrachtet werden. Die infolge der teilweisen Verschieblichkeit der Sohlplatte auf dem Untergrund verminderte Zwangsspannung wird dabei als Bemessungsgröße verwendet.<br /><br />
Im zugehörigen Beispiel "[[Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung für eine Sohlplatte (Bsp.)]]" wird die Ermittlung der Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung für eine vollständige Verschiebungsbehinderung der Platte durchgeführt. Die Berechnungsergebnisse werden miteinander verglichen.<br />
<br /><br />
<br /><br />
Diese Ermittlung der verminderten Zwangsbeanspruchung gilt als Ergänzung zur DIN EN 1992-1-1<ref name = "Q1"> DIN EN 1992-1-1 Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken. Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau mit Nationalem Anhang. Beuth Verlag GmbH 2016 </ref> und wird im "Lohmeyer Stahlbetonbau" <ref name = "Q2"> Baar, S.; Ebeling, K.: Lohmeyer Stahlbetonbau. Bemessung - Konstruktion - Ausführung. 10.Auflage. Wiesbaden 2017 </ref> empfohlen. <br/><br />
Diese Empfehlung darf nur für eine Beanspruchung aus dem Abfließen der Hydratationswärme angewendet werden, wenn ein späterer Zwang mit Sicherheit ausgeschlossen werden kann.<br/><br />
<br />
=== Vorgaben ===<br />
<br />
:{|<br />
|-<br />
| Sohlplattenabmessungen L / B / h: || 17,00 / 15,00 / 0,50 m<br />
|-<br />
| Expositionsklasse: || XC2 - Gründungsbauteil<br />
|-<br />
| Betonfestigkeitsklasse: || C35/45<br />
|-<br />
| Betonzugfestigkeit: || f<sub>ctm</sub> = 3,2 N/mm<sup>2</sup><br />
|-<br />
| Bewehrung aus der Statik: || ø 16, s = 20 cm<br />
|-<br />
| || a<sub>s,o</sub> = a<sub>s,u</sub> = 10,05 cm<sup>2</sup>/m<br />
|-<br />
| Betondeckung: || c<sub>v</sub> = c<sub>nom</sub> = 20 + 15 + 20 = 55 mm <br />
|-<br />
| Unterkonstruktion: || Unterbeton mit Flügelglättung und 2 Lagen PE-Folie<br />
|}<br />
Eine Beanspruchung aus spätem Zwang kann ausgeschlossen werden.<br/><br />
Es ist eine zentrische Zwangsbeanspruchung aus dem Abfließen der Hydratationswärme maßgebend.<br />
<br />
== Lösung ==<br />
<br />
=== Ermittlung der zulässigen Rissbreite ===<br />
<br />
Die Sohlplatte besteht aus Stahlbeton und ist als Gründungsbauteil der Expositionsklasse XC2 zuzuordnen. <br /><br />
Somit beträgt die zulässige Rissbreite <br /><br />
::<math> w_k = \underline{0,3mm} </math>.<br />
<br /><br />
<br />
{| class="wikitable" style="margin: auto;"<br />
|+style="text-align: left;" | zulässige Rissbreiten [mm] nach DIN EN 1992-1-1<br />
<ref name = "Q1"></ref><br />
|-<br />
|rowspan="5"|<br />
|style="text-align: center;" |1<br />
|style="text-align: center;" |2<br />
|style="text-align: center;" |3<br />
|style="text-align: center;" |4<br />
|style="text-align: center;" |5<br />
|-<br />
!rowspan="4"|Expositionsklasse<br />
!colspan="4"|Konstruktion<br />
|-<br />
!rowspan="1"|Stahlbeton und Spannbeton mit Vorspannung ohne Verbund<br />
!rowspan="1"|Spannbeton mit Vorspannung mit nachträglichem Verbund<br />
!rowspan="1" colspan="2"|Spannbeton mit Vorspannung mit sofortigem Verbund<br />
|-<br />
!colspan="4"|Einwirkungskombination<br />
|-<br />
!quasi-ständig<br />
!häufig<br />
!häufig<br />
!selten<br />
|-<br />
|1<br />
!X0, XC1<br />
|style="text-align: center;" |0,4<sup>a)</sup><br />
|style="text-align: center;" |0,2<br />
|style="text-align: center;" |0,2<br />
|rowspan="2" style="text-align: center;" |-<br />
|-<br />
|2<br />
!style="color:red" | XC2, XC3, XC4<br />
|rowspan="2" style="text-align: center; color:red" |0,3<br />
|rowspan="2" style="text-align: center;" |0,2<sup>b),c)</sup><br />
|style="text-align: center;" |0,2<sup>b)</sup><br />
|-<br />
|3<br />
!rowspan="1"|XS1, XS2, XS3 <br/><br />
XD1, XD2, XD3<sup>d)</sup><br />
|rowspan="1" style="text-align: center;" |Dekompression<br />
|rowspan="1" style="text-align: center;" |0,2<br />
|-<br />
|colspan="6"|<sup>a)</sup>Bei den Expositionsklassen X0 und XC1 hat die Rissbreite keinen Einfluss auf die Dauerhaftigkeit und dieser Grenzwert wird i. Allg. zur Wahrung eines akzeptablen Erscheinungsbildes gesetzt. Fehlen entsprechende Anforderungen an das Erscheinungsbild, darf dieser Grenzwert erhöht werden.<br/><br />
<br />
<sup>b)</sup>Zusätzlich ist der Nachweis der Dekompression unter der quasi-ständigen Einwirkungskombination zu führen.<br/><br />
<br />
<sup>c)</sup>Wenn der Korrosionsschutz anderweitig sichergestellt wird (Hinweise hierzu in den Zulassungen der Spannverfahren), darf der Dekompressionsnachweis entfallen.<br/><br />
<br />
<sup>d)</sup>Bei dieser Expositionsklasse können besondere Maßnahmen erforderlich sein.<br />
|}<br />
<br /><br />
<br />
=== Ermittlung der wirksamen Betonzugspannung ===<br />
<br />
==== ''Spannung unter der Sohlpatte'' ====<br />
<br />
Die Spannung unter Sohlplatte setzt sich nur aus dem Eigengewicht zusammen.<br />
<br />
:: <math> \sigma_0 = \gamma_G \cdot h \cdot \gamma_\mathrm{Stahlbeton} = 1,35 \cdot 0,5 \cdot 25 = \underline{16,88 kN/m^2} </math><br />
<br />
==== ''Reibungsbeiwert'' ====<br />
Verwendet wird ein Unterbeton mit Flügelglättung und 2 Lagen PE-Folie als Trennlage.<br />
<br />
{| class="wikitable" style="margin: auto;"<br />
|+style="text-align: left;" | Reibungsbeiwerte <ref name = "Q2"> </ref> <ref name = "Q3"> Lohmeyer, G.; Ebeling, K.: Weiße Wannen - einfach und sicher. Konstruktion und Ausführung wasserundurchlässiger Bauwerke aus Beton. 9. überarbeitete und erweiterte Auflage. Düsseldorf 2009 </ref> <ref name = "Q4"> Lohmeyer, G.; Ebeling, K.: Weiße Wannen - einfach und sicher. Konstruktion und Ausführung wasserundurchlässiger Bauwerke aus Beton. 11. überarbeitete Auflage. Düsseldorf 2018 </ref><br />
|-<br />
|rowspan="2"|<br />
|style="text-align: center;" |1<br />
|style="text-align: center;" |2<br />
|style="text-align: center;" |3<br />
|-<br />
!Unterkonstruktion <sup>a)</sup><br />
!Trennlage<br />
!Reibungsbeiwert μ<sub>0</sub> für die erste Verschiebung<br />
|-<br />
|1<br />
|grobkörniger Baugrund ohne Sandbettung<br />
|keine<br />
|style="text-align: center;" | 1,4 … 2,1 <sup>e)</sup><br />
|-<br />
|2<br />
|rowspan="2" | Kies-Sand-Bodenaustausch (nicht bindig)<br />
|bei Dicke der Bodenplatte h = 0,2m<br />
|style="text-align: center;" | > 1,4<br />
|-<br />
|3<br />
|bei Dicke der Bodenplatte h = 0,8m<br />
|style="text-align: center;" | ≈ 0,9<br />
|-<br />
|4<br />
|rowspan="3" | sandiger Baugrund oder grobkörniger Baugrund mit Sandbettung unter der Sohlplatte<br />
|keine<br />
|style="text-align: center;" | 0,9 … 1,1 <sup>e)</sup><br />
|-<br />
|5<br />
|Noppenbahn (d ≈ 0,6mm)<br />
|style="text-align: center;" | 0,8 … 1,0 <sup>d), e)</sup><br />
|-<br />
|6<br />
|1 Lage PE-Folie <sup>b)</sup><br />
|style="text-align: center;" | 0,5 … 0,7 <sup>d), e)</sup><br />
|-<br />
|7<br />
|Sandbett (Dicke 6 … 10cm, mittlere Korngröße 0,35mm)<br />
|keine (Direktauflagerung auf nicht feinkörnigem, bindigem Boden)<br />
|style="text-align: center;" | 0,7<br />
|-<br />
|8<br />
|rowspan="2" | Perimeterdämmung auf Unterbeton bei beliebigem Baugrund<br />
|bei Dicke der Bodenplatte h ≤ 0,3m<br />
|style="text-align: center;" | ≈ 0,8 <sup>d)</sup><br />
|-<br />
|9<br />
|bei Dicke der Bodenplatte h ≥ 0,8m<br />
|style="text-align: center;" | ≈ 0,5 <sup>d)</sup><br />
|-<br />
|10<br />
|rowspan="6" | Unterbeton abgezogen (makrorau)<br />
|2 Lagen PE-Folie <sup>b)</sup> je 0,2mm:<br />
|<br />
|-<br />
|11<br />
|bei Dicke der Bodenplatte h = 0,3m<br />
|style="text-align: center;" | ≤ 2,0<br />
|-<br />
|12<br />
|bei Dicke der Bodenplatte h = 1,5m<br />
|style="text-align: center;" | ≤ 1,3<br />
|-<br />
|13<br />
|Bitumenschweißbahn <sup>c)</sup><br />
|style="text-align: center;" | 0,35 … 0,7 <sup>d), e)</sup><br />
|-<br />
|14<br />
|Dickbitumen <sup>c)</sup><br />
|style="text-align: center;" | 0,03 … 0,2 <sup>d), e)</sup><br />
|-<br />
|15<br />
|Trennschicht aus 2 Lagen dicker PE-Folie <sup>b)</sup> mit zwischenliegender Schicht aus Silikonfett als Schmiermittel<br />
|style="text-align: center;" | ≈ 0,8<br />
|-<br />
|16<br />
|rowspan="7" style="color:red" | Unterbeton mit Flügelglättung<br />
|1 Lage PE-Folie <sup>b)</sup><br />
|style="text-align: center;" | 0,8 … 1,4 <sup>d), e)</sup><br />
|-<br />
|17<br />
|style="color:red" | 2 Lagen PE- Folie <sup>b)</sup><br />
|style="text-align: center; color:red" | ≤ 0,8<br />
|-<br />
|18<br />
|mit PTFE <sup>b)</sup> beschichtete Folie<br />
|style="text-align: center;" | 0,2 … 0,5 <sup>e)</sup><br />
|-<br />
|19<br />
|Trennschicht aus 2 Lagen dicker PE-Folie <sup>b)</sup> mit zwischenliegender Schicht aus Silikonfett als Schmiermittel<br />
|style="text-align: center;" | ≈ 0,3<br />
|-<br />
|20<br />
|1- bis 2-lagige Bitumenschweißbahn <sup>c)</sup>, stumpf gestoßen:<br />
|<br />
|-<br />
|21<br />
|bei Dicke der Bodenplatte h = 0,3m<br />
|style="text-align: center;" | ≈ 0,45<br />
|-<br />
|22<br />
|bei Dicke der Bodenplatte h > 1,0m <br />
|style="text-align: center;" | ≈ 0,2<br />
|-<br />
|23<br />
|rowspan="2"| Sicherheitsbeiwert für Reibung <sup>h)</sup><br />
|colspan="2" style="text-align: center;" | γ<sub>R</sub> = 1,35 <sup>f)</sup><br />
|-<br />
|24<br />
|colspan="2" style="text-align: center;" |γ<sub>R</sub> =1,25 <sup>g)</sup><br />
|-<br />
|25 <br />
|Bemessungswert der Reibung<br />
|colspan="2" style="text-align: center;" |<math> \mu_d = \gamma_R \cdot \mu_0 </math><br />
|-<br />
|colspan="4" | <sup>a)</sup> Die Oberfläche der Unterkonstruktion muss den Anforderungen der Ebenheit nach DIN 18202 entsprechen.<br/><br />
<br />
<sup>b)</sup> PE = Polyethylen, PTFE = Polytetrafluor- Ethylen<br/><br />
<br />
<sup>c)</sup> Bituminöse Trennschichten sind nur bei ausreichender Schichtdicke und Temperaturen in der Trennschicht >10°C wirksam.<br/><br />
<br />
<sup>d)</sup> Vorschlag der Autoren der Fachliteraturquellen<br/><br />
<br />
<sup>e)</sup> Bewegt sich der Reibungsbeiwert in einer Spannbreite empfehlen die Autoren der Fachliteraturquellen die Annahme des höheren Wertes, wenn kein Einfluss auf die Ausführung besteht.<br/><br />
<br />
<sup>f)</sup> nach "Lohmeyer Stahlbetonbau" <ref name = "Q2"> </ref> und "Weiße Wannen einfach und sicher - 9.Auflage" <ref name = "Q3"> </ref><br/><br />
<br />
<sup>g)</sup> nach "Weiße Wannen einfach und sicher - 11.Auflage"<ref name = "Q4"> </ref><br/><br />
<br />
<sup>h)</sup> Die Autoren der Fachliteraturquellen empfehlen mit den angegebenen Sicherheitsbeiwerten zu rechnen, da die Auswahl des Reibungsbeiwertes mit einiger Unsicherheit behaftet ist. <br />
|}<br />
<br />
Aus der Tabelle ergibt sich damit ein Bemessungswert der Reibung bei der sicheren Annahme des Sicherheitsbeiwertes γ<sub>R</sub> = 1,35 <ref name = "Q2"> </ref> <ref name = "Q3"> </ref> von<br />
:: <math> \mu_d = 1,35 \cdot 0,8 = \underline{1,08} </math>.<br />
<br />
==== ''Zugspannung in der Sohlplatte'' ====<br />
<br />
:: <math> \sigma_{ct,d} = \cfrac{\gamma_{ct} \cdot \mu_d \cdot \sigma_0 \cdot L}{2 \cdot a_{ct}} = \cfrac{1,0 \cdot 1,08 \cdot 16,88 \cdot 17,0}{2 \cdot 0,5 \cdot 1} = 309,92 kN/m^2 = \underline{0,31 N/mm^2} < f_{ct,eff} = 0,75 \cdot 3,2 = 2,4 N/mm^2 </math><br />
<br />
Da die Zwangsschnittgröße geringer als die wirksame Betonzugfestigkeit ist, darf die Bemessung der Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung mit dem Bemessungswert der Betonzugspannungen σ<sub>ct,d</sub> durchgeführt werden.<br />
<br />
=== Abschätzen der erforderlichen Bewehrung ===<br />
<br />
==== ''Festigkeits-Zeitbeiwert'' ====<br />
[[Datei:Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung 6.jpeg|200px|thumb|right|Diagramm zum Abschätzen der Bewehrung zur Rissbreitenbegrenzung für zentrischen Zwang aus dem Abfließen der Hydratationswärme <ref name = "Q2"> </ref> <br/>]]<br />
<br />
:: <math> \beta_{ct,vorh} = \cfrac{\sigma_{ct,d}}{f_{ctm}} = \cfrac{0,31}{3,2} = \underline{0,1} </math><br />
<br />
==== ''Umrechnung der Bewehrung aus dem Diagramm'' ====<br />
<br />
::{|<br />
| Bewehrung aus dem Diagramm: || <math> a_{s,o,Diagr} = a_{s,u,Diagr} \approx 15,0 cm^2/m </math><br />
|-<br />
|mit || <math> \beta_{ct,Diagr} = 0,5 </math><br />
|-<br />
| || <math> c_{v,Diagr} = 40mm </math><br />
|-<br />
| || <math> w_{k,Diagr} = 0,2mm</math><br />
|}<br />
<br />
:: <math> a_s \approx a_{s,Diagr} \cdot \sqrt{\cfrac{\beta_{ct,vorh} \cdot c_{v,vorh} \cdot w_{k,Diagr}}{\beta_{ct,Diagr} \cdot c_{v,Diagr} \cdot w_{k,vorh}}} = 15,0 \cdot \sqrt{\cfrac{0,1 \cdot 55 \cdot 0,2}{0,5 \cdot 40 \cdot 0,3}} = \underline{6,42 cm^2/m} </math><br />
<br />
=== Ermittlung der Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung ===<br />
<br />
==== ''Betondeckung und statische Nutzhöhe'' ====<br />
:: <math> c_v = c_{nom} = 55mm </math> (aus der Statik) <br /><br />
:: <math> d_1 = 55+\cfrac{16}{2} = 63 mm = \underline{6,3 cm} </math> <br /><br />
:: <math> d = h-d_1 = 50-6,3 = 43,7 cm </math><br />
<br />
==== ''Wirkungsbereich der Bewehrung'' ====<br />
::{|<br />
| <math> a_{c,eff} = 2 \cdot b \cdot h_{c,ef} </math> || mit <math> b = 100 cm/m </math><br />
|-<br />
| <math> \cfrac{h}{d_1} = \cfrac{50}{6,3} = 7,94 </math> || <math> >5,0 </math><br />
|-<br />
| || <math> <30,0 </math><br />
|-<br />
| <math> h_{c,ef} = 0,1 \cdot h+2,0 \cdot d_1 = 0,1 \cdot 50+2,0 \cdot 6,3 = 17,6 cm </math> || <math> < \cfrac{h}{2} = \cfrac{50}{2} = 25,0cm </math><br />
|}<br />
<br /><br />
:: <math> a_{c,eff} = 2 \cdot 100 \cdot 17,6 = \underline{3520cm^2/m} </math><br />
<br />
==== ''Ermittlung der Beiwerte'' ====<br />
::{|<br />
|<math> k_c = 1,0 </math> || für reinen Zug<br />
|-<br />
|colspan="2" | Die Zugspannungen werden vom Bauteil selber hervorgerufen.<br />
|-<br />
|<math> k = 0,8-20 \cdot \cfrac{0,8-0,5}{80-30} = 0,68 </math> || Interpolation der in der DIN EN 1992-1-1<ref name = "Q1"></ref> vorgegebenen Werte.<br />
|}<br />
<br />
==== ''Ermittlung des Grenzdurchmessers'' ====<br />
[[Datei:Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung 1.jpeg|300px|thumb|right|Höhe der Zugzone unmittelbar vor Rissbildung<ref name = "Q5"> Fingerloos, F.; Hegger, J.; Zilch, K.: EUROCODE 2 für Deutschland. Kommentierte und konsolidierte Fassung. 2., überarbeitete Auflage. Beuth Verlag GmbH 2016 </ref>]]<br />
<br />
:: <math> \varnothing_S^* = \varnothing_S \cdot \cfrac{f_{ct,0}}{\sigma_{ct,d}} = 16 \cdot \cfrac{2,9}{0,31} = 150mm </math><br />
<br /><br />
::{|<br />
| <math> \varnothing_S^* = \varnothing_S \cdot \cfrac{8 \cdot (h-d)}{k \cdot k_c \cdot h_{cr}} \cdot \cfrac{f_{ct,0}}{\sigma_{ct,d}} </math> || mit <math> (h-d) = d_1 </math><br />
|-<br />
| || und <math> h_{cr} = \cfrac{h}{2} = \cfrac{50}{2} = 25,0cm </math><br />
|}<br />
<br /><br />
:: <math> \varnothing_S^* = 16 \cdot \cfrac{8 \cdot 6,3}{0,68 \cdot 1,0 \cdot 25} \cdot \cfrac{2,9}{0,31} = 444 mm</math><br />
<br /><br />
:: Der kleinere Wert ist maßgebend, d.h. der Grenzdurchmesser beträgt<br />
:: <math> \varnothing_S^* = \underline{150mm} </math>.<br />
<br />
==== ''Ermittlung der Stahlspannung'' ====<br />
::{|<br />
| <math> \sigma_S = \sqrt{ \cfrac{6 \cdot w_k \cdot E_S \cdot f_{ct,0}}{\varnothing_S^*} } </math> || mit <math> E_S = 200.000 N/mm^2 </math><br />
|-<br />
| || und <math> f_{ct,0} = 2,9 N/mm^2 </math><br />
|}<br />
<br /><br />
:: <math> \sigma_S = \sqrt{ \cfrac{6 \cdot 0,3 \cdot 200.000 \cdot 2,9}{150} } = \underline{83,43 N/mm^2} </math><br />
<br />
==== ''Ermittlung der Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung'' ====<br />
::{|<br />
| <math> a_{s,min} </math> || <math> = \cfrac{k \cdot k_c \cdot a_{ct} \cdot \sigma_{ct,d}}{\sigma_S} </math><br />
|-<br />
| || <math> = \cfrac{0,68 \cdot 1,0 \cdot 50 \cdot 100 \cdot 0,31}{83,43} </math><br />
|-<br />
| || <math> = 12,63cm^2/m </math><br />
|}<br />
<br /><br />
::{|<br />
| <math> a_{s,min} </math> || <math> = \cfrac{a_{ct,eff} \cdot \sigma_{ct,d}}{\sigma_S} </math> || <math> \ge \cfrac{k \cdot a_{ct} \cdot f_{ct,eff}}{f_{yk}} </math><br />
|-<br />
| || <math> = \cfrac{3520 \cdot 0,31}{83,43} </math> || <math> \ge \cfrac{0,68 \cdot 50 \cdot 100 \cdot 0,31}{500} </math><br />
|-<br />
| || <math> = 13,08 cm^2/m </math> || <math> > 2,11cm^2/m </math><br />
|}<br />
<br /><br />
Da es sich um eine Mindestbewehrung handelt, ist der kleinere Wert maßgebend, d.h. zur Begrenzung der Rissbreite müssen<br />
<br /><br />
:: <math> \underline{12,63 cm^2/m} </math><br />
eingelegt werden.<br />
<br />
=== Vergleich der abgeschätzten mit der errechneten Bewehrung ===<br />
[[Datei:Zwang - verringerte Zwangsbeanspruchung in einer Sohlplatte (Bsp) 2.jpeg|300px|thumb|right|Bewehrungsanordnung in der Sohlplatte]]<br />
<br />
Das Abschätzen der Bewehrung mit den Diagrammen nach Meyer & Meyer ist sehr genau und damit für einen ersten Überschlag geeignet. <br/><br />
<br />
:: <math> a_{s,o} = a_{s,u} = \cfrac{12,63}{2} = 6,32 cm^2/m \approx 6,42 cm^2/m</math><br />
<br />
Da die rechnerische Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung geringer als die statisch erforderliche Bewehrung ist, müssen keine weiteren Bewehrungseisen eingelegt werden.<br />
<br />
:: <math> a_{s,o} = a_{s,u} = 6,32 cm^2/m < 10,05 cm^2/m</math><br />
<br />
== Vergleich mit dem Beispiel "Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung für eine Sohlplatte (Bsp.)" ==<br />
<br />
Kann die Verringerung der Zwangsbeanspruchung nicht angewendet werden, weil z.B. der späte Zwang nicht ausgeschlossen werden kann, ist die benötigte Bewehrungsmenge zur Begrenzung der Rissbreiten deutlich größer.<br />
<br />
:: <math> a_{s,min} = 12,63 cm^2/m < 34,81 cm^2/m </math><br />
<br />
== Quellen ==<br />
:''Fachliteratur / Normen''<br />
<references/><br />
<br /><br />
<br />
<br />
{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-white.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite in Bearbeitung}}<br />
[[Kategorie:Beispiele-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Zwang_-_verringerte_Zwangsbeanspruchung_in_einer_Sohlplatte_(Bsp.)&diff=14940Zwang - verringerte Zwangsbeanspruchung in einer Sohlplatte (Bsp.)2024-01-07T20:35:46Z<p>Gbolle: /* Aufgabenstellung */</p>
<hr />
<div>= Beispiel 1 - Mindestbewehrung zur Begrenzung der Rissbreite in einer Sohlplatte für eine verringerte Zwangsbeanspruchung =<br />
<br />
== Aufgabenstellung ==<br />
[[Datei:Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung fuer eine Sohlplatte (Bsp) 1.jpeg|300px|thumb|right|Querschnitt der Sohlplatte]]<br />
<br />
Für die gegebene Sohlplatte aus Stahlbeton ist zu überprüfen, ob die statisch erforderliche Bewehrung auch die Anforderungen für die Mindestbewehrung zur Begrenzung der Rissbreite erfüllt oder ob hier zusätzliche Bewehrung einzulegen ist. Hierbei soll eine Beanspruchung aus frühem Zwang betrachtet werden. Die infolge der teilweisen Verschieblichkeit der Sohlplatte auf dem Untergrund verminderte Zwangsspannung wird dabei als Bemessungsgröße verwendet.<br /><br />
Im zugehörigen Beispiel "[[Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung für eine Sohlplatte (Bsp.)]]" wird die Ermittlung der Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung für eine vollständige Verschiebungsbehinderung der Platte durchgeführt. Die Berechnungsergebnisse werden miteinander verglichen.<br />
<br /><br />
<br /><br />
Diese Ermittlung der verminderten Zwangsbeanspruchung gilt als Ergänzung zur DIN EN 1992-1-1<ref name = "Q1"> DIN EN 1992-1-1 Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken. Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau mit Nationalem Anhang. Beuth Verlag GmbH 2016 </ref> und wird im "Lohmeyer Stahlbetonbau" <ref name = "Q2"> Baar, S.; Ebeling, K.: Lohmeyer Stahlbetonbau. Bemessung - Konstruktion - Ausführung. 10.Auflage. Wiesbaden 2017 </ref> empfohlen. <br/><br />
Diese Empfehlung darf nur für eine Beanspruchung aus dem Abfließen der Hydratationswärme angewendet werden, wenn ein späterer Zwang mit Sicherheit ausgeschlossen werden kann.<br/><br />
<br />
=== Vorgaben ===<br />
<br />
:{|<br />
|-<br />
| Sohlplattenabmessungen L / B / h: || 17,00 / 15,00 / 0,50 m<br />
|-<br />
| Expositionsklasse: || XC2 - Gründungsbauteil<br />
|-<br />
| Betonfestigkeitsklasse: || C35/45<br />
|-<br />
| Betonzugfestigkeit: || f<sub>ctm</sub> = 3,2 N/mm<sup>2</sup><br />
|-<br />
| Bewehrung aus der Statik: || ø 16, s = 20 cm<br />
|-<br />
| || a<sub>s,o</sub> = a<sub>s,u</sub> = 10,05 cm<sup>2</sup>/m<br />
|-<br />
| Betondeckung: || c<sub>v</sub> = c<sub>nom</sub> = 20 + 15 + 20 = 55 mm <br />
|-<br />
| Unterkonstruktion: || Unterbeton mit Flügelglättung und 2 Lagen PE-Folie<br />
|}<br />
Eine Beanspruchung aus spätem Zwang kann ausgeschlossen werden.<br/><br />
Es ist eine zentrische Zwangsbeanspruchung aus dem Abfließen der Hydratationswärme maßgebend.<br />
<br />
== Lösung ==<br />
<br />
=== Ermittlung der zulässigen Rissbreite ===<br />
<br />
Die Sohlplatte besteht aus Stahlbeton und es ist die Expositionsklasse XC2 vorgegeben. <br /><br />
Somit beträgt die zulässige Rissbreite <br /><br />
::<math> w_k = \underline{0,3mm} </math>.<br />
<br /><br />
<br />
{| class="wikitable" style="margin: auto;"<br />
|+style="text-align: left;" | zulässige Rissbreiten [mm] nach DIN EN 1992-1-1<br />
<ref name = "Q1"></ref><br />
|-<br />
|rowspan="5"|<br />
|style="text-align: center;" |1<br />
|style="text-align: center;" |2<br />
|style="text-align: center;" |3<br />
|style="text-align: center;" |4<br />
|style="text-align: center;" |5<br />
|-<br />
!rowspan="4"|Expositionsklasse<br />
!colspan="4"|Konstruktion<br />
|-<br />
!rowspan="1"|Stahlbeton und Spannbeton mit Vorspannung ohne Verbund<br />
!rowspan="1"|Spannbeton mit Vorspannung mit nachträglichem Verbund<br />
!rowspan="1" colspan="2"|Spannbeton mit Vorspannung mit sofortigem Verbund<br />
|-<br />
!colspan="4"|Einwirkungskombination<br />
|-<br />
!quasi-ständig<br />
!häufig<br />
!häufig<br />
!selten<br />
|-<br />
|1<br />
!X0, XC1<br />
|style="text-align: center;" |0,4<sup>a)</sup><br />
|style="text-align: center;" |0,2<br />
|style="text-align: center;" |0,2<br />
|rowspan="2" style="text-align: center;" |-<br />
|-<br />
|2<br />
!style="color:red" | XC2, XC3, XC4<br />
|rowspan="2" style="text-align: center; color:red" |0,3<br />
|rowspan="2" style="text-align: center;" |0,2<sup>b),c)</sup><br />
|style="text-align: center;" |0,2<sup>b)</sup><br />
|-<br />
|3<br />
!rowspan="1"|XS1, XS2, XS3 <br/><br />
XD1, XD2, XD3<sup>d)</sup><br />
|rowspan="1" style="text-align: center;" |Dekompression<br />
|rowspan="1" style="text-align: center;" |0,2<br />
|-<br />
|colspan="6"|<sup>a)</sup>Bei den Expositionsklassen X0 und XC1 hat die Rissbreite keinen Einfluss auf die Dauerhaftigkeit und dieser Grenzwert wird i. Allg. zur Wahrung eines akzeptablen Erscheinungsbildes gesetzt. Fehlen entsprechende Anforderungen an das Erscheinungsbild, darf dieser Grenzwert erhöht werden.<br/><br />
<br />
<sup>b)</sup>Zusätzlich ist der Nachweis der Dekompression unter der quasi-ständigen Einwirkungskombination zu führen.<br/><br />
<br />
<sup>c)</sup>Wenn der Korrosionsschutz anderweitig sichergestellt wird (Hinweise hierzu in den Zulassungen der Spannverfahren), darf der Dekompressionsnachweis entfallen.<br/><br />
<br />
<sup>d)</sup>Bei dieser Expositionsklasse können besondere Maßnahmen erforderlich sein.<br />
|}<br />
<br /><br />
<br />
=== Ermittlung der wirksamen Betonzugspannung ===<br />
<br />
==== ''Spannung unter der Sohlpatte'' ====<br />
<br />
Die Spannung unter Sohlplatte setzt sich nur aus dem Eigengewicht zusammen.<br />
<br />
:: <math> \sigma_0 = \gamma_G \cdot h \cdot \gamma_\mathrm{Stahlbeton} = 1,35 \cdot 0,5 \cdot 25 = \underline{16,88 kN/m^2} </math><br />
<br />
==== ''Reibungsbeiwert'' ====<br />
Verwendet wird ein Unterbeton mit Flügelglättung und 2 Lagen PE-Folie als Trennlage.<br />
<br />
{| class="wikitable" style="margin: auto;"<br />
|+style="text-align: left;" | Reibungsbeiwerte <ref name = "Q2"> </ref> <ref name = "Q3"> Lohmeyer, G.; Ebeling, K.: Weiße Wannen - einfach und sicher. Konstruktion und Ausführung wasserundurchlässiger Bauwerke aus Beton. 9. überarbeitete und erweiterte Auflage. Düsseldorf 2009 </ref> <ref name = "Q4"> Lohmeyer, G.; Ebeling, K.: Weiße Wannen - einfach und sicher. Konstruktion und Ausführung wasserundurchlässiger Bauwerke aus Beton. 11. überarbeitete Auflage. Düsseldorf 2018 </ref><br />
|-<br />
|rowspan="2"|<br />
|style="text-align: center;" |1<br />
|style="text-align: center;" |2<br />
|style="text-align: center;" |3<br />
|-<br />
!Unterkonstruktion <sup>a)</sup><br />
!Trennlage<br />
!Reibungsbeiwert μ<sub>0</sub> für die erste Verschiebung<br />
|-<br />
|1<br />
|grobkörniger Baugrund ohne Sandbettung<br />
|keine<br />
|style="text-align: center;" | 1,4 … 2,1 <sup>e)</sup><br />
|-<br />
|2<br />
|rowspan="2" | Kies-Sand-Bodenaustausch (nicht bindig)<br />
|bei Dicke der Bodenplatte h = 0,2m<br />
|style="text-align: center;" | > 1,4<br />
|-<br />
|3<br />
|bei Dicke der Bodenplatte h = 0,8m<br />
|style="text-align: center;" | ≈ 0,9<br />
|-<br />
|4<br />
|rowspan="3" | sandiger Baugrund oder grobkörniger Baugrund mit Sandbettung unter der Sohlplatte<br />
|keine<br />
|style="text-align: center;" | 0,9 … 1,1 <sup>e)</sup><br />
|-<br />
|5<br />
|Noppenbahn (d ≈ 0,6mm)<br />
|style="text-align: center;" | 0,8 … 1,0 <sup>d), e)</sup><br />
|-<br />
|6<br />
|1 Lage PE-Folie <sup>b)</sup><br />
|style="text-align: center;" | 0,5 … 0,7 <sup>d), e)</sup><br />
|-<br />
|7<br />
|Sandbett (Dicke 6 … 10cm, mittlere Korngröße 0,35mm)<br />
|keine (Direktauflagerung auf nicht feinkörnigem, bindigem Boden)<br />
|style="text-align: center;" | 0,7<br />
|-<br />
|8<br />
|rowspan="2" | Perimeterdämmung auf Unterbeton bei beliebigem Baugrund<br />
|bei Dicke der Bodenplatte h ≤ 0,3m<br />
|style="text-align: center;" | ≈ 0,8 <sup>d)</sup><br />
|-<br />
|9<br />
|bei Dicke der Bodenplatte h ≥ 0,8m<br />
|style="text-align: center;" | ≈ 0,5 <sup>d)</sup><br />
|-<br />
|10<br />
|rowspan="6" | Unterbeton abgezogen (makrorau)<br />
|2 Lagen PE-Folie <sup>b)</sup> je 0,2mm:<br />
|<br />
|-<br />
|11<br />
|bei Dicke der Bodenplatte h = 0,3m<br />
|style="text-align: center;" | ≤ 2,0<br />
|-<br />
|12<br />
|bei Dicke der Bodenplatte h = 1,5m<br />
|style="text-align: center;" | ≤ 1,3<br />
|-<br />
|13<br />
|Bitumenschweißbahn <sup>c)</sup><br />
|style="text-align: center;" | 0,35 … 0,7 <sup>d), e)</sup><br />
|-<br />
|14<br />
|Dickbitumen <sup>c)</sup><br />
|style="text-align: center;" | 0,03 … 0,2 <sup>d), e)</sup><br />
|-<br />
|15<br />
|Trennschicht aus 2 Lagen dicker PE-Folie <sup>b)</sup> mit zwischenliegender Schicht aus Silikonfett als Schmiermittel<br />
|style="text-align: center;" | ≈ 0,8<br />
|-<br />
|16<br />
|rowspan="7" style="color:red" | Unterbeton mit Flügelglättung<br />
|1 Lage PE-Folie <sup>b)</sup><br />
|style="text-align: center;" | 0,8 … 1,4 <sup>d), e)</sup><br />
|-<br />
|17<br />
|style="color:red" | 2 Lagen PE- Folie <sup>b)</sup><br />
|style="text-align: center; color:red" | ≤ 0,8<br />
|-<br />
|18<br />
|mit PTFE <sup>b)</sup> beschichtete Folie<br />
|style="text-align: center;" | 0,2 … 0,5 <sup>e)</sup><br />
|-<br />
|19<br />
|Trennschicht aus 2 Lagen dicker PE-Folie <sup>b)</sup> mit zwischenliegender Schicht aus Silikonfett als Schmiermittel<br />
|style="text-align: center;" | ≈ 0,3<br />
|-<br />
|20<br />
|1- bis 2-lagige Bitumenschweißbahn <sup>c)</sup>, stumpf gestoßen:<br />
|<br />
|-<br />
|21<br />
|bei Dicke der Bodenplatte h = 0,3m<br />
|style="text-align: center;" | ≈ 0,45<br />
|-<br />
|22<br />
|bei Dicke der Bodenplatte h > 1,0m <br />
|style="text-align: center;" | ≈ 0,2<br />
|-<br />
|23<br />
|rowspan="2"| Sicherheitsbeiwert für Reibung <sup>h)</sup><br />
|colspan="2" style="text-align: center;" | γ<sub>R</sub> = 1,35 <sup>f)</sup><br />
|-<br />
|24<br />
|colspan="2" style="text-align: center;" |γ<sub>R</sub> =1,25 <sup>g)</sup><br />
|-<br />
|25 <br />
|Bemessungswert der Reibung<br />
|colspan="2" style="text-align: center;" |<math> \mu_d = \gamma_R \cdot \mu_0 </math><br />
|-<br />
|colspan="4" | <sup>a)</sup> Die Oberfläche der Unterkonstruktion muss den Anforderungen der Ebenheit nach DIN 18202 entsprechen.<br/><br />
<br />
<sup>b)</sup> PE = Polyethylen, PTFE = Polytetrafluor- Ethylen<br/><br />
<br />
<sup>c)</sup> Bituminöse Trennschichten sind nur bei ausreichender Schichtdicke und Temperaturen in der Trennschicht >10°C wirksam.<br/><br />
<br />
<sup>d)</sup> Vorschlag der Autoren der Fachliteraturquellen<br/><br />
<br />
<sup>e)</sup> Bewegt sich der Reibungsbeiwert in einer Spannbreite empfehlen die Autoren der Fachliteraturquellen die Annahme des höheren Wertes, wenn kein Einfluss auf die Ausführung besteht.<br/><br />
<br />
<sup>f)</sup> nach "Lohmeyer Stahlbetonbau" <ref name = "Q2"> </ref> und "Weiße Wannen einfach und sicher - 9.Auflage" <ref name = "Q3"> </ref><br/><br />
<br />
<sup>g)</sup> nach "Weiße Wannen einfach und sicher - 11.Auflage"<ref name = "Q4"> </ref><br/><br />
<br />
<sup>h)</sup> Die Autoren der Fachliteraturquellen empfehlen mit den angegebenen Sicherheitsbeiwerten zu rechnen, da die Auswahl des Reibungsbeiwertes mit einiger Unsicherheit behaftet ist. <br />
|}<br />
<br />
Aus der Tabelle ergibt sich damit ein Bemessungswert der Reibung bei der sicheren Annahme des Sicherheitsbeiwertes γ<sub>R</sub> = 1,35 <ref name = "Q2"> </ref> <ref name = "Q3"> </ref> von<br />
:: <math> \mu_d = 1,35 \cdot 0,8 = \underline{1,08} </math>.<br />
<br />
==== ''Zugspannung in der Sohlplatte'' ====<br />
<br />
:: <math> \sigma_{ct,d} = \cfrac{\gamma_{ct} \cdot \mu_d \cdot \sigma_0 \cdot L}{2 \cdot a_{ct}} = \cfrac{1,0 \cdot 1,08 \cdot 16,88 \cdot 17,0}{2 \cdot 0,5 \cdot 1} = 309,92 kN/m^2 = \underline{0,31 N/mm^2} < f_{ct,eff} = 0,75 \cdot 3,2 = 2,4 N/mm^2 </math><br />
<br />
Da die Zwangsschnittgröße geringer als die wirksame Betonzugfestigkeit ist, darf die Bemessung der Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung mit dem Bemessungswert der Betonzugspannungen σ<sub>ct,d</sub> durchgeführt werden.<br />
<br />
=== Abschätzen der erforderlichen Bewehrung ===<br />
<br />
==== ''Festigkeits-Zeitbeiwert'' ====<br />
[[Datei:Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung 6.jpeg|200px|thumb|right|Diagramm zum Abschätzen der Bewehrung zur Rissbreitenbegrenzung für zentrischen Zwang aus dem Abfließen der Hydratationswärme <ref name = "Q2"> </ref> <br/>]]<br />
<br />
:: <math> \beta_{ct,vorh} = \cfrac{\sigma_{ct,d}}{f_{ctm}} = \cfrac{0,31}{3,2} = \underline{0,1} </math><br />
<br />
==== ''Umrechnung der Bewehrung aus dem Diagramm'' ====<br />
<br />
::{|<br />
| Bewehrung aus dem Diagramm: || <math> a_{s,o,Diagr} = a_{s,u,Diagr} \approx 15,0 cm^2/m </math><br />
|-<br />
|mit || <math> \beta_{ct,Diagr} = 0,5 </math><br />
|-<br />
| || <math> c_{v,Diagr} = 40mm </math><br />
|-<br />
| || <math> w_{k,Diagr} = 0,2mm</math><br />
|}<br />
<br />
:: <math> a_s \approx a_{s,Diagr} \cdot \sqrt{\cfrac{\beta_{ct,vorh} \cdot c_{v,vorh} \cdot w_{k,Diagr}}{\beta_{ct,Diagr} \cdot c_{v,Diagr} \cdot w_{k,vorh}}} = 15,0 \cdot \sqrt{\cfrac{0,1 \cdot 55 \cdot 0,2}{0,5 \cdot 40 \cdot 0,3}} = \underline{6,42 cm^2/m} </math><br />
<br />
=== Ermittlung der Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung ===<br />
<br />
==== ''Betondeckung und statische Nutzhöhe'' ====<br />
:: <math> c_v = c_{nom} = 55mm </math> (aus der Statik) <br /><br />
:: <math> d_1 = 55+\cfrac{16}{2} = 63 mm = \underline{6,3 cm} </math> <br /><br />
:: <math> d = h-d_1 = 50-6,3 = 43,7 cm </math><br />
<br />
==== ''Wirkungsbereich der Bewehrung'' ====<br />
::{|<br />
| <math> a_{c,eff} = 2 \cdot b \cdot h_{c,ef} </math> || mit <math> b = 100 cm/m </math><br />
|-<br />
| <math> \cfrac{h}{d_1} = \cfrac{50}{6,3} = 7,94 </math> || <math> >5,0 </math><br />
|-<br />
| || <math> <30,0 </math><br />
|-<br />
| <math> h_{c,ef} = 0,1 \cdot h+2,0 \cdot d_1 = 0,1 \cdot 50+2,0 \cdot 6,3 = 17,6 cm </math> || <math> < \cfrac{h}{2} = \cfrac{50}{2} = 25,0cm </math><br />
|}<br />
<br /><br />
:: <math> a_{c,eff} = 2 \cdot 100 \cdot 17,6 = \underline{3520cm^2/m} </math><br />
<br />
==== ''Ermittlung der Beiwerte'' ====<br />
::{|<br />
|<math> k_c = 1,0 </math> || für reinen Zug<br />
|-<br />
|colspan="2" | Die Zugspannungen werden vom Bauteil selber hervorgerufen.<br />
|-<br />
|<math> k = 0,8-20 \cdot \cfrac{0,8-0,5}{80-30} = 0,68 </math> || Interpolation der in der DIN EN 1992-1-1<ref name = "Q1"></ref> vorgegebenen Werte.<br />
|}<br />
<br />
==== ''Ermittlung des Grenzdurchmessers'' ====<br />
[[Datei:Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung 1.jpeg|300px|thumb|right|Höhe der Zugzone unmittelbar vor Rissbildung<ref name = "Q5"> Fingerloos, F.; Hegger, J.; Zilch, K.: EUROCODE 2 für Deutschland. Kommentierte und konsolidierte Fassung. 2., überarbeitete Auflage. Beuth Verlag GmbH 2016 </ref>]]<br />
<br />
:: <math> \varnothing_S^* = \varnothing_S \cdot \cfrac{f_{ct,0}}{\sigma_{ct,d}} = 16 \cdot \cfrac{2,9}{0,31} = 150mm </math><br />
<br /><br />
::{|<br />
| <math> \varnothing_S^* = \varnothing_S \cdot \cfrac{8 \cdot (h-d)}{k \cdot k_c \cdot h_{cr}} \cdot \cfrac{f_{ct,0}}{\sigma_{ct,d}} </math> || mit <math> (h-d) = d_1 </math><br />
|-<br />
| || und <math> h_{cr} = \cfrac{h}{2} = \cfrac{50}{2} = 25,0cm </math><br />
|}<br />
<br /><br />
:: <math> \varnothing_S^* = 16 \cdot \cfrac{8 \cdot 6,3}{0,68 \cdot 1,0 \cdot 25} \cdot \cfrac{2,9}{0,31} = 444 mm</math><br />
<br /><br />
:: Der kleinere Wert ist maßgebend, d.h. der Grenzdurchmesser beträgt<br />
:: <math> \varnothing_S^* = \underline{150mm} </math>.<br />
<br />
==== ''Ermittlung der Stahlspannung'' ====<br />
::{|<br />
| <math> \sigma_S = \sqrt{ \cfrac{6 \cdot w_k \cdot E_S \cdot f_{ct,0}}{\varnothing_S^*} } </math> || mit <math> E_S = 200.000 N/mm^2 </math><br />
|-<br />
| || und <math> f_{ct,0} = 2,9 N/mm^2 </math><br />
|}<br />
<br /><br />
:: <math> \sigma_S = \sqrt{ \cfrac{6 \cdot 0,3 \cdot 200.000 \cdot 2,9}{150} } = \underline{83,43 N/mm^2} </math><br />
<br />
==== ''Ermittlung der Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung'' ====<br />
::{|<br />
| <math> a_{s,min} </math> || <math> = \cfrac{k \cdot k_c \cdot a_{ct} \cdot \sigma_{ct,d}}{\sigma_S} </math><br />
|-<br />
| || <math> = \cfrac{0,68 \cdot 1,0 \cdot 50 \cdot 100 \cdot 0,31}{83,43} </math><br />
|-<br />
| || <math> = 12,63cm^2/m </math><br />
|}<br />
<br /><br />
::{|<br />
| <math> a_{s,min} </math> || <math> = \cfrac{a_{ct,eff} \cdot \sigma_{ct,d}}{\sigma_S} </math> || <math> \ge \cfrac{k \cdot a_{ct} \cdot f_{ct,eff}}{f_{yk}} </math><br />
|-<br />
| || <math> = \cfrac{3520 \cdot 0,31}{83,43} </math> || <math> \ge \cfrac{0,68 \cdot 50 \cdot 100 \cdot 0,31}{500} </math><br />
|-<br />
| || <math> = 13,08 cm^2/m </math> || <math> > 2,11cm^2/m </math><br />
|}<br />
<br /><br />
Da es sich um eine Mindestbewehrung handelt, ist der kleinere Wert maßgebend, d.h. zur Begrenzung der Rissbreite müssen<br />
<br /><br />
:: <math> \underline{12,63 cm^2/m} </math><br />
eingelegt werden.<br />
<br />
=== Vergleich der abgeschätzten mit der errechneten Bewehrung ===<br />
[[Datei:Zwang - verringerte Zwangsbeanspruchung in einer Sohlplatte (Bsp) 2.jpeg|300px|thumb|right|Bewehrungsanordnung in der Sohlplatte]]<br />
<br />
Das Abschätzen der Bewehrung mit den Diagrammen nach Meyer & Meyer ist sehr genau und damit für einen ersten Überschlag geeignet. <br/><br />
<br />
:: <math> a_{s,o} = a_{s,u} = \cfrac{12,63}{2} = 6,32 cm^2/m \approx 6,42 cm^2/m</math><br />
<br />
Da die rechnerische Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung geringer als die statisch erforderliche Bewehrung ist, müssen keine weiteren Bewehrungseisen eingelegt werden.<br />
<br />
:: <math> a_{s,o} = a_{s,u} = 6,32 cm^2/m < 10,05 cm^2/m</math><br />
<br />
== Vergleich mit dem Beispiel "Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung für eine Sohlplatte (Bsp.)" ==<br />
<br />
Kann die Verringerung der Zwangsbeanspruchung nicht angewendet werden, weil z.B. der späte Zwang nicht ausgeschlossen werden kann, ist die benötigte Bewehrungsmenge zur Begrenzung der Rissbreiten deutlich größer.<br />
<br />
:: <math> a_{s,min} = 12,63 cm^2/m < 34,81 cm^2/m </math><br />
<br />
== Quellen ==<br />
:''Fachliteratur / Normen''<br />
<references/><br />
<br /><br />
<br />
<br />
{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-white.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite in Bearbeitung}}<br />
[[Kategorie:Beispiele-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Zwang_-_Mindestbewehrung_zur_Rissbreitenbegrenzung_f%C3%BCr_eine_Sohlplatte_(Bsp.)&diff=14939Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung für eine Sohlplatte (Bsp.)2024-01-07T20:31:18Z<p>Gbolle: /* Aufgabenstellung */</p>
<hr />
<div>= Beispiel 1 - Mindestbewehrung zur Begrenzung der Rissbreite in einer Sohlplatte für eine Zwangsbeanspruchung =<br />
<br />
== Aufgabenstellung ==<br />
[[Datei:Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung fuer eine Sohlplatte (Bsp) 1.jpeg|300px|thumb|right|Querschnitt der Sohlplatte]]<br />
<br />
Für die gegebene Sohlplatte aus Stahlbeton ist zu überprüfen, ob die statisch erforderliche Bewehrung auch die Anforderungen für die Mindestbewehrung zur Begrenzung der Rissbreite erfüllt oder ob hier zusätzliche Bewehrung einzulegen ist. Hierbei soll eine Beanspruchung aus frühem und spätem Zwang getrennt voneinander betrachtet werden. Dabei wird von einer vollständigen Verformungsbehinderung der Sohlplatte auf dem Untergrund ausgegangen.<br /><br />
Im zugehörigen Beispiel "[[Zwang - verringerte Zwangsbeanspruchung in einer Sohlplatte (Bsp.)]]" wird die Ermittlung der Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung für eine verringerte Zwangsbeanspruchung aus dem Abfließen der Hydratationswärme (früher Zwang) durchgeführt (Berücksichtigung der Reibung auf dem Untergrund) und mit dem Ergebnis dieser Berechnung verglichen.<br />
<br />
=== Vorgaben ===<br />
<br />
:{|<br />
|-<br />
| Sohlplattenabmessungen L / B / h: || 17,00 / 15,00 / 0,50 m<br />
|-<br />
| Expositionsklasse: || XC2 - Gründungsbauteil<br />
|-<br />
| Betonfestigkeitsklasse: || C35/45<br />
|-<br />
| Betonzugfestigkeit: || f<sub>ctm</sub> = 3,2 N/mm<sup>2</sup><br />
|-<br />
| statisch erforderliche Bewehrung: || &Oslash; 16, s = 20 cm<br />
|-<br />
| || a<sub>s,o</sub> = a<sub>s,u</sub> = 10,05 cm<sup>2</sup>/m<br />
|-<br />
| Betondeckung: || c<sub>v</sub> = c<sub>nom</sub> = 20 + 15 + 20 = 55 mm<br />
|-<br />
| Unterkonstruktion: || Unterbeton mit Flügelglättung und 2 Lagen PE-Folie<br />
|}<br />
<br />
== Lösung ==<br />
<br />
=== Ermittlung der zulässigen Rissbreite ===<br />
<br />
Die Sohlplatte besteht aus Stahlbeton und ist als Gründungsbauteil der Expositionsklasse XC2 zuzuordnen. <br /><br />
Somit beträgt die zulässige Rissbreite <br /><br />
::<math> w_k = \underline{0,3mm} </math>.<br />
<br /><br />
<br />
{| class="wikitable" style="margin: auto;"<br />
|+style="text-align: left;" | zulässige Rissbreiten [mm] nach DIN EN 1992-1-1<br />
<ref name = "Q1"> DIN EN 1992-1-1 Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken. Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau mit Nationalem Anhang. Beuth Verlag GmbH 2016 </ref><br />
|-<br />
|rowspan="5"|<br />
|style="text-align: center;" |1<br />
|style="text-align: center;" |2<br />
|style="text-align: center;" |3<br />
|style="text-align: center;" |4<br />
|style="text-align: center;" |5<br />
|-<br />
!rowspan="4"|Expositionsklasse<br />
!colspan="4"|Konstruktion<br />
|-<br />
!rowspan="1"|Stahlbeton und Spannbeton mit Vorspannung ohne Verbund<br />
!rowspan="1"|Spannbeton mit Vorspannung mit nachträglichem Verbund<br />
!rowspan="1" colspan="2"|Spannbeton mit Vorspannung mit sofortigem Verbund<br />
|-<br />
!colspan="4"|Einwirkungskombination<br />
|-<br />
!quasi-ständig<br />
!häufig<br />
!häufig<br />
!selten<br />
|-<br />
|1<br />
!X0, XC1<br />
|style="text-align: center;" |0,4<sup>a)</sup><br />
|style="text-align: center;" |0,2<br />
|style="text-align: center;" |0,2<br />
|rowspan="2" style="text-align: center;" |-<br />
|-<br />
|2<br />
!style="color:red" | XC2, XC3, XC4<br />
|rowspan="2" style="text-align: center; color:red" |0,3<br />
|rowspan="2" style="text-align: center;" |0,2<sup>b),c)</sup><br />
|style="text-align: center;" |0,2<sup>b)</sup><br />
|-<br />
|3<br />
!rowspan="1"|XS1, XS2, XS3 <br/><br />
XD1, XD2, XD3<sup>d)</sup><br />
|rowspan="1" style="text-align: center;" |Dekompression<br />
|rowspan="1" style="text-align: center;" |0,2<br />
|-<br />
|colspan="6"|<sup>a)</sup>Bei den Expositionsklassen X0 und XC1 hat die Rissbreite keinen Einfluss auf die Dauerhaftigkeit und dieser Grenzwert wird i. Allg. zur Wahrung eines akzeptablen Erscheinungsbildes gesetzt. Fehlen entsprechende Anforderungen an das Erscheinungsbild, darf dieser Grenzwert erhöht werden.<br/><br />
<br />
<sup>b)</sup>Zusätzlich ist der Nachweis der Dekompression unter der quasi-ständigen Einwirkungskombination zu führen.<br/><br />
<br />
<sup>c)</sup>Wenn der Korrosionsschutz anderweitig sichergestellt wird (Hinweise hierzu in den Zulassungen der Spannverfahren), darf der Dekompressionsnachweis entfallen.<br/><br />
<br />
<sup>d)</sup>Bei dieser Expositionsklasse können besondere Maßnahmen erforderlich sein.<br />
|}<br />
<br /><br />
<br />
=== Mindestbewehrung für eine Beanspruchung aus frühem Zwang ===<br />
Es wird der zentrische Zug aus dem Abfließen der Hydratationswärme betrachtet.<br />
<br />
==== ''Betonzugfestigkeit zum Zeitpunkt des Abfließens der Hydratationswärme'' ====<br />
Da die Querschnittsdicke h = 0,5m beträgt, kann angenommen werden, dass das Abfließen der Hydratationswärme ca. am 5. Tag nach dem Betonieren abgeschlossen ist. Daher darf die wirksame Betonzugfestigkeit mit<br />
:: <math> f_{ct,eff} = 0,75 \cdot f_{ctm} = 0,75 \cdot 3,2 = \underline{2,4 N/mm^2} </math><br />
angenommen werden.<br />
<br />
==== ''Betondeckung und statische Nutzhöhe'' ====<br />
:: <math> c_v = c_{nom} = 55mm </math> (aus der Statik) <br /><br />
:: <math> d_1 = 55+\cfrac{16}{2} = 63 mm = \underline{6,3 cm} </math> <br /><br />
:: <math> d = h-d_1 = 50-6,3 = 43,7 cm </math><br />
<br />
==== ''Wirkungsbereich der Bewehrung'' ====<br />
::{|<br />
| <math> a_{c,eff} = b \cdot h_{c,ef} </math> || mit b = 100cm/m <br />
|-<br />
| <math> \cfrac{h}{d_1} = \cfrac{50}{6,3} = 7,94 </math> || <math> >5,0 </math><br />
|-<br />
| || <math> <30,0 </math><br />
|-<br />
| <math> h_{c,ef} = 0,1 \cdot h+2,0 \cdot d_1 = 0,1 \cdot 50+2,0 \cdot 6,3 = 17,6 cm </math> || <math> < \cfrac{h}{2} = \cfrac{50}{2} = 25,0cm </math><br />
|}<br />
<br /><br />
:: <math> a_{c,eff} = 100 \cdot 17,6 = \underline{1760cm^2/m} </math><br />
<br />
==== ''Ermittlung der Beiwerte'' ====<br />
::{|<br />
|<math> k_c = 1,0 </math> || für reinen Zug<br />
|-<br />
|colspan="2" | Die Zugspannungen werden vom Bauteil selber hervorgerufen.<br />
|-<br />
|<math> k = 0,8-20 \cdot \cfrac{0,8-0,5}{80-30} = 0,68 </math> || Interpolation der in der DIN EN 1992-1-1<ref name = "Q1"></ref> vorgegebenen Werte.<br />
|}<br />
<br />
==== ''Ermittlung des Grenzdurchmessers'' ====<br />
[[Datei:Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung 1.jpeg|300px|thumb|right|Höhe der Zugzone unmittelbar vor Rissbildung<ref name = "Q2"> Fingerloos, F.; Hegger, J.; Zilch, K.: EUROCODE 2 für Deutschland. Kommentierte und konsolidierte Fassung. 2., überarbeitete Auflage. Beuth Verlag GmbH 2016 </ref>]]<br />
<br />
:: <math> \varnothing_S^* = \varnothing_S \cdot \cfrac{f_{ct,0}}{f_{ct,eff}} = 16 \cdot \cfrac{2,9}{2,4} = 19,3 \approx 19 mm </math><br />
<br /><br />
::{|<br />
| <math> \varnothing_S^* = \varnothing_S \cdot \cfrac{8 \cdot (h-d)}{k \cdot k_c \cdot h_{cr}} \cdot \cfrac{f_{ct,0}}{f_{ct,eff}} </math> || mit <math> (h-d) = d_1 </math><br />
|-<br />
| || und <math> h_{cr} = \cfrac{h}{2} = \cfrac{50}{2} = 25,0cm </math><br />
|}<br />
<br /><br />
:: <math> \varnothing_S^* = 16 \cdot \cfrac{8 \cdot 6,3}{0,68 \cdot 1,0 \cdot 25} \cdot \cfrac{2,9}{2,4} = 57 mm</math><br />
<br /><br />
:: Der kleinere Wert ist maßgebend, d.h. der Grenzdurchmesser beträgt <br />
:: <math> \varnothing_S^* = \underline{19mm} </math>.<br />
<br />
==== ''Ermittlung der Stahlspannung'' ====<br />
::{|<br />
| <math> \sigma_S = \sqrt{ \cfrac{6 \cdot w_k \cdot E_S \cdot f_{ct,0}}{\varnothing_S^*} } </math> || mit <math> E_S = 200.000 N/mm^2 </math><br />
|-<br />
| || und <math> f_{ct,0} = 2,9 N/mm^2 </math><br />
|}<br />
<br /><br />
Einerseits ergibt sich die Stahlspannung aus der obigen Gleichung zu<br />
:: <math> \sigma_S = \sqrt{ \cfrac{6 \cdot 0,3 \cdot 200.000 \cdot 2,9}{19} } = \underline{234,41 N/mm^2} </math>.<br />
<br /><br />
<br />
Andererseits kann die Stahlspannung auch aus der folgenden Tabelle mit<br />
:: <math> \sigma_S = 220 + 3 \cdot \cfrac {240-220}{22-18} = 235,00 N/mm^2 </math>.<br />
interpoliert werden.<br />
<br />
{| class="wikitable" style="margin: auto;"<br />
|+style="text-align: left;" | Grenzdurchmesser [mm] nach DIN EN 1992-1-1<br />
<ref name = "Q1"></ref><br />
|-<br />
|rowspan="3"|<br />
|style="text-align: center;" |1<br />
|style="text-align: center;" |2<br />
|style="text-align: center;" |3<br />
|style="text-align: center;" |4<br />
|-<br />
!rowspan="2"|Stahlspannung<br />
σ<sub>S</sub> <sup>b)</sup> [N/mm<sup>2</sup>]<br />
!colspan="3"|Grenzdurchmesser der Stäbe <sup>a)</sup><br />
[mm]<br />
|-<br />
!w<sub>k</sub> = 0,4mm<br />
!w<sub>k</sub> = 0,3mm<br />
!w<sub>k</sub> = 0,2mm<br />
|-<br />
|1<br />
|style="text-align: center;" |160<br />
|style="text-align: center;" |54<br />
|style="text-align: center;" |41<br />
|style="text-align: center;" |27<br />
|-<br />
|2<br />
|style="text-align: center;" |180<br />
|style="text-align: center;" |43<br />
|style="text-align: center;" |32<br />
|style="text-align: center;" |21<br />
|-<br />
|3<br />
|style="text-align: center;" |200<br />
|style="text-align: center;" |35<br />
|style="text-align: center;" |26<br />
|style="text-align: center;" |17<br />
|-<br />
|4<br />
|style="text-align: center; color:red" |220<br />
|style="text-align: center;" |29<br />
|style="text-align: center; color:red" |22<br />
|style="text-align: center;" |14<br />
|-<br />
|5<br />
|style="text-align: center; color:red" |240<br />
|style="text-align: center;" |24<br />
|style="text-align: center; color:red" |18<br />
|style="text-align: center;" |12<br />
|-<br />
|6<br />
|style="text-align: center;" |260<br />
|style="text-align: center;" |21<br />
|style="text-align: center;" |15<br />
|style="text-align: center;" |10<br />
|-<br />
|7<br />
|style="text-align: center;" |280<br />
|style="text-align: center;" |18<br />
|style="text-align: center;" |13<br />
|style="text-align: center;" |9<br />
|-<br />
|8<br />
|style="text-align: center;" |300<br />
|style="text-align: center;" |15<br />
|style="text-align: center;" |12<br />
|style="text-align: center;" |8<br />
|-<br />
|9<br />
|style="text-align: center;" |320<br />
|style="text-align: center;" |14<br />
|style="text-align: center;" |10<br />
|style="text-align: center;" |7<br />
|-<br />
|10<br />
|style="text-align: center;" |340<br />
|style="text-align: center;" |12<br />
|style="text-align: center;" |9<br />
|style="text-align: center;" |6<br />
|-<br />
|11<br />
|style="text-align: center;" |360<br />
|style="text-align: center;" |11<br />
|style="text-align: center;" |8<br />
|style="text-align: center;" |5<br />
|-<br />
|12<br />
|style="text-align: center;" |400<br />
|style="text-align: center;" |9<br />
|style="text-align: center;" |7<br />
|style="text-align: center;" |4<br />
|-<br />
|13<br />
|style="text-align: center;" |450<br />
|style="text-align: center;" |7<br />
|style="text-align: center;" |5<br />
|style="text-align: center;" |3<br />
|-<br />
|colspan="5"|<sup>a)</sup> Die Tabellenwerte werden auf Grundlage von f<sub>ct,0</sub> = 2,9 N/mm<sup>2</sup> und E<sub>S</sub> = 200.000 N/mm<sup>2</sup> ermittelt.<br />
<br />
<sup>b)</sup> Die Stahlspannung ist unter der maßgebenden Einwirkungskombination zu ermitteln.<br />
|}<br />
<br />
Im weiteren Verlauf des Beispieles wird mit dem Wert der Stahlspannung nach der oben genannten Formel gerechnet.<br />
<br />
==== ''Ermittlung der Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung'' ====<br />
Die Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung wird einheitlich bezogen auf eine Bauteilseite ermittelt.<br />
::{|<br />
| <math> a_{s,min} </math> || <math> = \cfrac{k \cdot k_c \cdot a_{ct} \cdot f_{ct,eff}}{\sigma_S} </math><br />
|-<br />
| || <math> = \cfrac{0,68 \cdot 1,0 \cdot 0,5 \cdot 50 \cdot 100 \cdot 2,4}{234,41} </math><br />
|-<br />
| || <math> = 17,41 cm^2/m </math><br />
|}<br />
<br /><br />
::{|<br />
| <math> a_{s,min} </math> || <math> = \cfrac{a_{ct,eff} \cdot f_{ct,eff}}{\sigma_S} </math> || <math> \ge \cfrac{k \cdot a_{ct} \cdot f_{ct,eff}}{f_{yk}} </math><br />
|-<br />
| || <math> = \cfrac{1760 \cdot 2,4}{234,41} </math> || <math> \ge \cfrac{0,68 \cdot 0,5 \cdot 50 \cdot 100 \cdot 2,4}{500} </math><br />
|-<br />
| || <math> = 18,02 cm^2/m </math> || <math> > 8,16 cm^2/m </math><br />
|}<br />
<br /><br />
Da es sich um eine Mindestbewehrung handelt, ist der kleinere Wert maßgebend, d.h. zur Begrenzung der Rissbreite müssen<br />
<br /><br />
:: <math> \underline{17,41 cm^2/m} </math><br />
eingelegt werden.<br />
<br />
=== Mindestbewehrung für eine Beanspruchung aus spätem Zwang ===<br />
<br />
Der späte Zwang resultiert aus der einseitigen Temperaturänderung der Sohlplatte (Temperaturdifferenz über den Querschnitt). Dadurch entsteht im Wesentlichen eine Beanspruchung durch reine Biegung. Die daraus resultierenden Verformungen werden durch das Bauteil selbst behindert.<br />
<br />
==== ''Betonzugfestigkeit'' ====<br />
:: <math> f_{ct,eff} = f_{ctm} = \underline{3,2 N/mm^2} > 3,0 N/mm^2 </math><br />
<br />
==== ''Wirkungsbereich der Bewehrung'' ====<br />
::{|<br />
| <math> \cfrac{h}{d_1} = \cfrac{50}{6,3} = 7,94 </math> || <math> <10,0 </math><br />
|-<br />
| <math> h_{c,ef} = 0,25 \cdot h = 0,25 \cdot 50 = 12,5 cm </math> || <math> < \cfrac{h}{2} = \cfrac{50}{2} = 25,0cm </math><br />
|}<br />
<br /><br />
:: <math> a_{c,eff} = 100 \cdot 12,5 = \underline{1250cm^2/m} </math><br />
<br />
==== ''Ermittlung der Beiwerte'' ====<br />
::{|<br />
|<math> k_c = 0,4 \cdot (1 - \cfrac{\sigma_c}{k_1 \cdot \cfrac{h}{h^*} \cdot f_{ct,eff}}) \le 1,0 </math> || für Biegung in Rechteckquerschnitten<br />
|}<br />
::{|<br />
| mit<br />
|-<br />
|<math> \sigma_c = 0 </math> || reine Biegung ohne Normalkraft<br />
|-<br />
|ergibt sich k<sub>c</sub> zu<br />
|-<br />
|<math> k_c = 0,4 </math><br />
|}<br />
::Die Zugspannungen werden vom Bauteil selber hervorgerufen.<br />
::{|<br />
|<math> k = 0,68 </math> || Interpolation der in der DIN EN 1992-1-1<ref name = "Q1"></ref> vorgegebenen Werte.<br />
|}<br />
<br />
==== ''Ermittlung des Grenzdurchmessers'' ====<br />
[[Datei:Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung 1.jpeg|300px|thumb|right|Höhe der Zugzone unmittelbar vor Rissbildung<ref name = "Q2"> </ref>]]<br />
<br />
:: <math> \varnothing_S^* = 16 \cdot \cfrac{2,9}{3,2} = 15 mm </math><br />
<br /><br />
::{|<br />
| <math> \varnothing_S^* = \varnothing_S \cdot \cfrac{4 \cdot (h-d)}{k \cdot k_c \cdot h_{cr}} \cdot \cfrac{f_{ct,0}}{f_{ct,eff}} </math> || für Biegung ||<br />
|-<br />
| || mit <math> (h-d) = d_1 </math> ||<br />
|-<br />
| || und <math> h_{cr} = \cfrac{h}{2} = \cfrac{50}{2} = 25,0cm </math> || für reine Biegung ohne Normalkraft<br />
|}<br />
:: <math> \varnothing_S^* = 16 \cdot \cfrac{4 \cdot 6,3}{0,68 \cdot 0,4 \cdot 25} \cdot \cfrac{2,9}{3,2} = 54 mm</math><br />
<br /><br />
:: Der kleinere Wert ist maßgebend, d. h. der Grenzdurchmesser beträgt<br />
:: <math> \varnothing_S^* = \underline{15mm} </math>.<br />
<br />
==== ''Ermittlung der Stahlspannung'' ====<br />
:: <math> \sigma_S = \sqrt{ \cfrac{6 \cdot 0,3 \cdot 200.000 \cdot 2,9}{15} } = \underline{263,82 N/mm^2} </math><br />
Alternativ kann die Stahlspannung auch aus der in der DIN EN 1992-1-1<ref name = "Q1"></ref> angegebenen [[Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung#zulässige Stahlspannung in der Bewehrung | Tabelle]] abgelesen werden.<br />
<br />
==== ''Ermittlung der Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung'' ====<br />
::{|<br />
| <math> a_{s,min} </math> || <math> = \cfrac{k \cdot k_c \cdot a_{ct} \cdot f_{ct,eff}}{\sigma_S} </math><br />
|-<br />
| || <math> = \cfrac{0,68 \cdot 0,4 \cdot 0,5 \cdot 50 \cdot 100 \cdot 3,2}{263,82} </math><br />
|-<br />
| || <math> = 8,25 cm^2/m </math><br />
|}<br />
<br /><br />
<br />
Da es sich um Biegezwang handelt, sind keine Besonderheiten für dicke Bauteile zu berücksichtigen.<br />
<br />
=== Vergleich des frühen mit dem späten Zwang ===<br />
[[Datei:Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung fuer eine Sohlplatte (Bsp) 3.jpeg|300px|thumb|right|Bewehrungsanordnung in der Sohlplatte]]<br />
<br />
In diesem Beispiel erfordert die Beanspruchung durch den frühen Zwang infolge des Abfließens der Hydratationswärme die größere Bewehrungsmenge. <br/><br />
Die statische Bewehrung muss um folgenden Betrag erhöht werden.<br />
::{|<br />
|<math> 17,41 - 10,05 = 7,36 cm^2/m </math> || jeweils oben und unten<br />
|}<br />
Das reine Zulegen von Bewehrung erzeugt Stabbündel, für die ein Vergleichsdurchmesser ausgerechnet werden müsste. Wegen der schlechteren Verbundbedingungen würde das die benötigte rissbreitenbegrenzende Bewehrung weiter erhöhen. Um dies zu verhindern, wird eine Anpassung der gesamten Bewehrung auf<br />
:: <math> \varnothing 16 , s = 10 cm </math><br />
:: <math> a_{s,o} = a_{s,u} = 20,10 cm^2/m</math><br />
empfohlen. Die Wahl des geringen Stababstandes ist etwas ungünstig und hat einen hohen Ausführungsaufwand zur Folge. Im Bereich von Rüttellücken und Betonieröffnungen ist der Stababstand zu vergrößern.<br /><br />
Zudem können weitere zwangsspannungsverringernde Maßnahmen, wie z. B. Zemente mit langsamer Festigkeitsentwicklung angewendet werden. In dem Fall kann der Bemessungswert der Zugfestigkeit weiter reduziert werden.<br /><br />
Aus der Berechnung ergibt sich, dass für die Bemessung der rissbreitenbegrenzenden Bewehrung der frühe Zwang aus dem Abfließen der Hydratationswärme maßgebend ist. Hierbei kann zusätzlich die Zwangsbeanspruchung mit einem verringerten Wert angesetzt werden (siehe auch - [[Zwang - verringerte Zwangsbeanspruchung in einer Sohlplatte (Bsp.)]]).<br/><br />
<br />
== Quellen ==<br />
:''Fachliteratur / Normen''<br />
<references/><br />
<br /><br />
<br />
<br />
{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-green.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite geprüft, inhaltlich OK}}<br />
[[Kategorie:Beispiele-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Zwang_-_Mindestbewehrung_zur_Rissbreitenbegrenzung_f%C3%BCr_eine_Sohlplatte_(Bsp.)&diff=14938Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung für eine Sohlplatte (Bsp.)2024-01-07T20:28:45Z<p>Gbolle: /* Vorgaben */</p>
<hr />
<div>= Beispiel 1 - Mindestbewehrung zur Begrenzung der Rissbreite in einer Sohlplatte für eine Zwangsbeanspruchung =<br />
<br />
== Aufgabenstellung ==<br />
[[Datei:Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung fuer eine Sohlplatte (Bsp) 1.jpeg|300px|thumb|right|Querschnitt der Sohlplatte]]<br />
<br />
Für die gegebene Sohlplatte aus Stahlbeton ist die Mindestbewehrung zur Begrenzung der Rissbreite zu ermitteln. Hierbei soll eine Beanspruchung aus frühem und spätem Zwang getrennt voneinander betrachtet werden. Dabei wird von einer vollständigen Verformungsbehinderung der Sohlplatte auf dem Untergrund ausgegangen.<br /><br />
Im zugehörigen Beispiel "[[Zwang - verringerte Zwangsbeanspruchung in einer Sohlplatte (Bsp.)]]" wird die Ermittlung der Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung für eine verringerte Zwangsbeanspruchung aus dem Abfließen der Hydratationswärme (früher Zwang) durchgeführt (Berücksichtigung der Reibung auf dem Untergrund) und mit dem Ergebnis dieser Berechnung verglichen.<br />
<br />
=== Vorgaben ===<br />
<br />
:{|<br />
|-<br />
| Sohlplattenabmessungen L / B / h: || 17,00 / 15,00 / 0,50 m<br />
|-<br />
| Expositionsklasse: || XC2 - Gründungsbauteil<br />
|-<br />
| Betonfestigkeitsklasse: || C35/45<br />
|-<br />
| Betonzugfestigkeit: || f<sub>ctm</sub> = 3,2 N/mm<sup>2</sup><br />
|-<br />
| statisch erforderliche Bewehrung: || &Oslash; 16, s = 20 cm<br />
|-<br />
| || a<sub>s,o</sub> = a<sub>s,u</sub> = 10,05 cm<sup>2</sup>/m<br />
|-<br />
| Betondeckung: || c<sub>v</sub> = c<sub>nom</sub> = 20 + 15 + 20 = 55 mm<br />
|-<br />
| Unterkonstruktion: || Unterbeton mit Flügelglättung und 2 Lagen PE-Folie<br />
|}<br />
<br />
== Lösung ==<br />
<br />
=== Ermittlung der zulässigen Rissbreite ===<br />
<br />
Die Sohlplatte besteht aus Stahlbeton und ist als Gründungsbauteil der Expositionsklasse XC2 zuzuordnen. <br /><br />
Somit beträgt die zulässige Rissbreite <br /><br />
::<math> w_k = \underline{0,3mm} </math>.<br />
<br /><br />
<br />
{| class="wikitable" style="margin: auto;"<br />
|+style="text-align: left;" | zulässige Rissbreiten [mm] nach DIN EN 1992-1-1<br />
<ref name = "Q1"> DIN EN 1992-1-1 Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken. Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau mit Nationalem Anhang. Beuth Verlag GmbH 2016 </ref><br />
|-<br />
|rowspan="5"|<br />
|style="text-align: center;" |1<br />
|style="text-align: center;" |2<br />
|style="text-align: center;" |3<br />
|style="text-align: center;" |4<br />
|style="text-align: center;" |5<br />
|-<br />
!rowspan="4"|Expositionsklasse<br />
!colspan="4"|Konstruktion<br />
|-<br />
!rowspan="1"|Stahlbeton und Spannbeton mit Vorspannung ohne Verbund<br />
!rowspan="1"|Spannbeton mit Vorspannung mit nachträglichem Verbund<br />
!rowspan="1" colspan="2"|Spannbeton mit Vorspannung mit sofortigem Verbund<br />
|-<br />
!colspan="4"|Einwirkungskombination<br />
|-<br />
!quasi-ständig<br />
!häufig<br />
!häufig<br />
!selten<br />
|-<br />
|1<br />
!X0, XC1<br />
|style="text-align: center;" |0,4<sup>a)</sup><br />
|style="text-align: center;" |0,2<br />
|style="text-align: center;" |0,2<br />
|rowspan="2" style="text-align: center;" |-<br />
|-<br />
|2<br />
!style="color:red" | XC2, XC3, XC4<br />
|rowspan="2" style="text-align: center; color:red" |0,3<br />
|rowspan="2" style="text-align: center;" |0,2<sup>b),c)</sup><br />
|style="text-align: center;" |0,2<sup>b)</sup><br />
|-<br />
|3<br />
!rowspan="1"|XS1, XS2, XS3 <br/><br />
XD1, XD2, XD3<sup>d)</sup><br />
|rowspan="1" style="text-align: center;" |Dekompression<br />
|rowspan="1" style="text-align: center;" |0,2<br />
|-<br />
|colspan="6"|<sup>a)</sup>Bei den Expositionsklassen X0 und XC1 hat die Rissbreite keinen Einfluss auf die Dauerhaftigkeit und dieser Grenzwert wird i. Allg. zur Wahrung eines akzeptablen Erscheinungsbildes gesetzt. Fehlen entsprechende Anforderungen an das Erscheinungsbild, darf dieser Grenzwert erhöht werden.<br/><br />
<br />
<sup>b)</sup>Zusätzlich ist der Nachweis der Dekompression unter der quasi-ständigen Einwirkungskombination zu führen.<br/><br />
<br />
<sup>c)</sup>Wenn der Korrosionsschutz anderweitig sichergestellt wird (Hinweise hierzu in den Zulassungen der Spannverfahren), darf der Dekompressionsnachweis entfallen.<br/><br />
<br />
<sup>d)</sup>Bei dieser Expositionsklasse können besondere Maßnahmen erforderlich sein.<br />
|}<br />
<br /><br />
<br />
=== Mindestbewehrung für eine Beanspruchung aus frühem Zwang ===<br />
Es wird der zentrische Zug aus dem Abfließen der Hydratationswärme betrachtet.<br />
<br />
==== ''Betonzugfestigkeit zum Zeitpunkt des Abfließens der Hydratationswärme'' ====<br />
Da die Querschnittsdicke h = 0,5m beträgt, kann angenommen werden, dass das Abfließen der Hydratationswärme ca. am 5. Tag nach dem Betonieren abgeschlossen ist. Daher darf die wirksame Betonzugfestigkeit mit<br />
:: <math> f_{ct,eff} = 0,75 \cdot f_{ctm} = 0,75 \cdot 3,2 = \underline{2,4 N/mm^2} </math><br />
angenommen werden.<br />
<br />
==== ''Betondeckung und statische Nutzhöhe'' ====<br />
:: <math> c_v = c_{nom} = 55mm </math> (aus der Statik) <br /><br />
:: <math> d_1 = 55+\cfrac{16}{2} = 63 mm = \underline{6,3 cm} </math> <br /><br />
:: <math> d = h-d_1 = 50-6,3 = 43,7 cm </math><br />
<br />
==== ''Wirkungsbereich der Bewehrung'' ====<br />
::{|<br />
| <math> a_{c,eff} = b \cdot h_{c,ef} </math> || mit b = 100cm/m <br />
|-<br />
| <math> \cfrac{h}{d_1} = \cfrac{50}{6,3} = 7,94 </math> || <math> >5,0 </math><br />
|-<br />
| || <math> <30,0 </math><br />
|-<br />
| <math> h_{c,ef} = 0,1 \cdot h+2,0 \cdot d_1 = 0,1 \cdot 50+2,0 \cdot 6,3 = 17,6 cm </math> || <math> < \cfrac{h}{2} = \cfrac{50}{2} = 25,0cm </math><br />
|}<br />
<br /><br />
:: <math> a_{c,eff} = 100 \cdot 17,6 = \underline{1760cm^2/m} </math><br />
<br />
==== ''Ermittlung der Beiwerte'' ====<br />
::{|<br />
|<math> k_c = 1,0 </math> || für reinen Zug<br />
|-<br />
|colspan="2" | Die Zugspannungen werden vom Bauteil selber hervorgerufen.<br />
|-<br />
|<math> k = 0,8-20 \cdot \cfrac{0,8-0,5}{80-30} = 0,68 </math> || Interpolation der in der DIN EN 1992-1-1<ref name = "Q1"></ref> vorgegebenen Werte.<br />
|}<br />
<br />
==== ''Ermittlung des Grenzdurchmessers'' ====<br />
[[Datei:Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung 1.jpeg|300px|thumb|right|Höhe der Zugzone unmittelbar vor Rissbildung<ref name = "Q2"> Fingerloos, F.; Hegger, J.; Zilch, K.: EUROCODE 2 für Deutschland. Kommentierte und konsolidierte Fassung. 2., überarbeitete Auflage. Beuth Verlag GmbH 2016 </ref>]]<br />
<br />
:: <math> \varnothing_S^* = \varnothing_S \cdot \cfrac{f_{ct,0}}{f_{ct,eff}} = 16 \cdot \cfrac{2,9}{2,4} = 19,3 \approx 19 mm </math><br />
<br /><br />
::{|<br />
| <math> \varnothing_S^* = \varnothing_S \cdot \cfrac{8 \cdot (h-d)}{k \cdot k_c \cdot h_{cr}} \cdot \cfrac{f_{ct,0}}{f_{ct,eff}} </math> || mit <math> (h-d) = d_1 </math><br />
|-<br />
| || und <math> h_{cr} = \cfrac{h}{2} = \cfrac{50}{2} = 25,0cm </math><br />
|}<br />
<br /><br />
:: <math> \varnothing_S^* = 16 \cdot \cfrac{8 \cdot 6,3}{0,68 \cdot 1,0 \cdot 25} \cdot \cfrac{2,9}{2,4} = 57 mm</math><br />
<br /><br />
:: Der kleinere Wert ist maßgebend, d.h. der Grenzdurchmesser beträgt <br />
:: <math> \varnothing_S^* = \underline{19mm} </math>.<br />
<br />
==== ''Ermittlung der Stahlspannung'' ====<br />
::{|<br />
| <math> \sigma_S = \sqrt{ \cfrac{6 \cdot w_k \cdot E_S \cdot f_{ct,0}}{\varnothing_S^*} } </math> || mit <math> E_S = 200.000 N/mm^2 </math><br />
|-<br />
| || und <math> f_{ct,0} = 2,9 N/mm^2 </math><br />
|}<br />
<br /><br />
Einerseits ergibt sich die Stahlspannung aus der obigen Gleichung zu<br />
:: <math> \sigma_S = \sqrt{ \cfrac{6 \cdot 0,3 \cdot 200.000 \cdot 2,9}{19} } = \underline{234,41 N/mm^2} </math>.<br />
<br /><br />
<br />
Andererseits kann die Stahlspannung auch aus der folgenden Tabelle mit<br />
:: <math> \sigma_S = 220 + 3 \cdot \cfrac {240-220}{22-18} = 235,00 N/mm^2 </math>.<br />
interpoliert werden.<br />
<br />
{| class="wikitable" style="margin: auto;"<br />
|+style="text-align: left;" | Grenzdurchmesser [mm] nach DIN EN 1992-1-1<br />
<ref name = "Q1"></ref><br />
|-<br />
|rowspan="3"|<br />
|style="text-align: center;" |1<br />
|style="text-align: center;" |2<br />
|style="text-align: center;" |3<br />
|style="text-align: center;" |4<br />
|-<br />
!rowspan="2"|Stahlspannung<br />
σ<sub>S</sub> <sup>b)</sup> [N/mm<sup>2</sup>]<br />
!colspan="3"|Grenzdurchmesser der Stäbe <sup>a)</sup><br />
[mm]<br />
|-<br />
!w<sub>k</sub> = 0,4mm<br />
!w<sub>k</sub> = 0,3mm<br />
!w<sub>k</sub> = 0,2mm<br />
|-<br />
|1<br />
|style="text-align: center;" |160<br />
|style="text-align: center;" |54<br />
|style="text-align: center;" |41<br />
|style="text-align: center;" |27<br />
|-<br />
|2<br />
|style="text-align: center;" |180<br />
|style="text-align: center;" |43<br />
|style="text-align: center;" |32<br />
|style="text-align: center;" |21<br />
|-<br />
|3<br />
|style="text-align: center;" |200<br />
|style="text-align: center;" |35<br />
|style="text-align: center;" |26<br />
|style="text-align: center;" |17<br />
|-<br />
|4<br />
|style="text-align: center; color:red" |220<br />
|style="text-align: center;" |29<br />
|style="text-align: center; color:red" |22<br />
|style="text-align: center;" |14<br />
|-<br />
|5<br />
|style="text-align: center; color:red" |240<br />
|style="text-align: center;" |24<br />
|style="text-align: center; color:red" |18<br />
|style="text-align: center;" |12<br />
|-<br />
|6<br />
|style="text-align: center;" |260<br />
|style="text-align: center;" |21<br />
|style="text-align: center;" |15<br />
|style="text-align: center;" |10<br />
|-<br />
|7<br />
|style="text-align: center;" |280<br />
|style="text-align: center;" |18<br />
|style="text-align: center;" |13<br />
|style="text-align: center;" |9<br />
|-<br />
|8<br />
|style="text-align: center;" |300<br />
|style="text-align: center;" |15<br />
|style="text-align: center;" |12<br />
|style="text-align: center;" |8<br />
|-<br />
|9<br />
|style="text-align: center;" |320<br />
|style="text-align: center;" |14<br />
|style="text-align: center;" |10<br />
|style="text-align: center;" |7<br />
|-<br />
|10<br />
|style="text-align: center;" |340<br />
|style="text-align: center;" |12<br />
|style="text-align: center;" |9<br />
|style="text-align: center;" |6<br />
|-<br />
|11<br />
|style="text-align: center;" |360<br />
|style="text-align: center;" |11<br />
|style="text-align: center;" |8<br />
|style="text-align: center;" |5<br />
|-<br />
|12<br />
|style="text-align: center;" |400<br />
|style="text-align: center;" |9<br />
|style="text-align: center;" |7<br />
|style="text-align: center;" |4<br />
|-<br />
|13<br />
|style="text-align: center;" |450<br />
|style="text-align: center;" |7<br />
|style="text-align: center;" |5<br />
|style="text-align: center;" |3<br />
|-<br />
|colspan="5"|<sup>a)</sup> Die Tabellenwerte werden auf Grundlage von f<sub>ct,0</sub> = 2,9 N/mm<sup>2</sup> und E<sub>S</sub> = 200.000 N/mm<sup>2</sup> ermittelt.<br />
<br />
<sup>b)</sup> Die Stahlspannung ist unter der maßgebenden Einwirkungskombination zu ermitteln.<br />
|}<br />
<br />
Im weiteren Verlauf des Beispieles wird mit dem Wert der Stahlspannung nach der oben genannten Formel gerechnet.<br />
<br />
==== ''Ermittlung der Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung'' ====<br />
Die Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung wird einheitlich bezogen auf eine Bauteilseite ermittelt.<br />
::{|<br />
| <math> a_{s,min} </math> || <math> = \cfrac{k \cdot k_c \cdot a_{ct} \cdot f_{ct,eff}}{\sigma_S} </math><br />
|-<br />
| || <math> = \cfrac{0,68 \cdot 1,0 \cdot 0,5 \cdot 50 \cdot 100 \cdot 2,4}{234,41} </math><br />
|-<br />
| || <math> = 17,41 cm^2/m </math><br />
|}<br />
<br /><br />
::{|<br />
| <math> a_{s,min} </math> || <math> = \cfrac{a_{ct,eff} \cdot f_{ct,eff}}{\sigma_S} </math> || <math> \ge \cfrac{k \cdot a_{ct} \cdot f_{ct,eff}}{f_{yk}} </math><br />
|-<br />
| || <math> = \cfrac{1760 \cdot 2,4}{234,41} </math> || <math> \ge \cfrac{0,68 \cdot 0,5 \cdot 50 \cdot 100 \cdot 2,4}{500} </math><br />
|-<br />
| || <math> = 18,02 cm^2/m </math> || <math> > 8,16 cm^2/m </math><br />
|}<br />
<br /><br />
Da es sich um eine Mindestbewehrung handelt, ist der kleinere Wert maßgebend, d.h. zur Begrenzung der Rissbreite müssen<br />
<br /><br />
:: <math> \underline{17,41 cm^2/m} </math><br />
eingelegt werden.<br />
<br />
=== Mindestbewehrung für eine Beanspruchung aus spätem Zwang ===<br />
<br />
Der späte Zwang resultiert aus der einseitigen Temperaturänderung der Sohlplatte (Temperaturdifferenz über den Querschnitt). Dadurch entsteht im Wesentlichen eine Beanspruchung durch reine Biegung. Die daraus resultierenden Verformungen werden durch das Bauteil selbst behindert.<br />
<br />
==== ''Betonzugfestigkeit'' ====<br />
:: <math> f_{ct,eff} = f_{ctm} = \underline{3,2 N/mm^2} > 3,0 N/mm^2 </math><br />
<br />
==== ''Wirkungsbereich der Bewehrung'' ====<br />
::{|<br />
| <math> \cfrac{h}{d_1} = \cfrac{50}{6,3} = 7,94 </math> || <math> <10,0 </math><br />
|-<br />
| <math> h_{c,ef} = 0,25 \cdot h = 0,25 \cdot 50 = 12,5 cm </math> || <math> < \cfrac{h}{2} = \cfrac{50}{2} = 25,0cm </math><br />
|}<br />
<br /><br />
:: <math> a_{c,eff} = 100 \cdot 12,5 = \underline{1250cm^2/m} </math><br />
<br />
==== ''Ermittlung der Beiwerte'' ====<br />
::{|<br />
|<math> k_c = 0,4 \cdot (1 - \cfrac{\sigma_c}{k_1 \cdot \cfrac{h}{h^*} \cdot f_{ct,eff}}) \le 1,0 </math> || für Biegung in Rechteckquerschnitten<br />
|}<br />
::{|<br />
| mit<br />
|-<br />
|<math> \sigma_c = 0 </math> || reine Biegung ohne Normalkraft<br />
|-<br />
|ergibt sich k<sub>c</sub> zu<br />
|-<br />
|<math> k_c = 0,4 </math><br />
|}<br />
::Die Zugspannungen werden vom Bauteil selber hervorgerufen.<br />
::{|<br />
|<math> k = 0,68 </math> || Interpolation der in der DIN EN 1992-1-1<ref name = "Q1"></ref> vorgegebenen Werte.<br />
|}<br />
<br />
==== ''Ermittlung des Grenzdurchmessers'' ====<br />
[[Datei:Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung 1.jpeg|300px|thumb|right|Höhe der Zugzone unmittelbar vor Rissbildung<ref name = "Q2"> </ref>]]<br />
<br />
:: <math> \varnothing_S^* = 16 \cdot \cfrac{2,9}{3,2} = 15 mm </math><br />
<br /><br />
::{|<br />
| <math> \varnothing_S^* = \varnothing_S \cdot \cfrac{4 \cdot (h-d)}{k \cdot k_c \cdot h_{cr}} \cdot \cfrac{f_{ct,0}}{f_{ct,eff}} </math> || für Biegung ||<br />
|-<br />
| || mit <math> (h-d) = d_1 </math> ||<br />
|-<br />
| || und <math> h_{cr} = \cfrac{h}{2} = \cfrac{50}{2} = 25,0cm </math> || für reine Biegung ohne Normalkraft<br />
|}<br />
:: <math> \varnothing_S^* = 16 \cdot \cfrac{4 \cdot 6,3}{0,68 \cdot 0,4 \cdot 25} \cdot \cfrac{2,9}{3,2} = 54 mm</math><br />
<br /><br />
:: Der kleinere Wert ist maßgebend, d. h. der Grenzdurchmesser beträgt<br />
:: <math> \varnothing_S^* = \underline{15mm} </math>.<br />
<br />
==== ''Ermittlung der Stahlspannung'' ====<br />
:: <math> \sigma_S = \sqrt{ \cfrac{6 \cdot 0,3 \cdot 200.000 \cdot 2,9}{15} } = \underline{263,82 N/mm^2} </math><br />
Alternativ kann die Stahlspannung auch aus der in der DIN EN 1992-1-1<ref name = "Q1"></ref> angegebenen [[Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung#zulässige Stahlspannung in der Bewehrung | Tabelle]] abgelesen werden.<br />
<br />
==== ''Ermittlung der Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung'' ====<br />
::{|<br />
| <math> a_{s,min} </math> || <math> = \cfrac{k \cdot k_c \cdot a_{ct} \cdot f_{ct,eff}}{\sigma_S} </math><br />
|-<br />
| || <math> = \cfrac{0,68 \cdot 0,4 \cdot 0,5 \cdot 50 \cdot 100 \cdot 3,2}{263,82} </math><br />
|-<br />
| || <math> = 8,25 cm^2/m </math><br />
|}<br />
<br /><br />
<br />
Da es sich um Biegezwang handelt, sind keine Besonderheiten für dicke Bauteile zu berücksichtigen.<br />
<br />
=== Vergleich des frühen mit dem späten Zwang ===<br />
[[Datei:Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung fuer eine Sohlplatte (Bsp) 3.jpeg|300px|thumb|right|Bewehrungsanordnung in der Sohlplatte]]<br />
<br />
In diesem Beispiel erfordert die Beanspruchung durch den frühen Zwang infolge des Abfließens der Hydratationswärme die größere Bewehrungsmenge. <br/><br />
Die statische Bewehrung muss um folgenden Betrag erhöht werden.<br />
::{|<br />
|<math> 17,41 - 10,05 = 7,36 cm^2/m </math> || jeweils oben und unten<br />
|}<br />
Das reine Zulegen von Bewehrung erzeugt Stabbündel, für die ein Vergleichsdurchmesser ausgerechnet werden müsste. Wegen der schlechteren Verbundbedingungen würde das die benötigte rissbreitenbegrenzende Bewehrung weiter erhöhen. Um dies zu verhindern, wird eine Anpassung der gesamten Bewehrung auf<br />
:: <math> \varnothing 16 , s = 10 cm </math><br />
:: <math> a_{s,o} = a_{s,u} = 20,10 cm^2/m</math><br />
empfohlen. Die Wahl des geringen Stababstandes ist etwas ungünstig und hat einen hohen Ausführungsaufwand zur Folge. Im Bereich von Rüttellücken und Betonieröffnungen ist der Stababstand zu vergrößern.<br /><br />
Zudem können weitere zwangsspannungsverringernde Maßnahmen, wie z. B. Zemente mit langsamer Festigkeitsentwicklung angewendet werden. In dem Fall kann der Bemessungswert der Zugfestigkeit weiter reduziert werden.<br /><br />
Aus der Berechnung ergibt sich, dass für die Bemessung der rissbreitenbegrenzenden Bewehrung der frühe Zwang aus dem Abfließen der Hydratationswärme maßgebend ist. Hierbei kann zusätzlich die Zwangsbeanspruchung mit einem verringerten Wert angesetzt werden (siehe auch - [[Zwang - verringerte Zwangsbeanspruchung in einer Sohlplatte (Bsp.)]]).<br/><br />
<br />
== Quellen ==<br />
:''Fachliteratur / Normen''<br />
<references/><br />
<br /><br />
<br />
<br />
{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-green.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite geprüft, inhaltlich OK}}<br />
[[Kategorie:Beispiele-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Zwang_-_Mindestbewehrung_zur_Rissbreitenbegrenzung_f%C3%BCr_eine_Sohlplatte_(Bsp.)&diff=14937Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung für eine Sohlplatte (Bsp.)2024-01-07T20:24:11Z<p>Gbolle: /* Ermittlung der zulässigen Rissbreite */</p>
<hr />
<div>= Beispiel 1 - Mindestbewehrung zur Begrenzung der Rissbreite in einer Sohlplatte für eine Zwangsbeanspruchung =<br />
<br />
== Aufgabenstellung ==<br />
[[Datei:Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung fuer eine Sohlplatte (Bsp) 1.jpeg|300px|thumb|right|Querschnitt der Sohlplatte]]<br />
<br />
Für die gegebene Sohlplatte aus Stahlbeton ist die Mindestbewehrung zur Begrenzung der Rissbreite zu ermitteln. Hierbei soll eine Beanspruchung aus frühem und spätem Zwang getrennt voneinander betrachtet werden. Dabei wird von einer vollständigen Verformungsbehinderung der Sohlplatte auf dem Untergrund ausgegangen.<br /><br />
Im zugehörigen Beispiel "[[Zwang - verringerte Zwangsbeanspruchung in einer Sohlplatte (Bsp.)]]" wird die Ermittlung der Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung für eine verringerte Zwangsbeanspruchung aus dem Abfließen der Hydratationswärme (früher Zwang) durchgeführt (Berücksichtigung der Reibung auf dem Untergrund) und mit dem Ergebnis dieser Berechnung verglichen.<br />
<br />
=== Vorgaben ===<br />
<br />
:{|<br />
|-<br />
| Sohlplattenabmessungen L / B / h: || 17,00 / 15,00 / 0,50 m<br />
|-<br />
| Expositionsklasse: || XC2 - Gründungsbauteil<br />
|-<br />
| Betonfestigkeitsklasse: || C35/45<br />
|-<br />
| Betonzugfestigkeit: || f<sub>ctm</sub> = 3,2 N/mm<sup>2</sup><br />
|-<br />
| Bewehrung aus der Statik: || &Oslash; 16, s = 20 cm<br />
|-<br />
| || a<sub>s,o</sub> = a<sub>s,u</sub> = 10,05 cm<sup>2</sup>/m<br />
|-<br />
| Betondeckung: || c<sub>v</sub> = c<sub>nom</sub> = 20 + 15 + 20 = 55 mm<br />
|-<br />
| Unterkonstruktion: || Unterbeton mit Flügelglättung und 2 Lagen PE-Folie<br />
|}<br />
<br />
== Lösung ==<br />
<br />
=== Ermittlung der zulässigen Rissbreite ===<br />
<br />
Die Sohlplatte besteht aus Stahlbeton und ist als Gründungsbauteil der Expositionsklasse XC2 zuzuordnen. <br /><br />
Somit beträgt die zulässige Rissbreite <br /><br />
::<math> w_k = \underline{0,3mm} </math>.<br />
<br /><br />
<br />
{| class="wikitable" style="margin: auto;"<br />
|+style="text-align: left;" | zulässige Rissbreiten [mm] nach DIN EN 1992-1-1<br />
<ref name = "Q1"> DIN EN 1992-1-1 Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken. Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau mit Nationalem Anhang. Beuth Verlag GmbH 2016 </ref><br />
|-<br />
|rowspan="5"|<br />
|style="text-align: center;" |1<br />
|style="text-align: center;" |2<br />
|style="text-align: center;" |3<br />
|style="text-align: center;" |4<br />
|style="text-align: center;" |5<br />
|-<br />
!rowspan="4"|Expositionsklasse<br />
!colspan="4"|Konstruktion<br />
|-<br />
!rowspan="1"|Stahlbeton und Spannbeton mit Vorspannung ohne Verbund<br />
!rowspan="1"|Spannbeton mit Vorspannung mit nachträglichem Verbund<br />
!rowspan="1" colspan="2"|Spannbeton mit Vorspannung mit sofortigem Verbund<br />
|-<br />
!colspan="4"|Einwirkungskombination<br />
|-<br />
!quasi-ständig<br />
!häufig<br />
!häufig<br />
!selten<br />
|-<br />
|1<br />
!X0, XC1<br />
|style="text-align: center;" |0,4<sup>a)</sup><br />
|style="text-align: center;" |0,2<br />
|style="text-align: center;" |0,2<br />
|rowspan="2" style="text-align: center;" |-<br />
|-<br />
|2<br />
!style="color:red" | XC2, XC3, XC4<br />
|rowspan="2" style="text-align: center; color:red" |0,3<br />
|rowspan="2" style="text-align: center;" |0,2<sup>b),c)</sup><br />
|style="text-align: center;" |0,2<sup>b)</sup><br />
|-<br />
|3<br />
!rowspan="1"|XS1, XS2, XS3 <br/><br />
XD1, XD2, XD3<sup>d)</sup><br />
|rowspan="1" style="text-align: center;" |Dekompression<br />
|rowspan="1" style="text-align: center;" |0,2<br />
|-<br />
|colspan="6"|<sup>a)</sup>Bei den Expositionsklassen X0 und XC1 hat die Rissbreite keinen Einfluss auf die Dauerhaftigkeit und dieser Grenzwert wird i. Allg. zur Wahrung eines akzeptablen Erscheinungsbildes gesetzt. Fehlen entsprechende Anforderungen an das Erscheinungsbild, darf dieser Grenzwert erhöht werden.<br/><br />
<br />
<sup>b)</sup>Zusätzlich ist der Nachweis der Dekompression unter der quasi-ständigen Einwirkungskombination zu führen.<br/><br />
<br />
<sup>c)</sup>Wenn der Korrosionsschutz anderweitig sichergestellt wird (Hinweise hierzu in den Zulassungen der Spannverfahren), darf der Dekompressionsnachweis entfallen.<br/><br />
<br />
<sup>d)</sup>Bei dieser Expositionsklasse können besondere Maßnahmen erforderlich sein.<br />
|}<br />
<br /><br />
<br />
=== Mindestbewehrung für eine Beanspruchung aus frühem Zwang ===<br />
Es wird der zentrische Zug aus dem Abfließen der Hydratationswärme betrachtet.<br />
<br />
==== ''Betonzugfestigkeit zum Zeitpunkt des Abfließens der Hydratationswärme'' ====<br />
Da die Querschnittsdicke h = 0,5m beträgt, kann angenommen werden, dass das Abfließen der Hydratationswärme ca. am 5. Tag nach dem Betonieren abgeschlossen ist. Daher darf die wirksame Betonzugfestigkeit mit<br />
:: <math> f_{ct,eff} = 0,75 \cdot f_{ctm} = 0,75 \cdot 3,2 = \underline{2,4 N/mm^2} </math><br />
angenommen werden.<br />
<br />
==== ''Betondeckung und statische Nutzhöhe'' ====<br />
:: <math> c_v = c_{nom} = 55mm </math> (aus der Statik) <br /><br />
:: <math> d_1 = 55+\cfrac{16}{2} = 63 mm = \underline{6,3 cm} </math> <br /><br />
:: <math> d = h-d_1 = 50-6,3 = 43,7 cm </math><br />
<br />
==== ''Wirkungsbereich der Bewehrung'' ====<br />
::{|<br />
| <math> a_{c,eff} = b \cdot h_{c,ef} </math> || mit b = 100cm/m <br />
|-<br />
| <math> \cfrac{h}{d_1} = \cfrac{50}{6,3} = 7,94 </math> || <math> >5,0 </math><br />
|-<br />
| || <math> <30,0 </math><br />
|-<br />
| <math> h_{c,ef} = 0,1 \cdot h+2,0 \cdot d_1 = 0,1 \cdot 50+2,0 \cdot 6,3 = 17,6 cm </math> || <math> < \cfrac{h}{2} = \cfrac{50}{2} = 25,0cm </math><br />
|}<br />
<br /><br />
:: <math> a_{c,eff} = 100 \cdot 17,6 = \underline{1760cm^2/m} </math><br />
<br />
==== ''Ermittlung der Beiwerte'' ====<br />
::{|<br />
|<math> k_c = 1,0 </math> || für reinen Zug<br />
|-<br />
|colspan="2" | Die Zugspannungen werden vom Bauteil selber hervorgerufen.<br />
|-<br />
|<math> k = 0,8-20 \cdot \cfrac{0,8-0,5}{80-30} = 0,68 </math> || Interpolation der in der DIN EN 1992-1-1<ref name = "Q1"></ref> vorgegebenen Werte.<br />
|}<br />
<br />
==== ''Ermittlung des Grenzdurchmessers'' ====<br />
[[Datei:Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung 1.jpeg|300px|thumb|right|Höhe der Zugzone unmittelbar vor Rissbildung<ref name = "Q2"> Fingerloos, F.; Hegger, J.; Zilch, K.: EUROCODE 2 für Deutschland. Kommentierte und konsolidierte Fassung. 2., überarbeitete Auflage. Beuth Verlag GmbH 2016 </ref>]]<br />
<br />
:: <math> \varnothing_S^* = \varnothing_S \cdot \cfrac{f_{ct,0}}{f_{ct,eff}} = 16 \cdot \cfrac{2,9}{2,4} = 19,3 \approx 19 mm </math><br />
<br /><br />
::{|<br />
| <math> \varnothing_S^* = \varnothing_S \cdot \cfrac{8 \cdot (h-d)}{k \cdot k_c \cdot h_{cr}} \cdot \cfrac{f_{ct,0}}{f_{ct,eff}} </math> || mit <math> (h-d) = d_1 </math><br />
|-<br />
| || und <math> h_{cr} = \cfrac{h}{2} = \cfrac{50}{2} = 25,0cm </math><br />
|}<br />
<br /><br />
:: <math> \varnothing_S^* = 16 \cdot \cfrac{8 \cdot 6,3}{0,68 \cdot 1,0 \cdot 25} \cdot \cfrac{2,9}{2,4} = 57 mm</math><br />
<br /><br />
:: Der kleinere Wert ist maßgebend, d.h. der Grenzdurchmesser beträgt <br />
:: <math> \varnothing_S^* = \underline{19mm} </math>.<br />
<br />
==== ''Ermittlung der Stahlspannung'' ====<br />
::{|<br />
| <math> \sigma_S = \sqrt{ \cfrac{6 \cdot w_k \cdot E_S \cdot f_{ct,0}}{\varnothing_S^*} } </math> || mit <math> E_S = 200.000 N/mm^2 </math><br />
|-<br />
| || und <math> f_{ct,0} = 2,9 N/mm^2 </math><br />
|}<br />
<br /><br />
Einerseits ergibt sich die Stahlspannung aus der obigen Gleichung zu<br />
:: <math> \sigma_S = \sqrt{ \cfrac{6 \cdot 0,3 \cdot 200.000 \cdot 2,9}{19} } = \underline{234,41 N/mm^2} </math>.<br />
<br /><br />
<br />
Andererseits kann die Stahlspannung auch aus der folgenden Tabelle mit<br />
:: <math> \sigma_S = 220 + 3 \cdot \cfrac {240-220}{22-18} = 235,00 N/mm^2 </math>.<br />
interpoliert werden.<br />
<br />
{| class="wikitable" style="margin: auto;"<br />
|+style="text-align: left;" | Grenzdurchmesser [mm] nach DIN EN 1992-1-1<br />
<ref name = "Q1"></ref><br />
|-<br />
|rowspan="3"|<br />
|style="text-align: center;" |1<br />
|style="text-align: center;" |2<br />
|style="text-align: center;" |3<br />
|style="text-align: center;" |4<br />
|-<br />
!rowspan="2"|Stahlspannung<br />
σ<sub>S</sub> <sup>b)</sup> [N/mm<sup>2</sup>]<br />
!colspan="3"|Grenzdurchmesser der Stäbe <sup>a)</sup><br />
[mm]<br />
|-<br />
!w<sub>k</sub> = 0,4mm<br />
!w<sub>k</sub> = 0,3mm<br />
!w<sub>k</sub> = 0,2mm<br />
|-<br />
|1<br />
|style="text-align: center;" |160<br />
|style="text-align: center;" |54<br />
|style="text-align: center;" |41<br />
|style="text-align: center;" |27<br />
|-<br />
|2<br />
|style="text-align: center;" |180<br />
|style="text-align: center;" |43<br />
|style="text-align: center;" |32<br />
|style="text-align: center;" |21<br />
|-<br />
|3<br />
|style="text-align: center;" |200<br />
|style="text-align: center;" |35<br />
|style="text-align: center;" |26<br />
|style="text-align: center;" |17<br />
|-<br />
|4<br />
|style="text-align: center; color:red" |220<br />
|style="text-align: center;" |29<br />
|style="text-align: center; color:red" |22<br />
|style="text-align: center;" |14<br />
|-<br />
|5<br />
|style="text-align: center; color:red" |240<br />
|style="text-align: center;" |24<br />
|style="text-align: center; color:red" |18<br />
|style="text-align: center;" |12<br />
|-<br />
|6<br />
|style="text-align: center;" |260<br />
|style="text-align: center;" |21<br />
|style="text-align: center;" |15<br />
|style="text-align: center;" |10<br />
|-<br />
|7<br />
|style="text-align: center;" |280<br />
|style="text-align: center;" |18<br />
|style="text-align: center;" |13<br />
|style="text-align: center;" |9<br />
|-<br />
|8<br />
|style="text-align: center;" |300<br />
|style="text-align: center;" |15<br />
|style="text-align: center;" |12<br />
|style="text-align: center;" |8<br />
|-<br />
|9<br />
|style="text-align: center;" |320<br />
|style="text-align: center;" |14<br />
|style="text-align: center;" |10<br />
|style="text-align: center;" |7<br />
|-<br />
|10<br />
|style="text-align: center;" |340<br />
|style="text-align: center;" |12<br />
|style="text-align: center;" |9<br />
|style="text-align: center;" |6<br />
|-<br />
|11<br />
|style="text-align: center;" |360<br />
|style="text-align: center;" |11<br />
|style="text-align: center;" |8<br />
|style="text-align: center;" |5<br />
|-<br />
|12<br />
|style="text-align: center;" |400<br />
|style="text-align: center;" |9<br />
|style="text-align: center;" |7<br />
|style="text-align: center;" |4<br />
|-<br />
|13<br />
|style="text-align: center;" |450<br />
|style="text-align: center;" |7<br />
|style="text-align: center;" |5<br />
|style="text-align: center;" |3<br />
|-<br />
|colspan="5"|<sup>a)</sup> Die Tabellenwerte werden auf Grundlage von f<sub>ct,0</sub> = 2,9 N/mm<sup>2</sup> und E<sub>S</sub> = 200.000 N/mm<sup>2</sup> ermittelt.<br />
<br />
<sup>b)</sup> Die Stahlspannung ist unter der maßgebenden Einwirkungskombination zu ermitteln.<br />
|}<br />
<br />
Im weiteren Verlauf des Beispieles wird mit dem Wert der Stahlspannung nach der oben genannten Formel gerechnet.<br />
<br />
==== ''Ermittlung der Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung'' ====<br />
Die Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung wird einheitlich bezogen auf eine Bauteilseite ermittelt.<br />
::{|<br />
| <math> a_{s,min} </math> || <math> = \cfrac{k \cdot k_c \cdot a_{ct} \cdot f_{ct,eff}}{\sigma_S} </math><br />
|-<br />
| || <math> = \cfrac{0,68 \cdot 1,0 \cdot 0,5 \cdot 50 \cdot 100 \cdot 2,4}{234,41} </math><br />
|-<br />
| || <math> = 17,41 cm^2/m </math><br />
|}<br />
<br /><br />
::{|<br />
| <math> a_{s,min} </math> || <math> = \cfrac{a_{ct,eff} \cdot f_{ct,eff}}{\sigma_S} </math> || <math> \ge \cfrac{k \cdot a_{ct} \cdot f_{ct,eff}}{f_{yk}} </math><br />
|-<br />
| || <math> = \cfrac{1760 \cdot 2,4}{234,41} </math> || <math> \ge \cfrac{0,68 \cdot 0,5 \cdot 50 \cdot 100 \cdot 2,4}{500} </math><br />
|-<br />
| || <math> = 18,02 cm^2/m </math> || <math> > 8,16 cm^2/m </math><br />
|}<br />
<br /><br />
Da es sich um eine Mindestbewehrung handelt, ist der kleinere Wert maßgebend, d.h. zur Begrenzung der Rissbreite müssen<br />
<br /><br />
:: <math> \underline{17,41 cm^2/m} </math><br />
eingelegt werden.<br />
<br />
=== Mindestbewehrung für eine Beanspruchung aus spätem Zwang ===<br />
<br />
Der späte Zwang resultiert aus der einseitigen Temperaturänderung der Sohlplatte (Temperaturdifferenz über den Querschnitt). Dadurch entsteht im Wesentlichen eine Beanspruchung durch reine Biegung. Die daraus resultierenden Verformungen werden durch das Bauteil selbst behindert.<br />
<br />
==== ''Betonzugfestigkeit'' ====<br />
:: <math> f_{ct,eff} = f_{ctm} = \underline{3,2 N/mm^2} > 3,0 N/mm^2 </math><br />
<br />
==== ''Wirkungsbereich der Bewehrung'' ====<br />
::{|<br />
| <math> \cfrac{h}{d_1} = \cfrac{50}{6,3} = 7,94 </math> || <math> <10,0 </math><br />
|-<br />
| <math> h_{c,ef} = 0,25 \cdot h = 0,25 \cdot 50 = 12,5 cm </math> || <math> < \cfrac{h}{2} = \cfrac{50}{2} = 25,0cm </math><br />
|}<br />
<br /><br />
:: <math> a_{c,eff} = 100 \cdot 12,5 = \underline{1250cm^2/m} </math><br />
<br />
==== ''Ermittlung der Beiwerte'' ====<br />
::{|<br />
|<math> k_c = 0,4 \cdot (1 - \cfrac{\sigma_c}{k_1 \cdot \cfrac{h}{h^*} \cdot f_{ct,eff}}) \le 1,0 </math> || für Biegung in Rechteckquerschnitten<br />
|}<br />
::{|<br />
| mit<br />
|-<br />
|<math> \sigma_c = 0 </math> || reine Biegung ohne Normalkraft<br />
|-<br />
|ergibt sich k<sub>c</sub> zu<br />
|-<br />
|<math> k_c = 0,4 </math><br />
|}<br />
::Die Zugspannungen werden vom Bauteil selber hervorgerufen.<br />
::{|<br />
|<math> k = 0,68 </math> || Interpolation der in der DIN EN 1992-1-1<ref name = "Q1"></ref> vorgegebenen Werte.<br />
|}<br />
<br />
==== ''Ermittlung des Grenzdurchmessers'' ====<br />
[[Datei:Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung 1.jpeg|300px|thumb|right|Höhe der Zugzone unmittelbar vor Rissbildung<ref name = "Q2"> </ref>]]<br />
<br />
:: <math> \varnothing_S^* = 16 \cdot \cfrac{2,9}{3,2} = 15 mm </math><br />
<br /><br />
::{|<br />
| <math> \varnothing_S^* = \varnothing_S \cdot \cfrac{4 \cdot (h-d)}{k \cdot k_c \cdot h_{cr}} \cdot \cfrac{f_{ct,0}}{f_{ct,eff}} </math> || für Biegung ||<br />
|-<br />
| || mit <math> (h-d) = d_1 </math> ||<br />
|-<br />
| || und <math> h_{cr} = \cfrac{h}{2} = \cfrac{50}{2} = 25,0cm </math> || für reine Biegung ohne Normalkraft<br />
|}<br />
:: <math> \varnothing_S^* = 16 \cdot \cfrac{4 \cdot 6,3}{0,68 \cdot 0,4 \cdot 25} \cdot \cfrac{2,9}{3,2} = 54 mm</math><br />
<br /><br />
:: Der kleinere Wert ist maßgebend, d. h. der Grenzdurchmesser beträgt<br />
:: <math> \varnothing_S^* = \underline{15mm} </math>.<br />
<br />
==== ''Ermittlung der Stahlspannung'' ====<br />
:: <math> \sigma_S = \sqrt{ \cfrac{6 \cdot 0,3 \cdot 200.000 \cdot 2,9}{15} } = \underline{263,82 N/mm^2} </math><br />
Alternativ kann die Stahlspannung auch aus der in der DIN EN 1992-1-1<ref name = "Q1"></ref> angegebenen [[Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung#zulässige Stahlspannung in der Bewehrung | Tabelle]] abgelesen werden.<br />
<br />
==== ''Ermittlung der Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung'' ====<br />
::{|<br />
| <math> a_{s,min} </math> || <math> = \cfrac{k \cdot k_c \cdot a_{ct} \cdot f_{ct,eff}}{\sigma_S} </math><br />
|-<br />
| || <math> = \cfrac{0,68 \cdot 0,4 \cdot 0,5 \cdot 50 \cdot 100 \cdot 3,2}{263,82} </math><br />
|-<br />
| || <math> = 8,25 cm^2/m </math><br />
|}<br />
<br /><br />
<br />
Da es sich um Biegezwang handelt, sind keine Besonderheiten für dicke Bauteile zu berücksichtigen.<br />
<br />
=== Vergleich des frühen mit dem späten Zwang ===<br />
[[Datei:Zwang - Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung fuer eine Sohlplatte (Bsp) 3.jpeg|300px|thumb|right|Bewehrungsanordnung in der Sohlplatte]]<br />
<br />
In diesem Beispiel erfordert die Beanspruchung durch den frühen Zwang infolge des Abfließens der Hydratationswärme die größere Bewehrungsmenge. <br/><br />
Die statische Bewehrung muss um folgenden Betrag erhöht werden.<br />
::{|<br />
|<math> 17,41 - 10,05 = 7,36 cm^2/m </math> || jeweils oben und unten<br />
|}<br />
Das reine Zulegen von Bewehrung erzeugt Stabbündel, für die ein Vergleichsdurchmesser ausgerechnet werden müsste. Wegen der schlechteren Verbundbedingungen würde das die benötigte rissbreitenbegrenzende Bewehrung weiter erhöhen. Um dies zu verhindern, wird eine Anpassung der gesamten Bewehrung auf<br />
:: <math> \varnothing 16 , s = 10 cm </math><br />
:: <math> a_{s,o} = a_{s,u} = 20,10 cm^2/m</math><br />
empfohlen. Die Wahl des geringen Stababstandes ist etwas ungünstig und hat einen hohen Ausführungsaufwand zur Folge. Im Bereich von Rüttellücken und Betonieröffnungen ist der Stababstand zu vergrößern.<br /><br />
Zudem können weitere zwangsspannungsverringernde Maßnahmen, wie z. B. Zemente mit langsamer Festigkeitsentwicklung angewendet werden. In dem Fall kann der Bemessungswert der Zugfestigkeit weiter reduziert werden.<br /><br />
Aus der Berechnung ergibt sich, dass für die Bemessung der rissbreitenbegrenzenden Bewehrung der frühe Zwang aus dem Abfließen der Hydratationswärme maßgebend ist. Hierbei kann zusätzlich die Zwangsbeanspruchung mit einem verringerten Wert angesetzt werden (siehe auch - [[Zwang - verringerte Zwangsbeanspruchung in einer Sohlplatte (Bsp.)]]).<br/><br />
<br />
== Quellen ==<br />
:''Fachliteratur / Normen''<br />
<references/><br />
<br /><br />
<br />
<br />
{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-green.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite geprüft, inhaltlich OK}}<br />
[[Kategorie:Beispiele-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Fertigteile_-_Transport_und_Montage&diff=14826Fertigteile - Transport und Montage2023-10-04T15:50:28Z<p>Gbolle: /* Quellen */</p>
<hr />
<div>[[Datei:Transport Fertigteilstütze inklusive Fundament.jpg|right|thumb|500px|Transport von zwei Fertigteilstützen mit Fundament <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Diese Seite gibt einige Informationen und Hinweise zu den Transport- und Montagevorgängen von Betonfertigteilen sowie den damit verbundenen Besonderheiten.<br><br />
<br />
<br />
==Transport==<br />
<br />
[[Datei:Transport von zwei Trägern innerhalb des Fertigteilwerks.jpg|right|thumb|250px|Transport im Fertigteilwerk <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Um ein Fertigteil überhaupt bewegen zu können, müssen bei der Bemessung besondere Belastungszustände (Zwischenzustände) berücksichtigt werden. Denn während des Aushebens aus der Schalung sowie beim Transport, der Lagerung und der [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] eines Fertigteiles wirken andere Kräfte auf das Bauteil ein, als im eingebauten und belasteten Zustand. Dies liegt daran, dass die Fertigteile mit [[Fertigteile - Transport und Montage#Transportanker|Transportankern]] versehen sind, an denen Anschlagmittel (z.B. Kettenhaken, Schäkel, usw.) befestigt werden können, um sie mit Hilfe eines Krans zu bewegen. Um die Bemessung und [[Fertigteile - Herstellung|Herstellung eines Fertigteils]] wirtschaftlich zu halten, sollte darauf geachtet werden, dass die Zwischenzustände nicht maßgebend für die Bemessung der Fertigteile werden <ref name = "Q1"> Peter Bindseil, Stahlbetonbau Fertigteile nach Eurocode 2 - Konstruktion - Berechnung - Ausführung, 4. Auflage, Köln, 2012 </ref>. Um die Handhabung im Werk und während der Montage zu erleichtern, werden die Fertigteile mit den größtmöglichen Abmessungen, welche nur durch den Transport und das Montagegewicht beschränkt sind, gefertigt <ref name = "Q2"> Hubert Bachmann, Alfred Steinle, Volker Hahn, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 2. aktualisierte Auflage, Berlin, 2010 </ref>. <br />
<br />
Es gibt einige Möglichkeiten, um die Fertigteile vom Werk zur Baustelle zu transportieren. Allerdings ist in den meisten Fällen der Straßentransport der günstigste, denn für den Transport auf Schienen sollten beispielsweise ein Gleisanschluss und Entladungsvorrichtungen vorhanden sein. Der Wasser- oder Lufttransport gestaltet sich dementsprechend noch schwieriger. Ohne den zusätzlichen Einsatz von Straßentransporten sind Schienen-, Wasser- und Lufttransporte nur in den seltensten Fällen möglich <ref name = "Q1"></ref>. Der Schienen- und insbesondere Wassertransport haben allerdings den Vorteil, dass Bauteile mit größeren Abmessungen und höheren Gesamtmassen transportiert werden können. Für einen Straßentransport ohne Sondergenehmigung sind die höchstzulässigen Abmessungen begrenzt auf eine Breite von 2,55 m, eine Höhe von 4,00 m, eine Länge von 15,50 m und ein Gesamtgewicht von 40 t. Mit einer Jahresdauergenehmigung sind Breiten bis 3,00 m, Höhen bis 4,00 m, Längen bis 24,00 m und ein Gesamtgewicht bis 48 t möglich <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Montage==<br />
<br />
Schon bei der Planung sollten die Größe der Fertigteile, die benötigten Hebezeuge und die Verbindungstechnik auf die Montagefolge abgestimmt werden. Bei der Verbindungstechnik wird zwischen einer Vollmontage mit trockenen Schraub- oder Schweißverbindungen und Verbindungen mit nachträglich ergänztem Ortbeton unterschieden <ref name = "Q1"></ref>. Häufig angewendete Montagefolgen sind die vertikale- und die horizontale Montage <ref name = "Q2"></ref>. <br />
<br />
Bei der '''vertikalen Montage''' werden die Fertigteile mit einem Autokran in einm Teilbereich des Gebäudes über die gesamte Gebäudehöhe verlegt <ref name = "Q2"></ref>. Der Kran kann schwere Elemente versetzen, muss aber aufgrund seines begrenzten Schwenkbereiches nach erfolgter Montage des vertikalen Bauabschnittes versetzt werden <ref name = "Q1"></ref>. Bei der '''horizontalen Montage''' werden die Elemente geschossweise über die ganze Gebäudefläche oder einen Teilbereich mit einem Turmdrehkran verlegt <ref name = "Q2"></ref>. Der große Schwenkbereich des Kranes hat allerdings den Nachteil, dass bei großer Ausladung nur relativ leichte Fertigteile bewegt werden können <ref name = "Q1"></ref>. Es können auch beide Montagearten miteinander kombiniert werden. Dann ist es in der Regel so, dass der Autokran mit seinen hohen Kosten tageweise angemietet wird und der Turmdrehkran während der gesamten Bauzeit zur Verfügung steht <ref name = "Q2"></ref>. So werden beispielsweise lange [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]] mit einem Autokran in vertikaler Montagefolge und trockener Verbindung errichtet. Anschließend können dann leichte Bauteile wie Unterzüge, Decken- und Fassadenelemente mit einem Turmdrehkran in horizontaler Montagefolge eingebaut und gegebenenfalls mit Ortbeton ergänzt werden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Verankerungssysteme==<br />
===Transportanker===<br />
<br />
Um die Fertigteile während der Herstellung im Werk und bei den Transport- sowie Montageprozessen bewegen zu können, werden Transportanker benötigt. Sie dürfen in der Regel nicht als dauerhaft tragende Verbindungen eingesetzt werden, denn sie sind meist nur für zeitlich begrenzte und sich wiederholende Transportvorgänge ausgelegt. Nur wenn die Anker aus nichtrostendem Stahl bestehen, dürfen sie nach der Montage im Beton verbleiben. Typische Transportanker sind beispielsweise Seilschlaufen, Schraubhülsen oder Kugelkopfanker. Für die Sicherheit der am Transport beteiligten Personen sind die Berufsgenossenschaften zuständig. Sicherheitsregeln für Transportanker und Transportankersysteme können in den VDI-Richtlinien (Verein Deutscher Ingenieure) nachgelesen werden <ref name = "Q1"></ref>. <br />
<br />
====Seilschlaufen====<br />
<br />
[[Datei:Seilschlaufen.jpg|right|thumb|250px|Seilschlaufen <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Seilschlaufen oder auch Drahtseilanker genannt, bestehen aus einem Stahldrahtseil, welches nach dem Betonieren aus der glatten Fertigteiloberfläche herausragt. Es ist darauf zu achten, dass die Seilschlaufen bei der Lagerung und dem Transport nicht durch Umknicken beschädigt werden. Des Weiteren stellen sie eine Unfallgefahr dar und müssen entweder durch Aufbeton verdeckt oder nach der Montage abgeschnitten werden. Deshalb gibt es die Möglichkeit, eine Vertiefung in der Betonfläche mithilfe eines Schalungskörpers herzustellen, in dem sich dann die versenkte Schlaufe befindet <ref name = "Q1"></ref>. Alternativ kann auch ein vorgefertigtes Seilschlaufensystem verwendet werden, welches nach dem Transport im Bauwerk verbleiben und als Bestandteil einer Fugenverbindung zwischen zwei Bauteilen genutzt werden kann. Als Anschlagmittel beim Versetzen des Fertigteils kommen Schäkel oder Kettenhaken zum Einsatz. Diese ermöglichen effiziente Hebevorgänge sowie ein schnelles An- und Abhängen <ref name = "Q3"> Peikko, WRA Drahtseilanker, https://d76yt12idvq5b.cloudfront.net/file/dl/i/gO3cwg/zD1ZXfbo49usbg7XpqXQaw/WRADE001TMAWeb.pdf </ref>.<br />
<br />
====Schraubhülsen====<br />
<br />
[[Datei:Schraubhülse mit Profilierte Wellenanker .jpg|right|thumb|250px|Schraubhülse mit Wellenanker <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]] <br />
<br />
Schraubhülsen werden mit Ankern aus Betonstahl, Seilschlaufen oder anderen Ankerkonstruktionen eingebaut. Der Einbau soll so erfolgen, dass die Hülse bündig mit der Betonoberfläche abschließt. Zum Schutz des Gewindes wird eine Kunststoffkappe auf die Hülse gesteckt. Als Anschlagmittel verwendet man einschraubbare Seilschlaufen oder Ösen, die mehrfach verwendet werden können. Es ist stets auf eine ausreichende Einschraubtiefe zu achten, da diese Anker auch als dauernd tragende Verbindungsmittel zur Anwendung kommen dürfen <ref name = "Q1"></ref>. <br />
<br />
====Kugelkopfanker====<br />
<br />
[[Datei:Kugelkopfanker.jpg|right|thumb|200px||right|thumb|250px|Kugelkopfanker <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]] <br />
<br />
Kugelkopfanker werden bei großen Lasten verwendet. Diese Art der Transportanker ist sehr robust und kann für den wiederholten Einsatz genutzt werden. Der Kopf eines solchen Ankers hat die Form einer Kugelkalotte. Der Kugelkopfanker wird zusammen mit einem halbkugelförmigen Aussparungskörper einbetoniert, so dass der Kopf vollständig in der Betonoberfläche versenkt ist <ref name = "Q1"></ref>. Nach dem Entfernen des Aussparungskörpers wird eine Universalkopf-Kupplung montiert, in die sich ein Kettenhaken für den Transport einhängen lässt <ref name = "Q4"> Halfen, DEHA KKT Kugelkopf-Transportankersystem, https://www.halfen.com/PDF-Dateien/Druckschriften/Technische%20Produktinformationen/HALFEN%20DEHA_KKT_22-2-DE.pdf </ref>.<br />
<br />
===Einbetonierte Verankerungen===<br />
<br />
Einbetonierte Verankerungen bringen einige Vorteile mit sich. Beispielsweise vermeiden sie eine Beschädigung der Bewehrung wie es bei nachträglichen Befestigungen der Fall sein kann. Des Weiteren lassen sie sich sehr genau positionieren und können große Lasten mithilfe von zusätzlicher Verankerungsbewehrung einleiten. Hinzu kommt, dass sie den Beton im unbelasteten Zustand nicht beanspruchen und so geringere Randabstände als mit Spreizdübeln möglich sind. Häufig kommen Ankerschienen, Ankerplatten oder Schraubhülsen zum Einsatz <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
====Ankerschiene====<br />
<br />
Ankerschienen bestehen aus kaltverformten oder warmgewalzten C-förmigen Profilen, auf dessen Rückseite zwei oder mehrere Ankerbolzen bzw. T-förmige Anker aufgebracht sind. Die Ankerbolzen sorgen für die Verankerung im Beton und dürfen unter Einhaltung der Einbaubedingungen sogar in der Betonzugzone angeordnet werden. Sie werden so in die Fertigteile eingebaut, dass sie bündig mit der Betonoberfläche abschließen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
In das C-förmige Profil lassen sich Hammerkopfschrauben einziehen, mit der sich beliebige Konstruktionen befestigen lassen. Senkrecht zur Schienenachse können Zug- und Querkräfte über die Schrauben weiter geleitet werden. Über die Schienenlängsrichtung lassen sich diese Kräfte nur einleiten, wenn die Schieneninnenkante und die Schraubenköpfe mit einer Profilierung ausgestattet sind. Werden die Ankerschienen im Außenbereich eingesetzt, z.B. zur Befestigung von Fassadenelementen, so sollten sie und ihre Verbindungsmittel aus nichtrostendem Stahl bestehen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
====Ankerplatte mit Kopfbolzen====<br />
<br />
Dieses Verankerungssystem besteht aus einer Stahlplatte, auf deren Rückseite Kopfbolzen oder Bewehrungsstäbe befestigt sind. So lassen sich wesentlich höhere Lasten als mit einer Ankerschiene übertragen. Die Kopfbolzen der Ankerplatte bilden die Verankerung im Beton und sind in der Lage, Zug-, Quer- und Schrägzugkräfte einzuleiten <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
Die Tragfähigkeit der Bolzen ist abhängig von deren [[Verankerungslänge|Verankerungslänge]] (Bolzenlänge) und kann erhöht werden, indem mehrere Bolzen mit einem aufgesetzten Polsterring im Kopfbereich aneinandergeschweißt werden. So wird gewährleistet, dass die zu verankernde Last nur über den letzten Bolzenkopf in den Beton übertragen wird. Unter gewissen Voraussetzungen können mit Hilfe von Rückhängebügeln die Bolzenzugkräfte in die Betondruckzone eingeleitet werden. Für gewöhnlich werden anstatt eines Einzelankers eher Ankerplatten mit Ankergruppen verwendet. Bei mehreren Einzelbolzen überlagern sich die möglichen Ausbruchkegel und die Traglast je Bolzen wird reduziert <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Elementfugen==<br />
<br />
Im Gegensatz zur Ortbetonbauweise wird im Fertigteilbau erst später das Tragwerk aus einzelnen Fertigteilen zusammengefügt. Aus diesem Grund müssen die Elementfugen in Form einer kraftschlüssigen Verbindung ausgeführt werden <ref name = "Q2"></ref>. Fugenverbindungen können in Form eines Fugenvergusses oder durch konzentriert angeordnete Schraub- und Schweißverbindungen hergestellt werden. In Deutschland wird der Fugenverguss meist bevorzugt. Generell wird zwischen horizontalen und vertikalen Fugen unterschieden <ref name = "Q1"></ref>. <br />
<br />
===Horizontalfugen===<br />
<br />
Horizontalfugen werden häufig durch Längsdruckspannungen der Auflasten zumindest teilweise überdrückt. Somit ist eine Verzahnung oder eine Fugenbewehrung meist nicht erforderlich. Oft werden einzubauende Elemente einfach in ein Mörtelbett gesetzt oder mit Mörtel unterstopft <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Vertikalfugen===<br />
<br />
Vertikalfugen hingegen werden in der Regel nicht durch Belastungen senkrecht zur Fuge überdrückt. Wegen der deshalb auftretenden Zugkräfte müssen sie oftmals mit einer Verzahnung oder einer kontinuierlichen Fugenquerbewehrung versehen werden. Eine gute Möglichkeit der Fugenbewehrung kann mit Hilfe von [[Fertigteile - Transport und Montage#Seilschlaufen|Seilschlaufen]] erzielt werden. Diese sind gleichmäßig über die gesamte Fugenlänge verteilt und werden durch eine zusätzliche Fugenlängsbewehrung und flüssigen Vergussmörtel kraftschlüssig verbunden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
Mittlerweile kommen auch schon spezielle Vergussmörtel zum Einsatz, die noch bessere Eigenschaften aufweisen. So gibt es die Möglichkeit, einen thixotropen Mörtel zu verwenden, der dank seiner Steifigkeit nach dem Verfüllen lediglich ein Glattziehen der Mörtelfuge erfordert. Das Abdichten und Nachbearbeiten der Fuge wird somit überflüssig und spart eine Menge Zeit <ref name = "Q5"> BFT International, Wirtschaftliches Verbinden von Betonfertigteilen, https://www.bft-international.com/de/artikel/bft_2012-03_Wirtschaftliches_Verbinden_von_Betonfertigteilen_1390913.html </ref>.<br />
<br />
==Lager (Elastomere)==<br />
<br />
Elastomerlager werden zum Übertragen von Auflagerkräften und zum Ausgleichen von Bewegungen zwischen zwei Bauteilen eingesetzt. So wird eine zwängungsarme Verbindung erreicht, die ''Verdrehungen'' und ''Verschiebungen'' durch ihre elastische Verformung aufnimmt. Die Lager können beispielsweise mit Hilfe einer Randverklebung oder mit dem Einbau von Dollen, welche zu vermörteln sind, eingebaut werden. Elastomerlager haben eine gute Alterungsbeständigkeit, bestehen aus synthetischem Kautschuk und sind meistens für einen Temperaturbereich von - 25°C bis + 50°C ausgelegt. Allgemeine Regeln sind in der DIN EN 1337-3 zu finden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Unbewehrte Elastomerlager===<br />
<br />
Unbewehrte Elastomerlager nehmen ''Vertikallasten'', ''geringe Verdrehungen'' und ''begrenzte Horizontalverschiebungen'' auf. Um das „Wandern“ der Lager zu verhindern, dürfen sie nur bei ruhenden Belastungen zum Einsatz kommen. Sie werden in großformatigen Platten geliefert und können zugeschnitten werden. Meistens bestehen sie aus vulkanisiertem Chloropren-Kautschuk. Die Lager müssen stets dick genug sein, um direkte Berührungen der Betonbauteile zu vermeiden. Druckspannungen von ca. 12 N/mm² sind bei normalen Lagergeometrien keine Seltenheit und zulässig <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Es gibt auch Sonderformen von unbewehrten Elastomerlagern, die durch eine Veränderung der Oberflächen- und Querschnittsgestaltung erzielt werden. So kann durch eine Lochung oder Noppung das Druck-Stauchungs-Verhalten positiv beeinflusst und eine gleichmäßigere Spannungsverteilung erzielt werden. Das Ganze funktioniert so, dass das Lager bei Belastung zunächst weich nachgibt, da das Lagermaterial erst die Hohlräume ausfüllen muss. Wenn dies geschehen ist, entsteht durch die progressive Verformung ein höherer Widerstand <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Verformungsgleitlager===<br />
<br />
Um ''größere Bewegungen'' zwischen Bauteilen zu ermöglichen, kann anstatt eines dicken unbewehrten Elastomerlagers, das nur kleine Bewegungen zulässt, ein Verformungsgleitlager verbaut werden. Dieses nimmt Bewegungen mit Hilfe von geschmiert oder ungeschmiert aufeinander gleitenden Folien auf. Die Folien gibt es ebenfalls in Form von vulkanisiertem Kautschuk oder als kohlefaserverstärkte Kunststoffplatten. Um Unebenheiten oder hohe Kantenpressungen zu verhindern, werden die Folien oder Kunststoffplatten bei Bedarf außen mit Schaumstoff oder Elastomer kaschiert. Als Lager zwischen Fertigteilen sollten die Gleitlager mindestens 4 mm stark sein <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Bewehrte Elastomerlager===<br />
<br />
Wenn ein unbewehrtes Lager an die Grenzen seiner zulässigen ''Verdrehung'', ''Pressung'' oder ''Schubverformung'' kommt, sind bewehrte Elastomerlager eine gute aber teurere Alternative. Sie haben meist eine viereckige oder kreisrunde Form, welche nicht zugeschnitten werden kann. Die Hersteller bieten meist nur vorgefertigte Standardlagergrößen an. Um den höheren Beanspruchungen stand zuhalten, haben diese Lager mehrere symmetrisch und im gleichem Abstand voneinander flach angeordnete Bewehrungseinlagen. Die Einlagen gibt es aus Stahlblech oder textilen Geweben, welche mittels Warmvulkanisation mit den einzelnen Elastomerschichten verbunden werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Quellen==<br />
<br />
<references/><br />
<br />
{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-green.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite geprüft, inhaltlich Ok|}}<br />
<br />
[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Fertigteile_-_Transport_und_Montage&diff=14825Fertigteile - Transport und Montage2023-10-04T15:23:16Z<p>Gbolle: /* Elementfugen */</p>
<hr />
<div>[[Datei:Transport Fertigteilstütze inklusive Fundament.jpg|right|thumb|500px|Transport von zwei Fertigteilstützen mit Fundament <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Diese Seite gibt einige Informationen und Hinweise zu den Transport- und Montagevorgängen von Betonfertigteilen sowie den damit verbundenen Besonderheiten.<br><br />
<br />
<br />
==Transport==<br />
<br />
[[Datei:Transport von zwei Trägern innerhalb des Fertigteilwerks.jpg|right|thumb|250px|Transport im Fertigteilwerk <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Um ein Fertigteil überhaupt bewegen zu können, müssen bei der Bemessung besondere Belastungszustände (Zwischenzustände) berücksichtigt werden. Denn während des Aushebens aus der Schalung sowie beim Transport, der Lagerung und der [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] eines Fertigteiles wirken andere Kräfte auf das Bauteil ein, als im eingebauten und belasteten Zustand. Dies liegt daran, dass die Fertigteile mit [[Fertigteile - Transport und Montage#Transportanker|Transportankern]] versehen sind, an denen Anschlagmittel (z.B. Kettenhaken, Schäkel, usw.) befestigt werden können, um sie mit Hilfe eines Krans zu bewegen. Um die Bemessung und [[Fertigteile - Herstellung|Herstellung eines Fertigteils]] wirtschaftlich zu halten, sollte darauf geachtet werden, dass die Zwischenzustände nicht maßgebend für die Bemessung der Fertigteile werden <ref name = "Q1"> Peter Bindseil, Stahlbetonbau Fertigteile nach Eurocode 2 - Konstruktion - Berechnung - Ausführung, 4. Auflage, Köln, 2012 </ref>. Um die Handhabung im Werk und während der Montage zu erleichtern, werden die Fertigteile mit den größtmöglichen Abmessungen, welche nur durch den Transport und das Montagegewicht beschränkt sind, gefertigt <ref name = "Q2"> Hubert Bachmann, Alfred Steinle, Volker Hahn, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 2. aktualisierte Auflage, Berlin, 2010 </ref>. <br />
<br />
Es gibt einige Möglichkeiten, um die Fertigteile vom Werk zur Baustelle zu transportieren. Allerdings ist in den meisten Fällen der Straßentransport der günstigste, denn für den Transport auf Schienen sollten beispielsweise ein Gleisanschluss und Entladungsvorrichtungen vorhanden sein. Der Wasser- oder Lufttransport gestaltet sich dementsprechend noch schwieriger. Ohne den zusätzlichen Einsatz von Straßentransporten sind Schienen-, Wasser- und Lufttransporte nur in den seltensten Fällen möglich <ref name = "Q1"></ref>. Der Schienen- und insbesondere Wassertransport haben allerdings den Vorteil, dass Bauteile mit größeren Abmessungen und höheren Gesamtmassen transportiert werden können. Für einen Straßentransport ohne Sondergenehmigung sind die höchstzulässigen Abmessungen begrenzt auf eine Breite von 2,55 m, eine Höhe von 4,00 m, eine Länge von 15,50 m und ein Gesamtgewicht von 40 t. Mit einer Jahresdauergenehmigung sind Breiten bis 3,00 m, Höhen bis 4,00 m, Längen bis 24,00 m und ein Gesamtgewicht bis 48 t möglich <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Montage==<br />
<br />
Schon bei der Planung sollten die Größe der Fertigteile, die benötigten Hebezeuge und die Verbindungstechnik auf die Montagefolge abgestimmt werden. Bei der Verbindungstechnik wird zwischen einer Vollmontage mit trockenen Schraub- oder Schweißverbindungen und Verbindungen mit nachträglich ergänztem Ortbeton unterschieden <ref name = "Q1"></ref>. Häufig angewendete Montagefolgen sind die vertikale- und die horizontale Montage <ref name = "Q2"></ref>. <br />
<br />
Bei der '''vertikalen Montage''' werden die Fertigteile mit einem Autokran in einm Teilbereich des Gebäudes über die gesamte Gebäudehöhe verlegt <ref name = "Q2"></ref>. Der Kran kann schwere Elemente versetzen, muss aber aufgrund seines begrenzten Schwenkbereiches nach erfolgter Montage des vertikalen Bauabschnittes versetzt werden <ref name = "Q1"></ref>. Bei der '''horizontalen Montage''' werden die Elemente geschossweise über die ganze Gebäudefläche oder einen Teilbereich mit einem Turmdrehkran verlegt <ref name = "Q2"></ref>. Der große Schwenkbereich des Kranes hat allerdings den Nachteil, dass bei großer Ausladung nur relativ leichte Fertigteile bewegt werden können <ref name = "Q1"></ref>. Es können auch beide Montagearten miteinander kombiniert werden. Dann ist es in der Regel so, dass der Autokran mit seinen hohen Kosten tageweise angemietet wird und der Turmdrehkran während der gesamten Bauzeit zur Verfügung steht <ref name = "Q2"></ref>. So werden beispielsweise lange [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]] mit einem Autokran in vertikaler Montagefolge und trockener Verbindung errichtet. Anschließend können dann leichte Bauteile wie Unterzüge, Decken- und Fassadenelemente mit einem Turmdrehkran in horizontaler Montagefolge eingebaut und gegebenenfalls mit Ortbeton ergänzt werden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Verankerungssysteme==<br />
===Transportanker===<br />
<br />
Um die Fertigteile während der Herstellung im Werk und bei den Transport- sowie Montageprozessen bewegen zu können, werden Transportanker benötigt. Sie dürfen in der Regel nicht als dauerhaft tragende Verbindungen eingesetzt werden, denn sie sind meist nur für zeitlich begrenzte und sich wiederholende Transportvorgänge ausgelegt. Nur wenn die Anker aus nichtrostendem Stahl bestehen, dürfen sie nach der Montage im Beton verbleiben. Typische Transportanker sind beispielsweise Seilschlaufen, Schraubhülsen oder Kugelkopfanker. Für die Sicherheit der am Transport beteiligten Personen sind die Berufsgenossenschaften zuständig. Sicherheitsregeln für Transportanker und Transportankersysteme können in den VDI-Richtlinien (Verein Deutscher Ingenieure) nachgelesen werden <ref name = "Q1"></ref>. <br />
<br />
====Seilschlaufen====<br />
<br />
[[Datei:Seilschlaufen.jpg|right|thumb|250px|Seilschlaufen <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Seilschlaufen oder auch Drahtseilanker genannt, bestehen aus einem Stahldrahtseil, welches nach dem Betonieren aus der glatten Fertigteiloberfläche herausragt. Es ist darauf zu achten, dass die Seilschlaufen bei der Lagerung und dem Transport nicht durch Umknicken beschädigt werden. Des Weiteren stellen sie eine Unfallgefahr dar und müssen entweder durch Aufbeton verdeckt oder nach der Montage abgeschnitten werden. Deshalb gibt es die Möglichkeit, eine Vertiefung in der Betonfläche mithilfe eines Schalungskörpers herzustellen, in dem sich dann die versenkte Schlaufe befindet <ref name = "Q1"></ref>. Alternativ kann auch ein vorgefertigtes Seilschlaufensystem verwendet werden, welches nach dem Transport im Bauwerk verbleiben und als Bestandteil einer Fugenverbindung zwischen zwei Bauteilen genutzt werden kann. Als Anschlagmittel beim Versetzen des Fertigteils kommen Schäkel oder Kettenhaken zum Einsatz. Diese ermöglichen effiziente Hebevorgänge sowie ein schnelles An- und Abhängen <ref name = "Q3"> Peikko, WRA Drahtseilanker, https://d76yt12idvq5b.cloudfront.net/file/dl/i/gO3cwg/zD1ZXfbo49usbg7XpqXQaw/WRADE001TMAWeb.pdf </ref>.<br />
<br />
====Schraubhülsen====<br />
<br />
[[Datei:Schraubhülse mit Profilierte Wellenanker .jpg|right|thumb|250px|Schraubhülse mit Wellenanker <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]] <br />
<br />
Schraubhülsen werden mit Ankern aus Betonstahl, Seilschlaufen oder anderen Ankerkonstruktionen eingebaut. Der Einbau soll so erfolgen, dass die Hülse bündig mit der Betonoberfläche abschließt. Zum Schutz des Gewindes wird eine Kunststoffkappe auf die Hülse gesteckt. Als Anschlagmittel verwendet man einschraubbare Seilschlaufen oder Ösen, die mehrfach verwendet werden können. Es ist stets auf eine ausreichende Einschraubtiefe zu achten, da diese Anker auch als dauernd tragende Verbindungsmittel zur Anwendung kommen dürfen <ref name = "Q1"></ref>. <br />
<br />
====Kugelkopfanker====<br />
<br />
[[Datei:Kugelkopfanker.jpg|right|thumb|200px||right|thumb|250px|Kugelkopfanker <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]] <br />
<br />
Kugelkopfanker werden bei großen Lasten verwendet. Diese Art der Transportanker ist sehr robust und kann für den wiederholten Einsatz genutzt werden. Der Kopf eines solchen Ankers hat die Form einer Kugelkalotte. Der Kugelkopfanker wird zusammen mit einem halbkugelförmigen Aussparungskörper einbetoniert, so dass der Kopf vollständig in der Betonoberfläche versenkt ist <ref name = "Q1"></ref>. Nach dem Entfernen des Aussparungskörpers wird eine Universalkopf-Kupplung montiert, in die sich ein Kettenhaken für den Transport einhängen lässt <ref name = "Q4"> Halfen, DEHA KKT Kugelkopf-Transportankersystem, https://www.halfen.com/PDF-Dateien/Druckschriften/Technische%20Produktinformationen/HALFEN%20DEHA_KKT_22-2-DE.pdf </ref>.<br />
<br />
===Einbetonierte Verankerungen===<br />
<br />
Einbetonierte Verankerungen bringen einige Vorteile mit sich. Beispielsweise vermeiden sie eine Beschädigung der Bewehrung wie es bei nachträglichen Befestigungen der Fall sein kann. Des Weiteren lassen sie sich sehr genau positionieren und können große Lasten mithilfe von zusätzlicher Verankerungsbewehrung einleiten. Hinzu kommt, dass sie den Beton im unbelasteten Zustand nicht beanspruchen und so geringere Randabstände als mit Spreizdübeln möglich sind. Häufig kommen Ankerschienen, Ankerplatten oder Schraubhülsen zum Einsatz <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
====Ankerschiene====<br />
<br />
Ankerschienen bestehen aus kaltverformten oder warmgewalzten C-förmigen Profilen, auf dessen Rückseite zwei oder mehrere Ankerbolzen bzw. T-förmige Anker aufgebracht sind. Die Ankerbolzen sorgen für die Verankerung im Beton und dürfen unter Einhaltung der Einbaubedingungen sogar in der Betonzugzone angeordnet werden. Sie werden so in die Fertigteile eingebaut, dass sie bündig mit der Betonoberfläche abschließen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
In das C-förmige Profil lassen sich Hammerkopfschrauben einziehen, mit der sich beliebige Konstruktionen befestigen lassen. Senkrecht zur Schienenachse können Zug- und Querkräfte über die Schrauben weiter geleitet werden. Über die Schienenlängsrichtung lassen sich diese Kräfte nur einleiten, wenn die Schieneninnenkante und die Schraubenköpfe mit einer Profilierung ausgestattet sind. Werden die Ankerschienen im Außenbereich eingesetzt, z.B. zur Befestigung von Fassadenelementen, so sollten sie und ihre Verbindungsmittel aus nichtrostendem Stahl bestehen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
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====Ankerplatte mit Kopfbolzen====<br />
<br />
Dieses Verankerungssystem besteht aus einer Stahlplatte, auf deren Rückseite Kopfbolzen oder Bewehrungsstäbe befestigt sind. So lassen sich wesentlich höhere Lasten als mit einer Ankerschiene übertragen. Die Kopfbolzen der Ankerplatte bilden die Verankerung im Beton und sind in der Lage, Zug-, Quer- und Schrägzugkräfte einzuleiten <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
Die Tragfähigkeit der Bolzen ist abhängig von deren [[Verankerungslänge|Verankerungslänge]] (Bolzenlänge) und kann erhöht werden, indem mehrere Bolzen mit einem aufgesetzten Polsterring im Kopfbereich aneinandergeschweißt werden. So wird gewährleistet, dass die zu verankernde Last nur über den letzten Bolzenkopf in den Beton übertragen wird. Unter gewissen Voraussetzungen können mit Hilfe von Rückhängebügeln die Bolzenzugkräfte in die Betondruckzone eingeleitet werden. Für gewöhnlich werden anstatt eines Einzelankers eher Ankerplatten mit Ankergruppen verwendet. Bei mehreren Einzelbolzen überlagern sich die möglichen Ausbruchkegel und die Traglast je Bolzen wird reduziert <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Elementfugen==<br />
<br />
Im Gegensatz zur Ortbetonbauweise wird im Fertigteilbau erst später das Tragwerk aus einzelnen Fertigteilen zusammengefügt. Aus diesem Grund müssen die Elementfugen in Form einer kraftschlüssigen Verbindung ausgeführt werden <ref name = "Q2"></ref>. Fugenverbindungen können in Form eines Fugenvergusses oder durch konzentriert angeordnete Schraub- und Schweißverbindungen hergestellt werden. In Deutschland wird der Fugenverguss meist bevorzugt. Generell wird zwischen horizontalen und vertikalen Fugen unterschieden <ref name = "Q1"></ref>. <br />
<br />
===Horizontalfugen===<br />
<br />
Horizontalfugen werden häufig durch Längsdruckspannungen der Auflasten zumindest teilweise überdrückt. Somit ist eine Verzahnung oder eine Fugenbewehrung meist nicht erforderlich. Oft werden einzubauende Elemente einfach in ein Mörtelbett gesetzt oder mit Mörtel unterstopft <ref name = "Q1"></ref>.<br />
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===Vertikalfugen===<br />
<br />
Vertikalfugen hingegen werden in der Regel nicht durch Belastungen senkrecht zur Fuge überdrückt. Wegen der deshalb auftretenden Zugkräfte müssen sie oftmals mit einer Verzahnung oder einer kontinuierlichen Fugenquerbewehrung versehen werden. Eine gute Möglichkeit der Fugenbewehrung kann mit Hilfe von [[Fertigteile - Transport und Montage#Seilschlaufen|Seilschlaufen]] erzielt werden. Diese sind gleichmäßig über die gesamte Fugenlänge verteilt und werden durch eine zusätzliche Fugenlängsbewehrung und flüssigen Vergussmörtel kraftschlüssig verbunden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
Mittlerweile kommen auch schon spezielle Vergussmörtel zum Einsatz, die noch bessere Eigenschaften aufweisen. So gibt es die Möglichkeit, einen thixotropen Mörtel zu verwenden, der dank seiner Steifigkeit nach dem Verfüllen lediglich ein Glattziehen der Mörtelfuge erfordert. Das Abdichten und Nachbearbeiten der Fuge wird somit überflüssig und spart eine Menge Zeit <ref name = "Q5"> BFT International, Wirtschaftliches Verbinden von Betonfertigteilen, https://www.bft-international.com/de/artikel/bft_2012-03_Wirtschaftliches_Verbinden_von_Betonfertigteilen_1390913.html </ref>.<br />
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==Lager (Elastomere)==<br />
<br />
Elastomerlager werden zum Übertragen von Auflagerkräften und zum Ausgleichen von Bewegungen zwischen zwei Bauteilen eingesetzt. So wird eine zwängungsarme Verbindung erreicht, die ''Verdrehungen'' und ''Verschiebungen'' durch ihre elastische Verformung aufnimmt. Die Lager können beispielsweise mit Hilfe einer Randverklebung oder mit dem Einbau von Dollen, welche zu vermörteln sind, eingebaut werden. Elastomerlager haben eine gute Alterungsbeständigkeit, bestehen aus synthetischem Kautschuk und sind meistens für einen Temperaturbereich von - 25°C bis + 50°C ausgelegt. Allgemeine Regeln sind in der DIN EN 1337-3 zu finden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Unbewehrte Elastomerlager===<br />
<br />
Unbewehrte Elastomerlager nehmen ''Vertikallasten'', ''geringe Verdrehungen'' und ''begrenzte Horizontalverschiebungen'' auf. Um das „Wandern“ der Lager zu verhindern, dürfen sie nur bei ruhenden Belastungen zum Einsatz kommen. Sie werden in großformatigen Platten geliefert und können zugeschnitten werden. Meistens bestehen sie aus vulkanisiertem Chloropren-Kautschuk. Die Lager müssen stets dick genug sein, um direkte Berührungen der Betonbauteile zu vermeiden. Druckspannungen von ca. 12 N/mm² sind bei normalen Lagergeometrien keine Seltenheit und zulässig <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Es gibt auch Sonderformen von unbewehrten Elastomerlagern, die durch eine Veränderung der Oberflächen- und Querschnittsgestaltung erzielt werden. So kann durch eine Lochung oder Noppung das Druck-Stauchungs-Verhalten positiv beeinflusst und eine gleichmäßigere Spannungsverteilung erzielt werden. Das Ganze funktioniert so, dass das Lager bei Belastung zunächst weich nachgibt, da das Lagermaterial erst die Hohlräume ausfüllen muss. Wenn dies geschehen ist, entsteht durch die progressive Verformung ein höherer Widerstand <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Verformungsgleitlager===<br />
<br />
Um ''größere Bewegungen'' zwischen Bauteilen zu ermöglichen, kann anstatt eines dicken unbewehrten Elastomerlagers, das nur kleine Bewegungen zulässt, ein Verformungsgleitlager verbaut werden. Dieses nimmt Bewegungen mit Hilfe von geschmiert oder ungeschmiert aufeinander gleitenden Folien auf. Die Folien gibt es ebenfalls in Form von vulkanisiertem Kautschuk oder als kohlefaserverstärkte Kunststoffplatten. Um Unebenheiten oder hohe Kantenpressungen zu verhindern, werden die Folien oder Kunststoffplatten bei Bedarf außen mit Schaumstoff oder Elastomer kaschiert. Als Lager zwischen Fertigteilen sollten die Gleitlager mindestens 4 mm stark sein <ref name = "Q2"></ref>.<br />
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===Bewehrte Elastomerlager===<br />
<br />
Wenn ein unbewehrtes Lager an die Grenzen seiner zulässigen ''Verdrehung'', ''Pressung'' oder ''Schubverformung'' kommt, sind bewehrte Elastomerlager eine gute aber teurere Alternative. Sie haben meist eine viereckige oder kreisrunde Form, welche nicht zugeschnitten werden kann. Die Hersteller bieten meist nur vorgefertigte Standardlagergrößen an. Um den höheren Beanspruchungen stand zuhalten, haben diese Lager mehrere symmetrisch und im gleichem Abstand voneinander flach angeordnete Bewehrungseinlagen. Die Einlagen gibt es aus Stahlblech oder textilen Geweben, welche mittels Warmvulkanisation mit den einzelnen Elastomerschichten verbunden werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
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==Quellen==<br />
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<references/><br />
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{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-white.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite in Bearbeitung|}}<br />
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[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Fertigteile_-_Transport_und_Montage&diff=14824Fertigteile - Transport und Montage2023-10-04T15:04:44Z<p>Gbolle: /* Montage */</p>
<hr />
<div>[[Datei:Transport Fertigteilstütze inklusive Fundament.jpg|right|thumb|500px|Transport von zwei Fertigteilstützen mit Fundament <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
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Diese Seite gibt einige Informationen und Hinweise zu den Transport- und Montagevorgängen von Betonfertigteilen sowie den damit verbundenen Besonderheiten.<br><br />
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==Transport==<br />
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[[Datei:Transport von zwei Trägern innerhalb des Fertigteilwerks.jpg|right|thumb|250px|Transport im Fertigteilwerk <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
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Um ein Fertigteil überhaupt bewegen zu können, müssen bei der Bemessung besondere Belastungszustände (Zwischenzustände) berücksichtigt werden. Denn während des Aushebens aus der Schalung sowie beim Transport, der Lagerung und der [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] eines Fertigteiles wirken andere Kräfte auf das Bauteil ein, als im eingebauten und belasteten Zustand. Dies liegt daran, dass die Fertigteile mit [[Fertigteile - Transport und Montage#Transportanker|Transportankern]] versehen sind, an denen Anschlagmittel (z.B. Kettenhaken, Schäkel, usw.) befestigt werden können, um sie mit Hilfe eines Krans zu bewegen. Um die Bemessung und [[Fertigteile - Herstellung|Herstellung eines Fertigteils]] wirtschaftlich zu halten, sollte darauf geachtet werden, dass die Zwischenzustände nicht maßgebend für die Bemessung der Fertigteile werden <ref name = "Q1"> Peter Bindseil, Stahlbetonbau Fertigteile nach Eurocode 2 - Konstruktion - Berechnung - Ausführung, 4. Auflage, Köln, 2012 </ref>. Um die Handhabung im Werk und während der Montage zu erleichtern, werden die Fertigteile mit den größtmöglichen Abmessungen, welche nur durch den Transport und das Montagegewicht beschränkt sind, gefertigt <ref name = "Q2"> Hubert Bachmann, Alfred Steinle, Volker Hahn, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 2. aktualisierte Auflage, Berlin, 2010 </ref>. <br />
<br />
Es gibt einige Möglichkeiten, um die Fertigteile vom Werk zur Baustelle zu transportieren. Allerdings ist in den meisten Fällen der Straßentransport der günstigste, denn für den Transport auf Schienen sollten beispielsweise ein Gleisanschluss und Entladungsvorrichtungen vorhanden sein. Der Wasser- oder Lufttransport gestaltet sich dementsprechend noch schwieriger. Ohne den zusätzlichen Einsatz von Straßentransporten sind Schienen-, Wasser- und Lufttransporte nur in den seltensten Fällen möglich <ref name = "Q1"></ref>. Der Schienen- und insbesondere Wassertransport haben allerdings den Vorteil, dass Bauteile mit größeren Abmessungen und höheren Gesamtmassen transportiert werden können. Für einen Straßentransport ohne Sondergenehmigung sind die höchstzulässigen Abmessungen begrenzt auf eine Breite von 2,55 m, eine Höhe von 4,00 m, eine Länge von 15,50 m und ein Gesamtgewicht von 40 t. Mit einer Jahresdauergenehmigung sind Breiten bis 3,00 m, Höhen bis 4,00 m, Längen bis 24,00 m und ein Gesamtgewicht bis 48 t möglich <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Montage==<br />
<br />
Schon bei der Planung sollten die Größe der Fertigteile, die benötigten Hebezeuge und die Verbindungstechnik auf die Montagefolge abgestimmt werden. Bei der Verbindungstechnik wird zwischen einer Vollmontage mit trockenen Schraub- oder Schweißverbindungen und Verbindungen mit nachträglich ergänztem Ortbeton unterschieden <ref name = "Q1"></ref>. Häufig angewendete Montagefolgen sind die vertikale- und die horizontale Montage <ref name = "Q2"></ref>. <br />
<br />
Bei der '''vertikalen Montage''' werden die Fertigteile mit einem Autokran in einm Teilbereich des Gebäudes über die gesamte Gebäudehöhe verlegt <ref name = "Q2"></ref>. Der Kran kann schwere Elemente versetzen, muss aber aufgrund seines begrenzten Schwenkbereiches nach erfolgter Montage des vertikalen Bauabschnittes versetzt werden <ref name = "Q1"></ref>. Bei der '''horizontalen Montage''' werden die Elemente geschossweise über die ganze Gebäudefläche oder einen Teilbereich mit einem Turmdrehkran verlegt <ref name = "Q2"></ref>. Der große Schwenkbereich des Kranes hat allerdings den Nachteil, dass bei großer Ausladung nur relativ leichte Fertigteile bewegt werden können <ref name = "Q1"></ref>. Es können auch beide Montagearten miteinander kombiniert werden. Dann ist es in der Regel so, dass der Autokran mit seinen hohen Kosten tageweise angemietet wird und der Turmdrehkran während der gesamten Bauzeit zur Verfügung steht <ref name = "Q2"></ref>. So werden beispielsweise lange [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]] mit einem Autokran in vertikaler Montagefolge und trockener Verbindung errichtet. Anschließend können dann leichte Bauteile wie Unterzüge, Decken- und Fassadenelemente mit einem Turmdrehkran in horizontaler Montagefolge eingebaut und gegebenenfalls mit Ortbeton ergänzt werden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Verankerungssysteme==<br />
===Transportanker===<br />
<br />
Um die Fertigteile während der Herstellung im Werk und bei den Transport- sowie Montageprozessen bewegen zu können, werden Transportanker benötigt. Sie dürfen in der Regel nicht als dauerhaft tragende Verbindungen eingesetzt werden, denn sie sind meist nur für zeitlich begrenzte und sich wiederholende Transportvorgänge ausgelegt. Nur wenn die Anker aus nichtrostendem Stahl bestehen, dürfen sie nach der Montage im Beton verbleiben. Typische Transportanker sind beispielsweise Seilschlaufen, Schraubhülsen oder Kugelkopfanker. Für die Sicherheit der am Transport beteiligten Personen sind die Berufsgenossenschaften zuständig. Sicherheitsregeln für Transportanker und Transportankersysteme können in den VDI-Richtlinien (Verein Deutscher Ingenieure) nachgelesen werden <ref name = "Q1"></ref>. <br />
<br />
====Seilschlaufen====<br />
<br />
[[Datei:Seilschlaufen.jpg|right|thumb|250px|Seilschlaufen <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Seilschlaufen oder auch Drahtseilanker genannt, bestehen aus einem Stahldrahtseil, welches nach dem Betonieren aus der glatten Fertigteiloberfläche herausragt. Es ist darauf zu achten, dass die Seilschlaufen bei der Lagerung und dem Transport nicht durch Umknicken beschädigt werden. Des Weiteren stellen sie eine Unfallgefahr dar und müssen entweder durch Aufbeton verdeckt oder nach der Montage abgeschnitten werden. Deshalb gibt es die Möglichkeit, eine Vertiefung in der Betonfläche mithilfe eines Schalungskörpers herzustellen, in dem sich dann die versenkte Schlaufe befindet <ref name = "Q1"></ref>. Alternativ kann auch ein vorgefertigtes Seilschlaufensystem verwendet werden, welches nach dem Transport im Bauwerk verbleiben und als Bestandteil einer Fugenverbindung zwischen zwei Bauteilen genutzt werden kann. Als Anschlagmittel beim Versetzen des Fertigteils kommen Schäkel oder Kettenhaken zum Einsatz. Diese ermöglichen effiziente Hebevorgänge sowie ein schnelles An- und Abhängen <ref name = "Q3"> Peikko, WRA Drahtseilanker, https://d76yt12idvq5b.cloudfront.net/file/dl/i/gO3cwg/zD1ZXfbo49usbg7XpqXQaw/WRADE001TMAWeb.pdf </ref>.<br />
<br />
====Schraubhülsen====<br />
<br />
[[Datei:Schraubhülse mit Profilierte Wellenanker .jpg|right|thumb|250px|Schraubhülse mit Wellenanker <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]] <br />
<br />
Schraubhülsen werden mit Ankern aus Betonstahl, Seilschlaufen oder anderen Ankerkonstruktionen eingebaut. Der Einbau soll so erfolgen, dass die Hülse bündig mit der Betonoberfläche abschließt. Zum Schutz des Gewindes wird eine Kunststoffkappe auf die Hülse gesteckt. Als Anschlagmittel verwendet man einschraubbare Seilschlaufen oder Ösen, die mehrfach verwendet werden können. Es ist stets auf eine ausreichende Einschraubtiefe zu achten, da diese Anker auch als dauernd tragende Verbindungsmittel zur Anwendung kommen dürfen <ref name = "Q1"></ref>. <br />
<br />
====Kugelkopfanker====<br />
<br />
[[Datei:Kugelkopfanker.jpg|right|thumb|200px||right|thumb|250px|Kugelkopfanker <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]] <br />
<br />
Kugelkopfanker werden bei großen Lasten verwendet. Diese Art der Transportanker ist sehr robust und kann für den wiederholten Einsatz genutzt werden. Der Kopf eines solchen Ankers hat die Form einer Kugelkalotte. Der Kugelkopfanker wird zusammen mit einem halbkugelförmigen Aussparungskörper einbetoniert, so dass der Kopf vollständig in der Betonoberfläche versenkt ist <ref name = "Q1"></ref>. Nach dem Entfernen des Aussparungskörpers wird eine Universalkopf-Kupplung montiert, in die sich ein Kettenhaken für den Transport einhängen lässt <ref name = "Q4"> Halfen, DEHA KKT Kugelkopf-Transportankersystem, https://www.halfen.com/PDF-Dateien/Druckschriften/Technische%20Produktinformationen/HALFEN%20DEHA_KKT_22-2-DE.pdf </ref>.<br />
<br />
===Einbetonierte Verankerungen===<br />
<br />
Einbetonierte Verankerungen bringen einige Vorteile mit sich. Beispielsweise vermeiden sie eine Beschädigung der Bewehrung wie es bei nachträglichen Befestigungen der Fall sein kann. Des Weiteren lassen sie sich sehr genau positionieren und können große Lasten mithilfe von zusätzlicher Verankerungsbewehrung einleiten. Hinzu kommt, dass sie den Beton im unbelasteten Zustand nicht beanspruchen und so geringere Randabstände als mit Spreizdübeln möglich sind. Häufig kommen Ankerschienen, Ankerplatten oder Schraubhülsen zum Einsatz <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
====Ankerschiene====<br />
<br />
Ankerschienen bestehen aus kaltverformten oder warmgewalzten C-förmigen Profilen, auf dessen Rückseite zwei oder mehrere Ankerbolzen bzw. T-förmige Anker aufgebracht sind. Die Ankerbolzen sorgen für die Verankerung im Beton und dürfen unter Einhaltung der Einbaubedingungen sogar in der Betonzugzone angeordnet werden. Sie werden so in die Fertigteile eingebaut, dass sie bündig mit der Betonoberfläche abschließen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
In das C-förmige Profil lassen sich Hammerkopfschrauben einziehen, mit der sich beliebige Konstruktionen befestigen lassen. Senkrecht zur Schienenachse können Zug- und Querkräfte über die Schrauben weiter geleitet werden. Über die Schienenlängsrichtung lassen sich diese Kräfte nur einleiten, wenn die Schieneninnenkante und die Schraubenköpfe mit einer Profilierung ausgestattet sind. Werden die Ankerschienen im Außenbereich eingesetzt, z.B. zur Befestigung von Fassadenelementen, so sollten sie und ihre Verbindungsmittel aus nichtrostendem Stahl bestehen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
====Ankerplatte mit Kopfbolzen====<br />
<br />
Dieses Verankerungssystem besteht aus einer Stahlplatte, auf deren Rückseite Kopfbolzen oder Bewehrungsstäbe befestigt sind. So lassen sich wesentlich höhere Lasten als mit einer Ankerschiene übertragen. Die Kopfbolzen der Ankerplatte bilden die Verankerung im Beton und sind in der Lage, Zug-, Quer- und Schrägzugkräfte einzuleiten <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
Die Tragfähigkeit der Bolzen ist abhängig von deren [[Verankerungslänge|Verankerungslänge]] (Bolzenlänge) und kann erhöht werden, indem mehrere Bolzen mit einem aufgesetzten Polsterring im Kopfbereich aneinandergeschweißt werden. So wird gewährleistet, dass die zu verankernde Last nur über den letzten Bolzenkopf in den Beton übertragen wird. Unter gewissen Voraussetzungen können mit Hilfe von Rückhängebügeln die Bolzenzugkräfte in die Betondruckzone eingeleitet werden. Für gewöhnlich werden anstatt eines Einzelankers eher Ankerplatten mit Ankergruppen verwendet. Bei mehreren Einzelbolzen überlagern sich die möglichen Ausbruchkegel und die Traglast je Bolzen wird reduziert <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Elementfugen==<br />
<br />
Im Gegensatz zu der Ortbetonbauweise wird im Fertigteilbau erst später das Tragwerk aus einzelnen Fertigteilen zusammengefügt. Aus diesem Grund müssen die Elementfugen in Form einer kraftschlüssigen Verbindung ausgeführt werden <ref name = "Q2"></ref>. Fugenverbindungen können in Form eines Fugenvergusses oder durch konzentriert angeordnete Schraub- und Schweißverbindungen hergestellt werden. In Deutschland wird der Fugenverguss meist bevorzugt. Generell wird zwischen horizontalen und vertikalen Fugen unterschieden <ref name = "Q1"></ref>. <br />
<br />
===Horizontalfugen===<br />
<br />
Horizontalfugen werden häufig durch Längsdruckspannungen der Auflasten zumindest teilweise überdrückt. Somit ist eine Verzahnung oder eine Fugenbewehrung meist nicht erforderlich. Oft werden einzubauende Elemente einfach in ein Mörtelbett gesetzt oder mit Mörtel unterstopft <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Vertikalfugen===<br />
<br />
Vertikalfugen hingegen werden in der Regel nicht durch Belastungen senkrecht zur Fuge überdrückt. Aus diesem Grund müssen sie oftmals mit einer Verzahnung oder einer kontinuierlichen Fugenquerbewehrung versehen werden. Eine gute Möglichkeit der Fugenbewehrung kann mit Hilfe von [[Fertigteile - Transport und Montage#Seilschlaufen|Seilschlaufen]] erzielt werden. Diese sind gleichmäßig über die gesamte Fugenlänge verteilt und werden durch eine zusätzliche Fugenlängsbewehrung und flüssigen Vergussmörtel kraftschlüssig verbunden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
Mittlerweile kommen auch schon spezielle Vergussmörtel zum Einsatz, die noch bessere Eigenschaften aufweisen. So gibt es die Möglichkeit, einen thixotropen Mörtel zu verwenden, der dank seiner Steifigkeit nach dem Verfüllen lediglich ein Glattziehen der Mörtelfuge erfordert. Das Abdichten und Nachbearbeiten der Fuge wird somit überflüssig und spart eine Menge Zeit <ref name = "Q5"> BFT International, Wirtschaftliches Verbinden von Betonfertigteilen, https://www.bft-international.com/de/artikel/bft_2012-03_Wirtschaftliches_Verbinden_von_Betonfertigteilen_1390913.html </ref>.<br />
<br />
==Lager (Elastomere)==<br />
<br />
Elastomerlager werden zum Übertragen von Auflagerkräften und zum Ausgleichen von Bewegungen zwischen zwei Bauteilen eingesetzt. So wird eine zwängungsarme Verbindung erreicht, die ''Verdrehungen'' und ''Verschiebungen'' durch ihre elastische Verformung aufnimmt. Die Lager können beispielsweise mit Hilfe einer Randverklebung oder mit dem Einbau von Dollen, welche zu vermörteln sind, eingebaut werden. Elastomerlager haben eine gute Alterungsbeständigkeit, bestehen aus synthetischem Kautschuk und sind meistens für einen Temperaturbereich von - 25°C bis + 50°C ausgelegt. Allgemeine Regeln sind in der DIN EN 1337-3 zu finden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Unbewehrte Elastomerlager===<br />
<br />
Unbewehrte Elastomerlager nehmen ''Vertikallasten'', ''geringe Verdrehungen'' und ''begrenzte Horizontalverschiebungen'' auf. Um das „Wandern“ der Lager zu verhindern, dürfen sie nur bei ruhenden Belastungen zum Einsatz kommen. Sie werden in großformatigen Platten geliefert und können zugeschnitten werden. Meistens bestehen sie aus vulkanisiertem Chloropren-Kautschuk. Die Lager müssen stets dick genug sein, um direkte Berührungen der Betonbauteile zu vermeiden. Druckspannungen von ca. 12 N/mm² sind bei normalen Lagergeometrien keine Seltenheit und zulässig <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Es gibt auch Sonderformen von unbewehrten Elastomerlagern, die durch eine Veränderung der Oberflächen- und Querschnittsgestaltung erzielt werden. So kann durch eine Lochung oder Noppung das Druck-Stauchungs-Verhalten positiv beeinflusst und eine gleichmäßigere Spannungsverteilung erzielt werden. Das Ganze funktioniert so, dass das Lager bei Belastung zunächst weich nachgibt, da das Lagermaterial erst die Hohlräume ausfüllen muss. Wenn dies geschehen ist, entsteht durch die progressive Verformung ein höherer Widerstand <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Verformungsgleitlager===<br />
<br />
Um ''größere Bewegungen'' zwischen Bauteilen zu ermöglichen, kann anstatt eines dicken unbewehrten Elastomerlagers, das nur kleine Bewegungen zulässt, ein Verformungsgleitlager verbaut werden. Dieses nimmt Bewegungen mit Hilfe von geschmiert oder ungeschmiert aufeinander gleitenden Folien auf. Die Folien gibt es ebenfalls in Form von vulkanisiertem Kautschuk oder als kohlefaserverstärkte Kunststoffplatten. Um Unebenheiten oder hohe Kantenpressungen zu verhindern, werden die Folien oder Kunststoffplatten bei Bedarf außen mit Schaumstoff oder Elastomer kaschiert. Als Lager zwischen Fertigteilen sollten die Gleitlager mindestens 4 mm stark sein <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Bewehrte Elastomerlager===<br />
<br />
Wenn ein unbewehrtes Lager an die Grenzen seiner zulässigen ''Verdrehung'', ''Pressung'' oder ''Schubverformung'' kommt, sind bewehrte Elastomerlager eine gute aber teurere Alternative. Sie haben meist eine viereckige oder kreisrunde Form, welche nicht zugeschnitten werden kann. Die Hersteller bieten meist nur vorgefertigte Standardlagergrößen an. Um den höheren Beanspruchungen stand zuhalten, haben diese Lager mehrere symmetrisch und im gleichem Abstand voneinander flach angeordnete Bewehrungseinlagen. Die Einlagen gibt es aus Stahlblech oder textilen Geweben, welche mittels Warmvulkanisation mit den einzelnen Elastomerschichten verbunden werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
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==Quellen==<br />
<br />
<references/><br />
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{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-white.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite in Bearbeitung|}}<br />
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[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Fertigteile_-_Transport_und_Montage&diff=14823Fertigteile - Transport und Montage2023-10-04T14:55:50Z<p>Gbolle: /* Montage */</p>
<hr />
<div>[[Datei:Transport Fertigteilstütze inklusive Fundament.jpg|right|thumb|500px|Transport von zwei Fertigteilstützen mit Fundament <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Diese Seite gibt einige Informationen und Hinweise zu den Transport- und Montagevorgängen von Betonfertigteilen sowie den damit verbundenen Besonderheiten.<br><br />
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<br />
==Transport==<br />
<br />
[[Datei:Transport von zwei Trägern innerhalb des Fertigteilwerks.jpg|right|thumb|250px|Transport im Fertigteilwerk <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Um ein Fertigteil überhaupt bewegen zu können, müssen bei der Bemessung besondere Belastungszustände (Zwischenzustände) berücksichtigt werden. Denn während des Aushebens aus der Schalung sowie beim Transport, der Lagerung und der [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] eines Fertigteiles wirken andere Kräfte auf das Bauteil ein, als im eingebauten und belasteten Zustand. Dies liegt daran, dass die Fertigteile mit [[Fertigteile - Transport und Montage#Transportanker|Transportankern]] versehen sind, an denen Anschlagmittel (z.B. Kettenhaken, Schäkel, usw.) befestigt werden können, um sie mit Hilfe eines Krans zu bewegen. Um die Bemessung und [[Fertigteile - Herstellung|Herstellung eines Fertigteils]] wirtschaftlich zu halten, sollte darauf geachtet werden, dass die Zwischenzustände nicht maßgebend für die Bemessung der Fertigteile werden <ref name = "Q1"> Peter Bindseil, Stahlbetonbau Fertigteile nach Eurocode 2 - Konstruktion - Berechnung - Ausführung, 4. Auflage, Köln, 2012 </ref>. Um die Handhabung im Werk und während der Montage zu erleichtern, werden die Fertigteile mit den größtmöglichen Abmessungen, welche nur durch den Transport und das Montagegewicht beschränkt sind, gefertigt <ref name = "Q2"> Hubert Bachmann, Alfred Steinle, Volker Hahn, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 2. aktualisierte Auflage, Berlin, 2010 </ref>. <br />
<br />
Es gibt einige Möglichkeiten, um die Fertigteile vom Werk zur Baustelle zu transportieren. Allerdings ist in den meisten Fällen der Straßentransport der günstigste, denn für den Transport auf Schienen sollten beispielsweise ein Gleisanschluss und Entladungsvorrichtungen vorhanden sein. Der Wasser- oder Lufttransport gestaltet sich dementsprechend noch schwieriger. Ohne den zusätzlichen Einsatz von Straßentransporten sind Schienen-, Wasser- und Lufttransporte nur in den seltensten Fällen möglich <ref name = "Q1"></ref>. Der Schienen- und insbesondere Wassertransport haben allerdings den Vorteil, dass Bauteile mit größeren Abmessungen und höheren Gesamtmassen transportiert werden können. Für einen Straßentransport ohne Sondergenehmigung sind die höchstzulässigen Abmessungen begrenzt auf eine Breite von 2,55 m, eine Höhe von 4,00 m, eine Länge von 15,50 m und ein Gesamtgewicht von 40 t. Mit einer Jahresdauergenehmigung sind Breiten bis 3,00 m, Höhen bis 4,00 m, Längen bis 24,00 m und ein Gesamtgewicht bis 48 t möglich <ref name = "Q2"></ref>.<br />
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==Montage==<br />
<br />
Schon bei der Planung sollten die Größe der Fertigteile, die benötigten Hebezeuge und die Verbindungstechnik auf die Montagefolge abgestimmt werden. Bei der Verbindungstechnik wird zwischen einer Vollmontage mit trockenen Schraub- oder Schweißverbindungen und Verbindungen mit nachträglich ergänztem Ortbeton unterschieden <ref name = "Q1"></ref>. Häufig angewendete Montagefolgen sind die vertikale- und die horizontale Montage <ref name = "Q2"></ref>. <br />
<br />
Bei der '''vertikalen Montage''' werden die Fertigteile mit einem Autokran geschossweise verlegt <ref name = "Q2"></ref>. Der Kran kann schwere Elemente versetzen, muss aber aufgrund seines begrenzten Schwenkbereiches nach erfolgter Montage des vertikalen Bauabschnittes versetzt werden <ref name = "Q1"></ref>. Bei der '''horizontalen Montage''' werden die Elemente feldweise über die ganze Gebäudehöhe mit einem Turmdrehkran verlegt <ref name = "Q2"></ref>. Der große Schwenkbereich des Kranes hat allerdings den Nachteil, dass bei großer Ausladung nur relativ leichte Fertigteile bewegt werden können <ref name = "Q1"></ref>. Es können auch beide Montagearten miteinander kombiniert werden. Dann ist es in der Regel so, dass der Autokran mit seinen hohen Kosten tageweise angemietet wird und der Turmdrehkran während der gesamten Bauzeit zur Verfügung steht <ref name = "Q2"></ref>. So werden beispielsweise lange [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]] mit einem Autokran in vertikaler Montagefolge und trockener Verbindung errichtet. Anschließend können dann leichte Bauteile wie Unterzüge, Decken- und Fassadenelemente mit einem Turmdrehkran in horizontaler Montagefolge eingebaut und gegebenenfalls mit Ortbeton ergänzt werden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
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==Verankerungssysteme==<br />
===Transportanker===<br />
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Um die Fertigteile während der Herstellung im Werk und bei den Transport- sowie Montageprozessen bewegen zu können, werden Transportanker benötigt. Sie dürfen in der Regel nicht als dauerhaft tragende Verbindungen eingesetzt werden, denn sie sind meist nur für zeitlich begrenzte und sich wiederholende Transportvorgänge ausgelegt. Nur wenn die Anker aus nichtrostendem Stahl bestehen, dürfen sie nach der Montage im Beton verbleiben. Typische Transportanker sind beispielsweise Seilschlaufen, Schraubhülsen oder Kugelkopfanker. Für die Sicherheit der am Transport beteiligten Personen sind die Berufsgenossenschaften zuständig. Sicherheitsregeln für Transportanker und Transportankersysteme können in den VDI-Richtlinien (Verein Deutscher Ingenieure) nachgelesen werden <ref name = "Q1"></ref>. <br />
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====Seilschlaufen====<br />
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[[Datei:Seilschlaufen.jpg|right|thumb|250px|Seilschlaufen <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
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Seilschlaufen oder auch Drahtseilanker genannt, bestehen aus einem Stahldrahtseil, welches nach dem Betonieren aus der glatten Fertigteiloberfläche herausragt. Es ist darauf zu achten, dass die Seilschlaufen bei der Lagerung und dem Transport nicht durch Umknicken beschädigt werden. Des Weiteren stellen sie eine Unfallgefahr dar und müssen entweder durch Aufbeton verdeckt oder nach der Montage abgeschnitten werden. Deshalb gibt es die Möglichkeit, eine Vertiefung in der Betonfläche mithilfe eines Schalungskörpers herzustellen, in dem sich dann die versenkte Schlaufe befindet <ref name = "Q1"></ref>. Alternativ kann auch ein vorgefertigtes Seilschlaufensystem verwendet werden, welches nach dem Transport im Bauwerk verbleiben und als Bestandteil einer Fugenverbindung zwischen zwei Bauteilen genutzt werden kann. Als Anschlagmittel beim Versetzen des Fertigteils kommen Schäkel oder Kettenhaken zum Einsatz. Diese ermöglichen effiziente Hebevorgänge sowie ein schnelles An- und Abhängen <ref name = "Q3"> Peikko, WRA Drahtseilanker, https://d76yt12idvq5b.cloudfront.net/file/dl/i/gO3cwg/zD1ZXfbo49usbg7XpqXQaw/WRADE001TMAWeb.pdf </ref>.<br />
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====Schraubhülsen====<br />
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[[Datei:Schraubhülse mit Profilierte Wellenanker .jpg|right|thumb|250px|Schraubhülse mit Wellenanker <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]] <br />
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Schraubhülsen werden mit Ankern aus Betonstahl, Seilschlaufen oder anderen Ankerkonstruktionen eingebaut. Der Einbau soll so erfolgen, dass die Hülse bündig mit der Betonoberfläche abschließt. Zum Schutz des Gewindes wird eine Kunststoffkappe auf die Hülse gesteckt. Als Anschlagmittel verwendet man einschraubbare Seilschlaufen oder Ösen, die mehrfach verwendet werden können. Es ist stets auf eine ausreichende Einschraubtiefe zu achten, da diese Anker auch als dauernd tragende Verbindungsmittel zur Anwendung kommen dürfen <ref name = "Q1"></ref>. <br />
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====Kugelkopfanker====<br />
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[[Datei:Kugelkopfanker.jpg|right|thumb|200px||right|thumb|250px|Kugelkopfanker <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]] <br />
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Kugelkopfanker werden bei großen Lasten verwendet. Diese Art der Transportanker ist sehr robust und kann für den wiederholten Einsatz genutzt werden. Der Kopf eines solchen Ankers hat die Form einer Kugelkalotte. Der Kugelkopfanker wird zusammen mit einem halbkugelförmigen Aussparungskörper einbetoniert, so dass der Kopf vollständig in der Betonoberfläche versenkt ist <ref name = "Q1"></ref>. Nach dem Entfernen des Aussparungskörpers wird eine Universalkopf-Kupplung montiert, in die sich ein Kettenhaken für den Transport einhängen lässt <ref name = "Q4"> Halfen, DEHA KKT Kugelkopf-Transportankersystem, https://www.halfen.com/PDF-Dateien/Druckschriften/Technische%20Produktinformationen/HALFEN%20DEHA_KKT_22-2-DE.pdf </ref>.<br />
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===Einbetonierte Verankerungen===<br />
<br />
Einbetonierte Verankerungen bringen einige Vorteile mit sich. Beispielsweise vermeiden sie eine Beschädigung der Bewehrung wie es bei nachträglichen Befestigungen der Fall sein kann. Des Weiteren lassen sie sich sehr genau positionieren und können große Lasten mithilfe von zusätzlicher Verankerungsbewehrung einleiten. Hinzu kommt, dass sie den Beton im unbelasteten Zustand nicht beanspruchen und so geringere Randabstände als mit Spreizdübeln möglich sind. Häufig kommen Ankerschienen, Ankerplatten oder Schraubhülsen zum Einsatz <ref name = "Q1"></ref>.<br />
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====Ankerschiene====<br />
<br />
Ankerschienen bestehen aus kaltverformten oder warmgewalzten C-förmigen Profilen, auf dessen Rückseite zwei oder mehrere Ankerbolzen bzw. T-förmige Anker aufgebracht sind. Die Ankerbolzen sorgen für die Verankerung im Beton und dürfen unter Einhaltung der Einbaubedingungen sogar in der Betonzugzone angeordnet werden. Sie werden so in die Fertigteile eingebaut, dass sie bündig mit der Betonoberfläche abschließen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
In das C-förmige Profil lassen sich Hammerkopfschrauben einziehen, mit der sich beliebige Konstruktionen befestigen lassen. Senkrecht zur Schienenachse können Zug- und Querkräfte über die Schrauben weiter geleitet werden. Über die Schienenlängsrichtung lassen sich diese Kräfte nur einleiten, wenn die Schieneninnenkante und die Schraubenköpfe mit einer Profilierung ausgestattet sind. Werden die Ankerschienen im Außenbereich eingesetzt, z.B. zur Befestigung von Fassadenelementen, so sollten sie und ihre Verbindungsmittel aus nichtrostendem Stahl bestehen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
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====Ankerplatte mit Kopfbolzen====<br />
<br />
Dieses Verankerungssystem besteht aus einer Stahlplatte, auf deren Rückseite Kopfbolzen oder Bewehrungsstäbe befestigt sind. So lassen sich wesentlich höhere Lasten als mit einer Ankerschiene übertragen. Die Kopfbolzen der Ankerplatte bilden die Verankerung im Beton und sind in der Lage, Zug-, Quer- und Schrägzugkräfte einzuleiten <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
Die Tragfähigkeit der Bolzen ist abhängig von deren [[Verankerungslänge|Verankerungslänge]] (Bolzenlänge) und kann erhöht werden, indem mehrere Bolzen mit einem aufgesetzten Polsterring im Kopfbereich aneinandergeschweißt werden. So wird gewährleistet, dass die zu verankernde Last nur über den letzten Bolzenkopf in den Beton übertragen wird. Unter gewissen Voraussetzungen können mit Hilfe von Rückhängebügeln die Bolzenzugkräfte in die Betondruckzone eingeleitet werden. Für gewöhnlich werden anstatt eines Einzelankers eher Ankerplatten mit Ankergruppen verwendet. Bei mehreren Einzelbolzen überlagern sich die möglichen Ausbruchkegel und die Traglast je Bolzen wird reduziert <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Elementfugen==<br />
<br />
Im Gegensatz zu der Ortbetonbauweise wird im Fertigteilbau erst später das Tragwerk aus einzelnen Fertigteilen zusammengefügt. Aus diesem Grund müssen die Elementfugen in Form einer kraftschlüssigen Verbindung ausgeführt werden <ref name = "Q2"></ref>. Fugenverbindungen können in Form eines Fugenvergusses oder durch konzentriert angeordnete Schraub- und Schweißverbindungen hergestellt werden. In Deutschland wird der Fugenverguss meist bevorzugt. Generell wird zwischen horizontalen und vertikalen Fugen unterschieden <ref name = "Q1"></ref>. <br />
<br />
===Horizontalfugen===<br />
<br />
Horizontalfugen werden häufig durch Längsdruckspannungen der Auflasten zumindest teilweise überdrückt. Somit ist eine Verzahnung oder eine Fugenbewehrung meist nicht erforderlich. Oft werden einzubauende Elemente einfach in ein Mörtelbett gesetzt oder mit Mörtel unterstopft <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Vertikalfugen===<br />
<br />
Vertikalfugen hingegen werden in der Regel nicht durch Belastungen senkrecht zur Fuge überdrückt. Aus diesem Grund müssen sie oftmals mit einer Verzahnung oder einer kontinuierlichen Fugenquerbewehrung versehen werden. Eine gute Möglichkeit der Fugenbewehrung kann mit Hilfe von [[Fertigteile - Transport und Montage#Seilschlaufen|Seilschlaufen]] erzielt werden. Diese sind gleichmäßig über die gesamte Fugenlänge verteilt und werden durch eine zusätzliche Fugenlängsbewehrung und flüssigen Vergussmörtel kraftschlüssig verbunden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
Mittlerweile kommen auch schon spezielle Vergussmörtel zum Einsatz, die noch bessere Eigenschaften aufweisen. So gibt es die Möglichkeit, einen thixotropen Mörtel zu verwenden, der dank seiner Steifigkeit nach dem Verfüllen lediglich ein Glattziehen der Mörtelfuge erfordert. Das Abdichten und Nachbearbeiten der Fuge wird somit überflüssig und spart eine Menge Zeit <ref name = "Q5"> BFT International, Wirtschaftliches Verbinden von Betonfertigteilen, https://www.bft-international.com/de/artikel/bft_2012-03_Wirtschaftliches_Verbinden_von_Betonfertigteilen_1390913.html </ref>.<br />
<br />
==Lager (Elastomere)==<br />
<br />
Elastomerlager werden zum Übertragen von Auflagerkräften und zum Ausgleichen von Bewegungen zwischen zwei Bauteilen eingesetzt. So wird eine zwängungsarme Verbindung erreicht, die ''Verdrehungen'' und ''Verschiebungen'' durch ihre elastische Verformung aufnimmt. Die Lager können beispielsweise mit Hilfe einer Randverklebung oder mit dem Einbau von Dollen, welche zu vermörteln sind, eingebaut werden. Elastomerlager haben eine gute Alterungsbeständigkeit, bestehen aus synthetischem Kautschuk und sind meistens für einen Temperaturbereich von - 25°C bis + 50°C ausgelegt. Allgemeine Regeln sind in der DIN EN 1337-3 zu finden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Unbewehrte Elastomerlager===<br />
<br />
Unbewehrte Elastomerlager nehmen ''Vertikallasten'', ''geringe Verdrehungen'' und ''begrenzte Horizontalverschiebungen'' auf. Um das „Wandern“ der Lager zu verhindern, dürfen sie nur bei ruhenden Belastungen zum Einsatz kommen. Sie werden in großformatigen Platten geliefert und können zugeschnitten werden. Meistens bestehen sie aus vulkanisiertem Chloropren-Kautschuk. Die Lager müssen stets dick genug sein, um direkte Berührungen der Betonbauteile zu vermeiden. Druckspannungen von ca. 12 N/mm² sind bei normalen Lagergeometrien keine Seltenheit und zulässig <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Es gibt auch Sonderformen von unbewehrten Elastomerlagern, die durch eine Veränderung der Oberflächen- und Querschnittsgestaltung erzielt werden. So kann durch eine Lochung oder Noppung das Druck-Stauchungs-Verhalten positiv beeinflusst und eine gleichmäßigere Spannungsverteilung erzielt werden. Das Ganze funktioniert so, dass das Lager bei Belastung zunächst weich nachgibt, da das Lagermaterial erst die Hohlräume ausfüllen muss. Wenn dies geschehen ist, entsteht durch die progressive Verformung ein höherer Widerstand <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Verformungsgleitlager===<br />
<br />
Um ''größere Bewegungen'' zwischen Bauteilen zu ermöglichen, kann anstatt eines dicken unbewehrten Elastomerlagers, das nur kleine Bewegungen zulässt, ein Verformungsgleitlager verbaut werden. Dieses nimmt Bewegungen mit Hilfe von geschmiert oder ungeschmiert aufeinander gleitenden Folien auf. Die Folien gibt es ebenfalls in Form von vulkanisiertem Kautschuk oder als kohlefaserverstärkte Kunststoffplatten. Um Unebenheiten oder hohe Kantenpressungen zu verhindern, werden die Folien oder Kunststoffplatten bei Bedarf außen mit Schaumstoff oder Elastomer kaschiert. Als Lager zwischen Fertigteilen sollten die Gleitlager mindestens 4 mm stark sein <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Bewehrte Elastomerlager===<br />
<br />
Wenn ein unbewehrtes Lager an die Grenzen seiner zulässigen ''Verdrehung'', ''Pressung'' oder ''Schubverformung'' kommt, sind bewehrte Elastomerlager eine gute aber teurere Alternative. Sie haben meist eine viereckige oder kreisrunde Form, welche nicht zugeschnitten werden kann. Die Hersteller bieten meist nur vorgefertigte Standardlagergrößen an. Um den höheren Beanspruchungen stand zuhalten, haben diese Lager mehrere symmetrisch und im gleichem Abstand voneinander flach angeordnete Bewehrungseinlagen. Die Einlagen gibt es aus Stahlblech oder textilen Geweben, welche mittels Warmvulkanisation mit den einzelnen Elastomerschichten verbunden werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Quellen==<br />
<br />
<references/><br />
<br />
{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-white.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite in Bearbeitung|}}<br />
<br />
[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Fertigteile_-_Transport_und_Montage&diff=14822Fertigteile - Transport und Montage2023-10-04T14:53:45Z<p>Gbolle: /* Transport */</p>
<hr />
<div>[[Datei:Transport Fertigteilstütze inklusive Fundament.jpg|right|thumb|500px|Transport von zwei Fertigteilstützen mit Fundament <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Diese Seite gibt einige Informationen und Hinweise zu den Transport- und Montagevorgängen von Betonfertigteilen sowie den damit verbundenen Besonderheiten.<br><br />
<br />
<br />
==Transport==<br />
<br />
[[Datei:Transport von zwei Trägern innerhalb des Fertigteilwerks.jpg|right|thumb|250px|Transport im Fertigteilwerk <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Um ein Fertigteil überhaupt bewegen zu können, müssen bei der Bemessung besondere Belastungszustände (Zwischenzustände) berücksichtigt werden. Denn während des Aushebens aus der Schalung sowie beim Transport, der Lagerung und der [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] eines Fertigteiles wirken andere Kräfte auf das Bauteil ein, als im eingebauten und belasteten Zustand. Dies liegt daran, dass die Fertigteile mit [[Fertigteile - Transport und Montage#Transportanker|Transportankern]] versehen sind, an denen Anschlagmittel (z.B. Kettenhaken, Schäkel, usw.) befestigt werden können, um sie mit Hilfe eines Krans zu bewegen. Um die Bemessung und [[Fertigteile - Herstellung|Herstellung eines Fertigteils]] wirtschaftlich zu halten, sollte darauf geachtet werden, dass die Zwischenzustände nicht maßgebend für die Bemessung der Fertigteile werden <ref name = "Q1"> Peter Bindseil, Stahlbetonbau Fertigteile nach Eurocode 2 - Konstruktion - Berechnung - Ausführung, 4. Auflage, Köln, 2012 </ref>. Um die Handhabung im Werk und während der Montage zu erleichtern, werden die Fertigteile mit den größtmöglichen Abmessungen, welche nur durch den Transport und das Montagegewicht beschränkt sind, gefertigt <ref name = "Q2"> Hubert Bachmann, Alfred Steinle, Volker Hahn, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 2. aktualisierte Auflage, Berlin, 2010 </ref>. <br />
<br />
Es gibt einige Möglichkeiten, um die Fertigteile vom Werk zur Baustelle zu transportieren. Allerdings ist in den meisten Fällen der Straßentransport der günstigste, denn für den Transport auf Schienen sollten beispielsweise ein Gleisanschluss und Entladungsvorrichtungen vorhanden sein. Der Wasser- oder Lufttransport gestaltet sich dementsprechend noch schwieriger. Ohne den zusätzlichen Einsatz von Straßentransporten sind Schienen-, Wasser- und Lufttransporte nur in den seltensten Fällen möglich <ref name = "Q1"></ref>. Der Schienen- und insbesondere Wassertransport haben allerdings den Vorteil, dass Bauteile mit größeren Abmessungen und höheren Gesamtmassen transportiert werden können. Für einen Straßentransport ohne Sondergenehmigung sind die höchstzulässigen Abmessungen begrenzt auf eine Breite von 2,55 m, eine Höhe von 4,00 m, eine Länge von 15,50 m und ein Gesamtgewicht von 40 t. Mit einer Jahresdauergenehmigung sind Breiten bis 3,00 m, Höhen bis 4,00 m, Längen bis 24,00 m und ein Gesamtgewicht bis 48 t möglich <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Montage==<br />
<br />
Schon bei der Planung sollte die Größe der Fertigteile, die benötigten Hebezeuge und die Verbindungstechnik auf die Montagefolge abgestimmt werden. Bei der Verbindungstechnik wird zwischen einer Vollmontage mit trockenen Schraub- oder Schweißverbindungen und Verbindungen mit nachträglich ergänztem Ortbeton unterschieden <ref name = "Q1"></ref>. Häufig angewendete Montagefolgen sind die vertikale- und die horizontale Montage <ref name = "Q2"></ref>. <br />
<br />
Bei der '''vertikalen Montage''' werden die Fertigteile mit einem Autokran geschossweise verlegt <ref name = "Q2"></ref>. Der Kran kann schwere Elemente versetzen, muss aber aufgrund seines begrenzten Schwenkbereiches nach erfolgter Montage des vertikalen Bauabschnittes versetzt werden <ref name = "Q1"></ref>. Bei der '''horizontalen Montage''' werden die Elemente feldweise über die ganze Gebäudehöhe mit einem Turmdrehkran verlegt <ref name = "Q2"></ref>. Der große Schwenkbereich des Kranes hat allerdings den Nachteil, dass bei großer Ausladung nur relativ leichte Fertigteile bewegt werden können <ref name = "Q1"></ref>. Es können auch beide Montagearten miteinander kombiniert werden. Dann ist es in der Regel so, dass der Autokran mit seinen hohen Kosten tageweise angemietet wird und der Turmdrehkran während der gesamten Bauzeit zur Verfügung steht <ref name = "Q2"></ref>. So werden beispielsweise lange [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]] mit einem Autokran in vertikaler Montagefolge und trockener Verbindung errichtet. Anschließend können dann leichte Bauteile wie Unterzüge, Decken- und Fassadenelemente mit einem Turmdrehkran in horizontaler Montagefolge eingebaut und gegebenenfalls mit Ortbeton ergänzt werden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Verankerungssysteme==<br />
===Transportanker===<br />
<br />
Um die Fertigteile während der Herstellung im Werk und bei den Transport- sowie Montageprozessen bewegen zu können, werden Transportanker benötigt. Sie dürfen in der Regel nicht als dauerhaft tragende Verbindungen eingesetzt werden, denn sie sind meist nur für zeitlich begrenzte und sich wiederholende Transportvorgänge ausgelegt. Nur wenn die Anker aus nichtrostendem Stahl bestehen, dürfen sie nach der Montage im Beton verbleiben. Typische Transportanker sind beispielsweise Seilschlaufen, Schraubhülsen oder Kugelkopfanker. Für die Sicherheit der am Transport beteiligten Personen sind die Berufsgenossenschaften zuständig. Sicherheitsregeln für Transportanker und Transportankersysteme können in den VDI-Richtlinien (Verein Deutscher Ingenieure) nachgelesen werden <ref name = "Q1"></ref>. <br />
<br />
====Seilschlaufen====<br />
<br />
[[Datei:Seilschlaufen.jpg|right|thumb|250px|Seilschlaufen <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Seilschlaufen oder auch Drahtseilanker genannt, bestehen aus einem Stahldrahtseil, welches nach dem Betonieren aus der glatten Fertigteiloberfläche herausragt. Es ist darauf zu achten, dass die Seilschlaufen bei der Lagerung und dem Transport nicht durch Umknicken beschädigt werden. Des Weiteren stellen sie eine Unfallgefahr dar und müssen entweder durch Aufbeton verdeckt oder nach der Montage abgeschnitten werden. Deshalb gibt es die Möglichkeit, eine Vertiefung in der Betonfläche mithilfe eines Schalungskörpers herzustellen, in dem sich dann die versenkte Schlaufe befindet <ref name = "Q1"></ref>. Alternativ kann auch ein vorgefertigtes Seilschlaufensystem verwendet werden, welches nach dem Transport im Bauwerk verbleiben und als Bestandteil einer Fugenverbindung zwischen zwei Bauteilen genutzt werden kann. Als Anschlagmittel beim Versetzen des Fertigteils kommen Schäkel oder Kettenhaken zum Einsatz. Diese ermöglichen effiziente Hebevorgänge sowie ein schnelles An- und Abhängen <ref name = "Q3"> Peikko, WRA Drahtseilanker, https://d76yt12idvq5b.cloudfront.net/file/dl/i/gO3cwg/zD1ZXfbo49usbg7XpqXQaw/WRADE001TMAWeb.pdf </ref>.<br />
<br />
====Schraubhülsen====<br />
<br />
[[Datei:Schraubhülse mit Profilierte Wellenanker .jpg|right|thumb|250px|Schraubhülse mit Wellenanker <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]] <br />
<br />
Schraubhülsen werden mit Ankern aus Betonstahl, Seilschlaufen oder anderen Ankerkonstruktionen eingebaut. Der Einbau soll so erfolgen, dass die Hülse bündig mit der Betonoberfläche abschließt. Zum Schutz des Gewindes wird eine Kunststoffkappe auf die Hülse gesteckt. Als Anschlagmittel verwendet man einschraubbare Seilschlaufen oder Ösen, die mehrfach verwendet werden können. Es ist stets auf eine ausreichende Einschraubtiefe zu achten, da diese Anker auch als dauernd tragende Verbindungsmittel zur Anwendung kommen dürfen <ref name = "Q1"></ref>. <br />
<br />
====Kugelkopfanker====<br />
<br />
[[Datei:Kugelkopfanker.jpg|right|thumb|200px||right|thumb|250px|Kugelkopfanker <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]] <br />
<br />
Kugelkopfanker werden bei großen Lasten verwendet. Diese Art der Transportanker ist sehr robust und kann für den wiederholten Einsatz genutzt werden. Der Kopf eines solchen Ankers hat die Form einer Kugelkalotte. Der Kugelkopfanker wird zusammen mit einem halbkugelförmigen Aussparungskörper einbetoniert, so dass der Kopf vollständig in der Betonoberfläche versenkt ist <ref name = "Q1"></ref>. Nach dem Entfernen des Aussparungskörpers wird eine Universalkopf-Kupplung montiert, in die sich ein Kettenhaken für den Transport einhängen lässt <ref name = "Q4"> Halfen, DEHA KKT Kugelkopf-Transportankersystem, https://www.halfen.com/PDF-Dateien/Druckschriften/Technische%20Produktinformationen/HALFEN%20DEHA_KKT_22-2-DE.pdf </ref>.<br />
<br />
===Einbetonierte Verankerungen===<br />
<br />
Einbetonierte Verankerungen bringen einige Vorteile mit sich. Beispielsweise vermeiden sie eine Beschädigung der Bewehrung wie es bei nachträglichen Befestigungen der Fall sein kann. Des Weiteren lassen sie sich sehr genau positionieren und können große Lasten mithilfe von zusätzlicher Verankerungsbewehrung einleiten. Hinzu kommt, dass sie den Beton im unbelasteten Zustand nicht beanspruchen und so geringere Randabstände als mit Spreizdübeln möglich sind. Häufig kommen Ankerschienen, Ankerplatten oder Schraubhülsen zum Einsatz <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
====Ankerschiene====<br />
<br />
Ankerschienen bestehen aus kaltverformten oder warmgewalzten C-förmigen Profilen, auf dessen Rückseite zwei oder mehrere Ankerbolzen bzw. T-förmige Anker aufgebracht sind. Die Ankerbolzen sorgen für die Verankerung im Beton und dürfen unter Einhaltung der Einbaubedingungen sogar in der Betonzugzone angeordnet werden. Sie werden so in die Fertigteile eingebaut, dass sie bündig mit der Betonoberfläche abschließen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
In das C-förmige Profil lassen sich Hammerkopfschrauben einziehen, mit der sich beliebige Konstruktionen befestigen lassen. Senkrecht zur Schienenachse können Zug- und Querkräfte über die Schrauben weiter geleitet werden. Über die Schienenlängsrichtung lassen sich diese Kräfte nur einleiten, wenn die Schieneninnenkante und die Schraubenköpfe mit einer Profilierung ausgestattet sind. Werden die Ankerschienen im Außenbereich eingesetzt, z.B. zur Befestigung von Fassadenelementen, so sollten sie und ihre Verbindungsmittel aus nichtrostendem Stahl bestehen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
====Ankerplatte mit Kopfbolzen====<br />
<br />
Dieses Verankerungssystem besteht aus einer Stahlplatte, auf deren Rückseite Kopfbolzen oder Bewehrungsstäbe befestigt sind. So lassen sich wesentlich höhere Lasten als mit einer Ankerschiene übertragen. Die Kopfbolzen der Ankerplatte bilden die Verankerung im Beton und sind in der Lage, Zug-, Quer- und Schrägzugkräfte einzuleiten <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
Die Tragfähigkeit der Bolzen ist abhängig von deren [[Verankerungslänge|Verankerungslänge]] (Bolzenlänge) und kann erhöht werden, indem mehrere Bolzen mit einem aufgesetzten Polsterring im Kopfbereich aneinandergeschweißt werden. So wird gewährleistet, dass die zu verankernde Last nur über den letzten Bolzenkopf in den Beton übertragen wird. Unter gewissen Voraussetzungen können mit Hilfe von Rückhängebügeln die Bolzenzugkräfte in die Betondruckzone eingeleitet werden. Für gewöhnlich werden anstatt eines Einzelankers eher Ankerplatten mit Ankergruppen verwendet. Bei mehreren Einzelbolzen überlagern sich die möglichen Ausbruchkegel und die Traglast je Bolzen wird reduziert <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Elementfugen==<br />
<br />
Im Gegensatz zu der Ortbetonbauweise wird im Fertigteilbau erst später das Tragwerk aus einzelnen Fertigteilen zusammengefügt. Aus diesem Grund müssen die Elementfugen in Form einer kraftschlüssigen Verbindung ausgeführt werden <ref name = "Q2"></ref>. Fugenverbindungen können in Form eines Fugenvergusses oder durch konzentriert angeordnete Schraub- und Schweißverbindungen hergestellt werden. In Deutschland wird der Fugenverguss meist bevorzugt. Generell wird zwischen horizontalen und vertikalen Fugen unterschieden <ref name = "Q1"></ref>. <br />
<br />
===Horizontalfugen===<br />
<br />
Horizontalfugen werden häufig durch Längsdruckspannungen der Auflasten zumindest teilweise überdrückt. Somit ist eine Verzahnung oder eine Fugenbewehrung meist nicht erforderlich. Oft werden einzubauende Elemente einfach in ein Mörtelbett gesetzt oder mit Mörtel unterstopft <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Vertikalfugen===<br />
<br />
Vertikalfugen hingegen werden in der Regel nicht durch Belastungen senkrecht zur Fuge überdrückt. Aus diesem Grund müssen sie oftmals mit einer Verzahnung oder einer kontinuierlichen Fugenquerbewehrung versehen werden. Eine gute Möglichkeit der Fugenbewehrung kann mit Hilfe von [[Fertigteile - Transport und Montage#Seilschlaufen|Seilschlaufen]] erzielt werden. Diese sind gleichmäßig über die gesamte Fugenlänge verteilt und werden durch eine zusätzliche Fugenlängsbewehrung und flüssigen Vergussmörtel kraftschlüssig verbunden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
Mittlerweile kommen auch schon spezielle Vergussmörtel zum Einsatz, die noch bessere Eigenschaften aufweisen. So gibt es die Möglichkeit, einen thixotropen Mörtel zu verwenden, der dank seiner Steifigkeit nach dem Verfüllen lediglich ein Glattziehen der Mörtelfuge erfordert. Das Abdichten und Nachbearbeiten der Fuge wird somit überflüssig und spart eine Menge Zeit <ref name = "Q5"> BFT International, Wirtschaftliches Verbinden von Betonfertigteilen, https://www.bft-international.com/de/artikel/bft_2012-03_Wirtschaftliches_Verbinden_von_Betonfertigteilen_1390913.html </ref>.<br />
<br />
==Lager (Elastomere)==<br />
<br />
Elastomerlager werden zum Übertragen von Auflagerkräften und zum Ausgleichen von Bewegungen zwischen zwei Bauteilen eingesetzt. So wird eine zwängungsarme Verbindung erreicht, die ''Verdrehungen'' und ''Verschiebungen'' durch ihre elastische Verformung aufnimmt. Die Lager können beispielsweise mit Hilfe einer Randverklebung oder mit dem Einbau von Dollen, welche zu vermörteln sind, eingebaut werden. Elastomerlager haben eine gute Alterungsbeständigkeit, bestehen aus synthetischem Kautschuk und sind meistens für einen Temperaturbereich von - 25°C bis + 50°C ausgelegt. Allgemeine Regeln sind in der DIN EN 1337-3 zu finden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Unbewehrte Elastomerlager===<br />
<br />
Unbewehrte Elastomerlager nehmen ''Vertikallasten'', ''geringe Verdrehungen'' und ''begrenzte Horizontalverschiebungen'' auf. Um das „Wandern“ der Lager zu verhindern, dürfen sie nur bei ruhenden Belastungen zum Einsatz kommen. Sie werden in großformatigen Platten geliefert und können zugeschnitten werden. Meistens bestehen sie aus vulkanisiertem Chloropren-Kautschuk. Die Lager müssen stets dick genug sein, um direkte Berührungen der Betonbauteile zu vermeiden. Druckspannungen von ca. 12 N/mm² sind bei normalen Lagergeometrien keine Seltenheit und zulässig <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Es gibt auch Sonderformen von unbewehrten Elastomerlagern, die durch eine Veränderung der Oberflächen- und Querschnittsgestaltung erzielt werden. So kann durch eine Lochung oder Noppung das Druck-Stauchungs-Verhalten positiv beeinflusst und eine gleichmäßigere Spannungsverteilung erzielt werden. Das Ganze funktioniert so, dass das Lager bei Belastung zunächst weich nachgibt, da das Lagermaterial erst die Hohlräume ausfüllen muss. Wenn dies geschehen ist, entsteht durch die progressive Verformung ein höherer Widerstand <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Verformungsgleitlager===<br />
<br />
Um ''größere Bewegungen'' zwischen Bauteilen zu ermöglichen, kann anstatt eines dicken unbewehrten Elastomerlagers, das nur kleine Bewegungen zulässt, ein Verformungsgleitlager verbaut werden. Dieses nimmt Bewegungen mit Hilfe von geschmiert oder ungeschmiert aufeinander gleitenden Folien auf. Die Folien gibt es ebenfalls in Form von vulkanisiertem Kautschuk oder als kohlefaserverstärkte Kunststoffplatten. Um Unebenheiten oder hohe Kantenpressungen zu verhindern, werden die Folien oder Kunststoffplatten bei Bedarf außen mit Schaumstoff oder Elastomer kaschiert. Als Lager zwischen Fertigteilen sollten die Gleitlager mindestens 4 mm stark sein <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Bewehrte Elastomerlager===<br />
<br />
Wenn ein unbewehrtes Lager an die Grenzen seiner zulässigen ''Verdrehung'', ''Pressung'' oder ''Schubverformung'' kommt, sind bewehrte Elastomerlager eine gute aber teurere Alternative. Sie haben meist eine viereckige oder kreisrunde Form, welche nicht zugeschnitten werden kann. Die Hersteller bieten meist nur vorgefertigte Standardlagergrößen an. Um den höheren Beanspruchungen stand zuhalten, haben diese Lager mehrere symmetrisch und im gleichem Abstand voneinander flach angeordnete Bewehrungseinlagen. Die Einlagen gibt es aus Stahlblech oder textilen Geweben, welche mittels Warmvulkanisation mit den einzelnen Elastomerschichten verbunden werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Quellen==<br />
<br />
<references/><br />
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{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-white.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite in Bearbeitung|}}<br />
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[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Fertigteile_-_Transport_und_Montage&diff=14821Fertigteile - Transport und Montage2023-10-04T14:46:31Z<p>Gbolle: /* Transport */</p>
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<div>[[Datei:Transport Fertigteilstütze inklusive Fundament.jpg|right|thumb|500px|Transport von zwei Fertigteilstützen mit Fundament <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Diese Seite gibt einige Informationen und Hinweise zu den Transport- und Montagevorgängen von Betonfertigteilen sowie den damit verbundenen Besonderheiten.<br><br />
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<br />
==Transport==<br />
<br />
[[Datei:Transport von zwei Trägern innerhalb des Fertigteilwerks.jpg|right|thumb|250px|Transport im Fertigteilwerk <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Um ein Fertigteil überhaupt bewegen zu können, müssen bei der Bemessung besondere Belastungszustände (Zwischenzustände) berücksichtigt werden. Denn während des Aushebens aus der Schalung sowie beim Transport, der Lagerung und der [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] eines Fertigteiles wirken andere Kräfte auf das Bauteil ein, als im eingebauten und belasteten Zustand. Dies liegt daran, dass die Fertigteile mit [[Fertigteile - Transport und Montage#Transportanker|Transportankern]] versehen sind, an denen Anschlagmittel (z.B. Kettenhaken, Schäkel, usw.) befestigt werden können, um sie mit Hilfe eines Krans zu bewegen. Um die Bemessung und [[Fertigteile - Herstellung|Herstellung eines Fertigteils]] wirtschaftlich zu halten, sollte darauf geachtet werden, dass die Zwischenzustände nicht maßgebend für die Bemessung der Fertigteile werden <ref name = "Q1"> Peter Bindseil, Stahlbetonbau Fertigteile nach Eurocode 2 - Konstruktion - Berechnung - Ausführung, 4. Auflage, Köln, 2012 </ref>. Um die Handhabung im Werk und während der Montage zu erleichtern, werden die Fertigteile mit den größtmöglichen Abmessungen, welche nur durch den Transport und das Montagegewicht beschränkt sind, gefertigt <ref name = "Q2"> Hubert Bachmann, Alfred Steinle, Volker Hahn, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 2. aktualisierte Auflage, Berlin, 2010 </ref>. <br />
<br />
Es gibt einige Möglichkeiten, um die Fertigteile vom Werk zur Baustelle zu transportieren. Allerdings ist in den meisten Fällen der Straßentransport der günstigste, denn für den Transport auf Schienen sollten beispielsweise ein Gleisanschluss und Entladungsvorrichtungen vorhanden sein. Der Wasser- oder Lufttransport gestaltet sich dementsprechend noch schwieriger. Ohne den zusätzlichen Einsatz von Straßentransporten sind Schienen-, Wasser- und Lufttransporte nur in den seltensten Fällen möglich <ref name = "Q1"></ref>. Für einen Straßentransport ohne Sondergenehmigung sind die höchstzulässigen Abmessungen begrenzt auf eine Breite von 2,55 m, eine Höhe von 4,00 m, eine Länge von 15,50 m und ein Gesamtgewicht von 40 t. Mit einer Jahresdauergenehmigung sind Breiten bis 3,00 m, Höhen bis 4,00 m, Längen bis 24,00 m und ein Gesamtgewicht bis 48 t möglich <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Montage==<br />
<br />
Schon bei der Planung sollte die Größe der Fertigteile, die benötigten Hebezeuge und die Verbindungstechnik auf die Montagefolge abgestimmt werden. Bei der Verbindungstechnik wird zwischen einer Vollmontage mit trockenen Schraub- oder Schweißverbindungen und Verbindungen mit nachträglich ergänztem Ortbeton unterschieden <ref name = "Q1"></ref>. Häufig angewendete Montagefolgen sind die vertikale- und die horizontale Montage <ref name = "Q2"></ref>. <br />
<br />
Bei der '''vertikalen Montage''' werden die Fertigteile mit einem Autokran geschossweise verlegt <ref name = "Q2"></ref>. Der Kran kann schwere Elemente versetzen, muss aber aufgrund seines begrenzten Schwenkbereiches nach erfolgter Montage des vertikalen Bauabschnittes versetzt werden <ref name = "Q1"></ref>. Bei der '''horizontalen Montage''' werden die Elemente feldweise über die ganze Gebäudehöhe mit einem Turmdrehkran verlegt <ref name = "Q2"></ref>. Der große Schwenkbereich des Kranes hat allerdings den Nachteil, dass bei großer Ausladung nur relativ leichte Fertigteile bewegt werden können <ref name = "Q1"></ref>. Es können auch beide Montagearten miteinander kombiniert werden. Dann ist es in der Regel so, dass der Autokran mit seinen hohen Kosten tageweise angemietet wird und der Turmdrehkran während der gesamten Bauzeit zur Verfügung steht <ref name = "Q2"></ref>. So werden beispielsweise lange [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]] mit einem Autokran in vertikaler Montagefolge und trockener Verbindung errichtet. Anschließend können dann leichte Bauteile wie Unterzüge, Decken- und Fassadenelemente mit einem Turmdrehkran in horizontaler Montagefolge eingebaut und gegebenenfalls mit Ortbeton ergänzt werden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
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==Verankerungssysteme==<br />
===Transportanker===<br />
<br />
Um die Fertigteile während der Herstellung im Werk und bei den Transport- sowie Montageprozessen bewegen zu können, werden Transportanker benötigt. Sie dürfen in der Regel nicht als dauerhaft tragende Verbindungen eingesetzt werden, denn sie sind meist nur für zeitlich begrenzte und sich wiederholende Transportvorgänge ausgelegt. Nur wenn die Anker aus nichtrostendem Stahl bestehen, dürfen sie nach der Montage im Beton verbleiben. Typische Transportanker sind beispielsweise Seilschlaufen, Schraubhülsen oder Kugelkopfanker. Für die Sicherheit der am Transport beteiligten Personen sind die Berufsgenossenschaften zuständig. Sicherheitsregeln für Transportanker und Transportankersysteme können in den VDI-Richtlinien (Verein Deutscher Ingenieure) nachgelesen werden <ref name = "Q1"></ref>. <br />
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====Seilschlaufen====<br />
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[[Datei:Seilschlaufen.jpg|right|thumb|250px|Seilschlaufen <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
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Seilschlaufen oder auch Drahtseilanker genannt, bestehen aus einem Stahldrahtseil, welches nach dem Betonieren aus der glatten Fertigteiloberfläche herausragt. Es ist darauf zu achten, dass die Seilschlaufen bei der Lagerung und dem Transport nicht durch Umknicken beschädigt werden. Des Weiteren stellen sie eine Unfallgefahr dar und müssen entweder durch Aufbeton verdeckt oder nach der Montage abgeschnitten werden. Deshalb gibt es die Möglichkeit, eine Vertiefung in der Betonfläche mithilfe eines Schalungskörpers herzustellen, in dem sich dann die versenkte Schlaufe befindet <ref name = "Q1"></ref>. Alternativ kann auch ein vorgefertigtes Seilschlaufensystem verwendet werden, welches nach dem Transport im Bauwerk verbleiben und als Bestandteil einer Fugenverbindung zwischen zwei Bauteilen genutzt werden kann. Als Anschlagmittel beim Versetzen des Fertigteils kommen Schäkel oder Kettenhaken zum Einsatz. Diese ermöglichen effiziente Hebevorgänge sowie ein schnelles An- und Abhängen <ref name = "Q3"> Peikko, WRA Drahtseilanker, https://d76yt12idvq5b.cloudfront.net/file/dl/i/gO3cwg/zD1ZXfbo49usbg7XpqXQaw/WRADE001TMAWeb.pdf </ref>.<br />
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====Schraubhülsen====<br />
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[[Datei:Schraubhülse mit Profilierte Wellenanker .jpg|right|thumb|250px|Schraubhülse mit Wellenanker <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]] <br />
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Schraubhülsen werden mit Ankern aus Betonstahl, Seilschlaufen oder anderen Ankerkonstruktionen eingebaut. Der Einbau soll so erfolgen, dass die Hülse bündig mit der Betonoberfläche abschließt. Zum Schutz des Gewindes wird eine Kunststoffkappe auf die Hülse gesteckt. Als Anschlagmittel verwendet man einschraubbare Seilschlaufen oder Ösen, die mehrfach verwendet werden können. Es ist stets auf eine ausreichende Einschraubtiefe zu achten, da diese Anker auch als dauernd tragende Verbindungsmittel zur Anwendung kommen dürfen <ref name = "Q1"></ref>. <br />
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====Kugelkopfanker====<br />
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[[Datei:Kugelkopfanker.jpg|right|thumb|200px||right|thumb|250px|Kugelkopfanker <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]] <br />
<br />
Kugelkopfanker werden bei großen Lasten verwendet. Diese Art der Transportanker ist sehr robust und kann für den wiederholten Einsatz genutzt werden. Der Kopf eines solchen Ankers hat die Form einer Kugelkalotte. Der Kugelkopfanker wird zusammen mit einem halbkugelförmigen Aussparungskörper einbetoniert, so dass der Kopf vollständig in der Betonoberfläche versenkt ist <ref name = "Q1"></ref>. Nach dem Entfernen des Aussparungskörpers wird eine Universalkopf-Kupplung montiert, in die sich ein Kettenhaken für den Transport einhängen lässt <ref name = "Q4"> Halfen, DEHA KKT Kugelkopf-Transportankersystem, https://www.halfen.com/PDF-Dateien/Druckschriften/Technische%20Produktinformationen/HALFEN%20DEHA_KKT_22-2-DE.pdf </ref>.<br />
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===Einbetonierte Verankerungen===<br />
<br />
Einbetonierte Verankerungen bringen einige Vorteile mit sich. Beispielsweise vermeiden sie eine Beschädigung der Bewehrung wie es bei nachträglichen Befestigungen der Fall sein kann. Des Weiteren lassen sie sich sehr genau positionieren und können große Lasten mithilfe von zusätzlicher Verankerungsbewehrung einleiten. Hinzu kommt, dass sie den Beton im unbelasteten Zustand nicht beanspruchen und so geringere Randabstände als mit Spreizdübeln möglich sind. Häufig kommen Ankerschienen, Ankerplatten oder Schraubhülsen zum Einsatz <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
====Ankerschiene====<br />
<br />
Ankerschienen bestehen aus kaltverformten oder warmgewalzten C-förmigen Profilen, auf dessen Rückseite zwei oder mehrere Ankerbolzen bzw. T-förmige Anker aufgebracht sind. Die Ankerbolzen sorgen für die Verankerung im Beton und dürfen unter Einhaltung der Einbaubedingungen sogar in der Betonzugzone angeordnet werden. Sie werden so in die Fertigteile eingebaut, dass sie bündig mit der Betonoberfläche abschließen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
In das C-förmige Profil lassen sich Hammerkopfschrauben einziehen, mit der sich beliebige Konstruktionen befestigen lassen. Senkrecht zur Schienenachse können Zug- und Querkräfte über die Schrauben weiter geleitet werden. Über die Schienenlängsrichtung lassen sich diese Kräfte nur einleiten, wenn die Schieneninnenkante und die Schraubenköpfe mit einer Profilierung ausgestattet sind. Werden die Ankerschienen im Außenbereich eingesetzt, z.B. zur Befestigung von Fassadenelementen, so sollten sie und ihre Verbindungsmittel aus nichtrostendem Stahl bestehen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
====Ankerplatte mit Kopfbolzen====<br />
<br />
Dieses Verankerungssystem besteht aus einer Stahlplatte, auf deren Rückseite Kopfbolzen oder Bewehrungsstäbe befestigt sind. So lassen sich wesentlich höhere Lasten als mit einer Ankerschiene übertragen. Die Kopfbolzen der Ankerplatte bilden die Verankerung im Beton und sind in der Lage, Zug-, Quer- und Schrägzugkräfte einzuleiten <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
Die Tragfähigkeit der Bolzen ist abhängig von deren [[Verankerungslänge|Verankerungslänge]] (Bolzenlänge) und kann erhöht werden, indem mehrere Bolzen mit einem aufgesetzten Polsterring im Kopfbereich aneinandergeschweißt werden. So wird gewährleistet, dass die zu verankernde Last nur über den letzten Bolzenkopf in den Beton übertragen wird. Unter gewissen Voraussetzungen können mit Hilfe von Rückhängebügeln die Bolzenzugkräfte in die Betondruckzone eingeleitet werden. Für gewöhnlich werden anstatt eines Einzelankers eher Ankerplatten mit Ankergruppen verwendet. Bei mehreren Einzelbolzen überlagern sich die möglichen Ausbruchkegel und die Traglast je Bolzen wird reduziert <ref name = "Q1"></ref>.<br />
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==Elementfugen==<br />
<br />
Im Gegensatz zu der Ortbetonbauweise wird im Fertigteilbau erst später das Tragwerk aus einzelnen Fertigteilen zusammengefügt. Aus diesem Grund müssen die Elementfugen in Form einer kraftschlüssigen Verbindung ausgeführt werden <ref name = "Q2"></ref>. Fugenverbindungen können in Form eines Fugenvergusses oder durch konzentriert angeordnete Schraub- und Schweißverbindungen hergestellt werden. In Deutschland wird der Fugenverguss meist bevorzugt. Generell wird zwischen horizontalen und vertikalen Fugen unterschieden <ref name = "Q1"></ref>. <br />
<br />
===Horizontalfugen===<br />
<br />
Horizontalfugen werden häufig durch Längsdruckspannungen der Auflasten zumindest teilweise überdrückt. Somit ist eine Verzahnung oder eine Fugenbewehrung meist nicht erforderlich. Oft werden einzubauende Elemente einfach in ein Mörtelbett gesetzt oder mit Mörtel unterstopft <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Vertikalfugen===<br />
<br />
Vertikalfugen hingegen werden in der Regel nicht durch Belastungen senkrecht zur Fuge überdrückt. Aus diesem Grund müssen sie oftmals mit einer Verzahnung oder einer kontinuierlichen Fugenquerbewehrung versehen werden. Eine gute Möglichkeit der Fugenbewehrung kann mit Hilfe von [[Fertigteile - Transport und Montage#Seilschlaufen|Seilschlaufen]] erzielt werden. Diese sind gleichmäßig über die gesamte Fugenlänge verteilt und werden durch eine zusätzliche Fugenlängsbewehrung und flüssigen Vergussmörtel kraftschlüssig verbunden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
Mittlerweile kommen auch schon spezielle Vergussmörtel zum Einsatz, die noch bessere Eigenschaften aufweisen. So gibt es die Möglichkeit, einen thixotropen Mörtel zu verwenden, der dank seiner Steifigkeit nach dem Verfüllen lediglich ein Glattziehen der Mörtelfuge erfordert. Das Abdichten und Nachbearbeiten der Fuge wird somit überflüssig und spart eine Menge Zeit <ref name = "Q5"> BFT International, Wirtschaftliches Verbinden von Betonfertigteilen, https://www.bft-international.com/de/artikel/bft_2012-03_Wirtschaftliches_Verbinden_von_Betonfertigteilen_1390913.html </ref>.<br />
<br />
==Lager (Elastomere)==<br />
<br />
Elastomerlager werden zum Übertragen von Auflagerkräften und zum Ausgleichen von Bewegungen zwischen zwei Bauteilen eingesetzt. So wird eine zwängungsarme Verbindung erreicht, die ''Verdrehungen'' und ''Verschiebungen'' durch ihre elastische Verformung aufnimmt. Die Lager können beispielsweise mit Hilfe einer Randverklebung oder mit dem Einbau von Dollen, welche zu vermörteln sind, eingebaut werden. Elastomerlager haben eine gute Alterungsbeständigkeit, bestehen aus synthetischem Kautschuk und sind meistens für einen Temperaturbereich von - 25°C bis + 50°C ausgelegt. Allgemeine Regeln sind in der DIN EN 1337-3 zu finden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Unbewehrte Elastomerlager===<br />
<br />
Unbewehrte Elastomerlager nehmen ''Vertikallasten'', ''geringe Verdrehungen'' und ''begrenzte Horizontalverschiebungen'' auf. Um das „Wandern“ der Lager zu verhindern, dürfen sie nur bei ruhenden Belastungen zum Einsatz kommen. Sie werden in großformatigen Platten geliefert und können zugeschnitten werden. Meistens bestehen sie aus vulkanisiertem Chloropren-Kautschuk. Die Lager müssen stets dick genug sein, um direkte Berührungen der Betonbauteile zu vermeiden. Druckspannungen von ca. 12 N/mm² sind bei normalen Lagergeometrien keine Seltenheit und zulässig <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Es gibt auch Sonderformen von unbewehrten Elastomerlagern, die durch eine Veränderung der Oberflächen- und Querschnittsgestaltung erzielt werden. So kann durch eine Lochung oder Noppung das Druck-Stauchungs-Verhalten positiv beeinflusst und eine gleichmäßigere Spannungsverteilung erzielt werden. Das Ganze funktioniert so, dass das Lager bei Belastung zunächst weich nachgibt, da das Lagermaterial erst die Hohlräume ausfüllen muss. Wenn dies geschehen ist, entsteht durch die progressive Verformung ein höherer Widerstand <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Verformungsgleitlager===<br />
<br />
Um ''größere Bewegungen'' zwischen Bauteilen zu ermöglichen, kann anstatt eines dicken unbewehrten Elastomerlagers, das nur kleine Bewegungen zulässt, ein Verformungsgleitlager verbaut werden. Dieses nimmt Bewegungen mit Hilfe von geschmiert oder ungeschmiert aufeinander gleitenden Folien auf. Die Folien gibt es ebenfalls in Form von vulkanisiertem Kautschuk oder als kohlefaserverstärkte Kunststoffplatten. Um Unebenheiten oder hohe Kantenpressungen zu verhindern, werden die Folien oder Kunststoffplatten bei Bedarf außen mit Schaumstoff oder Elastomer kaschiert. Als Lager zwischen Fertigteilen sollten die Gleitlager mindestens 4 mm stark sein <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Bewehrte Elastomerlager===<br />
<br />
Wenn ein unbewehrtes Lager an die Grenzen seiner zulässigen ''Verdrehung'', ''Pressung'' oder ''Schubverformung'' kommt, sind bewehrte Elastomerlager eine gute aber teurere Alternative. Sie haben meist eine viereckige oder kreisrunde Form, welche nicht zugeschnitten werden kann. Die Hersteller bieten meist nur vorgefertigte Standardlagergrößen an. Um den höheren Beanspruchungen stand zuhalten, haben diese Lager mehrere symmetrisch und im gleichem Abstand voneinander flach angeordnete Bewehrungseinlagen. Die Einlagen gibt es aus Stahlblech oder textilen Geweben, welche mittels Warmvulkanisation mit den einzelnen Elastomerschichten verbunden werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Quellen==<br />
<br />
<references/><br />
<br />
{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-white.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite in Bearbeitung|}}<br />
<br />
[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Fertigteile_-_Transport_und_Montage&diff=14820Fertigteile - Transport und Montage2023-10-03T20:05:52Z<p>Gbolle: </p>
<hr />
<div>[[Datei:Transport Fertigteilstütze inklusive Fundament.jpg|right|thumb|500px|Transport von zwei Fertigteilstützen mit Fundament <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Diese Seite gibt einige Informationen und Hinweise zu den Transport- und Montagevorgängen von Betonfertigteilen sowie den damit verbundenen Besonderheiten.<br><br />
<br />
<br />
==Transport==<br />
<br />
[[Datei:Transport von zwei Trägern innerhalb des Fertigteilwerks.jpg|right|thumb|250px|Transport im Fertigteilwerk <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Um ein Fertigteil überhaupt bewegen zu können, müssen bei der Bemessung besondere Belastungszustände (Zwischenzustände) berücksichtigt werden. Denn während des Aushebens aus der Schalung sowie beim [[Fertigteile - Transport und Montage#Transport|Transport]], der Lagerung und der [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] eines Fertigteiles, wirken andere Kräfte auf das Bauteil ein, als im eingebauten und belasteten Zustand. Dies liegt daran, dass die Fertigteile mit [[Fertigteile - Transport und Montage#Transportanker|Transportankern]] versehen sind, an denen Anschlagmittel (z.B. Kettenhaken, Schäkel, usw.) befestigt werden können, um sie mit Hilfe eines Krans zu bewegen. Um die Bemessung und [[Fertigteile - Herstellung|Herstellung eines Fertigteils]] wirtschaftlich zu halten, sollte darauf geachtet werden, dass die Zwischenzustände nicht maßgebend für die Bemessung der Fertigteile werden <ref name = "Q1"> Peter Bindseil, Stahlbetonbau Fertigteile nach Eurocode 2 - Konstruktion - Berechnung - Ausführung, 4. Auflage, Köln, 2012 </ref>. Um die Handhabung im Werk und während der Montage zu erleichtern, werden die Fertigteile mit den größtmöglichen Abmessungen, welche nur durch den Transport und das Montagegewicht beschränkt sind, gefertigt <ref name = "Q2"> Hubert Bachmann, Alfred Steinle, Volker Hahn, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 2. aktualisierte Auflage, Berlin, 2010 </ref>. <br />
<br />
Es gibt einige Möglichkeiten, um die Fertigteile vom Werk zur Baustelle zu transportieren. Allerdings ist in den meisten Fällen der Straßentransport der günstigste, denn für den Transport auf Schienen sollten beispielsweise ein Gleisanschluss und Entladungsvorrichtungen vorhanden sein. Der Wasser- oder Lufttransport gestaltet sich dementsprechend noch schwieriger. Ohne den zusätzlichen Einsatz von Straßentransporten sind Schienen-, Wasser- und Lufttransporte nur in den seltensten Fällen möglich <ref name = "Q1"></ref>. Für einen Straßentransport ohne Sondergenehmigung sind die höchstzulässigen Abmessungen begrenzt auf eine Breite von 2,55 m, eine Höhe von 4,00 m, eine Länge von 15,50 m und ein Gesamtgewicht von 40 t. Mit einer Jahresdauergenehmigung sind Breiten bis 3,00 m, Höhen bis 4,00 m, Längen bis 24,00 m und ein Gesamtgewicht bis 48 t möglich <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Montage==<br />
<br />
Schon bei der Planung sollte die Größe der Fertigteile, die benötigten Hebezeuge und die Verbindungstechnik auf die Montagefolge abgestimmt werden. Bei der Verbindungstechnik wird zwischen einer Vollmontage mit trockenen Schraub- oder Schweißverbindungen und Verbindungen mit nachträglich ergänztem Ortbeton unterschieden <ref name = "Q1"></ref>. Häufig angewendete Montagefolgen sind die vertikale- und die horizontale Montage <ref name = "Q2"></ref>. <br />
<br />
Bei der '''vertikalen Montage''' werden die Fertigteile mit einem Autokran geschossweise verlegt <ref name = "Q2"></ref>. Der Kran kann schwere Elemente versetzen, muss aber aufgrund seines begrenzten Schwenkbereiches nach erfolgter Montage des vertikalen Bauabschnittes versetzt werden <ref name = "Q1"></ref>. Bei der '''horizontalen Montage''' werden die Elemente feldweise über die ganze Gebäudehöhe mit einem Turmdrehkran verlegt <ref name = "Q2"></ref>. Der große Schwenkbereich des Kranes hat allerdings den Nachteil, dass bei großer Ausladung nur relativ leichte Fertigteile bewegt werden können <ref name = "Q1"></ref>. Es können auch beide Montagearten miteinander kombiniert werden. Dann ist es in der Regel so, dass der Autokran mit seinen hohen Kosten tageweise angemietet wird und der Turmdrehkran während der gesamten Bauzeit zur Verfügung steht <ref name = "Q2"></ref>. So werden beispielsweise lange [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]] mit einem Autokran in vertikaler Montagefolge und trockener Verbindung errichtet. Anschließend können dann leichte Bauteile wie Unterzüge, Decken- und Fassadenelemente mit einem Turmdrehkran in horizontaler Montagefolge eingebaut und gegebenenfalls mit Ortbeton ergänzt werden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Verankerungssysteme==<br />
===Transportanker===<br />
<br />
Um die Fertigteile während der Herstellung im Werk und bei den Transport- sowie Montageprozessen bewegen zu können, werden Transportanker benötigt. Sie dürfen in der Regel nicht als dauerhaft tragende Verbindungen eingesetzt werden, denn sie sind meist nur für zeitlich begrenzte und sich wiederholende Transportvorgänge ausgelegt. Nur wenn die Anker aus nichtrostendem Stahl bestehen, dürfen sie nach der Montage im Beton verbleiben. Typische Transportanker sind beispielsweise Seilschlaufen, Schraubhülsen oder Kugelkopfanker. Für die Sicherheit der am Transport beteiligten Personen sind die Berufsgenossenschaften zuständig. Sicherheitsregeln für Transportanker und Transportankersysteme können in den VDI-Richtlinien (Verein Deutscher Ingenieure) nachgelesen werden <ref name = "Q1"></ref>. <br />
<br />
====Seilschlaufen====<br />
<br />
[[Datei:Seilschlaufen.jpg|right|thumb|250px|Seilschlaufen <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Seilschlaufen oder auch Drahtseilanker genannt, bestehen aus einem Stahldrahtseil, welches nach dem Betonieren aus der glatten Fertigteiloberfläche herausragt. Es ist darauf zu achten, dass die Seilschlaufen bei der Lagerung und dem Transport nicht durch Umknicken beschädigt werden. Des Weiteren stellen sie eine Unfallgefahr dar und müssen entweder durch Aufbeton verdeckt oder nach der Montage abgeschnitten werden. Deshalb gibt es die Möglichkeit, eine Vertiefung in der Betonfläche mithilfe eines Schalungskörpers herzustellen, in dem sich dann die versenkte Schlaufe befindet <ref name = "Q1"></ref>. Alternativ kann auch ein vorgefertigtes Seilschlaufensystem verwendet werden, welches nach dem Transport im Bauwerk verbleiben und als Bestandteil einer Fugenverbindung zwischen zwei Bauteilen genutzt werden kann. Als Anschlagmittel beim Versetzen des Fertigteils kommen Schäkel oder Kettenhaken zum Einsatz. Diese ermöglichen effiziente Hebevorgänge sowie ein schnelles An- und Abhängen <ref name = "Q3"> Peikko, WRA Drahtseilanker, https://d76yt12idvq5b.cloudfront.net/file/dl/i/gO3cwg/zD1ZXfbo49usbg7XpqXQaw/WRADE001TMAWeb.pdf </ref>.<br />
<br />
====Schraubhülsen====<br />
<br />
[[Datei:Schraubhülse mit Profilierte Wellenanker .jpg|right|thumb|250px|Schraubhülse mit Wellenanker <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]] <br />
<br />
Schraubhülsen werden mit Ankern aus Betonstahl, Seilschlaufen oder anderen Ankerkonstruktionen eingebaut. Der Einbau soll so erfolgen, dass die Hülse bündig mit der Betonoberfläche abschließt. Zum Schutz des Gewindes wird eine Kunststoffkappe auf die Hülse gesteckt. Als Anschlagmittel verwendet man einschraubbare Seilschlaufen oder Ösen, die mehrfach verwendet werden können. Es ist stets auf eine ausreichende Einschraubtiefe zu achten, da diese Anker auch als dauernd tragende Verbindungsmittel zur Anwendung kommen dürfen <ref name = "Q1"></ref>. <br />
<br />
====Kugelkopfanker====<br />
<br />
[[Datei:Kugelkopfanker.jpg|right|thumb|200px||right|thumb|250px|Kugelkopfanker <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]] <br />
<br />
Kugelkopfanker werden bei großen Lasten verwendet. Diese Art der Transportanker ist sehr robust und kann für den wiederholten Einsatz genutzt werden. Der Kopf eines solchen Ankers hat die Form einer Kugelkalotte. Der Kugelkopfanker wird zusammen mit einem halbkugelförmigen Aussparungskörper einbetoniert, so dass der Kopf vollständig in der Betonoberfläche versenkt ist <ref name = "Q1"></ref>. Nach dem Entfernen des Aussparungskörpers wird eine Universalkopf-Kupplung montiert, in die sich ein Kettenhaken für den Transport einhängen lässt <ref name = "Q4"> Halfen, DEHA KKT Kugelkopf-Transportankersystem, https://www.halfen.com/PDF-Dateien/Druckschriften/Technische%20Produktinformationen/HALFEN%20DEHA_KKT_22-2-DE.pdf </ref>.<br />
<br />
===Einbetonierte Verankerungen===<br />
<br />
Einbetonierte Verankerungen bringen einige Vorteile mit sich. Beispielsweise vermeiden sie eine Beschädigung der Bewehrung wie es bei nachträglichen Befestigungen der Fall sein kann. Des Weiteren lassen sie sich sehr genau positionieren und können große Lasten mithilfe von zusätzlicher Verankerungsbewehrung einleiten. Hinzu kommt, dass sie den Beton im unbelasteten Zustand nicht beanspruchen und so geringere Randabstände als mit Spreizdübeln möglich sind. Häufig kommen Ankerschienen, Ankerplatten oder Schraubhülsen zum Einsatz <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
====Ankerschiene====<br />
<br />
Ankerschienen bestehen aus kaltverformten oder warmgewalzten C-förmigen Profilen, auf dessen Rückseite zwei oder mehrere Ankerbolzen bzw. T-förmige Anker aufgebracht sind. Die Ankerbolzen sorgen für die Verankerung im Beton und dürfen unter Einhaltung der Einbaubedingungen sogar in der Betonzugzone angeordnet werden. Sie werden so in die Fertigteile eingebaut, dass sie bündig mit der Betonoberfläche abschließen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
In das C-förmige Profil lassen sich Hammerkopfschrauben einziehen, mit der sich beliebige Konstruktionen befestigen lassen. Senkrecht zur Schienenachse können Zug- und Querkräfte über die Schrauben weiter geleitet werden. Über die Schienenlängsrichtung lassen sich diese Kräfte nur einleiten, wenn die Schieneninnenkante und die Schraubenköpfe mit einer Profilierung ausgestattet sind. Werden die Ankerschienen im Außenbereich eingesetzt, z.B. zur Befestigung von Fassadenelementen, so sollten sie und ihre Verbindungsmittel aus nichtrostendem Stahl bestehen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
====Ankerplatte mit Kopfbolzen====<br />
<br />
Dieses Verankerungssystem besteht aus einer Stahlplatte, auf deren Rückseite Kopfbolzen oder Bewehrungsstäbe befestigt sind. So lassen sich wesentlich höhere Lasten als mit einer Ankerschiene übertragen. Die Kopfbolzen der Ankerplatte bilden die Verankerung im Beton und sind in der Lage, Zug-, Quer- und Schrägzugkräfte einzuleiten <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
Die Tragfähigkeit der Bolzen ist abhängig von deren [[Verankerungslänge|Verankerungslänge]] (Bolzenlänge) und kann erhöht werden, indem mehrere Bolzen mit einem aufgesetzten Polsterring im Kopfbereich aneinandergeschweißt werden. So wird gewährleistet, dass die zu verankernde Last nur über den letzten Bolzenkopf in den Beton übertragen wird. Unter gewissen Voraussetzungen können mit Hilfe von Rückhängebügeln die Bolzenzugkräfte in die Betondruckzone eingeleitet werden. Für gewöhnlich werden anstatt eines Einzelankers eher Ankerplatten mit Ankergruppen verwendet. Bei mehreren Einzelbolzen überlagern sich die möglichen Ausbruchkegel und die Traglast je Bolzen wird reduziert <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Elementfugen==<br />
<br />
Im Gegensatz zu der Ortbetonbauweise wird im Fertigteilbau erst später das Tragwerk aus einzelnen Fertigteilen zusammengefügt. Aus diesem Grund müssen die Elementfugen in Form einer kraftschlüssigen Verbindung ausgeführt werden <ref name = "Q2"></ref>. Fugenverbindungen können in Form eines Fugenvergusses oder durch konzentriert angeordnete Schraub- und Schweißverbindungen hergestellt werden. In Deutschland wird der Fugenverguss meist bevorzugt. Generell wird zwischen horizontalen und vertikalen Fugen unterschieden <ref name = "Q1"></ref>. <br />
<br />
===Horizontalfugen===<br />
<br />
Horizontalfugen werden häufig durch Längsdruckspannungen der Auflasten zumindest teilweise überdrückt. Somit ist eine Verzahnung oder eine Fugenbewehrung meist nicht erforderlich. Oft werden einzubauende Elemente einfach in ein Mörtelbett gesetzt oder mit Mörtel unterstopft <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Vertikalfugen===<br />
<br />
Vertikalfugen hingegen werden in der Regel nicht durch Belastungen senkrecht zur Fuge überdrückt. Aus diesem Grund müssen sie oftmals mit einer Verzahnung oder einer kontinuierlichen Fugenquerbewehrung versehen werden. Eine gute Möglichkeit der Fugenbewehrung kann mit Hilfe von [[Fertigteile - Transport und Montage#Seilschlaufen|Seilschlaufen]] erzielt werden. Diese sind gleichmäßig über die gesamte Fugenlänge verteilt und werden durch eine zusätzliche Fugenlängsbewehrung und flüssigen Vergussmörtel kraftschlüssig verbunden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
Mittlerweile kommen auch schon spezielle Vergussmörtel zum Einsatz, die noch bessere Eigenschaften aufweisen. So gibt es die Möglichkeit, einen thixotropen Mörtel zu verwenden, der dank seiner Steifigkeit nach dem Verfüllen lediglich ein Glattziehen der Mörtelfuge erfordert. Das Abdichten und Nachbearbeiten der Fuge wird somit überflüssig und spart eine Menge Zeit <ref name = "Q5"> BFT International, Wirtschaftliches Verbinden von Betonfertigteilen, https://www.bft-international.com/de/artikel/bft_2012-03_Wirtschaftliches_Verbinden_von_Betonfertigteilen_1390913.html </ref>.<br />
<br />
==Lager (Elastomere)==<br />
<br />
Elastomerlager werden zum Übertragen von Auflagerkräften und zum Ausgleichen von Bewegungen zwischen zwei Bauteilen eingesetzt. So wird eine zwängungsarme Verbindung erreicht, die ''Verdrehungen'' und ''Verschiebungen'' durch ihre elastische Verformung aufnimmt. Die Lager können beispielsweise mit Hilfe einer Randverklebung oder mit dem Einbau von Dollen, welche zu vermörteln sind, eingebaut werden. Elastomerlager haben eine gute Alterungsbeständigkeit, bestehen aus synthetischem Kautschuk und sind meistens für einen Temperaturbereich von - 25°C bis + 50°C ausgelegt. Allgemeine Regeln sind in der DIN EN 1337-3 zu finden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Unbewehrte Elastomerlager===<br />
<br />
Unbewehrte Elastomerlager nehmen ''Vertikallasten'', ''geringe Verdrehungen'' und ''begrenzte Horizontalverschiebungen'' auf. Um das „Wandern“ der Lager zu verhindern, dürfen sie nur bei ruhenden Belastungen zum Einsatz kommen. Sie werden in großformatigen Platten geliefert und können zugeschnitten werden. Meistens bestehen sie aus vulkanisiertem Chloropren-Kautschuk. Die Lager müssen stets dick genug sein, um direkte Berührungen der Betonbauteile zu vermeiden. Druckspannungen von ca. 12 N/mm² sind bei normalen Lagergeometrien keine Seltenheit und zulässig <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Es gibt auch Sonderformen von unbewehrten Elastomerlagern, die durch eine Veränderung der Oberflächen- und Querschnittsgestaltung erzielt werden. So kann durch eine Lochung oder Noppung das Druck-Stauchungs-Verhalten positiv beeinflusst und eine gleichmäßigere Spannungsverteilung erzielt werden. Das Ganze funktioniert so, dass das Lager bei Belastung zunächst weich nachgibt, da das Lagermaterial erst die Hohlräume ausfüllen muss. Wenn dies geschehen ist, entsteht durch die progressive Verformung ein höherer Widerstand <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Verformungsgleitlager===<br />
<br />
Um ''größere Bewegungen'' zwischen Bauteilen zu ermöglichen, kann anstatt eines dicken unbewehrten Elastomerlagers, das nur kleine Bewegungen zulässt, ein Verformungsgleitlager verbaut werden. Dieses nimmt Bewegungen mit Hilfe von geschmiert oder ungeschmiert aufeinander gleitenden Folien auf. Die Folien gibt es ebenfalls in Form von vulkanisiertem Kautschuk oder als kohlefaserverstärkte Kunststoffplatten. Um Unebenheiten oder hohe Kantenpressungen zu verhindern, werden die Folien oder Kunststoffplatten bei Bedarf außen mit Schaumstoff oder Elastomer kaschiert. Als Lager zwischen Fertigteilen sollten die Gleitlager mindestens 4 mm stark sein <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Bewehrte Elastomerlager===<br />
<br />
Wenn ein unbewehrtes Lager an die Grenzen seiner zulässigen ''Verdrehung'', ''Pressung'' oder ''Schubverformung'' kommt, sind bewehrte Elastomerlager eine gute aber teurere Alternative. Sie haben meist eine viereckige oder kreisrunde Form, welche nicht zugeschnitten werden kann. Die Hersteller bieten meist nur vorgefertigte Standardlagergrößen an. Um den höheren Beanspruchungen stand zuhalten, haben diese Lager mehrere symmetrisch und im gleichem Abstand voneinander flach angeordnete Bewehrungseinlagen. Die Einlagen gibt es aus Stahlblech oder textilen Geweben, welche mittels Warmvulkanisation mit den einzelnen Elastomerschichten verbunden werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Quellen==<br />
<br />
<references/><br />
<br />
{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-white.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite in Bearbeitung|}}<br />
<br />
[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Fertigteile_-_Transport_und_Montage&diff=14819Fertigteile - Transport und Montage2023-10-03T20:05:29Z<p>Gbolle: </p>
<hr />
<div>[[Datei:Transport Fertigteilstütze inklusive Fundament.jpg|right|thumb|500px|Transport von zwei Fertigteilstützen mit Fundament <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Diese Seite gibt einige Informationen und Hinweise zu den Transport- und Montagevorgängen von Betonfertigteilen sowie den damit verbundenen Besonderheiten.<br />
<br />
==Transport==<br />
<br />
[[Datei:Transport von zwei Trägern innerhalb des Fertigteilwerks.jpg|right|thumb|250px|Transport im Fertigteilwerk <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
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Um ein Fertigteil überhaupt bewegen zu können, müssen bei der Bemessung besondere Belastungszustände (Zwischenzustände) berücksichtigt werden. Denn während des Aushebens aus der Schalung sowie beim [[Fertigteile - Transport und Montage#Transport|Transport]], der Lagerung und der [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] eines Fertigteiles, wirken andere Kräfte auf das Bauteil ein, als im eingebauten und belasteten Zustand. Dies liegt daran, dass die Fertigteile mit [[Fertigteile - Transport und Montage#Transportanker|Transportankern]] versehen sind, an denen Anschlagmittel (z.B. Kettenhaken, Schäkel, usw.) befestigt werden können, um sie mit Hilfe eines Krans zu bewegen. Um die Bemessung und [[Fertigteile - Herstellung|Herstellung eines Fertigteils]] wirtschaftlich zu halten, sollte darauf geachtet werden, dass die Zwischenzustände nicht maßgebend für die Bemessung der Fertigteile werden <ref name = "Q1"> Peter Bindseil, Stahlbetonbau Fertigteile nach Eurocode 2 - Konstruktion - Berechnung - Ausführung, 4. Auflage, Köln, 2012 </ref>. Um die Handhabung im Werk und während der Montage zu erleichtern, werden die Fertigteile mit den größtmöglichen Abmessungen, welche nur durch den Transport und das Montagegewicht beschränkt sind, gefertigt <ref name = "Q2"> Hubert Bachmann, Alfred Steinle, Volker Hahn, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 2. aktualisierte Auflage, Berlin, 2010 </ref>. <br />
<br />
Es gibt einige Möglichkeiten, um die Fertigteile vom Werk zur Baustelle zu transportieren. Allerdings ist in den meisten Fällen der Straßentransport der günstigste, denn für den Transport auf Schienen sollten beispielsweise ein Gleisanschluss und Entladungsvorrichtungen vorhanden sein. Der Wasser- oder Lufttransport gestaltet sich dementsprechend noch schwieriger. Ohne den zusätzlichen Einsatz von Straßentransporten sind Schienen-, Wasser- und Lufttransporte nur in den seltensten Fällen möglich <ref name = "Q1"></ref>. Für einen Straßentransport ohne Sondergenehmigung sind die höchstzulässigen Abmessungen begrenzt auf eine Breite von 2,55 m, eine Höhe von 4,00 m, eine Länge von 15,50 m und ein Gesamtgewicht von 40 t. Mit einer Jahresdauergenehmigung sind Breiten bis 3,00 m, Höhen bis 4,00 m, Längen bis 24,00 m und ein Gesamtgewicht bis 48 t möglich <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Montage==<br />
<br />
Schon bei der Planung sollte die Größe der Fertigteile, die benötigten Hebezeuge und die Verbindungstechnik auf die Montagefolge abgestimmt werden. Bei der Verbindungstechnik wird zwischen einer Vollmontage mit trockenen Schraub- oder Schweißverbindungen und Verbindungen mit nachträglich ergänztem Ortbeton unterschieden <ref name = "Q1"></ref>. Häufig angewendete Montagefolgen sind die vertikale- und die horizontale Montage <ref name = "Q2"></ref>. <br />
<br />
Bei der '''vertikalen Montage''' werden die Fertigteile mit einem Autokran geschossweise verlegt <ref name = "Q2"></ref>. Der Kran kann schwere Elemente versetzen, muss aber aufgrund seines begrenzten Schwenkbereiches nach erfolgter Montage des vertikalen Bauabschnittes versetzt werden <ref name = "Q1"></ref>. Bei der '''horizontalen Montage''' werden die Elemente feldweise über die ganze Gebäudehöhe mit einem Turmdrehkran verlegt <ref name = "Q2"></ref>. Der große Schwenkbereich des Kranes hat allerdings den Nachteil, dass bei großer Ausladung nur relativ leichte Fertigteile bewegt werden können <ref name = "Q1"></ref>. Es können auch beide Montagearten miteinander kombiniert werden. Dann ist es in der Regel so, dass der Autokran mit seinen hohen Kosten tageweise angemietet wird und der Turmdrehkran während der gesamten Bauzeit zur Verfügung steht <ref name = "Q2"></ref>. So werden beispielsweise lange [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]] mit einem Autokran in vertikaler Montagefolge und trockener Verbindung errichtet. Anschließend können dann leichte Bauteile wie Unterzüge, Decken- und Fassadenelemente mit einem Turmdrehkran in horizontaler Montagefolge eingebaut und gegebenenfalls mit Ortbeton ergänzt werden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Verankerungssysteme==<br />
===Transportanker===<br />
<br />
Um die Fertigteile während der Herstellung im Werk und bei den Transport- sowie Montageprozessen bewegen zu können, werden Transportanker benötigt. Sie dürfen in der Regel nicht als dauerhaft tragende Verbindungen eingesetzt werden, denn sie sind meist nur für zeitlich begrenzte und sich wiederholende Transportvorgänge ausgelegt. Nur wenn die Anker aus nichtrostendem Stahl bestehen, dürfen sie nach der Montage im Beton verbleiben. Typische Transportanker sind beispielsweise Seilschlaufen, Schraubhülsen oder Kugelkopfanker. Für die Sicherheit der am Transport beteiligten Personen sind die Berufsgenossenschaften zuständig. Sicherheitsregeln für Transportanker und Transportankersysteme können in den VDI-Richtlinien (Verein Deutscher Ingenieure) nachgelesen werden <ref name = "Q1"></ref>. <br />
<br />
====Seilschlaufen====<br />
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[[Datei:Seilschlaufen.jpg|right|thumb|250px|Seilschlaufen <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Seilschlaufen oder auch Drahtseilanker genannt, bestehen aus einem Stahldrahtseil, welches nach dem Betonieren aus der glatten Fertigteiloberfläche herausragt. Es ist darauf zu achten, dass die Seilschlaufen bei der Lagerung und dem Transport nicht durch Umknicken beschädigt werden. Des Weiteren stellen sie eine Unfallgefahr dar und müssen entweder durch Aufbeton verdeckt oder nach der Montage abgeschnitten werden. Deshalb gibt es die Möglichkeit, eine Vertiefung in der Betonfläche mithilfe eines Schalungskörpers herzustellen, in dem sich dann die versenkte Schlaufe befindet <ref name = "Q1"></ref>. Alternativ kann auch ein vorgefertigtes Seilschlaufensystem verwendet werden, welches nach dem Transport im Bauwerk verbleiben und als Bestandteil einer Fugenverbindung zwischen zwei Bauteilen genutzt werden kann. Als Anschlagmittel beim Versetzen des Fertigteils kommen Schäkel oder Kettenhaken zum Einsatz. Diese ermöglichen effiziente Hebevorgänge sowie ein schnelles An- und Abhängen <ref name = "Q3"> Peikko, WRA Drahtseilanker, https://d76yt12idvq5b.cloudfront.net/file/dl/i/gO3cwg/zD1ZXfbo49usbg7XpqXQaw/WRADE001TMAWeb.pdf </ref>.<br />
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====Schraubhülsen====<br />
<br />
[[Datei:Schraubhülse mit Profilierte Wellenanker .jpg|right|thumb|250px|Schraubhülse mit Wellenanker <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]] <br />
<br />
Schraubhülsen werden mit Ankern aus Betonstahl, Seilschlaufen oder anderen Ankerkonstruktionen eingebaut. Der Einbau soll so erfolgen, dass die Hülse bündig mit der Betonoberfläche abschließt. Zum Schutz des Gewindes wird eine Kunststoffkappe auf die Hülse gesteckt. Als Anschlagmittel verwendet man einschraubbare Seilschlaufen oder Ösen, die mehrfach verwendet werden können. Es ist stets auf eine ausreichende Einschraubtiefe zu achten, da diese Anker auch als dauernd tragende Verbindungsmittel zur Anwendung kommen dürfen <ref name = "Q1"></ref>. <br />
<br />
====Kugelkopfanker====<br />
<br />
[[Datei:Kugelkopfanker.jpg|right|thumb|200px||right|thumb|250px|Kugelkopfanker <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]] <br />
<br />
Kugelkopfanker werden bei großen Lasten verwendet. Diese Art der Transportanker ist sehr robust und kann für den wiederholten Einsatz genutzt werden. Der Kopf eines solchen Ankers hat die Form einer Kugelkalotte. Der Kugelkopfanker wird zusammen mit einem halbkugelförmigen Aussparungskörper einbetoniert, so dass der Kopf vollständig in der Betonoberfläche versenkt ist <ref name = "Q1"></ref>. Nach dem Entfernen des Aussparungskörpers wird eine Universalkopf-Kupplung montiert, in die sich ein Kettenhaken für den Transport einhängen lässt <ref name = "Q4"> Halfen, DEHA KKT Kugelkopf-Transportankersystem, https://www.halfen.com/PDF-Dateien/Druckschriften/Technische%20Produktinformationen/HALFEN%20DEHA_KKT_22-2-DE.pdf </ref>.<br />
<br />
===Einbetonierte Verankerungen===<br />
<br />
Einbetonierte Verankerungen bringen einige Vorteile mit sich. Beispielsweise vermeiden sie eine Beschädigung der Bewehrung wie es bei nachträglichen Befestigungen der Fall sein kann. Des Weiteren lassen sie sich sehr genau positionieren und können große Lasten mithilfe von zusätzlicher Verankerungsbewehrung einleiten. Hinzu kommt, dass sie den Beton im unbelasteten Zustand nicht beanspruchen und so geringere Randabstände als mit Spreizdübeln möglich sind. Häufig kommen Ankerschienen, Ankerplatten oder Schraubhülsen zum Einsatz <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
====Ankerschiene====<br />
<br />
Ankerschienen bestehen aus kaltverformten oder warmgewalzten C-förmigen Profilen, auf dessen Rückseite zwei oder mehrere Ankerbolzen bzw. T-förmige Anker aufgebracht sind. Die Ankerbolzen sorgen für die Verankerung im Beton und dürfen unter Einhaltung der Einbaubedingungen sogar in der Betonzugzone angeordnet werden. Sie werden so in die Fertigteile eingebaut, dass sie bündig mit der Betonoberfläche abschließen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
In das C-förmige Profil lassen sich Hammerkopfschrauben einziehen, mit der sich beliebige Konstruktionen befestigen lassen. Senkrecht zur Schienenachse können Zug- und Querkräfte über die Schrauben weiter geleitet werden. Über die Schienenlängsrichtung lassen sich diese Kräfte nur einleiten, wenn die Schieneninnenkante und die Schraubenköpfe mit einer Profilierung ausgestattet sind. Werden die Ankerschienen im Außenbereich eingesetzt, z.B. zur Befestigung von Fassadenelementen, so sollten sie und ihre Verbindungsmittel aus nichtrostendem Stahl bestehen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
====Ankerplatte mit Kopfbolzen====<br />
<br />
Dieses Verankerungssystem besteht aus einer Stahlplatte, auf deren Rückseite Kopfbolzen oder Bewehrungsstäbe befestigt sind. So lassen sich wesentlich höhere Lasten als mit einer Ankerschiene übertragen. Die Kopfbolzen der Ankerplatte bilden die Verankerung im Beton und sind in der Lage, Zug-, Quer- und Schrägzugkräfte einzuleiten <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
Die Tragfähigkeit der Bolzen ist abhängig von deren [[Verankerungslänge|Verankerungslänge]] (Bolzenlänge) und kann erhöht werden, indem mehrere Bolzen mit einem aufgesetzten Polsterring im Kopfbereich aneinandergeschweißt werden. So wird gewährleistet, dass die zu verankernde Last nur über den letzten Bolzenkopf in den Beton übertragen wird. Unter gewissen Voraussetzungen können mit Hilfe von Rückhängebügeln die Bolzenzugkräfte in die Betondruckzone eingeleitet werden. Für gewöhnlich werden anstatt eines Einzelankers eher Ankerplatten mit Ankergruppen verwendet. Bei mehreren Einzelbolzen überlagern sich die möglichen Ausbruchkegel und die Traglast je Bolzen wird reduziert <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Elementfugen==<br />
<br />
Im Gegensatz zu der Ortbetonbauweise wird im Fertigteilbau erst später das Tragwerk aus einzelnen Fertigteilen zusammengefügt. Aus diesem Grund müssen die Elementfugen in Form einer kraftschlüssigen Verbindung ausgeführt werden <ref name = "Q2"></ref>. Fugenverbindungen können in Form eines Fugenvergusses oder durch konzentriert angeordnete Schraub- und Schweißverbindungen hergestellt werden. In Deutschland wird der Fugenverguss meist bevorzugt. Generell wird zwischen horizontalen und vertikalen Fugen unterschieden <ref name = "Q1"></ref>. <br />
<br />
===Horizontalfugen===<br />
<br />
Horizontalfugen werden häufig durch Längsdruckspannungen der Auflasten zumindest teilweise überdrückt. Somit ist eine Verzahnung oder eine Fugenbewehrung meist nicht erforderlich. Oft werden einzubauende Elemente einfach in ein Mörtelbett gesetzt oder mit Mörtel unterstopft <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Vertikalfugen===<br />
<br />
Vertikalfugen hingegen werden in der Regel nicht durch Belastungen senkrecht zur Fuge überdrückt. Aus diesem Grund müssen sie oftmals mit einer Verzahnung oder einer kontinuierlichen Fugenquerbewehrung versehen werden. Eine gute Möglichkeit der Fugenbewehrung kann mit Hilfe von [[Fertigteile - Transport und Montage#Seilschlaufen|Seilschlaufen]] erzielt werden. Diese sind gleichmäßig über die gesamte Fugenlänge verteilt und werden durch eine zusätzliche Fugenlängsbewehrung und flüssigen Vergussmörtel kraftschlüssig verbunden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
Mittlerweile kommen auch schon spezielle Vergussmörtel zum Einsatz, die noch bessere Eigenschaften aufweisen. So gibt es die Möglichkeit, einen thixotropen Mörtel zu verwenden, der dank seiner Steifigkeit nach dem Verfüllen lediglich ein Glattziehen der Mörtelfuge erfordert. Das Abdichten und Nachbearbeiten der Fuge wird somit überflüssig und spart eine Menge Zeit <ref name = "Q5"> BFT International, Wirtschaftliches Verbinden von Betonfertigteilen, https://www.bft-international.com/de/artikel/bft_2012-03_Wirtschaftliches_Verbinden_von_Betonfertigteilen_1390913.html </ref>.<br />
<br />
==Lager (Elastomere)==<br />
<br />
Elastomerlager werden zum Übertragen von Auflagerkräften und zum Ausgleichen von Bewegungen zwischen zwei Bauteilen eingesetzt. So wird eine zwängungsarme Verbindung erreicht, die ''Verdrehungen'' und ''Verschiebungen'' durch ihre elastische Verformung aufnimmt. Die Lager können beispielsweise mit Hilfe einer Randverklebung oder mit dem Einbau von Dollen, welche zu vermörteln sind, eingebaut werden. Elastomerlager haben eine gute Alterungsbeständigkeit, bestehen aus synthetischem Kautschuk und sind meistens für einen Temperaturbereich von - 25°C bis + 50°C ausgelegt. Allgemeine Regeln sind in der DIN EN 1337-3 zu finden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Unbewehrte Elastomerlager===<br />
<br />
Unbewehrte Elastomerlager nehmen ''Vertikallasten'', ''geringe Verdrehungen'' und ''begrenzte Horizontalverschiebungen'' auf. Um das „Wandern“ der Lager zu verhindern, dürfen sie nur bei ruhenden Belastungen zum Einsatz kommen. Sie werden in großformatigen Platten geliefert und können zugeschnitten werden. Meistens bestehen sie aus vulkanisiertem Chloropren-Kautschuk. Die Lager müssen stets dick genug sein, um direkte Berührungen der Betonbauteile zu vermeiden. Druckspannungen von ca. 12 N/mm² sind bei normalen Lagergeometrien keine Seltenheit und zulässig <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Es gibt auch Sonderformen von unbewehrten Elastomerlagern, die durch eine Veränderung der Oberflächen- und Querschnittsgestaltung erzielt werden. So kann durch eine Lochung oder Noppung das Druck-Stauchungs-Verhalten positiv beeinflusst und eine gleichmäßigere Spannungsverteilung erzielt werden. Das Ganze funktioniert so, dass das Lager bei Belastung zunächst weich nachgibt, da das Lagermaterial erst die Hohlräume ausfüllen muss. Wenn dies geschehen ist, entsteht durch die progressive Verformung ein höherer Widerstand <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Verformungsgleitlager===<br />
<br />
Um ''größere Bewegungen'' zwischen Bauteilen zu ermöglichen, kann anstatt eines dicken unbewehrten Elastomerlagers, das nur kleine Bewegungen zulässt, ein Verformungsgleitlager verbaut werden. Dieses nimmt Bewegungen mit Hilfe von geschmiert oder ungeschmiert aufeinander gleitenden Folien auf. Die Folien gibt es ebenfalls in Form von vulkanisiertem Kautschuk oder als kohlefaserverstärkte Kunststoffplatten. Um Unebenheiten oder hohe Kantenpressungen zu verhindern, werden die Folien oder Kunststoffplatten bei Bedarf außen mit Schaumstoff oder Elastomer kaschiert. Als Lager zwischen Fertigteilen sollten die Gleitlager mindestens 4 mm stark sein <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Bewehrte Elastomerlager===<br />
<br />
Wenn ein unbewehrtes Lager an die Grenzen seiner zulässigen ''Verdrehung'', ''Pressung'' oder ''Schubverformung'' kommt, sind bewehrte Elastomerlager eine gute aber teurere Alternative. Sie haben meist eine viereckige oder kreisrunde Form, welche nicht zugeschnitten werden kann. Die Hersteller bieten meist nur vorgefertigte Standardlagergrößen an. Um den höheren Beanspruchungen stand zuhalten, haben diese Lager mehrere symmetrisch und im gleichem Abstand voneinander flach angeordnete Bewehrungseinlagen. Die Einlagen gibt es aus Stahlblech oder textilen Geweben, welche mittels Warmvulkanisation mit den einzelnen Elastomerschichten verbunden werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Quellen==<br />
<br />
<references/><br />
<br />
{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-white.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite in Bearbeitung|}}<br />
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[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Fertigteile_-_Herstellung&diff=14818Fertigteile - Herstellung2023-10-03T18:28:14Z<p>Gbolle: /* Quellen */</p>
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<div>[[Datei:Einbau der Bewehrung für ein Fertigteil2.jpg|right|thumb|500px|Einbau der Bewehrung für ein Fertigteil <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Diese Seite gibt eine Übersicht zu den Fertigungsverfahren von Betonfertigteilen und deren Besonderheiten.<br />
<br />
==Toleranzen==<br />
<br />
Bei der Herstellung und [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] von Bauteilen können Maßabweichungen nicht vermieden werden. Im Fertigteilbau und insbesondere im Systembau sind nachträgliche Anpassungen vor Ort aber nicht akzeptabel. Daher müssen Fertigteilsysteme so geplant und entworfen werden, dass die Montage und der Ausgleich von Toleranzen auf einfache Weise möglich ist. Maßabweichungen können Auswirkungen auf die Standsicherheit, Funktionsfähigkeit und die Wirtschaftlichkeit haben <ref name = "Q1"> Peter Bindseil, Stahlbetonbau Fertigteile nach Eurocode 2 - Konstruktion - Berechnung - Ausführung, 4. Auflage, Köln, 2012 </ref>.<br />
<br />
Toleranzen für die Einzelbauteile sind in DIN 18201, DIN 18202, DIN 18203 und DIN 1045-1 festgelegt. Sie gehen auf die Aspekte der Standsicherheit und Funktionsfähigkeit ein. Höhere Genauigkeiten aus beispielsweise ästhetischen Gründen bringen eine exponentielle Erhöhung der Kosten mit sich. Maßabweichungen können vielfältige Ursachen haben. Sie können beispielsweise durch Maßgebungsfehler (Mess-und Markierungsfehler bei Herstellung und Montage), durch Arbeitsfehler (Schalungsherstellung, Platzierung von einzubetonierenden Einbauteilen, Montage von [[Fertigteile - Transport und Montage#Lager (Elastomere)|Lagern]]) oder durch material- und verschleißbedingte Fehler (Verformungen der Schalung) verursacht werden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Fertigungsverfahren==<br />
<br />
In den vergangenen Jahren hat sich die Werksfertigung zu mechanisierten und automatisierten Verfahren unter Verwendung von CAD/CAM-Technologie entwickelt. Die meisten industrialisierten Fertigungsmethoden lassen sich dem Umlaufverfahren oder der Bahnenfertigung zuordnen <ref name = "Q2"> Hubert Bachmann, Alfred Steinle, Volker Hahn, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 2. aktualisierte Auflage, Berlin, 2010 </ref>.<br />
<br />
===Umlaufverfahren===<br />
<br />
Das Umlaufverfahren ist auf große Flexibilität ausgelegt und kommt bei der Herstellung von Wandtafeln, Deckentafeln, Treppenelementen und stabförmigen Fertigteilen zum Einsatz. Die Elemente werden auf Paletten mithilfe von Rollenförderern oder Schiebebühnen durch das Werk von einem Arbeitsgang zum nächsten befördert. Dieses Verfahren bringt zwei grundsätzliche Vorteile mit sich. Zum einen kann der Produktionsablauf besser organisiert werden, da die notwendigen Materialien an der speziell eingerichteten Station bereitgestellt und optimal eingebaut werden können. Zum anderen werden die Anlagenkosten reduziert, weil z. B. Rüttler oder die Kipphydraulikausrüstung nur an einer bestimmten Station benötigt werden. Neben dem horizontalen Umlaufverfahren gibt es auch das platzsparende vertikale Umlaufverfahren, welches zwei Ebenen mit Hub- und Absenkstationen verbindet. Auf den Längsbändern der oberen Ebene erfolgt die eigentliche Fertigung, während das Aushärten in der unteren Ebene geschieht <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Bahnenfertigung===<br />
<br />
Die Bahnenfertigung kommt bei der Herstellung von [[Fertigteile - Übersicht#Deckenelemente|Deckenplatten]] zum Einsatz. Hier werden mehrere Fertigteile auf bis zu 200 Meter langen Bahnen einzeln hintereinander hergestellt. Die Fertigteile sind an ihre Position auf den Bahnen gebunden und die Arbeitskolonnen, welche für die Arbeitsschritte zuständig sind, wandern von Station zu Station <ref name = "Q1"></ref>. Im Laufe der Zeit hat sich die Fertigung weiter zur Palettenfertigung mit automatischen Stapelanlagen in den Härtekammern entwickelt. Ein großer Vorteil der Bahnenfertigung ist der hohe Mechanisierungsgrad. Denn bei vorgespannten Platten werden die Spannlitzen automatisch verlegt, der Betonstrang wird mit einer fahrbaren Betonsäge vollautomatisch getrennt und die Reinigung der Bahnen erfolgt maschinell. Bei der Bahnenfertigung wird zwischen der Fertigung mittels Gleitfertiger und Extruder unterschieden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Bei der Fertigung mittels Gleitfertiger, wird eine Gleitschalung mit Hilfe einer Winde über die Fertigungsbahn gezogen. Auf dem Fertiger befindet sich eine aufgesetzte Beschickungseinheit, die mit verschiedenen Einfüll- und Verdichtungsstufen arbeitet und in zwei bis drei Durchgängen den Querschnitt abschnittsweise aufbaut <ref name = "Q1"></ref>. Die untere Maschineneinheit kann für unterschiedliche Querschnittsformen ausgetauscht werden <ref name = "Q2"></ref>. <br />
<br />
Die Fertigung mittels Extruder, arbeitet nach dem Rückstoßprinzip. Für dieses Verfahren ist ein sehr steifer Beton mit einer hohen Frühstandfestigkeit und einer hohen Endfestigkeit erforderlich. Der Extruder enthält ein Betonsilo, aus dem der Beton durch Schnecken in einem Durchgang in die profilbildenden Zonen gepresst und durch Hochfrequenzrüttler verdichtet wird <ref name = "Q1"></ref>. Dann drückt er sich von dem gefertigten Betonstrang ab und schiebt sich selbsttätig vorwärts <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Fertigung von Kleinserien===<br />
<br />
[[Datei:Fertigung einer Sandwichplatte.jpg|right|thumb|250px|Kleinserienfertigung einer Sandwichplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Fertigteile, die nur in kleinen Serien oder wegen ihrer Größe oder Vorspannung in speziellen Schalungen gefertigt werden müssen, werden auf konventionellen Schaltischen hergestellt. Dies kann bei [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Bindern]], vorgespannten [[Fertigteile - Übersicht#Rippenplatte|TT-Platten]], ungleichmäßigen [[Fertigteile - Übersicht#Wandelemente|Wandplatten]] und [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]] der Fall sein. Um das Ausschalen der Bauteile zu vereinfachen, wird oftmals vor dem Betonieren ein Trennmittel auf die Schalung aufgetragen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Beton im Fertigteilbau==<br />
<br />
[[Datei:Fertigteilträger während des Betoniervorgangs.jpg|right|thumb|250px|Betoniervorgang Fertigteilträger <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
===Verarbeitungseigenschaften===<br />
<br />
Der im Fertigteilwerk verwendete Beton hat gegenüber Ortbeton andere Anforderungen zu erfüllen. So sind beispielsweise die auf der Baustelle wichtigen Eigenschaften wie eine lange Verarbeitungsdauer und langsame Wärmeentwicklung im Fertigteilwerk unerwünscht. Der Frischbeton im Werk sollte sich leicht schütten lassen, um nicht im Betonkübel oder an der Schüttrinne kleben zu bleiben. Weitestgehend wird auf Mischungsbestandteile mit unterschiedlichen Rohdichten verzichtet. So wird verhindert, dass sich der eingefüllte Beton in der Schalung entmischt <ref name = "Q2"></ref>. Demnach würden Leichtzuschläge aufschwimmen und sich Schwerzuschläge absetzen. Das enthaltene Wasser würde sich aufgrund der geringen Dichte absondern und zum „Bluten“ führen. Dies lässt sich mit einer guten Betonzusammensetzung verhindern. Dabei sollte ein Beton mit geringem Wasseranteil oder ein gut wasserhaltender, früh erstarrender Beton mit einem Größtkorn von maximal 16 mm gewählt werden. Diese Zusammensetzung führt zu einem raschen Ansteifen des Betons, sodass sich das Wasser nicht absondern kann. Die kurze Misch- und Einfülldauer des Betons sowie die erweiterten Verdichtungsmöglichkeiten gestatten es, eine steife bis plastische Betonkonsistenz zu verwenden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Festigkeit===<br />
<br />
Besonders bei Fertigteilen, die in konventionellen Schalungen hergestellt werden, soll der Beton möglichst schnell erhärten, um ein zeitnahes Ausformen zu ermöglichen. Die Verwendung von wenig Anmachwasser im Beton kann folgende Vorteile mit sich bringen <ref name = "Q2"></ref>:<br />
<br />
*Rasches Erstarren, so kann die obenliegenden Betonfläche früh geglättet werden und eine bessere [[Fertigteile - Herstellung#Wärmebehandlung|Wärmebehandlung]] des Betons erfolgen.<br />
*Hohe Standfestigkeit, ohne Verformungen unmittelbar nach dem Verdichten; dies ermöglicht das frühe Entfernen der Seitenschalungen<br />
*Eine frühe Betonfestigkeit ermöglicht frühes Ausformen und frühe [[Fertigteile - Herstellung#Nachbehandlung|Nachbehandlungsmaßnahmen]].<br />
*Wenige Betonporen, die einen dichten und festen Beton mit sich bringen<br />
*Geringes [[Schwinden|Schwinden]], das die Maßhaltigkeit fördert und wenig bis keine Risse verursacht<br />
<br />
===Betonarten===<br />
<br />
Im Folgenden werden die gängigsten Betone aufgeführt, die im Fertigteilbau verwendet werden. Alle genannten Betone sind durch ihre direkte Herstellung, optimale Verarbeitung, vorhandene Schalungstechnik und die günstigen Umgebungsbedingungen für die Verarbeitung im Fertigteilwerk prädestiniert <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Normalfeste Betone bis C50/60, hochfeste Betone bis C80/95, Leichtbetone bis LC60/66 und selbstverdichtender Beton sind bauaufsichtlich eingeführt und dürfen ohne Einschränkungen angewendet werden. Stahlfaserbetone und Betone der Festigkeitsklasse C90/105 und C100/115 benötigen eine bauaufsichtliche Zulassung oder eine Zustimmung im Einzelfall. In einigen Fällen kommen auch Spezialbetone wie wasserdichte, säurebeständige, frostbeständige, textilbewehrte, ultrahochfeste, farbige und faserbewehrte Betone zur Anwendung. In den meisten Fällen wird ein Beton C35/45 oder C45/55 mit steifer Konsistenz, rasch erhärtendem Zement (42,5 R oder 52,5 R) und einem niedrigen Wasserzementwert verwendet <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Wärmebehandlung===<br />
<br />
Die Erhärtungsphase der Fertigteile ist oftmals sehr kurz, denn sie richtet sich danach, wieviel Zeit für den Betonier- und Ausschalvorgang eingeplant ist. Erhärtungsphasen von 4 Stunden sind keine Seltenheit. Wenn die Gegebenheiten es zulassen, wird eine Betonsorte mit langer Erstarrungszeit verwendet. So wird gewährleistet, dass sich der Beton gut verarbeiten lässt. Um die anschließende Zementreaktion im Beton zu beschleunigen, wird er solange erwärmt, bis die gewünschte Festigkeit erreicht ist <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Die einfachste Wärmebehandlung ist das Nassdampfverfahren. Es werden im Wesentlichen nur ein Dampferzeuger und Abdeckplanen für den Beton benötigt. Die Temperatur im Bedampfungsraum ist überall gleich und es können keine Auswaschungen an der Betonoberfläche durch Kondenswasser auftreten. Eine solche Behandlung kann auch durch eine Erwärmung des Betons mit Heißluft erzielt werden. Um eine Austrocknung der Betonoberfläche zu verhindern, muss der Beton wie bei allen Wärmebehandlungen mit Folien abgedeckt oder mit Wasser besprüht werden. Eine weitere Variante der Wärmebehandlung kann durch eine Beheizung mit Infrarot-Strahlern erfolgen. Die Strahler befinden sich in einer Wärmekammer und bestrahlen ausschließlich das zu erwärmende Objekt. So geht nur sehr wenig Energie an die Umgebung verloren. Bei großen Bauteilen wird ein kombiniertes Verfahren angewendet. Die Schalung wird durch einen Wärmeträger wie z.B. Öl, Dampf, Wasser oder elektrische Heizdrähte beheizt, während die Oberseite wärmedämmend abgedeckt wird <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Nachbehandlung===<br />
<br />
Bei Außenbauteilen kann die Dauerhaftigkeit durch eine Nachbehandlung des Betons zum Zeitpunkt des Abkühlens wesentlich gesteigert werden. Dies erfolgt in Form einer Feuchtebehandlung oder eines aufgesprühten Nachbehandlungsfilms, der die Dichtigkeit der Betonoberfläche verbessert. So wird der Beton im eingebauten Zustand widerstandsfähiger gegen Frost und Abnutzungen, da weniger Wasser, Kohlendioxid und Schadstoffe eindringen können. Die erhärtende Oberfläche des noch jungen Betons kann aus ästhetischen Gründen weiter bearbeitet werden. Um die Betonzuschläge freizulegen, wird die Mörtelhaut des Betons mittels Absäuern, Schleifen, Sand- oder Wasserstrahlen entfernt. So können Oberflächenformen wie z. B. Waschbeton erzielt werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Beschichtungen===<br />
<br />
Eine weitere Variante zum Schutz der Fertigteile kann durch Beschichtungen erzielt werden. Die jeweiligen Beschichtungen für Außenbauteile sollen alkali-, licht- und wasserbeständig sein. In einigen Fällen ist auch die Durchlässigkeit für Wasserdampf gefordert, um Wärmeschwankungen der Umgebung auszugleichen. Die Dauerhaftigkeit des Betons wird so ebenfalls verbessert <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Beschichtungen, wie Siloxane oder Acrylharze, weisen eine geringe Schichtdicke auf und sind später nicht sichtbar. Anders ist es bei den Versiegelungen, sie enthalten Lösungen oder Dispersionen unter Zusatz von Pigmenten. Bei der aufgetragenen Lasur (Versiegelung) wird die Oberflächenstruktur des Betons beibehalten. Lediglich die Betonfarbe kann sich durch die Pigmente in der dünnen Schicht leicht im Ton ändern. Eine drastische Veränderung des Oberflächenfarbtons erreicht man mit deckenden Anstrichen, welche in allen Farbtönen erhältlich sind. Bei diesen handelt es sich meistens um Dispersionen, welche eine zirka doppelt so dicke Schicht wie die einer Lasur aufweisen. Des Weiteren gibt es auch Beschichtungen in Form von Putz oder Verkleidungen mit Naturstein- oder keramischen Platten. Diese Art von Beschichtungen fordert eine äußerst vorsichtige Handhabung bei [[Fertigteile - Transport und Montage|Transport und Montage]], wenn die Verkleidung direkt im Werk aufgebracht wird. Sollte sie erst nach der Montage aufgebracht werden, können so kleinere Beschädigungen überdeckt werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Bewehrungstechnik bei der Werksfertigung==<br />
<br />
[[Datei:Bewehrung einer Brandwandplatte .jpg|right|thumb|250px|vorgefertigte Bewehrung einer Brandwandplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
[[Datei:Vorgefertigte Stegbewehrung für eine TT-Doppelstegplatte.jpg|right|thumb|250px|Stegbewehrung einer Rippenplatte (TT-Doppelstegplatte) <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Der Bewehrung ist besondere Aufmerksamkeit zu schenken, da sie im Mittel 20% der Gesamtkosten eines Fertigteils ausmacht und für die Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit maßgebend ist. Aus diesem Grund muss die Bewehrung genauestens nach den Vorgaben der statischen Berechnung eingebaut werden. Des Weiteren ist auf eine möglichst wirtschaftliche Bewehrungsführung und eine ausreichende [[Betondeckung|Betondeckung]] mit Hilfe von Abstandhaltern zu achten <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Verarbeitung===<br />
<br />
In vielen Fertigteilwerken wird Betonstabstahl und gewendelte Bügelbewehrung mit den Durchmessern 6 bis 14 mm direkt vom Ring verarbeitet. Das hat den Vorteil, dass kein Verschnitt entsteht und die Verarbeitungskosten geringer ausfallen. Um den Betonstahl vom Ring zu geraden Stäben zu verarbeiten, werden automatische Richt- und Abschneideanlagen, sowie Bügelbiegeautomaten eingesetzt. Sie greifen auf bis zu vier verschiedene Durchmesser zu und verarbeiten diese. In Zukunft wird auch immer mehr eine prozessgesteuerte Betonstahlverlegung erfolgen. Vollautomatische Schweißstationen, welche gerichtete und geschnittene Stäbe vom Ring zu flächigen Bewehrungen verschweißen, kommen bereits zur Anwendung <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Einbau===<br />
<br />
Bei der baulichen Durchbildung der einzubauenden Bewehrung muss darauf geachtet werden, dass die Passung und Einbaubarkeit umsetzbar ist. Es ist zu berücksichtigen, dass der tatsächliche Außendurchmesser ca. 20% größer ist als der Nenndurchmesser. Dies kann sonst bei sich kreuzenden oder dicht nebeneinander liegenden Stäben zu Problemen führen. Es ist stets zu beachten, dass die Bewehrungskörbe auch mit teilweise verschachtelt angeordneter Bewehrung (z.B. Konsolen) herstellbar sind und sich gut in den Korb einfädeln lassen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Bei stabförmigen Elementen, wie [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Balken]] und [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]], wird der Bewehrungskorb in der Regel außerhalb der Schalung mit geschlossenen Bügeln geflochten. Die Bewehrung von Deckenelementen wie z.B.[[Fertigteile - Übersicht#Rippenplatte|TT-Platten]], [[Fertigteile - Übersicht#Elementdecke|Elementdecken]] oder [[Fertigteile - Übersicht#Fertigdecke|Hohlplatten]] werden meist direkt in ihrer Schalung verlegt. Werden Balken oder Plattenbalken innerhalb der Schalung bewehrt, lässt sich der Einbau mit offenen Bügelkörben, welche mit Kappenbügeln geschlossen werden, wesentlich leichter realisieren <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Stahlsorten===<br />
<br />
In den Fertigteilwerken wird der nach DIN 488 definierte Betonstahl verwendet. Das heißt für Betonstabstahl wird ausschließlich B500B (gerippt, hochduktil) genutzt. Für Betonstahlmatten, Bewehrungsdraht oder anderen Betonstahlerzeugnissen darf B500A (gerippt, normal duktil), B500B (gerippt, hochduktil), B500A+G (glatt, normal duktil) und B500A+P (flache Profilierung, normal duktil) zur Anwendung kommen <ref name = "Q1"></ref>. Des Weiteren kommen nur noch schweißbare Stähle zum Einsatz, welche dem Fertigteilbau mit seinen vielen Einbauteilen für die Verbindungselemente zugute kommen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen von Sonderstählen gibt es für:<br />
*Betonrippenstahl BSt 500 S-GEWI, welcher aufgewalzte Gewinderippen für Bewehrungsverbindungen aufweist <ref name = "Q1"></ref>. <br />
*Feuerverzinkte Betonstähle, bei denen eine Bewehrungskorrosion durch Carbonatisierung dauerhaft unterbunden ist (Vorteilhaft für Sichtbeton), die aber nach der Verzinkung nicht verschweißt werden dürfen <ref name = "Q3"> Baulinks, feuerverzinkter Betonstahl, https://www.baulinks.de/webplugin/2017/1534.php4 </ref>.<br />
*Betonstabstahl mit erhöhtem Korrosionswiderstand, auch bekannt als nichtrostender Stahl, der zum Schweißen geeignet ist <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Qualitätssicherung und Güteüberwachung==<br />
<br />
Heutzutage ist das Ziel eines jeden Fertigteilherstellers von vorn herein eine hohe Qualität für ein Produkt einzuplanen. Zu der eigenverantwortlichen Qualitätssicherung gehören alle Maßnahmen, die während der Herstellung und der Nutzung eines Bauwerkes zu der notwendigen Sicherheit und Qualität beitragen. Dies wird durch folgende Maßnahmen sichergestellt: Eine fachgerechte Planung inklusive der Auswahl einer geeigneten Bauart, Verbindungstechnik sowie eine statisch und bauphysikalisch korrekte Bemessung der Konstruktion. Des Weiteren spielen die Rohstoffauswahl, sorgfältige und maßhaltige Herstellung, sachgerechte Lagerung, akkurate [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]], geeignete Instandhaltungsmaßnahmen und werkseitige Produktionskontrollen eine große Rolle <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Güteüberwachung===<br />
<br />
Die Güteüberwachung von Fertigteilen erfolgt unter anderem nach DIN 1045 und besteht aus der Eigenüberwachung kombiniert mit einer Betonprüfstelle und der Fremdüberwachung <ref name = "Q1"></ref>. Bei der Güteüberwachung wird zwischen zwei Betonkategorien unterschieden. '''Kategorie 1 ''' umfasst Betone für untergeordnete Zwecke und wird nur durch die Hersteller überwacht. Betone der '''Kategorie 2 ''' unterliegen der Aufsicht eines Betonfachmannes während der Herstellung <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Eigenüberwachung===<br />
<br />
Die Eigenüberwachung betrifft Sichtprüfungen der Ausgangsstoffe und Kontrollen der Lieferscheine. Am werksseitig hergestellten Beton werden Eignungsprüfungen durchgeführt und deren Eigenschaften überwacht. Vor dem Betonieren sind Maßhaltigkeit und Stabilität der Schalung, die Lage von Dämmschichten, Einbauteilen, Aussparungen und der Bewehrung sowie die [[Betondeckung|Betondeckung]] zu überprüfen. Während der Herstellung werden die klimatischen Bedingungen aufgezeichnet. Erforderliche Wärme- und Nachbehandlungen sind zu überwachen. Nach der Fertigung erfolgen Sichtkontrollen auf Beschädigungen, zerstörungsfreie Prüfung der Betondruckfestigkeit sowie Kennzeichnung der Teile inklusive wichtiger Hinweise für [[Fertigteile - Transport und Montage|Transport und Montage]]. Die im Werk genutzten Geräte werden auf ihre Funktion überprüft. Bei Standardbauteilen oder großen Serien werden die wesentlichen Eigenschaften stichprobenartig überwacht <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Fremdüberwachung===<br />
<br />
Die bereits erwähnte Fremdüberwachung erfolgt meist zweimal im Jahr und deckt die Herstellanforderungen von Betonwaren und Standardbauteilen ab <ref name = "Q1"></ref>. Die Ergebnisse des Überwachungsbesuchs werden in Prüfzeugnissen und Überwachungsberichten dokumentiert. Diese fließen dann in Produkt- und Übereinstimmungszertifikate sowie in werkseigene Produktionskontrollzertifikate ein <ref name = "Q2"></ref>. Nicht erfasst von der Fremdüberwachung werden oftmals [[Fertigteile - Herstellung#Fertigung von Kleinserien|kleinere Serien]], welche nach individueller statischer Berechnung gefertigt sind. Diese unterliegen jedoch der Bauüberwachung gemäß den jeweiligen Landesbauordnungen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Quellen==<br />
<br />
<references/><br />
<br />
{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-green.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite geprüft, inhaltlich Ok|}}<br />
<br />
[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Fertigteile_-_Herstellung&diff=14817Fertigteile - Herstellung2023-10-03T18:26:23Z<p>Gbolle: /* Eigenüberwachung */</p>
<hr />
<div>[[Datei:Einbau der Bewehrung für ein Fertigteil2.jpg|right|thumb|500px|Einbau der Bewehrung für ein Fertigteil <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Diese Seite gibt eine Übersicht zu den Fertigungsverfahren von Betonfertigteilen und deren Besonderheiten.<br />
<br />
==Toleranzen==<br />
<br />
Bei der Herstellung und [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] von Bauteilen können Maßabweichungen nicht vermieden werden. Im Fertigteilbau und insbesondere im Systembau sind nachträgliche Anpassungen vor Ort aber nicht akzeptabel. Daher müssen Fertigteilsysteme so geplant und entworfen werden, dass die Montage und der Ausgleich von Toleranzen auf einfache Weise möglich ist. Maßabweichungen können Auswirkungen auf die Standsicherheit, Funktionsfähigkeit und die Wirtschaftlichkeit haben <ref name = "Q1"> Peter Bindseil, Stahlbetonbau Fertigteile nach Eurocode 2 - Konstruktion - Berechnung - Ausführung, 4. Auflage, Köln, 2012 </ref>.<br />
<br />
Toleranzen für die Einzelbauteile sind in DIN 18201, DIN 18202, DIN 18203 und DIN 1045-1 festgelegt. Sie gehen auf die Aspekte der Standsicherheit und Funktionsfähigkeit ein. Höhere Genauigkeiten aus beispielsweise ästhetischen Gründen bringen eine exponentielle Erhöhung der Kosten mit sich. Maßabweichungen können vielfältige Ursachen haben. Sie können beispielsweise durch Maßgebungsfehler (Mess-und Markierungsfehler bei Herstellung und Montage), durch Arbeitsfehler (Schalungsherstellung, Platzierung von einzubetonierenden Einbauteilen, Montage von [[Fertigteile - Transport und Montage#Lager (Elastomere)|Lagern]]) oder durch material- und verschleißbedingte Fehler (Verformungen der Schalung) verursacht werden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Fertigungsverfahren==<br />
<br />
In den vergangenen Jahren hat sich die Werksfertigung zu mechanisierten und automatisierten Verfahren unter Verwendung von CAD/CAM-Technologie entwickelt. Die meisten industrialisierten Fertigungsmethoden lassen sich dem Umlaufverfahren oder der Bahnenfertigung zuordnen <ref name = "Q2"> Hubert Bachmann, Alfred Steinle, Volker Hahn, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 2. aktualisierte Auflage, Berlin, 2010 </ref>.<br />
<br />
===Umlaufverfahren===<br />
<br />
Das Umlaufverfahren ist auf große Flexibilität ausgelegt und kommt bei der Herstellung von Wandtafeln, Deckentafeln, Treppenelementen und stabförmigen Fertigteilen zum Einsatz. Die Elemente werden auf Paletten mithilfe von Rollenförderern oder Schiebebühnen durch das Werk von einem Arbeitsgang zum nächsten befördert. Dieses Verfahren bringt zwei grundsätzliche Vorteile mit sich. Zum einen kann der Produktionsablauf besser organisiert werden, da die notwendigen Materialien an der speziell eingerichteten Station bereitgestellt und optimal eingebaut werden können. Zum anderen werden die Anlagenkosten reduziert, weil z. B. Rüttler oder die Kipphydraulikausrüstung nur an einer bestimmten Station benötigt werden. Neben dem horizontalen Umlaufverfahren gibt es auch das platzsparende vertikale Umlaufverfahren, welches zwei Ebenen mit Hub- und Absenkstationen verbindet. Auf den Längsbändern der oberen Ebene erfolgt die eigentliche Fertigung, während das Aushärten in der unteren Ebene geschieht <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Bahnenfertigung===<br />
<br />
Die Bahnenfertigung kommt bei der Herstellung von [[Fertigteile - Übersicht#Deckenelemente|Deckenplatten]] zum Einsatz. Hier werden mehrere Fertigteile auf bis zu 200 Meter langen Bahnen einzeln hintereinander hergestellt. Die Fertigteile sind an ihre Position auf den Bahnen gebunden und die Arbeitskolonnen, welche für die Arbeitsschritte zuständig sind, wandern von Station zu Station <ref name = "Q1"></ref>. Im Laufe der Zeit hat sich die Fertigung weiter zur Palettenfertigung mit automatischen Stapelanlagen in den Härtekammern entwickelt. Ein großer Vorteil der Bahnenfertigung ist der hohe Mechanisierungsgrad. Denn bei vorgespannten Platten werden die Spannlitzen automatisch verlegt, der Betonstrang wird mit einer fahrbaren Betonsäge vollautomatisch getrennt und die Reinigung der Bahnen erfolgt maschinell. Bei der Bahnenfertigung wird zwischen der Fertigung mittels Gleitfertiger und Extruder unterschieden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Bei der Fertigung mittels Gleitfertiger, wird eine Gleitschalung mit Hilfe einer Winde über die Fertigungsbahn gezogen. Auf dem Fertiger befindet sich eine aufgesetzte Beschickungseinheit, die mit verschiedenen Einfüll- und Verdichtungsstufen arbeitet und in zwei bis drei Durchgängen den Querschnitt abschnittsweise aufbaut <ref name = "Q1"></ref>. Die untere Maschineneinheit kann für unterschiedliche Querschnittsformen ausgetauscht werden <ref name = "Q2"></ref>. <br />
<br />
Die Fertigung mittels Extruder, arbeitet nach dem Rückstoßprinzip. Für dieses Verfahren ist ein sehr steifer Beton mit einer hohen Frühstandfestigkeit und einer hohen Endfestigkeit erforderlich. Der Extruder enthält ein Betonsilo, aus dem der Beton durch Schnecken in einem Durchgang in die profilbildenden Zonen gepresst und durch Hochfrequenzrüttler verdichtet wird <ref name = "Q1"></ref>. Dann drückt er sich von dem gefertigten Betonstrang ab und schiebt sich selbsttätig vorwärts <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Fertigung von Kleinserien===<br />
<br />
[[Datei:Fertigung einer Sandwichplatte.jpg|right|thumb|250px|Kleinserienfertigung einer Sandwichplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Fertigteile, die nur in kleinen Serien oder wegen ihrer Größe oder Vorspannung in speziellen Schalungen gefertigt werden müssen, werden auf konventionellen Schaltischen hergestellt. Dies kann bei [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Bindern]], vorgespannten [[Fertigteile - Übersicht#Rippenplatte|TT-Platten]], ungleichmäßigen [[Fertigteile - Übersicht#Wandelemente|Wandplatten]] und [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]] der Fall sein. Um das Ausschalen der Bauteile zu vereinfachen, wird oftmals vor dem Betonieren ein Trennmittel auf die Schalung aufgetragen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Beton im Fertigteilbau==<br />
<br />
[[Datei:Fertigteilträger während des Betoniervorgangs.jpg|right|thumb|250px|Betoniervorgang Fertigteilträger <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
===Verarbeitungseigenschaften===<br />
<br />
Der im Fertigteilwerk verwendete Beton hat gegenüber Ortbeton andere Anforderungen zu erfüllen. So sind beispielsweise die auf der Baustelle wichtigen Eigenschaften wie eine lange Verarbeitungsdauer und langsame Wärmeentwicklung im Fertigteilwerk unerwünscht. Der Frischbeton im Werk sollte sich leicht schütten lassen, um nicht im Betonkübel oder an der Schüttrinne kleben zu bleiben. Weitestgehend wird auf Mischungsbestandteile mit unterschiedlichen Rohdichten verzichtet. So wird verhindert, dass sich der eingefüllte Beton in der Schalung entmischt <ref name = "Q2"></ref>. Demnach würden Leichtzuschläge aufschwimmen und sich Schwerzuschläge absetzen. Das enthaltene Wasser würde sich aufgrund der geringen Dichte absondern und zum „Bluten“ führen. Dies lässt sich mit einer guten Betonzusammensetzung verhindern. Dabei sollte ein Beton mit geringem Wasseranteil oder ein gut wasserhaltender, früh erstarrender Beton mit einem Größtkorn von maximal 16 mm gewählt werden. Diese Zusammensetzung führt zu einem raschen Ansteifen des Betons, sodass sich das Wasser nicht absondern kann. Die kurze Misch- und Einfülldauer des Betons sowie die erweiterten Verdichtungsmöglichkeiten gestatten es, eine steife bis plastische Betonkonsistenz zu verwenden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Festigkeit===<br />
<br />
Besonders bei Fertigteilen, die in konventionellen Schalungen hergestellt werden, soll der Beton möglichst schnell erhärten, um ein zeitnahes Ausformen zu ermöglichen. Die Verwendung von wenig Anmachwasser im Beton kann folgende Vorteile mit sich bringen <ref name = "Q2"></ref>:<br />
<br />
*Rasches Erstarren, so kann die obenliegenden Betonfläche früh geglättet werden und eine bessere [[Fertigteile - Herstellung#Wärmebehandlung|Wärmebehandlung]] des Betons erfolgen.<br />
*Hohe Standfestigkeit, ohne Verformungen unmittelbar nach dem Verdichten; dies ermöglicht das frühe Entfernen der Seitenschalungen<br />
*Eine frühe Betonfestigkeit ermöglicht frühes Ausformen und frühe [[Fertigteile - Herstellung#Nachbehandlung|Nachbehandlungsmaßnahmen]].<br />
*Wenige Betonporen, die einen dichten und festen Beton mit sich bringen<br />
*Geringes [[Schwinden|Schwinden]], das die Maßhaltigkeit fördert und wenig bis keine Risse verursacht<br />
<br />
===Betonarten===<br />
<br />
Im Folgenden werden die gängigsten Betone aufgeführt, die im Fertigteilbau verwendet werden. Alle genannten Betone sind durch ihre direkte Herstellung, optimale Verarbeitung, vorhandene Schalungstechnik und die günstigen Umgebungsbedingungen für die Verarbeitung im Fertigteilwerk prädestiniert <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Normalfeste Betone bis C50/60, hochfeste Betone bis C80/95, Leichtbetone bis LC60/66 und selbstverdichtender Beton sind bauaufsichtlich eingeführt und dürfen ohne Einschränkungen angewendet werden. Stahlfaserbetone und Betone der Festigkeitsklasse C90/105 und C100/115 benötigen eine bauaufsichtliche Zulassung oder eine Zustimmung im Einzelfall. In einigen Fällen kommen auch Spezialbetone wie wasserdichte, säurebeständige, frostbeständige, textilbewehrte, ultrahochfeste, farbige und faserbewehrte Betone zur Anwendung. In den meisten Fällen wird ein Beton C35/45 oder C45/55 mit steifer Konsistenz, rasch erhärtendem Zement (42,5 R oder 52,5 R) und einem niedrigen Wasserzementwert verwendet <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Wärmebehandlung===<br />
<br />
Die Erhärtungsphase der Fertigteile ist oftmals sehr kurz, denn sie richtet sich danach, wieviel Zeit für den Betonier- und Ausschalvorgang eingeplant ist. Erhärtungsphasen von 4 Stunden sind keine Seltenheit. Wenn die Gegebenheiten es zulassen, wird eine Betonsorte mit langer Erstarrungszeit verwendet. So wird gewährleistet, dass sich der Beton gut verarbeiten lässt. Um die anschließende Zementreaktion im Beton zu beschleunigen, wird er solange erwärmt, bis die gewünschte Festigkeit erreicht ist <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Die einfachste Wärmebehandlung ist das Nassdampfverfahren. Es werden im Wesentlichen nur ein Dampferzeuger und Abdeckplanen für den Beton benötigt. Die Temperatur im Bedampfungsraum ist überall gleich und es können keine Auswaschungen an der Betonoberfläche durch Kondenswasser auftreten. Eine solche Behandlung kann auch durch eine Erwärmung des Betons mit Heißluft erzielt werden. Um eine Austrocknung der Betonoberfläche zu verhindern, muss der Beton wie bei allen Wärmebehandlungen mit Folien abgedeckt oder mit Wasser besprüht werden. Eine weitere Variante der Wärmebehandlung kann durch eine Beheizung mit Infrarot-Strahlern erfolgen. Die Strahler befinden sich in einer Wärmekammer und bestrahlen ausschließlich das zu erwärmende Objekt. So geht nur sehr wenig Energie an die Umgebung verloren. Bei großen Bauteilen wird ein kombiniertes Verfahren angewendet. Die Schalung wird durch einen Wärmeträger wie z.B. Öl, Dampf, Wasser oder elektrische Heizdrähte beheizt, während die Oberseite wärmedämmend abgedeckt wird <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Nachbehandlung===<br />
<br />
Bei Außenbauteilen kann die Dauerhaftigkeit durch eine Nachbehandlung des Betons zum Zeitpunkt des Abkühlens wesentlich gesteigert werden. Dies erfolgt in Form einer Feuchtebehandlung oder eines aufgesprühten Nachbehandlungsfilms, der die Dichtigkeit der Betonoberfläche verbessert. So wird der Beton im eingebauten Zustand widerstandsfähiger gegen Frost und Abnutzungen, da weniger Wasser, Kohlendioxid und Schadstoffe eindringen können. Die erhärtende Oberfläche des noch jungen Betons kann aus ästhetischen Gründen weiter bearbeitet werden. Um die Betonzuschläge freizulegen, wird die Mörtelhaut des Betons mittels Absäuern, Schleifen, Sand- oder Wasserstrahlen entfernt. So können Oberflächenformen wie z. B. Waschbeton erzielt werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Beschichtungen===<br />
<br />
Eine weitere Variante zum Schutz der Fertigteile kann durch Beschichtungen erzielt werden. Die jeweiligen Beschichtungen für Außenbauteile sollen alkali-, licht- und wasserbeständig sein. In einigen Fällen ist auch die Durchlässigkeit für Wasserdampf gefordert, um Wärmeschwankungen der Umgebung auszugleichen. Die Dauerhaftigkeit des Betons wird so ebenfalls verbessert <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Beschichtungen, wie Siloxane oder Acrylharze, weisen eine geringe Schichtdicke auf und sind später nicht sichtbar. Anders ist es bei den Versiegelungen, sie enthalten Lösungen oder Dispersionen unter Zusatz von Pigmenten. Bei der aufgetragenen Lasur (Versiegelung) wird die Oberflächenstruktur des Betons beibehalten. Lediglich die Betonfarbe kann sich durch die Pigmente in der dünnen Schicht leicht im Ton ändern. Eine drastische Veränderung des Oberflächenfarbtons erreicht man mit deckenden Anstrichen, welche in allen Farbtönen erhältlich sind. Bei diesen handelt es sich meistens um Dispersionen, welche eine zirka doppelt so dicke Schicht wie die einer Lasur aufweisen. Des Weiteren gibt es auch Beschichtungen in Form von Putz oder Verkleidungen mit Naturstein- oder keramischen Platten. Diese Art von Beschichtungen fordert eine äußerst vorsichtige Handhabung bei [[Fertigteile - Transport und Montage|Transport und Montage]], wenn die Verkleidung direkt im Werk aufgebracht wird. Sollte sie erst nach der Montage aufgebracht werden, können so kleinere Beschädigungen überdeckt werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Bewehrungstechnik bei der Werksfertigung==<br />
<br />
[[Datei:Bewehrung einer Brandwandplatte .jpg|right|thumb|250px|vorgefertigte Bewehrung einer Brandwandplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
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[[Datei:Vorgefertigte Stegbewehrung für eine TT-Doppelstegplatte.jpg|right|thumb|250px|Stegbewehrung einer Rippenplatte (TT-Doppelstegplatte) <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Der Bewehrung ist besondere Aufmerksamkeit zu schenken, da sie im Mittel 20% der Gesamtkosten eines Fertigteils ausmacht und für die Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit maßgebend ist. Aus diesem Grund muss die Bewehrung genauestens nach den Vorgaben der statischen Berechnung eingebaut werden. Des Weiteren ist auf eine möglichst wirtschaftliche Bewehrungsführung und eine ausreichende [[Betondeckung|Betondeckung]] mit Hilfe von Abstandhaltern zu achten <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Verarbeitung===<br />
<br />
In vielen Fertigteilwerken wird Betonstabstahl und gewendelte Bügelbewehrung mit den Durchmessern 6 bis 14 mm direkt vom Ring verarbeitet. Das hat den Vorteil, dass kein Verschnitt entsteht und die Verarbeitungskosten geringer ausfallen. Um den Betonstahl vom Ring zu geraden Stäben zu verarbeiten, werden automatische Richt- und Abschneideanlagen, sowie Bügelbiegeautomaten eingesetzt. Sie greifen auf bis zu vier verschiedene Durchmesser zu und verarbeiten diese. In Zukunft wird auch immer mehr eine prozessgesteuerte Betonstahlverlegung erfolgen. Vollautomatische Schweißstationen, welche gerichtete und geschnittene Stäbe vom Ring zu flächigen Bewehrungen verschweißen, kommen bereits zur Anwendung <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Einbau===<br />
<br />
Bei der baulichen Durchbildung der einzubauenden Bewehrung muss darauf geachtet werden, dass die Passung und Einbaubarkeit umsetzbar ist. Es ist zu berücksichtigen, dass der tatsächliche Außendurchmesser ca. 20% größer ist als der Nenndurchmesser. Dies kann sonst bei sich kreuzenden oder dicht nebeneinander liegenden Stäben zu Problemen führen. Es ist stets zu beachten, dass die Bewehrungskörbe auch mit teilweise verschachtelt angeordneter Bewehrung (z.B. Konsolen) herstellbar sind und sich gut in den Korb einfädeln lassen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Bei stabförmigen Elementen, wie [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Balken]] und [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]], wird der Bewehrungskorb in der Regel außerhalb der Schalung mit geschlossenen Bügeln geflochten. Die Bewehrung von Deckenelementen wie z.B.[[Fertigteile - Übersicht#Rippenplatte|TT-Platten]], [[Fertigteile - Übersicht#Elementdecke|Elementdecken]] oder [[Fertigteile - Übersicht#Fertigdecke|Hohlplatten]] werden meist direkt in ihrer Schalung verlegt. Werden Balken oder Plattenbalken innerhalb der Schalung bewehrt, lässt sich der Einbau mit offenen Bügelkörben, welche mit Kappenbügeln geschlossen werden, wesentlich leichter realisieren <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Stahlsorten===<br />
<br />
In den Fertigteilwerken wird der nach DIN 488 definierte Betonstahl verwendet. Das heißt für Betonstabstahl wird ausschließlich B500B (gerippt, hochduktil) genutzt. Für Betonstahlmatten, Bewehrungsdraht oder anderen Betonstahlerzeugnissen darf B500A (gerippt, normal duktil), B500B (gerippt, hochduktil), B500A+G (glatt, normal duktil) und B500A+P (flache Profilierung, normal duktil) zur Anwendung kommen <ref name = "Q1"></ref>. Des Weiteren kommen nur noch schweißbare Stähle zum Einsatz, welche dem Fertigteilbau mit seinen vielen Einbauteilen für die Verbindungselemente zugute kommen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen von Sonderstählen gibt es für:<br />
*Betonrippenstahl BSt 500 S-GEWI, welcher aufgewalzte Gewinderippen für Bewehrungsverbindungen aufweist <ref name = "Q1"></ref>. <br />
*Feuerverzinkte Betonstähle, bei denen eine Bewehrungskorrosion durch Carbonatisierung dauerhaft unterbunden ist (Vorteilhaft für Sichtbeton), die aber nach der Verzinkung nicht verschweißt werden dürfen <ref name = "Q3"> Baulinks, feuerverzinkter Betonstahl, https://www.baulinks.de/webplugin/2017/1534.php4 </ref>.<br />
*Betonstabstahl mit erhöhtem Korrosionswiderstand, auch bekannt als nichtrostender Stahl, der zum Schweißen geeignet ist <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Qualitätssicherung und Güteüberwachung==<br />
<br />
Heutzutage ist das Ziel eines jeden Fertigteilherstellers von vorn herein eine hohe Qualität für ein Produkt einzuplanen. Zu der eigenverantwortlichen Qualitätssicherung gehören alle Maßnahmen, die während der Herstellung und der Nutzung eines Bauwerkes zu der notwendigen Sicherheit und Qualität beitragen. Dies wird durch folgende Maßnahmen sichergestellt: Eine fachgerechte Planung inklusive der Auswahl einer geeigneten Bauart, Verbindungstechnik sowie eine statisch und bauphysikalisch korrekte Bemessung der Konstruktion. Des Weiteren spielen die Rohstoffauswahl, sorgfältige und maßhaltige Herstellung, sachgerechte Lagerung, akkurate [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]], geeignete Instandhaltungsmaßnahmen und werkseitige Produktionskontrollen eine große Rolle <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Güteüberwachung===<br />
<br />
Die Güteüberwachung von Fertigteilen erfolgt unter anderem nach DIN 1045 und besteht aus der Eigenüberwachung kombiniert mit einer Betonprüfstelle und der Fremdüberwachung <ref name = "Q1"></ref>. Bei der Güteüberwachung wird zwischen zwei Betonkategorien unterschieden. '''Kategorie 1 ''' umfasst Betone für untergeordnete Zwecke und wird nur durch die Hersteller überwacht. Betone der '''Kategorie 2 ''' unterliegen der Aufsicht eines Betonfachmannes während der Herstellung <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Eigenüberwachung===<br />
<br />
Die Eigenüberwachung betrifft Sichtprüfungen der Ausgangsstoffe und Kontrollen der Lieferscheine. Am werksseitig hergestellten Beton werden Eignungsprüfungen durchgeführt und deren Eigenschaften überwacht. Vor dem Betonieren sind Maßhaltigkeit und Stabilität der Schalung, die Lage von Dämmschichten, Einbauteilen, Aussparungen und der Bewehrung sowie die [[Betondeckung|Betondeckung]] zu überprüfen. Während der Herstellung werden die klimatischen Bedingungen aufgezeichnet. Erforderliche Wärme- und Nachbehandlungen sind zu überwachen. Nach der Fertigung erfolgen Sichtkontrollen auf Beschädigungen, zerstörungsfreie Prüfung der Betondruckfestigkeit sowie Kennzeichnung der Teile inklusive wichtiger Hinweise für [[Fertigteile - Transport und Montage|Transport und Montage]]. Die im Werk genutzten Geräte werden auf ihre Funktion überprüft. Bei Standardbauteilen oder großen Serien werden die wesentlichen Eigenschaften stichprobenartig überwacht <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Fremdüberwachung===<br />
<br />
Die bereits erwähnte Fremdüberwachung erfolgt meist zweimal im Jahr und deckt die Herstellanforderungen von Betonwaren und Standardbauteilen ab <ref name = "Q1"></ref>. Die Ergebnisse des Überwachungsbesuchs werden in Prüfzeugnissen und Überwachungsberichten dokumentiert. Diese fließen dann in Produkt- und Übereinstimmungszertifikate sowie in werkseigene Produktionskontrollzertifikate ein <ref name = "Q2"></ref>. Nicht erfasst von der Fremdüberwachung werden oftmals [[Fertigteile - Herstellung#Fertigung von Kleinserien|kleinere Serien]], welche nach individueller statischer Berechnung gefertigt sind. Diese unterliegen jedoch der Bauüberwachung gemäß den jeweiligen Landesbauordnungen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Quellen==<br />
<br />
<references/><br />
<br />
{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-white.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite in Bearbeitung|}}<br />
<br />
[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Fertigteile_-_Herstellung&diff=14816Fertigteile - Herstellung2023-10-03T18:24:02Z<p>Gbolle: /* Qualitätssicherung und Güteüberwachung */</p>
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<div>[[Datei:Einbau der Bewehrung für ein Fertigteil2.jpg|right|thumb|500px|Einbau der Bewehrung für ein Fertigteil <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Diese Seite gibt eine Übersicht zu den Fertigungsverfahren von Betonfertigteilen und deren Besonderheiten.<br />
<br />
==Toleranzen==<br />
<br />
Bei der Herstellung und [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] von Bauteilen können Maßabweichungen nicht vermieden werden. Im Fertigteilbau und insbesondere im Systembau sind nachträgliche Anpassungen vor Ort aber nicht akzeptabel. Daher müssen Fertigteilsysteme so geplant und entworfen werden, dass die Montage und der Ausgleich von Toleranzen auf einfache Weise möglich ist. Maßabweichungen können Auswirkungen auf die Standsicherheit, Funktionsfähigkeit und die Wirtschaftlichkeit haben <ref name = "Q1"> Peter Bindseil, Stahlbetonbau Fertigteile nach Eurocode 2 - Konstruktion - Berechnung - Ausführung, 4. Auflage, Köln, 2012 </ref>.<br />
<br />
Toleranzen für die Einzelbauteile sind in DIN 18201, DIN 18202, DIN 18203 und DIN 1045-1 festgelegt. Sie gehen auf die Aspekte der Standsicherheit und Funktionsfähigkeit ein. Höhere Genauigkeiten aus beispielsweise ästhetischen Gründen bringen eine exponentielle Erhöhung der Kosten mit sich. Maßabweichungen können vielfältige Ursachen haben. Sie können beispielsweise durch Maßgebungsfehler (Mess-und Markierungsfehler bei Herstellung und Montage), durch Arbeitsfehler (Schalungsherstellung, Platzierung von einzubetonierenden Einbauteilen, Montage von [[Fertigteile - Transport und Montage#Lager (Elastomere)|Lagern]]) oder durch material- und verschleißbedingte Fehler (Verformungen der Schalung) verursacht werden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Fertigungsverfahren==<br />
<br />
In den vergangenen Jahren hat sich die Werksfertigung zu mechanisierten und automatisierten Verfahren unter Verwendung von CAD/CAM-Technologie entwickelt. Die meisten industrialisierten Fertigungsmethoden lassen sich dem Umlaufverfahren oder der Bahnenfertigung zuordnen <ref name = "Q2"> Hubert Bachmann, Alfred Steinle, Volker Hahn, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 2. aktualisierte Auflage, Berlin, 2010 </ref>.<br />
<br />
===Umlaufverfahren===<br />
<br />
Das Umlaufverfahren ist auf große Flexibilität ausgelegt und kommt bei der Herstellung von Wandtafeln, Deckentafeln, Treppenelementen und stabförmigen Fertigteilen zum Einsatz. Die Elemente werden auf Paletten mithilfe von Rollenförderern oder Schiebebühnen durch das Werk von einem Arbeitsgang zum nächsten befördert. Dieses Verfahren bringt zwei grundsätzliche Vorteile mit sich. Zum einen kann der Produktionsablauf besser organisiert werden, da die notwendigen Materialien an der speziell eingerichteten Station bereitgestellt und optimal eingebaut werden können. Zum anderen werden die Anlagenkosten reduziert, weil z. B. Rüttler oder die Kipphydraulikausrüstung nur an einer bestimmten Station benötigt werden. Neben dem horizontalen Umlaufverfahren gibt es auch das platzsparende vertikale Umlaufverfahren, welches zwei Ebenen mit Hub- und Absenkstationen verbindet. Auf den Längsbändern der oberen Ebene erfolgt die eigentliche Fertigung, während das Aushärten in der unteren Ebene geschieht <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Bahnenfertigung===<br />
<br />
Die Bahnenfertigung kommt bei der Herstellung von [[Fertigteile - Übersicht#Deckenelemente|Deckenplatten]] zum Einsatz. Hier werden mehrere Fertigteile auf bis zu 200 Meter langen Bahnen einzeln hintereinander hergestellt. Die Fertigteile sind an ihre Position auf den Bahnen gebunden und die Arbeitskolonnen, welche für die Arbeitsschritte zuständig sind, wandern von Station zu Station <ref name = "Q1"></ref>. Im Laufe der Zeit hat sich die Fertigung weiter zur Palettenfertigung mit automatischen Stapelanlagen in den Härtekammern entwickelt. Ein großer Vorteil der Bahnenfertigung ist der hohe Mechanisierungsgrad. Denn bei vorgespannten Platten werden die Spannlitzen automatisch verlegt, der Betonstrang wird mit einer fahrbaren Betonsäge vollautomatisch getrennt und die Reinigung der Bahnen erfolgt maschinell. Bei der Bahnenfertigung wird zwischen der Fertigung mittels Gleitfertiger und Extruder unterschieden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Bei der Fertigung mittels Gleitfertiger, wird eine Gleitschalung mit Hilfe einer Winde über die Fertigungsbahn gezogen. Auf dem Fertiger befindet sich eine aufgesetzte Beschickungseinheit, die mit verschiedenen Einfüll- und Verdichtungsstufen arbeitet und in zwei bis drei Durchgängen den Querschnitt abschnittsweise aufbaut <ref name = "Q1"></ref>. Die untere Maschineneinheit kann für unterschiedliche Querschnittsformen ausgetauscht werden <ref name = "Q2"></ref>. <br />
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Die Fertigung mittels Extruder, arbeitet nach dem Rückstoßprinzip. Für dieses Verfahren ist ein sehr steifer Beton mit einer hohen Frühstandfestigkeit und einer hohen Endfestigkeit erforderlich. Der Extruder enthält ein Betonsilo, aus dem der Beton durch Schnecken in einem Durchgang in die profilbildenden Zonen gepresst und durch Hochfrequenzrüttler verdichtet wird <ref name = "Q1"></ref>. Dann drückt er sich von dem gefertigten Betonstrang ab und schiebt sich selbsttätig vorwärts <ref name = "Q2"></ref>.<br />
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===Fertigung von Kleinserien===<br />
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[[Datei:Fertigung einer Sandwichplatte.jpg|right|thumb|250px|Kleinserienfertigung einer Sandwichplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
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Fertigteile, die nur in kleinen Serien oder wegen ihrer Größe oder Vorspannung in speziellen Schalungen gefertigt werden müssen, werden auf konventionellen Schaltischen hergestellt. Dies kann bei [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Bindern]], vorgespannten [[Fertigteile - Übersicht#Rippenplatte|TT-Platten]], ungleichmäßigen [[Fertigteile - Übersicht#Wandelemente|Wandplatten]] und [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]] der Fall sein. Um das Ausschalen der Bauteile zu vereinfachen, wird oftmals vor dem Betonieren ein Trennmittel auf die Schalung aufgetragen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
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==Beton im Fertigteilbau==<br />
<br />
[[Datei:Fertigteilträger während des Betoniervorgangs.jpg|right|thumb|250px|Betoniervorgang Fertigteilträger <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
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===Verarbeitungseigenschaften===<br />
<br />
Der im Fertigteilwerk verwendete Beton hat gegenüber Ortbeton andere Anforderungen zu erfüllen. So sind beispielsweise die auf der Baustelle wichtigen Eigenschaften wie eine lange Verarbeitungsdauer und langsame Wärmeentwicklung im Fertigteilwerk unerwünscht. Der Frischbeton im Werk sollte sich leicht schütten lassen, um nicht im Betonkübel oder an der Schüttrinne kleben zu bleiben. Weitestgehend wird auf Mischungsbestandteile mit unterschiedlichen Rohdichten verzichtet. So wird verhindert, dass sich der eingefüllte Beton in der Schalung entmischt <ref name = "Q2"></ref>. Demnach würden Leichtzuschläge aufschwimmen und sich Schwerzuschläge absetzen. Das enthaltene Wasser würde sich aufgrund der geringen Dichte absondern und zum „Bluten“ führen. Dies lässt sich mit einer guten Betonzusammensetzung verhindern. Dabei sollte ein Beton mit geringem Wasseranteil oder ein gut wasserhaltender, früh erstarrender Beton mit einem Größtkorn von maximal 16 mm gewählt werden. Diese Zusammensetzung führt zu einem raschen Ansteifen des Betons, sodass sich das Wasser nicht absondern kann. Die kurze Misch- und Einfülldauer des Betons sowie die erweiterten Verdichtungsmöglichkeiten gestatten es, eine steife bis plastische Betonkonsistenz zu verwenden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
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===Festigkeit===<br />
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Besonders bei Fertigteilen, die in konventionellen Schalungen hergestellt werden, soll der Beton möglichst schnell erhärten, um ein zeitnahes Ausformen zu ermöglichen. Die Verwendung von wenig Anmachwasser im Beton kann folgende Vorteile mit sich bringen <ref name = "Q2"></ref>:<br />
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*Rasches Erstarren, so kann die obenliegenden Betonfläche früh geglättet werden und eine bessere [[Fertigteile - Herstellung#Wärmebehandlung|Wärmebehandlung]] des Betons erfolgen.<br />
*Hohe Standfestigkeit, ohne Verformungen unmittelbar nach dem Verdichten; dies ermöglicht das frühe Entfernen der Seitenschalungen<br />
*Eine frühe Betonfestigkeit ermöglicht frühes Ausformen und frühe [[Fertigteile - Herstellung#Nachbehandlung|Nachbehandlungsmaßnahmen]].<br />
*Wenige Betonporen, die einen dichten und festen Beton mit sich bringen<br />
*Geringes [[Schwinden|Schwinden]], das die Maßhaltigkeit fördert und wenig bis keine Risse verursacht<br />
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===Betonarten===<br />
<br />
Im Folgenden werden die gängigsten Betone aufgeführt, die im Fertigteilbau verwendet werden. Alle genannten Betone sind durch ihre direkte Herstellung, optimale Verarbeitung, vorhandene Schalungstechnik und die günstigen Umgebungsbedingungen für die Verarbeitung im Fertigteilwerk prädestiniert <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Normalfeste Betone bis C50/60, hochfeste Betone bis C80/95, Leichtbetone bis LC60/66 und selbstverdichtender Beton sind bauaufsichtlich eingeführt und dürfen ohne Einschränkungen angewendet werden. Stahlfaserbetone und Betone der Festigkeitsklasse C90/105 und C100/115 benötigen eine bauaufsichtliche Zulassung oder eine Zustimmung im Einzelfall. In einigen Fällen kommen auch Spezialbetone wie wasserdichte, säurebeständige, frostbeständige, textilbewehrte, ultrahochfeste, farbige und faserbewehrte Betone zur Anwendung. In den meisten Fällen wird ein Beton C35/45 oder C45/55 mit steifer Konsistenz, rasch erhärtendem Zement (42,5 R oder 52,5 R) und einem niedrigen Wasserzementwert verwendet <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Wärmebehandlung===<br />
<br />
Die Erhärtungsphase der Fertigteile ist oftmals sehr kurz, denn sie richtet sich danach, wieviel Zeit für den Betonier- und Ausschalvorgang eingeplant ist. Erhärtungsphasen von 4 Stunden sind keine Seltenheit. Wenn die Gegebenheiten es zulassen, wird eine Betonsorte mit langer Erstarrungszeit verwendet. So wird gewährleistet, dass sich der Beton gut verarbeiten lässt. Um die anschließende Zementreaktion im Beton zu beschleunigen, wird er solange erwärmt, bis die gewünschte Festigkeit erreicht ist <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Die einfachste Wärmebehandlung ist das Nassdampfverfahren. Es werden im Wesentlichen nur ein Dampferzeuger und Abdeckplanen für den Beton benötigt. Die Temperatur im Bedampfungsraum ist überall gleich und es können keine Auswaschungen an der Betonoberfläche durch Kondenswasser auftreten. Eine solche Behandlung kann auch durch eine Erwärmung des Betons mit Heißluft erzielt werden. Um eine Austrocknung der Betonoberfläche zu verhindern, muss der Beton wie bei allen Wärmebehandlungen mit Folien abgedeckt oder mit Wasser besprüht werden. Eine weitere Variante der Wärmebehandlung kann durch eine Beheizung mit Infrarot-Strahlern erfolgen. Die Strahler befinden sich in einer Wärmekammer und bestrahlen ausschließlich das zu erwärmende Objekt. So geht nur sehr wenig Energie an die Umgebung verloren. Bei großen Bauteilen wird ein kombiniertes Verfahren angewendet. Die Schalung wird durch einen Wärmeträger wie z.B. Öl, Dampf, Wasser oder elektrische Heizdrähte beheizt, während die Oberseite wärmedämmend abgedeckt wird <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Nachbehandlung===<br />
<br />
Bei Außenbauteilen kann die Dauerhaftigkeit durch eine Nachbehandlung des Betons zum Zeitpunkt des Abkühlens wesentlich gesteigert werden. Dies erfolgt in Form einer Feuchtebehandlung oder eines aufgesprühten Nachbehandlungsfilms, der die Dichtigkeit der Betonoberfläche verbessert. So wird der Beton im eingebauten Zustand widerstandsfähiger gegen Frost und Abnutzungen, da weniger Wasser, Kohlendioxid und Schadstoffe eindringen können. Die erhärtende Oberfläche des noch jungen Betons kann aus ästhetischen Gründen weiter bearbeitet werden. Um die Betonzuschläge freizulegen, wird die Mörtelhaut des Betons mittels Absäuern, Schleifen, Sand- oder Wasserstrahlen entfernt. So können Oberflächenformen wie z. B. Waschbeton erzielt werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Beschichtungen===<br />
<br />
Eine weitere Variante zum Schutz der Fertigteile kann durch Beschichtungen erzielt werden. Die jeweiligen Beschichtungen für Außenbauteile sollen alkali-, licht- und wasserbeständig sein. In einigen Fällen ist auch die Durchlässigkeit für Wasserdampf gefordert, um Wärmeschwankungen der Umgebung auszugleichen. Die Dauerhaftigkeit des Betons wird so ebenfalls verbessert <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Beschichtungen, wie Siloxane oder Acrylharze, weisen eine geringe Schichtdicke auf und sind später nicht sichtbar. Anders ist es bei den Versiegelungen, sie enthalten Lösungen oder Dispersionen unter Zusatz von Pigmenten. Bei der aufgetragenen Lasur (Versiegelung) wird die Oberflächenstruktur des Betons beibehalten. Lediglich die Betonfarbe kann sich durch die Pigmente in der dünnen Schicht leicht im Ton ändern. Eine drastische Veränderung des Oberflächenfarbtons erreicht man mit deckenden Anstrichen, welche in allen Farbtönen erhältlich sind. Bei diesen handelt es sich meistens um Dispersionen, welche eine zirka doppelt so dicke Schicht wie die einer Lasur aufweisen. Des Weiteren gibt es auch Beschichtungen in Form von Putz oder Verkleidungen mit Naturstein- oder keramischen Platten. Diese Art von Beschichtungen fordert eine äußerst vorsichtige Handhabung bei [[Fertigteile - Transport und Montage|Transport und Montage]], wenn die Verkleidung direkt im Werk aufgebracht wird. Sollte sie erst nach der Montage aufgebracht werden, können so kleinere Beschädigungen überdeckt werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Bewehrungstechnik bei der Werksfertigung==<br />
<br />
[[Datei:Bewehrung einer Brandwandplatte .jpg|right|thumb|250px|vorgefertigte Bewehrung einer Brandwandplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
[[Datei:Vorgefertigte Stegbewehrung für eine TT-Doppelstegplatte.jpg|right|thumb|250px|Stegbewehrung einer Rippenplatte (TT-Doppelstegplatte) <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Der Bewehrung ist besondere Aufmerksamkeit zu schenken, da sie im Mittel 20% der Gesamtkosten eines Fertigteils ausmacht und für die Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit maßgebend ist. Aus diesem Grund muss die Bewehrung genauestens nach den Vorgaben der statischen Berechnung eingebaut werden. Des Weiteren ist auf eine möglichst wirtschaftliche Bewehrungsführung und eine ausreichende [[Betondeckung|Betondeckung]] mit Hilfe von Abstandhaltern zu achten <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Verarbeitung===<br />
<br />
In vielen Fertigteilwerken wird Betonstabstahl und gewendelte Bügelbewehrung mit den Durchmessern 6 bis 14 mm direkt vom Ring verarbeitet. Das hat den Vorteil, dass kein Verschnitt entsteht und die Verarbeitungskosten geringer ausfallen. Um den Betonstahl vom Ring zu geraden Stäben zu verarbeiten, werden automatische Richt- und Abschneideanlagen, sowie Bügelbiegeautomaten eingesetzt. Sie greifen auf bis zu vier verschiedene Durchmesser zu und verarbeiten diese. In Zukunft wird auch immer mehr eine prozessgesteuerte Betonstahlverlegung erfolgen. Vollautomatische Schweißstationen, welche gerichtete und geschnittene Stäbe vom Ring zu flächigen Bewehrungen verschweißen, kommen bereits zur Anwendung <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Einbau===<br />
<br />
Bei der baulichen Durchbildung der einzubauenden Bewehrung muss darauf geachtet werden, dass die Passung und Einbaubarkeit umsetzbar ist. Es ist zu berücksichtigen, dass der tatsächliche Außendurchmesser ca. 20% größer ist als der Nenndurchmesser. Dies kann sonst bei sich kreuzenden oder dicht nebeneinander liegenden Stäben zu Problemen führen. Es ist stets zu beachten, dass die Bewehrungskörbe auch mit teilweise verschachtelt angeordneter Bewehrung (z.B. Konsolen) herstellbar sind und sich gut in den Korb einfädeln lassen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Bei stabförmigen Elementen, wie [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Balken]] und [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]], wird der Bewehrungskorb in der Regel außerhalb der Schalung mit geschlossenen Bügeln geflochten. Die Bewehrung von Deckenelementen wie z.B.[[Fertigteile - Übersicht#Rippenplatte|TT-Platten]], [[Fertigteile - Übersicht#Elementdecke|Elementdecken]] oder [[Fertigteile - Übersicht#Fertigdecke|Hohlplatten]] werden meist direkt in ihrer Schalung verlegt. Werden Balken oder Plattenbalken innerhalb der Schalung bewehrt, lässt sich der Einbau mit offenen Bügelkörben, welche mit Kappenbügeln geschlossen werden, wesentlich leichter realisieren <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Stahlsorten===<br />
<br />
In den Fertigteilwerken wird der nach DIN 488 definierte Betonstahl verwendet. Das heißt für Betonstabstahl wird ausschließlich B500B (gerippt, hochduktil) genutzt. Für Betonstahlmatten, Bewehrungsdraht oder anderen Betonstahlerzeugnissen darf B500A (gerippt, normal duktil), B500B (gerippt, hochduktil), B500A+G (glatt, normal duktil) und B500A+P (flache Profilierung, normal duktil) zur Anwendung kommen <ref name = "Q1"></ref>. Des Weiteren kommen nur noch schweißbare Stähle zum Einsatz, welche dem Fertigteilbau mit seinen vielen Einbauteilen für die Verbindungselemente zugute kommen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen von Sonderstählen gibt es für:<br />
*Betonrippenstahl BSt 500 S-GEWI, welcher aufgewalzte Gewinderippen für Bewehrungsverbindungen aufweist <ref name = "Q1"></ref>. <br />
*Feuerverzinkte Betonstähle, bei denen eine Bewehrungskorrosion durch Carbonatisierung dauerhaft unterbunden ist (Vorteilhaft für Sichtbeton), die aber nach der Verzinkung nicht verschweißt werden dürfen <ref name = "Q3"> Baulinks, feuerverzinkter Betonstahl, https://www.baulinks.de/webplugin/2017/1534.php4 </ref>.<br />
*Betonstabstahl mit erhöhtem Korrosionswiderstand, auch bekannt als nichtrostender Stahl, der zum Schweißen geeignet ist <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Qualitätssicherung und Güteüberwachung==<br />
<br />
Heutzutage ist das Ziel eines jeden Fertigteilherstellers von vorn herein eine hohe Qualität für ein Produkt einzuplanen. Zu der eigenverantwortlichen Qualitätssicherung gehören alle Maßnahmen, die während der Herstellung und der Nutzung eines Bauwerkes zu der notwendigen Sicherheit und Qualität beitragen. Dies wird durch folgende Maßnahmen sichergestellt: Eine fachgerechte Planung inklusive der Auswahl einer geeigneten Bauart, Verbindungstechnik sowie eine statisch und bauphysikalisch korrekte Bemessung der Konstruktion. Des Weiteren spielen die Rohstoffauswahl, sorgfältige und maßhaltige Herstellung, sachgerechte Lagerung, akkurate [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]], geeignete Instandhaltungsmaßnahmen und werkseitige Produktionskontrollen eine große Rolle <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Güteüberwachung===<br />
<br />
Die Güteüberwachung von Fertigteilen erfolgt unter anderem nach DIN 1045 und besteht aus der Eigenüberwachung kombiniert mit einer Betonprüfstelle und der Fremdüberwachung <ref name = "Q1"></ref>. Bei der Güteüberwachung wird zwischen zwei Betonkategorien unterschieden. '''Kategorie 1 ''' umfasst Betone für untergeordnete Zwecke und wird nur durch die Hersteller überwacht. Betone der '''Kategorie 2 ''' unterliegen der Aufsicht eines Betonfachmannes während der Herstellung <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Eigenüberwachung===<br />
<br />
Die Eigenüberwachung betrifft Sichtprüfungen der Ausgangsstoffe und Kontrollen der Lieferscheine. Am werkseitig hergestellten Beton werden Eignungsprüfungen durchgeführt und deren Eigenschaften überwacht. Vor dem Betonieren sind Maßhaltigkeit und Stabilität der Schalung, die Lage von Dämmschichten, Einbauteilen, Aussparungen und der Bewehrung sowie die [[Betondeckung|Betondeckung]] zu überprüfen. Während der Herstellung werden die klimatischen Bedingungen aufgezeichnet. Erforderliche Wärme- und Nachbehandlungen sind zu überwachen. Nach der Fertigung erfolgen Sichtkontrollen auf Beschädigungen, zerstörungsfreie Prüfung der Betondruckfestigkeit sowie Kennzeichnung der Teile inklusive wichtiger Hinweise für [[Fertigteile - Transport und Montage|Transport und Montage]]. Die im Werk genutzten Geräte werden auf ihre Funktion überprüft. Bei Standardbauteilen oder großen Serien werden die wesentlichen Eigenschaften stichprobenartig überwacht <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Fremdüberwachung===<br />
<br />
Die bereits erwähnte Fremdüberwachung erfolgt meist zweimal im Jahr und deckt die Herstellanforderungen von Betonwaren und Standardbauteilen ab <ref name = "Q1"></ref>. Die Ergebnisse des Überwachungsbesuchs werden in Prüfzeugnissen und Überwachungsberichten dokumentiert. Diese fließen dann in Produkt- und Übereinstimmungszertifikate sowie in werkseigene Produktionskontrollzertifikate ein <ref name = "Q2"></ref>. Nicht erfasst von der Fremdüberwachung werden oftmals [[Fertigteile - Herstellung#Fertigung von Kleinserien|kleinere Serien]], welche nach individueller statischer Berechnung gefertigt sind. Diese unterliegen jedoch der Bauüberwachung gemäß den jeweiligen Landesbauordnungen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Quellen==<br />
<br />
<references/><br />
<br />
{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-white.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite in Bearbeitung|}}<br />
<br />
[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Fertigteile_-_Herstellung&diff=14815Fertigteile - Herstellung2023-10-03T18:22:12Z<p>Gbolle: /* Stahlsorten */</p>
<hr />
<div>[[Datei:Einbau der Bewehrung für ein Fertigteil2.jpg|right|thumb|500px|Einbau der Bewehrung für ein Fertigteil <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Diese Seite gibt eine Übersicht zu den Fertigungsverfahren von Betonfertigteilen und deren Besonderheiten.<br />
<br />
==Toleranzen==<br />
<br />
Bei der Herstellung und [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] von Bauteilen können Maßabweichungen nicht vermieden werden. Im Fertigteilbau und insbesondere im Systembau sind nachträgliche Anpassungen vor Ort aber nicht akzeptabel. Daher müssen Fertigteilsysteme so geplant und entworfen werden, dass die Montage und der Ausgleich von Toleranzen auf einfache Weise möglich ist. Maßabweichungen können Auswirkungen auf die Standsicherheit, Funktionsfähigkeit und die Wirtschaftlichkeit haben <ref name = "Q1"> Peter Bindseil, Stahlbetonbau Fertigteile nach Eurocode 2 - Konstruktion - Berechnung - Ausführung, 4. Auflage, Köln, 2012 </ref>.<br />
<br />
Toleranzen für die Einzelbauteile sind in DIN 18201, DIN 18202, DIN 18203 und DIN 1045-1 festgelegt. Sie gehen auf die Aspekte der Standsicherheit und Funktionsfähigkeit ein. Höhere Genauigkeiten aus beispielsweise ästhetischen Gründen bringen eine exponentielle Erhöhung der Kosten mit sich. Maßabweichungen können vielfältige Ursachen haben. Sie können beispielsweise durch Maßgebungsfehler (Mess-und Markierungsfehler bei Herstellung und Montage), durch Arbeitsfehler (Schalungsherstellung, Platzierung von einzubetonierenden Einbauteilen, Montage von [[Fertigteile - Transport und Montage#Lager (Elastomere)|Lagern]]) oder durch material- und verschleißbedingte Fehler (Verformungen der Schalung) verursacht werden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Fertigungsverfahren==<br />
<br />
In den vergangenen Jahren hat sich die Werksfertigung zu mechanisierten und automatisierten Verfahren unter Verwendung von CAD/CAM-Technologie entwickelt. Die meisten industrialisierten Fertigungsmethoden lassen sich dem Umlaufverfahren oder der Bahnenfertigung zuordnen <ref name = "Q2"> Hubert Bachmann, Alfred Steinle, Volker Hahn, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 2. aktualisierte Auflage, Berlin, 2010 </ref>.<br />
<br />
===Umlaufverfahren===<br />
<br />
Das Umlaufverfahren ist auf große Flexibilität ausgelegt und kommt bei der Herstellung von Wandtafeln, Deckentafeln, Treppenelementen und stabförmigen Fertigteilen zum Einsatz. Die Elemente werden auf Paletten mithilfe von Rollenförderern oder Schiebebühnen durch das Werk von einem Arbeitsgang zum nächsten befördert. Dieses Verfahren bringt zwei grundsätzliche Vorteile mit sich. Zum einen kann der Produktionsablauf besser organisiert werden, da die notwendigen Materialien an der speziell eingerichteten Station bereitgestellt und optimal eingebaut werden können. Zum anderen werden die Anlagenkosten reduziert, weil z. B. Rüttler oder die Kipphydraulikausrüstung nur an einer bestimmten Station benötigt werden. Neben dem horizontalen Umlaufverfahren gibt es auch das platzsparende vertikale Umlaufverfahren, welches zwei Ebenen mit Hub- und Absenkstationen verbindet. Auf den Längsbändern der oberen Ebene erfolgt die eigentliche Fertigung, während das Aushärten in der unteren Ebene geschieht <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Bahnenfertigung===<br />
<br />
Die Bahnenfertigung kommt bei der Herstellung von [[Fertigteile - Übersicht#Deckenelemente|Deckenplatten]] zum Einsatz. Hier werden mehrere Fertigteile auf bis zu 200 Meter langen Bahnen einzeln hintereinander hergestellt. Die Fertigteile sind an ihre Position auf den Bahnen gebunden und die Arbeitskolonnen, welche für die Arbeitsschritte zuständig sind, wandern von Station zu Station <ref name = "Q1"></ref>. Im Laufe der Zeit hat sich die Fertigung weiter zur Palettenfertigung mit automatischen Stapelanlagen in den Härtekammern entwickelt. Ein großer Vorteil der Bahnenfertigung ist der hohe Mechanisierungsgrad. Denn bei vorgespannten Platten werden die Spannlitzen automatisch verlegt, der Betonstrang wird mit einer fahrbaren Betonsäge vollautomatisch getrennt und die Reinigung der Bahnen erfolgt maschinell. Bei der Bahnenfertigung wird zwischen der Fertigung mittels Gleitfertiger und Extruder unterschieden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Bei der Fertigung mittels Gleitfertiger, wird eine Gleitschalung mit Hilfe einer Winde über die Fertigungsbahn gezogen. Auf dem Fertiger befindet sich eine aufgesetzte Beschickungseinheit, die mit verschiedenen Einfüll- und Verdichtungsstufen arbeitet und in zwei bis drei Durchgängen den Querschnitt abschnittsweise aufbaut <ref name = "Q1"></ref>. Die untere Maschineneinheit kann für unterschiedliche Querschnittsformen ausgetauscht werden <ref name = "Q2"></ref>. <br />
<br />
Die Fertigung mittels Extruder, arbeitet nach dem Rückstoßprinzip. Für dieses Verfahren ist ein sehr steifer Beton mit einer hohen Frühstandfestigkeit und einer hohen Endfestigkeit erforderlich. Der Extruder enthält ein Betonsilo, aus dem der Beton durch Schnecken in einem Durchgang in die profilbildenden Zonen gepresst und durch Hochfrequenzrüttler verdichtet wird <ref name = "Q1"></ref>. Dann drückt er sich von dem gefertigten Betonstrang ab und schiebt sich selbsttätig vorwärts <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Fertigung von Kleinserien===<br />
<br />
[[Datei:Fertigung einer Sandwichplatte.jpg|right|thumb|250px|Kleinserienfertigung einer Sandwichplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Fertigteile, die nur in kleinen Serien oder wegen ihrer Größe oder Vorspannung in speziellen Schalungen gefertigt werden müssen, werden auf konventionellen Schaltischen hergestellt. Dies kann bei [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Bindern]], vorgespannten [[Fertigteile - Übersicht#Rippenplatte|TT-Platten]], ungleichmäßigen [[Fertigteile - Übersicht#Wandelemente|Wandplatten]] und [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]] der Fall sein. Um das Ausschalen der Bauteile zu vereinfachen, wird oftmals vor dem Betonieren ein Trennmittel auf die Schalung aufgetragen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Beton im Fertigteilbau==<br />
<br />
[[Datei:Fertigteilträger während des Betoniervorgangs.jpg|right|thumb|250px|Betoniervorgang Fertigteilträger <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
===Verarbeitungseigenschaften===<br />
<br />
Der im Fertigteilwerk verwendete Beton hat gegenüber Ortbeton andere Anforderungen zu erfüllen. So sind beispielsweise die auf der Baustelle wichtigen Eigenschaften wie eine lange Verarbeitungsdauer und langsame Wärmeentwicklung im Fertigteilwerk unerwünscht. Der Frischbeton im Werk sollte sich leicht schütten lassen, um nicht im Betonkübel oder an der Schüttrinne kleben zu bleiben. Weitestgehend wird auf Mischungsbestandteile mit unterschiedlichen Rohdichten verzichtet. So wird verhindert, dass sich der eingefüllte Beton in der Schalung entmischt <ref name = "Q2"></ref>. Demnach würden Leichtzuschläge aufschwimmen und sich Schwerzuschläge absetzen. Das enthaltene Wasser würde sich aufgrund der geringen Dichte absondern und zum „Bluten“ führen. Dies lässt sich mit einer guten Betonzusammensetzung verhindern. Dabei sollte ein Beton mit geringem Wasseranteil oder ein gut wasserhaltender, früh erstarrender Beton mit einem Größtkorn von maximal 16 mm gewählt werden. Diese Zusammensetzung führt zu einem raschen Ansteifen des Betons, sodass sich das Wasser nicht absondern kann. Die kurze Misch- und Einfülldauer des Betons sowie die erweiterten Verdichtungsmöglichkeiten gestatten es, eine steife bis plastische Betonkonsistenz zu verwenden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Festigkeit===<br />
<br />
Besonders bei Fertigteilen, die in konventionellen Schalungen hergestellt werden, soll der Beton möglichst schnell erhärten, um ein zeitnahes Ausformen zu ermöglichen. Die Verwendung von wenig Anmachwasser im Beton kann folgende Vorteile mit sich bringen <ref name = "Q2"></ref>:<br />
<br />
*Rasches Erstarren, so kann die obenliegenden Betonfläche früh geglättet werden und eine bessere [[Fertigteile - Herstellung#Wärmebehandlung|Wärmebehandlung]] des Betons erfolgen.<br />
*Hohe Standfestigkeit, ohne Verformungen unmittelbar nach dem Verdichten; dies ermöglicht das frühe Entfernen der Seitenschalungen<br />
*Eine frühe Betonfestigkeit ermöglicht frühes Ausformen und frühe [[Fertigteile - Herstellung#Nachbehandlung|Nachbehandlungsmaßnahmen]].<br />
*Wenige Betonporen, die einen dichten und festen Beton mit sich bringen<br />
*Geringes [[Schwinden|Schwinden]], das die Maßhaltigkeit fördert und wenig bis keine Risse verursacht<br />
<br />
===Betonarten===<br />
<br />
Im Folgenden werden die gängigsten Betone aufgeführt, die im Fertigteilbau verwendet werden. Alle genannten Betone sind durch ihre direkte Herstellung, optimale Verarbeitung, vorhandene Schalungstechnik und die günstigen Umgebungsbedingungen für die Verarbeitung im Fertigteilwerk prädestiniert <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Normalfeste Betone bis C50/60, hochfeste Betone bis C80/95, Leichtbetone bis LC60/66 und selbstverdichtender Beton sind bauaufsichtlich eingeführt und dürfen ohne Einschränkungen angewendet werden. Stahlfaserbetone und Betone der Festigkeitsklasse C90/105 und C100/115 benötigen eine bauaufsichtliche Zulassung oder eine Zustimmung im Einzelfall. In einigen Fällen kommen auch Spezialbetone wie wasserdichte, säurebeständige, frostbeständige, textilbewehrte, ultrahochfeste, farbige und faserbewehrte Betone zur Anwendung. In den meisten Fällen wird ein Beton C35/45 oder C45/55 mit steifer Konsistenz, rasch erhärtendem Zement (42,5 R oder 52,5 R) und einem niedrigen Wasserzementwert verwendet <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Wärmebehandlung===<br />
<br />
Die Erhärtungsphase der Fertigteile ist oftmals sehr kurz, denn sie richtet sich danach, wieviel Zeit für den Betonier- und Ausschalvorgang eingeplant ist. Erhärtungsphasen von 4 Stunden sind keine Seltenheit. Wenn die Gegebenheiten es zulassen, wird eine Betonsorte mit langer Erstarrungszeit verwendet. So wird gewährleistet, dass sich der Beton gut verarbeiten lässt. Um die anschließende Zementreaktion im Beton zu beschleunigen, wird er solange erwärmt, bis die gewünschte Festigkeit erreicht ist <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Die einfachste Wärmebehandlung ist das Nassdampfverfahren. Es werden im Wesentlichen nur ein Dampferzeuger und Abdeckplanen für den Beton benötigt. Die Temperatur im Bedampfungsraum ist überall gleich und es können keine Auswaschungen an der Betonoberfläche durch Kondenswasser auftreten. Eine solche Behandlung kann auch durch eine Erwärmung des Betons mit Heißluft erzielt werden. Um eine Austrocknung der Betonoberfläche zu verhindern, muss der Beton wie bei allen Wärmebehandlungen mit Folien abgedeckt oder mit Wasser besprüht werden. Eine weitere Variante der Wärmebehandlung kann durch eine Beheizung mit Infrarot-Strahlern erfolgen. Die Strahler befinden sich in einer Wärmekammer und bestrahlen ausschließlich das zu erwärmende Objekt. So geht nur sehr wenig Energie an die Umgebung verloren. Bei großen Bauteilen wird ein kombiniertes Verfahren angewendet. Die Schalung wird durch einen Wärmeträger wie z.B. Öl, Dampf, Wasser oder elektrische Heizdrähte beheizt, während die Oberseite wärmedämmend abgedeckt wird <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Nachbehandlung===<br />
<br />
Bei Außenbauteilen kann die Dauerhaftigkeit durch eine Nachbehandlung des Betons zum Zeitpunkt des Abkühlens wesentlich gesteigert werden. Dies erfolgt in Form einer Feuchtebehandlung oder eines aufgesprühten Nachbehandlungsfilms, der die Dichtigkeit der Betonoberfläche verbessert. So wird der Beton im eingebauten Zustand widerstandsfähiger gegen Frost und Abnutzungen, da weniger Wasser, Kohlendioxid und Schadstoffe eindringen können. Die erhärtende Oberfläche des noch jungen Betons kann aus ästhetischen Gründen weiter bearbeitet werden. Um die Betonzuschläge freizulegen, wird die Mörtelhaut des Betons mittels Absäuern, Schleifen, Sand- oder Wasserstrahlen entfernt. So können Oberflächenformen wie z. B. Waschbeton erzielt werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Beschichtungen===<br />
<br />
Eine weitere Variante zum Schutz der Fertigteile kann durch Beschichtungen erzielt werden. Die jeweiligen Beschichtungen für Außenbauteile sollen alkali-, licht- und wasserbeständig sein. In einigen Fällen ist auch die Durchlässigkeit für Wasserdampf gefordert, um Wärmeschwankungen der Umgebung auszugleichen. Die Dauerhaftigkeit des Betons wird so ebenfalls verbessert <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Beschichtungen, wie Siloxane oder Acrylharze, weisen eine geringe Schichtdicke auf und sind später nicht sichtbar. Anders ist es bei den Versiegelungen, sie enthalten Lösungen oder Dispersionen unter Zusatz von Pigmenten. Bei der aufgetragenen Lasur (Versiegelung) wird die Oberflächenstruktur des Betons beibehalten. Lediglich die Betonfarbe kann sich durch die Pigmente in der dünnen Schicht leicht im Ton ändern. Eine drastische Veränderung des Oberflächenfarbtons erreicht man mit deckenden Anstrichen, welche in allen Farbtönen erhältlich sind. Bei diesen handelt es sich meistens um Dispersionen, welche eine zirka doppelt so dicke Schicht wie die einer Lasur aufweisen. Des Weiteren gibt es auch Beschichtungen in Form von Putz oder Verkleidungen mit Naturstein- oder keramischen Platten. Diese Art von Beschichtungen fordert eine äußerst vorsichtige Handhabung bei [[Fertigteile - Transport und Montage|Transport und Montage]], wenn die Verkleidung direkt im Werk aufgebracht wird. Sollte sie erst nach der Montage aufgebracht werden, können so kleinere Beschädigungen überdeckt werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
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==Bewehrungstechnik bei der Werksfertigung==<br />
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[[Datei:Bewehrung einer Brandwandplatte .jpg|right|thumb|250px|vorgefertigte Bewehrung einer Brandwandplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
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[[Datei:Vorgefertigte Stegbewehrung für eine TT-Doppelstegplatte.jpg|right|thumb|250px|Stegbewehrung einer Rippenplatte (TT-Doppelstegplatte) <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Der Bewehrung ist besondere Aufmerksamkeit zu schenken, da sie im Mittel 20% der Gesamtkosten eines Fertigteils ausmacht und für die Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit maßgebend ist. Aus diesem Grund muss die Bewehrung genauestens nach den Vorgaben der statischen Berechnung eingebaut werden. Des Weiteren ist auf eine möglichst wirtschaftliche Bewehrungsführung und eine ausreichende [[Betondeckung|Betondeckung]] mit Hilfe von Abstandhaltern zu achten <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Verarbeitung===<br />
<br />
In vielen Fertigteilwerken wird Betonstabstahl und gewendelte Bügelbewehrung mit den Durchmessern 6 bis 14 mm direkt vom Ring verarbeitet. Das hat den Vorteil, dass kein Verschnitt entsteht und die Verarbeitungskosten geringer ausfallen. Um den Betonstahl vom Ring zu geraden Stäben zu verarbeiten, werden automatische Richt- und Abschneideanlagen, sowie Bügelbiegeautomaten eingesetzt. Sie greifen auf bis zu vier verschiedene Durchmesser zu und verarbeiten diese. In Zukunft wird auch immer mehr eine prozessgesteuerte Betonstahlverlegung erfolgen. Vollautomatische Schweißstationen, welche gerichtete und geschnittene Stäbe vom Ring zu flächigen Bewehrungen verschweißen, kommen bereits zur Anwendung <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Einbau===<br />
<br />
Bei der baulichen Durchbildung der einzubauenden Bewehrung muss darauf geachtet werden, dass die Passung und Einbaubarkeit umsetzbar ist. Es ist zu berücksichtigen, dass der tatsächliche Außendurchmesser ca. 20% größer ist als der Nenndurchmesser. Dies kann sonst bei sich kreuzenden oder dicht nebeneinander liegenden Stäben zu Problemen führen. Es ist stets zu beachten, dass die Bewehrungskörbe auch mit teilweise verschachtelt angeordneter Bewehrung (z.B. Konsolen) herstellbar sind und sich gut in den Korb einfädeln lassen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Bei stabförmigen Elementen, wie [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Balken]] und [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]], wird der Bewehrungskorb in der Regel außerhalb der Schalung mit geschlossenen Bügeln geflochten. Die Bewehrung von Deckenelementen wie z.B.[[Fertigteile - Übersicht#Rippenplatte|TT-Platten]], [[Fertigteile - Übersicht#Elementdecke|Elementdecken]] oder [[Fertigteile - Übersicht#Fertigdecke|Hohlplatten]] werden meist direkt in ihrer Schalung verlegt. Werden Balken oder Plattenbalken innerhalb der Schalung bewehrt, lässt sich der Einbau mit offenen Bügelkörben, welche mit Kappenbügeln geschlossen werden, wesentlich leichter realisieren <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Stahlsorten===<br />
<br />
In den Fertigteilwerken wird der nach DIN 488 definierte Betonstahl verwendet. Das heißt für Betonstabstahl wird ausschließlich B500B (gerippt, hochduktil) genutzt. Für Betonstahlmatten, Bewehrungsdraht oder anderen Betonstahlerzeugnissen darf B500A (gerippt, normal duktil), B500B (gerippt, hochduktil), B500A+G (glatt, normal duktil) und B500A+P (flache Profilierung, normal duktil) zur Anwendung kommen <ref name = "Q1"></ref>. Des Weiteren kommen nur noch schweißbare Stähle zum Einsatz, welche dem Fertigteilbau mit seinen vielen Einbauteilen für die Verbindungselemente zugute kommen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen von Sonderstählen gibt es für:<br />
*Betonrippenstahl BSt 500 S-GEWI, welcher aufgewalzte Gewinderippen für Bewehrungsverbindungen aufweist <ref name = "Q1"></ref>. <br />
*Feuerverzinkte Betonstähle, bei denen eine Bewehrungskorrosion durch Carbonatisierung dauerhaft unterbunden ist (Vorteilhaft für Sichtbeton), die aber nach der Verzinkung nicht verschweißt werden dürfen <ref name = "Q3"> Baulinks, feuerverzinkter Betonstahl, https://www.baulinks.de/webplugin/2017/1534.php4 </ref>.<br />
*Betonstabstahl mit erhöhtem Korrosionswiderstand, auch bekannt als nichtrostender Stahl, der zum Schweißen geeignet ist <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Qualitätssicherung und Güteüberwachung==<br />
<br />
Heutzutage ist das Ziel eines jeden Fertigteilherstellers von vorn herein eine hohe Qualität für ein Produkt einzuplanen. Zu der eigenverantwortlichen Qualitätssicherung gehören alle Maßnahmen, die während der Herstellung und der Nutzung eines Bauwerkes zu der notwendigen Sicherheit und Qualität beitragen. Dies wird durch folgende Maßnahmen sichergestellt: Eine fachgerechte Planung inklusive der Auswahl einer geeigneten Bauart, Verbindungstechnik sowie eine statisch und bauphysikalisch korrekte Bemessung der Konstruktion. Des Weiteren spielen die Rohstoffauswahl, sorgfältige und maßhaltige Herstellung, artgerechte Lagerung, akkurate [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]], geeignete Instandhaltungsmaßnahmen und werkseitige Produktionskontrollen eine große Rolle <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Güteüberwachung===<br />
<br />
Die Güteüberwachung von Fertigteilen erfolgt unter anderem nach DIN 1045 und besteht aus der Eigenüberwachung kombiniert mit einer Betonprüfstelle und der Fremdüberwachung <ref name = "Q1"></ref>. Bei der Güteüberwachung wird zwischen zwei Betonkategorien unterschieden. '''Kategorie 1 ''' umfasst Betone für untergeordnete Zwecke und wird nur durch die Hersteller überwacht. Betone der '''Kategorie 2 ''' unterliegen der Aufsicht eines Betonfachmannes während der Herstellung <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Eigenüberwachung===<br />
<br />
Die Eigenüberwachung betrifft Sichtprüfungen der Ausgangsstoffe und Kontrollen der Lieferscheine. Am werkseitig hergestellten Beton werden Eignungsprüfungen durchgeführt und deren Eigenschaften überwacht. Vor dem Betonieren sind Maßhaltigkeit und Stabilität der Schalung, die Lage von Dämmschichten, Einbauteilen, Aussparungen und der Bewehrung sowie die [[Betondeckung|Betondeckung]] zu überprüfen. Während der Herstellung werden die klimatischen Bedingungen aufgezeichnet. Erforderliche Wärme- und Nachbehandlungen sind zu überwachen. Nach der Fertigung erfolgen Sichtkontrollen auf Beschädigungen, zerstörungsfreie Prüfung der Betondruckfestigkeit sowie Kennzeichnung der Teile inklusive wichtiger Hinweise für [[Fertigteile - Transport und Montage|Transport und Montage]]. Die im Werk genutzten Geräte werden auf ihre Funktion überprüft. Bei Standardbauteilen oder großen Serien werden die wesentlichen Eigenschaften stichprobenartig überwacht <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Fremdüberwachung===<br />
<br />
Die bereits erwähnte Fremdüberwachung erfolgt meist zweimal im Jahr und deckt die Herstellanforderungen von Betonwaren und Standardbauteilen ab <ref name = "Q1"></ref>. Die Ergebnisse des Überwachungsbesuchs werden in Prüfzeugnissen und Überwachungsberichten dokumentiert. Diese fließen dann in Produkt- und Übereinstimmungszertifikate sowie in werkseigene Produktionskontrollzertifikate ein <ref name = "Q2"></ref>. Nicht erfasst von der Fremdüberwachung werden oftmals [[Fertigteile - Herstellung#Fertigung von Kleinserien|kleinere Serien]], welche nach individueller statischer Berechnung gefertigt sind. Diese unterliegen jedoch der Bauüberwachung gemäß den jeweiligen Landesbauordnungen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Quellen==<br />
<br />
<references/><br />
<br />
{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-white.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite in Bearbeitung|}}<br />
<br />
[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Fertigteile_-_Herstellung&diff=14814Fertigteile - Herstellung2023-10-03T18:21:11Z<p>Gbolle: /* Stahlsorten */</p>
<hr />
<div>[[Datei:Einbau der Bewehrung für ein Fertigteil2.jpg|right|thumb|500px|Einbau der Bewehrung für ein Fertigteil <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Diese Seite gibt eine Übersicht zu den Fertigungsverfahren von Betonfertigteilen und deren Besonderheiten.<br />
<br />
==Toleranzen==<br />
<br />
Bei der Herstellung und [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] von Bauteilen können Maßabweichungen nicht vermieden werden. Im Fertigteilbau und insbesondere im Systembau sind nachträgliche Anpassungen vor Ort aber nicht akzeptabel. Daher müssen Fertigteilsysteme so geplant und entworfen werden, dass die Montage und der Ausgleich von Toleranzen auf einfache Weise möglich ist. Maßabweichungen können Auswirkungen auf die Standsicherheit, Funktionsfähigkeit und die Wirtschaftlichkeit haben <ref name = "Q1"> Peter Bindseil, Stahlbetonbau Fertigteile nach Eurocode 2 - Konstruktion - Berechnung - Ausführung, 4. Auflage, Köln, 2012 </ref>.<br />
<br />
Toleranzen für die Einzelbauteile sind in DIN 18201, DIN 18202, DIN 18203 und DIN 1045-1 festgelegt. Sie gehen auf die Aspekte der Standsicherheit und Funktionsfähigkeit ein. Höhere Genauigkeiten aus beispielsweise ästhetischen Gründen bringen eine exponentielle Erhöhung der Kosten mit sich. Maßabweichungen können vielfältige Ursachen haben. Sie können beispielsweise durch Maßgebungsfehler (Mess-und Markierungsfehler bei Herstellung und Montage), durch Arbeitsfehler (Schalungsherstellung, Platzierung von einzubetonierenden Einbauteilen, Montage von [[Fertigteile - Transport und Montage#Lager (Elastomere)|Lagern]]) oder durch material- und verschleißbedingte Fehler (Verformungen der Schalung) verursacht werden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Fertigungsverfahren==<br />
<br />
In den vergangenen Jahren hat sich die Werksfertigung zu mechanisierten und automatisierten Verfahren unter Verwendung von CAD/CAM-Technologie entwickelt. Die meisten industrialisierten Fertigungsmethoden lassen sich dem Umlaufverfahren oder der Bahnenfertigung zuordnen <ref name = "Q2"> Hubert Bachmann, Alfred Steinle, Volker Hahn, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 2. aktualisierte Auflage, Berlin, 2010 </ref>.<br />
<br />
===Umlaufverfahren===<br />
<br />
Das Umlaufverfahren ist auf große Flexibilität ausgelegt und kommt bei der Herstellung von Wandtafeln, Deckentafeln, Treppenelementen und stabförmigen Fertigteilen zum Einsatz. Die Elemente werden auf Paletten mithilfe von Rollenförderern oder Schiebebühnen durch das Werk von einem Arbeitsgang zum nächsten befördert. Dieses Verfahren bringt zwei grundsätzliche Vorteile mit sich. Zum einen kann der Produktionsablauf besser organisiert werden, da die notwendigen Materialien an der speziell eingerichteten Station bereitgestellt und optimal eingebaut werden können. Zum anderen werden die Anlagenkosten reduziert, weil z. B. Rüttler oder die Kipphydraulikausrüstung nur an einer bestimmten Station benötigt werden. Neben dem horizontalen Umlaufverfahren gibt es auch das platzsparende vertikale Umlaufverfahren, welches zwei Ebenen mit Hub- und Absenkstationen verbindet. Auf den Längsbändern der oberen Ebene erfolgt die eigentliche Fertigung, während das Aushärten in der unteren Ebene geschieht <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Bahnenfertigung===<br />
<br />
Die Bahnenfertigung kommt bei der Herstellung von [[Fertigteile - Übersicht#Deckenelemente|Deckenplatten]] zum Einsatz. Hier werden mehrere Fertigteile auf bis zu 200 Meter langen Bahnen einzeln hintereinander hergestellt. Die Fertigteile sind an ihre Position auf den Bahnen gebunden und die Arbeitskolonnen, welche für die Arbeitsschritte zuständig sind, wandern von Station zu Station <ref name = "Q1"></ref>. Im Laufe der Zeit hat sich die Fertigung weiter zur Palettenfertigung mit automatischen Stapelanlagen in den Härtekammern entwickelt. Ein großer Vorteil der Bahnenfertigung ist der hohe Mechanisierungsgrad. Denn bei vorgespannten Platten werden die Spannlitzen automatisch verlegt, der Betonstrang wird mit einer fahrbaren Betonsäge vollautomatisch getrennt und die Reinigung der Bahnen erfolgt maschinell. Bei der Bahnenfertigung wird zwischen der Fertigung mittels Gleitfertiger und Extruder unterschieden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Bei der Fertigung mittels Gleitfertiger, wird eine Gleitschalung mit Hilfe einer Winde über die Fertigungsbahn gezogen. Auf dem Fertiger befindet sich eine aufgesetzte Beschickungseinheit, die mit verschiedenen Einfüll- und Verdichtungsstufen arbeitet und in zwei bis drei Durchgängen den Querschnitt abschnittsweise aufbaut <ref name = "Q1"></ref>. Die untere Maschineneinheit kann für unterschiedliche Querschnittsformen ausgetauscht werden <ref name = "Q2"></ref>. <br />
<br />
Die Fertigung mittels Extruder, arbeitet nach dem Rückstoßprinzip. Für dieses Verfahren ist ein sehr steifer Beton mit einer hohen Frühstandfestigkeit und einer hohen Endfestigkeit erforderlich. Der Extruder enthält ein Betonsilo, aus dem der Beton durch Schnecken in einem Durchgang in die profilbildenden Zonen gepresst und durch Hochfrequenzrüttler verdichtet wird <ref name = "Q1"></ref>. Dann drückt er sich von dem gefertigten Betonstrang ab und schiebt sich selbsttätig vorwärts <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Fertigung von Kleinserien===<br />
<br />
[[Datei:Fertigung einer Sandwichplatte.jpg|right|thumb|250px|Kleinserienfertigung einer Sandwichplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Fertigteile, die nur in kleinen Serien oder wegen ihrer Größe oder Vorspannung in speziellen Schalungen gefertigt werden müssen, werden auf konventionellen Schaltischen hergestellt. Dies kann bei [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Bindern]], vorgespannten [[Fertigteile - Übersicht#Rippenplatte|TT-Platten]], ungleichmäßigen [[Fertigteile - Übersicht#Wandelemente|Wandplatten]] und [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]] der Fall sein. Um das Ausschalen der Bauteile zu vereinfachen, wird oftmals vor dem Betonieren ein Trennmittel auf die Schalung aufgetragen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Beton im Fertigteilbau==<br />
<br />
[[Datei:Fertigteilträger während des Betoniervorgangs.jpg|right|thumb|250px|Betoniervorgang Fertigteilträger <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
===Verarbeitungseigenschaften===<br />
<br />
Der im Fertigteilwerk verwendete Beton hat gegenüber Ortbeton andere Anforderungen zu erfüllen. So sind beispielsweise die auf der Baustelle wichtigen Eigenschaften wie eine lange Verarbeitungsdauer und langsame Wärmeentwicklung im Fertigteilwerk unerwünscht. Der Frischbeton im Werk sollte sich leicht schütten lassen, um nicht im Betonkübel oder an der Schüttrinne kleben zu bleiben. Weitestgehend wird auf Mischungsbestandteile mit unterschiedlichen Rohdichten verzichtet. So wird verhindert, dass sich der eingefüllte Beton in der Schalung entmischt <ref name = "Q2"></ref>. Demnach würden Leichtzuschläge aufschwimmen und sich Schwerzuschläge absetzen. Das enthaltene Wasser würde sich aufgrund der geringen Dichte absondern und zum „Bluten“ führen. Dies lässt sich mit einer guten Betonzusammensetzung verhindern. Dabei sollte ein Beton mit geringem Wasseranteil oder ein gut wasserhaltender, früh erstarrender Beton mit einem Größtkorn von maximal 16 mm gewählt werden. Diese Zusammensetzung führt zu einem raschen Ansteifen des Betons, sodass sich das Wasser nicht absondern kann. Die kurze Misch- und Einfülldauer des Betons sowie die erweiterten Verdichtungsmöglichkeiten gestatten es, eine steife bis plastische Betonkonsistenz zu verwenden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Festigkeit===<br />
<br />
Besonders bei Fertigteilen, die in konventionellen Schalungen hergestellt werden, soll der Beton möglichst schnell erhärten, um ein zeitnahes Ausformen zu ermöglichen. Die Verwendung von wenig Anmachwasser im Beton kann folgende Vorteile mit sich bringen <ref name = "Q2"></ref>:<br />
<br />
*Rasches Erstarren, so kann die obenliegenden Betonfläche früh geglättet werden und eine bessere [[Fertigteile - Herstellung#Wärmebehandlung|Wärmebehandlung]] des Betons erfolgen.<br />
*Hohe Standfestigkeit, ohne Verformungen unmittelbar nach dem Verdichten; dies ermöglicht das frühe Entfernen der Seitenschalungen<br />
*Eine frühe Betonfestigkeit ermöglicht frühes Ausformen und frühe [[Fertigteile - Herstellung#Nachbehandlung|Nachbehandlungsmaßnahmen]].<br />
*Wenige Betonporen, die einen dichten und festen Beton mit sich bringen<br />
*Geringes [[Schwinden|Schwinden]], das die Maßhaltigkeit fördert und wenig bis keine Risse verursacht<br />
<br />
===Betonarten===<br />
<br />
Im Folgenden werden die gängigsten Betone aufgeführt, die im Fertigteilbau verwendet werden. Alle genannten Betone sind durch ihre direkte Herstellung, optimale Verarbeitung, vorhandene Schalungstechnik und die günstigen Umgebungsbedingungen für die Verarbeitung im Fertigteilwerk prädestiniert <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Normalfeste Betone bis C50/60, hochfeste Betone bis C80/95, Leichtbetone bis LC60/66 und selbstverdichtender Beton sind bauaufsichtlich eingeführt und dürfen ohne Einschränkungen angewendet werden. Stahlfaserbetone und Betone der Festigkeitsklasse C90/105 und C100/115 benötigen eine bauaufsichtliche Zulassung oder eine Zustimmung im Einzelfall. In einigen Fällen kommen auch Spezialbetone wie wasserdichte, säurebeständige, frostbeständige, textilbewehrte, ultrahochfeste, farbige und faserbewehrte Betone zur Anwendung. In den meisten Fällen wird ein Beton C35/45 oder C45/55 mit steifer Konsistenz, rasch erhärtendem Zement (42,5 R oder 52,5 R) und einem niedrigen Wasserzementwert verwendet <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Wärmebehandlung===<br />
<br />
Die Erhärtungsphase der Fertigteile ist oftmals sehr kurz, denn sie richtet sich danach, wieviel Zeit für den Betonier- und Ausschalvorgang eingeplant ist. Erhärtungsphasen von 4 Stunden sind keine Seltenheit. Wenn die Gegebenheiten es zulassen, wird eine Betonsorte mit langer Erstarrungszeit verwendet. So wird gewährleistet, dass sich der Beton gut verarbeiten lässt. Um die anschließende Zementreaktion im Beton zu beschleunigen, wird er solange erwärmt, bis die gewünschte Festigkeit erreicht ist <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Die einfachste Wärmebehandlung ist das Nassdampfverfahren. Es werden im Wesentlichen nur ein Dampferzeuger und Abdeckplanen für den Beton benötigt. Die Temperatur im Bedampfungsraum ist überall gleich und es können keine Auswaschungen an der Betonoberfläche durch Kondenswasser auftreten. Eine solche Behandlung kann auch durch eine Erwärmung des Betons mit Heißluft erzielt werden. Um eine Austrocknung der Betonoberfläche zu verhindern, muss der Beton wie bei allen Wärmebehandlungen mit Folien abgedeckt oder mit Wasser besprüht werden. Eine weitere Variante der Wärmebehandlung kann durch eine Beheizung mit Infrarot-Strahlern erfolgen. Die Strahler befinden sich in einer Wärmekammer und bestrahlen ausschließlich das zu erwärmende Objekt. So geht nur sehr wenig Energie an die Umgebung verloren. Bei großen Bauteilen wird ein kombiniertes Verfahren angewendet. Die Schalung wird durch einen Wärmeträger wie z.B. Öl, Dampf, Wasser oder elektrische Heizdrähte beheizt, während die Oberseite wärmedämmend abgedeckt wird <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Nachbehandlung===<br />
<br />
Bei Außenbauteilen kann die Dauerhaftigkeit durch eine Nachbehandlung des Betons zum Zeitpunkt des Abkühlens wesentlich gesteigert werden. Dies erfolgt in Form einer Feuchtebehandlung oder eines aufgesprühten Nachbehandlungsfilms, der die Dichtigkeit der Betonoberfläche verbessert. So wird der Beton im eingebauten Zustand widerstandsfähiger gegen Frost und Abnutzungen, da weniger Wasser, Kohlendioxid und Schadstoffe eindringen können. Die erhärtende Oberfläche des noch jungen Betons kann aus ästhetischen Gründen weiter bearbeitet werden. Um die Betonzuschläge freizulegen, wird die Mörtelhaut des Betons mittels Absäuern, Schleifen, Sand- oder Wasserstrahlen entfernt. So können Oberflächenformen wie z. B. Waschbeton erzielt werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Beschichtungen===<br />
<br />
Eine weitere Variante zum Schutz der Fertigteile kann durch Beschichtungen erzielt werden. Die jeweiligen Beschichtungen für Außenbauteile sollen alkali-, licht- und wasserbeständig sein. In einigen Fällen ist auch die Durchlässigkeit für Wasserdampf gefordert, um Wärmeschwankungen der Umgebung auszugleichen. Die Dauerhaftigkeit des Betons wird so ebenfalls verbessert <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Beschichtungen, wie Siloxane oder Acrylharze, weisen eine geringe Schichtdicke auf und sind später nicht sichtbar. Anders ist es bei den Versiegelungen, sie enthalten Lösungen oder Dispersionen unter Zusatz von Pigmenten. Bei der aufgetragenen Lasur (Versiegelung) wird die Oberflächenstruktur des Betons beibehalten. Lediglich die Betonfarbe kann sich durch die Pigmente in der dünnen Schicht leicht im Ton ändern. Eine drastische Veränderung des Oberflächenfarbtons erreicht man mit deckenden Anstrichen, welche in allen Farbtönen erhältlich sind. Bei diesen handelt es sich meistens um Dispersionen, welche eine zirka doppelt so dicke Schicht wie die einer Lasur aufweisen. Des Weiteren gibt es auch Beschichtungen in Form von Putz oder Verkleidungen mit Naturstein- oder keramischen Platten. Diese Art von Beschichtungen fordert eine äußerst vorsichtige Handhabung bei [[Fertigteile - Transport und Montage|Transport und Montage]], wenn die Verkleidung direkt im Werk aufgebracht wird. Sollte sie erst nach der Montage aufgebracht werden, können so kleinere Beschädigungen überdeckt werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Bewehrungstechnik bei der Werksfertigung==<br />
<br />
[[Datei:Bewehrung einer Brandwandplatte .jpg|right|thumb|250px|vorgefertigte Bewehrung einer Brandwandplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
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[[Datei:Vorgefertigte Stegbewehrung für eine TT-Doppelstegplatte.jpg|right|thumb|250px|Stegbewehrung einer Rippenplatte (TT-Doppelstegplatte) <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Der Bewehrung ist besondere Aufmerksamkeit zu schenken, da sie im Mittel 20% der Gesamtkosten eines Fertigteils ausmacht und für die Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit maßgebend ist. Aus diesem Grund muss die Bewehrung genauestens nach den Vorgaben der statischen Berechnung eingebaut werden. Des Weiteren ist auf eine möglichst wirtschaftliche Bewehrungsführung und eine ausreichende [[Betondeckung|Betondeckung]] mit Hilfe von Abstandhaltern zu achten <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Verarbeitung===<br />
<br />
In vielen Fertigteilwerken wird Betonstabstahl und gewendelte Bügelbewehrung mit den Durchmessern 6 bis 14 mm direkt vom Ring verarbeitet. Das hat den Vorteil, dass kein Verschnitt entsteht und die Verarbeitungskosten geringer ausfallen. Um den Betonstahl vom Ring zu geraden Stäben zu verarbeiten, werden automatische Richt- und Abschneideanlagen, sowie Bügelbiegeautomaten eingesetzt. Sie greifen auf bis zu vier verschiedene Durchmesser zu und verarbeiten diese. In Zukunft wird auch immer mehr eine prozessgesteuerte Betonstahlverlegung erfolgen. Vollautomatische Schweißstationen, welche gerichtete und geschnittene Stäbe vom Ring zu flächigen Bewehrungen verschweißen, kommen bereits zur Anwendung <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Einbau===<br />
<br />
Bei der baulichen Durchbildung der einzubauenden Bewehrung muss darauf geachtet werden, dass die Passung und Einbaubarkeit umsetzbar ist. Es ist zu berücksichtigen, dass der tatsächliche Außendurchmesser ca. 20% größer ist als der Nenndurchmesser. Dies kann sonst bei sich kreuzenden oder dicht nebeneinander liegenden Stäben zu Problemen führen. Es ist stets zu beachten, dass die Bewehrungskörbe auch mit teilweise verschachtelt angeordneter Bewehrung (z.B. Konsolen) herstellbar sind und sich gut in den Korb einfädeln lassen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Bei stabförmigen Elementen, wie [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Balken]] und [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]], wird der Bewehrungskorb in der Regel außerhalb der Schalung mit geschlossenen Bügeln geflochten. Die Bewehrung von Deckenelementen wie z.B.[[Fertigteile - Übersicht#Rippenplatte|TT-Platten]], [[Fertigteile - Übersicht#Elementdecke|Elementdecken]] oder [[Fertigteile - Übersicht#Fertigdecke|Hohlplatten]] werden meist direkt in ihrer Schalung verlegt. Werden Balken oder Plattenbalken innerhalb der Schalung bewehrt, lässt sich der Einbau mit offenen Bügelkörben, welche mit Kappenbügeln geschlossen werden, wesentlich leichter realisieren <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Stahlsorten===<br />
<br />
In den Fertigteilwerken wird der nach DIN 488 definierte Betonstahl verwendet. Das heißt für Betonstabstahl wird ausschließlich B500B (gerippt, hochduktil) genutzt. Für Betonstahlmatten, Bewehrungsdraht oder anderen Betonstahlerzeugnissen darf B500A (gerippt, normal duktil), B500B (gerippt, hochduktil), B500A+G (glatt, normal duktil) und B500A+P (flache Profilierung, normal duktil) zur Anwendung kommen <ref name = "Q1"></ref>. Des Weiteren kommen nur noch schweißbare Stähle zum Einsatz, welche dem Fertigteilbau mit seinen vielen Einbauteilen für die Verbindungselemente zugute kommen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen von Sonderstählen gibt es für:<br />
*Betonrippenstahl BSt 500 S-GEWI, welcher aufgewalzte Gewinderippen für Bewehrungsverbindungen aufweist <ref name = "Q1"></ref>. <br />
*Feuerverzinkte Betonstähle, die eine Bewehrungskorrosion durch Carbonatisierung dauerhaft unterbindet (Vorteilhaft für Sichtbeton), aber nach der Verzinkung nicht verschweißt werden dürfen <ref name = "Q3"> Baulinks, feuerverzinkter Betonstahl, https://www.baulinks.de/webplugin/2017/1534.php4 </ref>.<br />
*Betonstabstahl mit erhöhtem Korrosionswiderstand, auch bekannt als nichtrostender Stahl, der zum Schweißen geeignet ist <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Qualitätssicherung und Güteüberwachung==<br />
<br />
Heutzutage ist das Ziel eines jeden Fertigteilherstellers von vorn herein eine hohe Qualität für ein Produkt einzuplanen. Zu der eigenverantwortlichen Qualitätssicherung gehören alle Maßnahmen, die während der Herstellung und der Nutzung eines Bauwerkes zu der notwendigen Sicherheit und Qualität beitragen. Dies wird durch folgende Maßnahmen sichergestellt: Eine fachgerechte Planung inklusive der Auswahl einer geeigneten Bauart, Verbindungstechnik sowie eine statisch und bauphysikalisch korrekte Bemessung der Konstruktion. Des Weiteren spielen die Rohstoffauswahl, sorgfältige und maßhaltige Herstellung, artgerechte Lagerung, akkurate [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]], geeignete Instandhaltungsmaßnahmen und werkseitige Produktionskontrollen eine große Rolle <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Güteüberwachung===<br />
<br />
Die Güteüberwachung von Fertigteilen erfolgt unter anderem nach DIN 1045 und besteht aus der Eigenüberwachung kombiniert mit einer Betonprüfstelle und der Fremdüberwachung <ref name = "Q1"></ref>. Bei der Güteüberwachung wird zwischen zwei Betonkategorien unterschieden. '''Kategorie 1 ''' umfasst Betone für untergeordnete Zwecke und wird nur durch die Hersteller überwacht. Betone der '''Kategorie 2 ''' unterliegen der Aufsicht eines Betonfachmannes während der Herstellung <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Eigenüberwachung===<br />
<br />
Die Eigenüberwachung betrifft Sichtprüfungen der Ausgangsstoffe und Kontrollen der Lieferscheine. Am werkseitig hergestellten Beton werden Eignungsprüfungen durchgeführt und deren Eigenschaften überwacht. Vor dem Betonieren sind Maßhaltigkeit und Stabilität der Schalung, die Lage von Dämmschichten, Einbauteilen, Aussparungen und der Bewehrung sowie die [[Betondeckung|Betondeckung]] zu überprüfen. Während der Herstellung werden die klimatischen Bedingungen aufgezeichnet. Erforderliche Wärme- und Nachbehandlungen sind zu überwachen. Nach der Fertigung erfolgen Sichtkontrollen auf Beschädigungen, zerstörungsfreie Prüfung der Betondruckfestigkeit sowie Kennzeichnung der Teile inklusive wichtiger Hinweise für [[Fertigteile - Transport und Montage|Transport und Montage]]. Die im Werk genutzten Geräte werden auf ihre Funktion überprüft. Bei Standardbauteilen oder großen Serien werden die wesentlichen Eigenschaften stichprobenartig überwacht <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Fremdüberwachung===<br />
<br />
Die bereits erwähnte Fremdüberwachung erfolgt meist zweimal im Jahr und deckt die Herstellanforderungen von Betonwaren und Standardbauteilen ab <ref name = "Q1"></ref>. Die Ergebnisse des Überwachungsbesuchs werden in Prüfzeugnissen und Überwachungsberichten dokumentiert. Diese fließen dann in Produkt- und Übereinstimmungszertifikate sowie in werkseigene Produktionskontrollzertifikate ein <ref name = "Q2"></ref>. Nicht erfasst von der Fremdüberwachung werden oftmals [[Fertigteile - Herstellung#Fertigung von Kleinserien|kleinere Serien]], welche nach individueller statischer Berechnung gefertigt sind. Diese unterliegen jedoch der Bauüberwachung gemäß den jeweiligen Landesbauordnungen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
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==Quellen==<br />
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<references/><br />
<br />
{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-white.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite in Bearbeitung|}}<br />
<br />
[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Fertigteile_-_Herstellung&diff=14813Fertigteile - Herstellung2023-10-03T18:16:35Z<p>Gbolle: /* Einbau */</p>
<hr />
<div>[[Datei:Einbau der Bewehrung für ein Fertigteil2.jpg|right|thumb|500px|Einbau der Bewehrung für ein Fertigteil <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Diese Seite gibt eine Übersicht zu den Fertigungsverfahren von Betonfertigteilen und deren Besonderheiten.<br />
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==Toleranzen==<br />
<br />
Bei der Herstellung und [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] von Bauteilen können Maßabweichungen nicht vermieden werden. Im Fertigteilbau und insbesondere im Systembau sind nachträgliche Anpassungen vor Ort aber nicht akzeptabel. Daher müssen Fertigteilsysteme so geplant und entworfen werden, dass die Montage und der Ausgleich von Toleranzen auf einfache Weise möglich ist. Maßabweichungen können Auswirkungen auf die Standsicherheit, Funktionsfähigkeit und die Wirtschaftlichkeit haben <ref name = "Q1"> Peter Bindseil, Stahlbetonbau Fertigteile nach Eurocode 2 - Konstruktion - Berechnung - Ausführung, 4. Auflage, Köln, 2012 </ref>.<br />
<br />
Toleranzen für die Einzelbauteile sind in DIN 18201, DIN 18202, DIN 18203 und DIN 1045-1 festgelegt. Sie gehen auf die Aspekte der Standsicherheit und Funktionsfähigkeit ein. Höhere Genauigkeiten aus beispielsweise ästhetischen Gründen bringen eine exponentielle Erhöhung der Kosten mit sich. Maßabweichungen können vielfältige Ursachen haben. Sie können beispielsweise durch Maßgebungsfehler (Mess-und Markierungsfehler bei Herstellung und Montage), durch Arbeitsfehler (Schalungsherstellung, Platzierung von einzubetonierenden Einbauteilen, Montage von [[Fertigteile - Transport und Montage#Lager (Elastomere)|Lagern]]) oder durch material- und verschleißbedingte Fehler (Verformungen der Schalung) verursacht werden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
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==Fertigungsverfahren==<br />
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In den vergangenen Jahren hat sich die Werksfertigung zu mechanisierten und automatisierten Verfahren unter Verwendung von CAD/CAM-Technologie entwickelt. Die meisten industrialisierten Fertigungsmethoden lassen sich dem Umlaufverfahren oder der Bahnenfertigung zuordnen <ref name = "Q2"> Hubert Bachmann, Alfred Steinle, Volker Hahn, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 2. aktualisierte Auflage, Berlin, 2010 </ref>.<br />
<br />
===Umlaufverfahren===<br />
<br />
Das Umlaufverfahren ist auf große Flexibilität ausgelegt und kommt bei der Herstellung von Wandtafeln, Deckentafeln, Treppenelementen und stabförmigen Fertigteilen zum Einsatz. Die Elemente werden auf Paletten mithilfe von Rollenförderern oder Schiebebühnen durch das Werk von einem Arbeitsgang zum nächsten befördert. Dieses Verfahren bringt zwei grundsätzliche Vorteile mit sich. Zum einen kann der Produktionsablauf besser organisiert werden, da die notwendigen Materialien an der speziell eingerichteten Station bereitgestellt und optimal eingebaut werden können. Zum anderen werden die Anlagenkosten reduziert, weil z. B. Rüttler oder die Kipphydraulikausrüstung nur an einer bestimmten Station benötigt werden. Neben dem horizontalen Umlaufverfahren gibt es auch das platzsparende vertikale Umlaufverfahren, welches zwei Ebenen mit Hub- und Absenkstationen verbindet. Auf den Längsbändern der oberen Ebene erfolgt die eigentliche Fertigung, während das Aushärten in der unteren Ebene geschieht <ref name = "Q2"></ref>.<br />
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===Bahnenfertigung===<br />
<br />
Die Bahnenfertigung kommt bei der Herstellung von [[Fertigteile - Übersicht#Deckenelemente|Deckenplatten]] zum Einsatz. Hier werden mehrere Fertigteile auf bis zu 200 Meter langen Bahnen einzeln hintereinander hergestellt. Die Fertigteile sind an ihre Position auf den Bahnen gebunden und die Arbeitskolonnen, welche für die Arbeitsschritte zuständig sind, wandern von Station zu Station <ref name = "Q1"></ref>. Im Laufe der Zeit hat sich die Fertigung weiter zur Palettenfertigung mit automatischen Stapelanlagen in den Härtekammern entwickelt. Ein großer Vorteil der Bahnenfertigung ist der hohe Mechanisierungsgrad. Denn bei vorgespannten Platten werden die Spannlitzen automatisch verlegt, der Betonstrang wird mit einer fahrbaren Betonsäge vollautomatisch getrennt und die Reinigung der Bahnen erfolgt maschinell. Bei der Bahnenfertigung wird zwischen der Fertigung mittels Gleitfertiger und Extruder unterschieden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Bei der Fertigung mittels Gleitfertiger, wird eine Gleitschalung mit Hilfe einer Winde über die Fertigungsbahn gezogen. Auf dem Fertiger befindet sich eine aufgesetzte Beschickungseinheit, die mit verschiedenen Einfüll- und Verdichtungsstufen arbeitet und in zwei bis drei Durchgängen den Querschnitt abschnittsweise aufbaut <ref name = "Q1"></ref>. Die untere Maschineneinheit kann für unterschiedliche Querschnittsformen ausgetauscht werden <ref name = "Q2"></ref>. <br />
<br />
Die Fertigung mittels Extruder, arbeitet nach dem Rückstoßprinzip. Für dieses Verfahren ist ein sehr steifer Beton mit einer hohen Frühstandfestigkeit und einer hohen Endfestigkeit erforderlich. Der Extruder enthält ein Betonsilo, aus dem der Beton durch Schnecken in einem Durchgang in die profilbildenden Zonen gepresst und durch Hochfrequenzrüttler verdichtet wird <ref name = "Q1"></ref>. Dann drückt er sich von dem gefertigten Betonstrang ab und schiebt sich selbsttätig vorwärts <ref name = "Q2"></ref>.<br />
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===Fertigung von Kleinserien===<br />
<br />
[[Datei:Fertigung einer Sandwichplatte.jpg|right|thumb|250px|Kleinserienfertigung einer Sandwichplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
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Fertigteile, die nur in kleinen Serien oder wegen ihrer Größe oder Vorspannung in speziellen Schalungen gefertigt werden müssen, werden auf konventionellen Schaltischen hergestellt. Dies kann bei [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Bindern]], vorgespannten [[Fertigteile - Übersicht#Rippenplatte|TT-Platten]], ungleichmäßigen [[Fertigteile - Übersicht#Wandelemente|Wandplatten]] und [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]] der Fall sein. Um das Ausschalen der Bauteile zu vereinfachen, wird oftmals vor dem Betonieren ein Trennmittel auf die Schalung aufgetragen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
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==Beton im Fertigteilbau==<br />
<br />
[[Datei:Fertigteilträger während des Betoniervorgangs.jpg|right|thumb|250px|Betoniervorgang Fertigteilträger <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
===Verarbeitungseigenschaften===<br />
<br />
Der im Fertigteilwerk verwendete Beton hat gegenüber Ortbeton andere Anforderungen zu erfüllen. So sind beispielsweise die auf der Baustelle wichtigen Eigenschaften wie eine lange Verarbeitungsdauer und langsame Wärmeentwicklung im Fertigteilwerk unerwünscht. Der Frischbeton im Werk sollte sich leicht schütten lassen, um nicht im Betonkübel oder an der Schüttrinne kleben zu bleiben. Weitestgehend wird auf Mischungsbestandteile mit unterschiedlichen Rohdichten verzichtet. So wird verhindert, dass sich der eingefüllte Beton in der Schalung entmischt <ref name = "Q2"></ref>. Demnach würden Leichtzuschläge aufschwimmen und sich Schwerzuschläge absetzen. Das enthaltene Wasser würde sich aufgrund der geringen Dichte absondern und zum „Bluten“ führen. Dies lässt sich mit einer guten Betonzusammensetzung verhindern. Dabei sollte ein Beton mit geringem Wasseranteil oder ein gut wasserhaltender, früh erstarrender Beton mit einem Größtkorn von maximal 16 mm gewählt werden. Diese Zusammensetzung führt zu einem raschen Ansteifen des Betons, sodass sich das Wasser nicht absondern kann. Die kurze Misch- und Einfülldauer des Betons sowie die erweiterten Verdichtungsmöglichkeiten gestatten es, eine steife bis plastische Betonkonsistenz zu verwenden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Festigkeit===<br />
<br />
Besonders bei Fertigteilen, die in konventionellen Schalungen hergestellt werden, soll der Beton möglichst schnell erhärten, um ein zeitnahes Ausformen zu ermöglichen. Die Verwendung von wenig Anmachwasser im Beton kann folgende Vorteile mit sich bringen <ref name = "Q2"></ref>:<br />
<br />
*Rasches Erstarren, so kann die obenliegenden Betonfläche früh geglättet werden und eine bessere [[Fertigteile - Herstellung#Wärmebehandlung|Wärmebehandlung]] des Betons erfolgen.<br />
*Hohe Standfestigkeit, ohne Verformungen unmittelbar nach dem Verdichten; dies ermöglicht das frühe Entfernen der Seitenschalungen<br />
*Eine frühe Betonfestigkeit ermöglicht frühes Ausformen und frühe [[Fertigteile - Herstellung#Nachbehandlung|Nachbehandlungsmaßnahmen]].<br />
*Wenige Betonporen, die einen dichten und festen Beton mit sich bringen<br />
*Geringes [[Schwinden|Schwinden]], das die Maßhaltigkeit fördert und wenig bis keine Risse verursacht<br />
<br />
===Betonarten===<br />
<br />
Im Folgenden werden die gängigsten Betone aufgeführt, die im Fertigteilbau verwendet werden. Alle genannten Betone sind durch ihre direkte Herstellung, optimale Verarbeitung, vorhandene Schalungstechnik und die günstigen Umgebungsbedingungen für die Verarbeitung im Fertigteilwerk prädestiniert <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Normalfeste Betone bis C50/60, hochfeste Betone bis C80/95, Leichtbetone bis LC60/66 und selbstverdichtender Beton sind bauaufsichtlich eingeführt und dürfen ohne Einschränkungen angewendet werden. Stahlfaserbetone und Betone der Festigkeitsklasse C90/105 und C100/115 benötigen eine bauaufsichtliche Zulassung oder eine Zustimmung im Einzelfall. In einigen Fällen kommen auch Spezialbetone wie wasserdichte, säurebeständige, frostbeständige, textilbewehrte, ultrahochfeste, farbige und faserbewehrte Betone zur Anwendung. In den meisten Fällen wird ein Beton C35/45 oder C45/55 mit steifer Konsistenz, rasch erhärtendem Zement (42,5 R oder 52,5 R) und einem niedrigen Wasserzementwert verwendet <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Wärmebehandlung===<br />
<br />
Die Erhärtungsphase der Fertigteile ist oftmals sehr kurz, denn sie richtet sich danach, wieviel Zeit für den Betonier- und Ausschalvorgang eingeplant ist. Erhärtungsphasen von 4 Stunden sind keine Seltenheit. Wenn die Gegebenheiten es zulassen, wird eine Betonsorte mit langer Erstarrungszeit verwendet. So wird gewährleistet, dass sich der Beton gut verarbeiten lässt. Um die anschließende Zementreaktion im Beton zu beschleunigen, wird er solange erwärmt, bis die gewünschte Festigkeit erreicht ist <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Die einfachste Wärmebehandlung ist das Nassdampfverfahren. Es werden im Wesentlichen nur ein Dampferzeuger und Abdeckplanen für den Beton benötigt. Die Temperatur im Bedampfungsraum ist überall gleich und es können keine Auswaschungen an der Betonoberfläche durch Kondenswasser auftreten. Eine solche Behandlung kann auch durch eine Erwärmung des Betons mit Heißluft erzielt werden. Um eine Austrocknung der Betonoberfläche zu verhindern, muss der Beton wie bei allen Wärmebehandlungen mit Folien abgedeckt oder mit Wasser besprüht werden. Eine weitere Variante der Wärmebehandlung kann durch eine Beheizung mit Infrarot-Strahlern erfolgen. Die Strahler befinden sich in einer Wärmekammer und bestrahlen ausschließlich das zu erwärmende Objekt. So geht nur sehr wenig Energie an die Umgebung verloren. Bei großen Bauteilen wird ein kombiniertes Verfahren angewendet. Die Schalung wird durch einen Wärmeträger wie z.B. Öl, Dampf, Wasser oder elektrische Heizdrähte beheizt, während die Oberseite wärmedämmend abgedeckt wird <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Nachbehandlung===<br />
<br />
Bei Außenbauteilen kann die Dauerhaftigkeit durch eine Nachbehandlung des Betons zum Zeitpunkt des Abkühlens wesentlich gesteigert werden. Dies erfolgt in Form einer Feuchtebehandlung oder eines aufgesprühten Nachbehandlungsfilms, der die Dichtigkeit der Betonoberfläche verbessert. So wird der Beton im eingebauten Zustand widerstandsfähiger gegen Frost und Abnutzungen, da weniger Wasser, Kohlendioxid und Schadstoffe eindringen können. Die erhärtende Oberfläche des noch jungen Betons kann aus ästhetischen Gründen weiter bearbeitet werden. Um die Betonzuschläge freizulegen, wird die Mörtelhaut des Betons mittels Absäuern, Schleifen, Sand- oder Wasserstrahlen entfernt. So können Oberflächenformen wie z. B. Waschbeton erzielt werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Beschichtungen===<br />
<br />
Eine weitere Variante zum Schutz der Fertigteile kann durch Beschichtungen erzielt werden. Die jeweiligen Beschichtungen für Außenbauteile sollen alkali-, licht- und wasserbeständig sein. In einigen Fällen ist auch die Durchlässigkeit für Wasserdampf gefordert, um Wärmeschwankungen der Umgebung auszugleichen. Die Dauerhaftigkeit des Betons wird so ebenfalls verbessert <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Beschichtungen, wie Siloxane oder Acrylharze, weisen eine geringe Schichtdicke auf und sind später nicht sichtbar. Anders ist es bei den Versiegelungen, sie enthalten Lösungen oder Dispersionen unter Zusatz von Pigmenten. Bei der aufgetragenen Lasur (Versiegelung) wird die Oberflächenstruktur des Betons beibehalten. Lediglich die Betonfarbe kann sich durch die Pigmente in der dünnen Schicht leicht im Ton ändern. Eine drastische Veränderung des Oberflächenfarbtons erreicht man mit deckenden Anstrichen, welche in allen Farbtönen erhältlich sind. Bei diesen handelt es sich meistens um Dispersionen, welche eine zirka doppelt so dicke Schicht wie die einer Lasur aufweisen. Des Weiteren gibt es auch Beschichtungen in Form von Putz oder Verkleidungen mit Naturstein- oder keramischen Platten. Diese Art von Beschichtungen fordert eine äußerst vorsichtige Handhabung bei [[Fertigteile - Transport und Montage|Transport und Montage]], wenn die Verkleidung direkt im Werk aufgebracht wird. Sollte sie erst nach der Montage aufgebracht werden, können so kleinere Beschädigungen überdeckt werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Bewehrungstechnik bei der Werksfertigung==<br />
<br />
[[Datei:Bewehrung einer Brandwandplatte .jpg|right|thumb|250px|vorgefertigte Bewehrung einer Brandwandplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
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[[Datei:Vorgefertigte Stegbewehrung für eine TT-Doppelstegplatte.jpg|right|thumb|250px|Stegbewehrung einer Rippenplatte (TT-Doppelstegplatte) <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Der Bewehrung ist besondere Aufmerksamkeit zu schenken, da sie im Mittel 20% der Gesamtkosten eines Fertigteils ausmacht und für die Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit maßgebend ist. Aus diesem Grund muss die Bewehrung genauestens nach den Vorgaben der statischen Berechnung eingebaut werden. Des Weiteren ist auf eine möglichst wirtschaftliche Bewehrungsführung und eine ausreichende [[Betondeckung|Betondeckung]] mit Hilfe von Abstandhaltern zu achten <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Verarbeitung===<br />
<br />
In vielen Fertigteilwerken wird Betonstabstahl und gewendelte Bügelbewehrung mit den Durchmessern 6 bis 14 mm direkt vom Ring verarbeitet. Das hat den Vorteil, dass kein Verschnitt entsteht und die Verarbeitungskosten geringer ausfallen. Um den Betonstahl vom Ring zu geraden Stäben zu verarbeiten, werden automatische Richt- und Abschneideanlagen, sowie Bügelbiegeautomaten eingesetzt. Sie greifen auf bis zu vier verschiedene Durchmesser zu und verarbeiten diese. In Zukunft wird auch immer mehr eine prozessgesteuerte Betonstahlverlegung erfolgen. Vollautomatische Schweißstationen, welche gerichtete und geschnittene Stäbe vom Ring zu flächigen Bewehrungen verschweißen, kommen bereits zur Anwendung <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Einbau===<br />
<br />
Bei der baulichen Durchbildung der einzubauenden Bewehrung muss darauf geachtet werden, dass die Passung und Einbaubarkeit umsetzbar ist. Es ist zu berücksichtigen, dass der tatsächliche Außendurchmesser ca. 20% größer ist als der Nenndurchmesser. Dies kann sonst bei sich kreuzenden oder dicht nebeneinander liegenden Stäben zu Problemen führen. Es ist stets zu beachten, dass die Bewehrungskörbe auch mit teilweise verschachtelt angeordneter Bewehrung (z.B. Konsolen) herstellbar sind und sich gut in den Korb einfädeln lassen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Bei stabförmigen Elementen, wie [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Balken]] und [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]], wird der Bewehrungskorb in der Regel außerhalb der Schalung mit geschlossenen Bügeln geflochten. Die Bewehrung von Deckenelementen wie z.B.[[Fertigteile - Übersicht#Rippenplatte|TT-Platten]], [[Fertigteile - Übersicht#Elementdecke|Elementdecken]] oder [[Fertigteile - Übersicht#Fertigdecke|Hohlplatten]] werden meist direkt in ihrer Schalung verlegt. Werden Balken oder Plattenbalken innerhalb der Schalung bewehrt, lässt sich der Einbau mit offenen Bügelkörben, welche mit Kappenbügeln geschlossen werden, wesentlich leichter realisieren <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Stahlsorten===<br />
<br />
In den Fertigteilwerken wird der nach DIN 488 definierte Betonstahl verwendet. Das heißt für Betonstabstahl wird ausschließlich B500B (gerippt, hochduktil) genutzt. Für Betonstahlmatten, Bewehrungsdraht oder anderen Betonstahlerzeugnissen darf B500A (gerippt, normal duktil), B500B (gerippt, hochduktil), B500A+G (glatt, normal duktil) und B500A+P (flache Profilierung, normal duktil) zur Anwendung kommen <ref name = "Q1"></ref>. Des Weiteren kommen nur noch schweißbare Stähle zum Einsatz, welche dem Fertigteilbau mit seinen vielen Einbauteilen für die Verbindungselemente zugute kommt <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen von Sonderstählen gibt es für:<br />
: • Betonrippenstahl BSt 500 S-GEWI, welcher aufgewalzte Gewinderippen für Bewehrungsverbindungen aufweist <ref name = "Q1"></ref>. <br />
: • Feuerverzinkte Betonstähle, die eine Bewehrungskorrosion durch Carbonatisierung dauerhaft unterbindet (Vorteilhaft für Sichtbeton), aber nach der Verzinkung nicht verschweißt werden dürfen <ref name = "Q3"> Baulinks, feuerverzinkter Betonstahl, https://www.baulinks.de/webplugin/2017/1534.php4 </ref>.<br />
: • Betonstabstahl mit erhöhtem Korrosionswiderstand, auch bekannt als nichtrostender Stahl, der zum Schweißen geeignet ist <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Qualitätssicherung und Güteüberwachung==<br />
<br />
Heutzutage ist das Ziel eines jeden Fertigteilherstellers von vorn herein eine hohe Qualität für ein Produkt einzuplanen. Zu der eigenverantwortlichen Qualitätssicherung gehören alle Maßnahmen, die während der Herstellung und der Nutzung eines Bauwerkes zu der notwendigen Sicherheit und Qualität beitragen. Dies wird durch folgende Maßnahmen sichergestellt: Eine fachgerechte Planung inklusive der Auswahl einer geeigneten Bauart, Verbindungstechnik sowie eine statisch und bauphysikalisch korrekte Bemessung der Konstruktion. Des Weiteren spielen die Rohstoffauswahl, sorgfältige und maßhaltige Herstellung, artgerechte Lagerung, akkurate [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]], geeignete Instandhaltungsmaßnahmen und werkseitige Produktionskontrollen eine große Rolle <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Güteüberwachung===<br />
<br />
Die Güteüberwachung von Fertigteilen erfolgt unter anderem nach DIN 1045 und besteht aus der Eigenüberwachung kombiniert mit einer Betonprüfstelle und der Fremdüberwachung <ref name = "Q1"></ref>. Bei der Güteüberwachung wird zwischen zwei Betonkategorien unterschieden. '''Kategorie 1 ''' umfasst Betone für untergeordnete Zwecke und wird nur durch die Hersteller überwacht. Betone der '''Kategorie 2 ''' unterliegen der Aufsicht eines Betonfachmannes während der Herstellung <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Eigenüberwachung===<br />
<br />
Die Eigenüberwachung betrifft Sichtprüfungen der Ausgangsstoffe und Kontrollen der Lieferscheine. Am werkseitig hergestellten Beton werden Eignungsprüfungen durchgeführt und deren Eigenschaften überwacht. Vor dem Betonieren sind Maßhaltigkeit und Stabilität der Schalung, die Lage von Dämmschichten, Einbauteilen, Aussparungen und der Bewehrung sowie die [[Betondeckung|Betondeckung]] zu überprüfen. Während der Herstellung werden die klimatischen Bedingungen aufgezeichnet. Erforderliche Wärme- und Nachbehandlungen sind zu überwachen. Nach der Fertigung erfolgen Sichtkontrollen auf Beschädigungen, zerstörungsfreie Prüfung der Betondruckfestigkeit sowie Kennzeichnung der Teile inklusive wichtiger Hinweise für [[Fertigteile - Transport und Montage|Transport und Montage]]. Die im Werk genutzten Geräte werden auf ihre Funktion überprüft. Bei Standardbauteilen oder großen Serien werden die wesentlichen Eigenschaften stichprobenartig überwacht <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Fremdüberwachung===<br />
<br />
Die bereits erwähnte Fremdüberwachung erfolgt meist zweimal im Jahr und deckt die Herstellanforderungen von Betonwaren und Standardbauteilen ab <ref name = "Q1"></ref>. Die Ergebnisse des Überwachungsbesuchs werden in Prüfzeugnissen und Überwachungsberichten dokumentiert. Diese fließen dann in Produkt- und Übereinstimmungszertifikate sowie in werkseigene Produktionskontrollzertifikate ein <ref name = "Q2"></ref>. Nicht erfasst von der Fremdüberwachung werden oftmals [[Fertigteile - Herstellung#Fertigung von Kleinserien|kleinere Serien]], welche nach individueller statischer Berechnung gefertigt sind. Diese unterliegen jedoch der Bauüberwachung gemäß den jeweiligen Landesbauordnungen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Quellen==<br />
<br />
<references/><br />
<br />
{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-white.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite in Bearbeitung|}}<br />
<br />
[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Fertigteile_-_Herstellung&diff=14812Fertigteile - Herstellung2023-10-03T18:15:12Z<p>Gbolle: /* Verarbeitung */</p>
<hr />
<div>[[Datei:Einbau der Bewehrung für ein Fertigteil2.jpg|right|thumb|500px|Einbau der Bewehrung für ein Fertigteil <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Diese Seite gibt eine Übersicht zu den Fertigungsverfahren von Betonfertigteilen und deren Besonderheiten.<br />
<br />
==Toleranzen==<br />
<br />
Bei der Herstellung und [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] von Bauteilen können Maßabweichungen nicht vermieden werden. Im Fertigteilbau und insbesondere im Systembau sind nachträgliche Anpassungen vor Ort aber nicht akzeptabel. Daher müssen Fertigteilsysteme so geplant und entworfen werden, dass die Montage und der Ausgleich von Toleranzen auf einfache Weise möglich ist. Maßabweichungen können Auswirkungen auf die Standsicherheit, Funktionsfähigkeit und die Wirtschaftlichkeit haben <ref name = "Q1"> Peter Bindseil, Stahlbetonbau Fertigteile nach Eurocode 2 - Konstruktion - Berechnung - Ausführung, 4. Auflage, Köln, 2012 </ref>.<br />
<br />
Toleranzen für die Einzelbauteile sind in DIN 18201, DIN 18202, DIN 18203 und DIN 1045-1 festgelegt. Sie gehen auf die Aspekte der Standsicherheit und Funktionsfähigkeit ein. Höhere Genauigkeiten aus beispielsweise ästhetischen Gründen bringen eine exponentielle Erhöhung der Kosten mit sich. Maßabweichungen können vielfältige Ursachen haben. Sie können beispielsweise durch Maßgebungsfehler (Mess-und Markierungsfehler bei Herstellung und Montage), durch Arbeitsfehler (Schalungsherstellung, Platzierung von einzubetonierenden Einbauteilen, Montage von [[Fertigteile - Transport und Montage#Lager (Elastomere)|Lagern]]) oder durch material- und verschleißbedingte Fehler (Verformungen der Schalung) verursacht werden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Fertigungsverfahren==<br />
<br />
In den vergangenen Jahren hat sich die Werksfertigung zu mechanisierten und automatisierten Verfahren unter Verwendung von CAD/CAM-Technologie entwickelt. Die meisten industrialisierten Fertigungsmethoden lassen sich dem Umlaufverfahren oder der Bahnenfertigung zuordnen <ref name = "Q2"> Hubert Bachmann, Alfred Steinle, Volker Hahn, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 2. aktualisierte Auflage, Berlin, 2010 </ref>.<br />
<br />
===Umlaufverfahren===<br />
<br />
Das Umlaufverfahren ist auf große Flexibilität ausgelegt und kommt bei der Herstellung von Wandtafeln, Deckentafeln, Treppenelementen und stabförmigen Fertigteilen zum Einsatz. Die Elemente werden auf Paletten mithilfe von Rollenförderern oder Schiebebühnen durch das Werk von einem Arbeitsgang zum nächsten befördert. Dieses Verfahren bringt zwei grundsätzliche Vorteile mit sich. Zum einen kann der Produktionsablauf besser organisiert werden, da die notwendigen Materialien an der speziell eingerichteten Station bereitgestellt und optimal eingebaut werden können. Zum anderen werden die Anlagenkosten reduziert, weil z. B. Rüttler oder die Kipphydraulikausrüstung nur an einer bestimmten Station benötigt werden. Neben dem horizontalen Umlaufverfahren gibt es auch das platzsparende vertikale Umlaufverfahren, welches zwei Ebenen mit Hub- und Absenkstationen verbindet. Auf den Längsbändern der oberen Ebene erfolgt die eigentliche Fertigung, während das Aushärten in der unteren Ebene geschieht <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Bahnenfertigung===<br />
<br />
Die Bahnenfertigung kommt bei der Herstellung von [[Fertigteile - Übersicht#Deckenelemente|Deckenplatten]] zum Einsatz. Hier werden mehrere Fertigteile auf bis zu 200 Meter langen Bahnen einzeln hintereinander hergestellt. Die Fertigteile sind an ihre Position auf den Bahnen gebunden und die Arbeitskolonnen, welche für die Arbeitsschritte zuständig sind, wandern von Station zu Station <ref name = "Q1"></ref>. Im Laufe der Zeit hat sich die Fertigung weiter zur Palettenfertigung mit automatischen Stapelanlagen in den Härtekammern entwickelt. Ein großer Vorteil der Bahnenfertigung ist der hohe Mechanisierungsgrad. Denn bei vorgespannten Platten werden die Spannlitzen automatisch verlegt, der Betonstrang wird mit einer fahrbaren Betonsäge vollautomatisch getrennt und die Reinigung der Bahnen erfolgt maschinell. Bei der Bahnenfertigung wird zwischen der Fertigung mittels Gleitfertiger und Extruder unterschieden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Bei der Fertigung mittels Gleitfertiger, wird eine Gleitschalung mit Hilfe einer Winde über die Fertigungsbahn gezogen. Auf dem Fertiger befindet sich eine aufgesetzte Beschickungseinheit, die mit verschiedenen Einfüll- und Verdichtungsstufen arbeitet und in zwei bis drei Durchgängen den Querschnitt abschnittsweise aufbaut <ref name = "Q1"></ref>. Die untere Maschineneinheit kann für unterschiedliche Querschnittsformen ausgetauscht werden <ref name = "Q2"></ref>. <br />
<br />
Die Fertigung mittels Extruder, arbeitet nach dem Rückstoßprinzip. Für dieses Verfahren ist ein sehr steifer Beton mit einer hohen Frühstandfestigkeit und einer hohen Endfestigkeit erforderlich. Der Extruder enthält ein Betonsilo, aus dem der Beton durch Schnecken in einem Durchgang in die profilbildenden Zonen gepresst und durch Hochfrequenzrüttler verdichtet wird <ref name = "Q1"></ref>. Dann drückt er sich von dem gefertigten Betonstrang ab und schiebt sich selbsttätig vorwärts <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Fertigung von Kleinserien===<br />
<br />
[[Datei:Fertigung einer Sandwichplatte.jpg|right|thumb|250px|Kleinserienfertigung einer Sandwichplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Fertigteile, die nur in kleinen Serien oder wegen ihrer Größe oder Vorspannung in speziellen Schalungen gefertigt werden müssen, werden auf konventionellen Schaltischen hergestellt. Dies kann bei [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Bindern]], vorgespannten [[Fertigteile - Übersicht#Rippenplatte|TT-Platten]], ungleichmäßigen [[Fertigteile - Übersicht#Wandelemente|Wandplatten]] und [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]] der Fall sein. Um das Ausschalen der Bauteile zu vereinfachen, wird oftmals vor dem Betonieren ein Trennmittel auf die Schalung aufgetragen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Beton im Fertigteilbau==<br />
<br />
[[Datei:Fertigteilträger während des Betoniervorgangs.jpg|right|thumb|250px|Betoniervorgang Fertigteilträger <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
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===Verarbeitungseigenschaften===<br />
<br />
Der im Fertigteilwerk verwendete Beton hat gegenüber Ortbeton andere Anforderungen zu erfüllen. So sind beispielsweise die auf der Baustelle wichtigen Eigenschaften wie eine lange Verarbeitungsdauer und langsame Wärmeentwicklung im Fertigteilwerk unerwünscht. Der Frischbeton im Werk sollte sich leicht schütten lassen, um nicht im Betonkübel oder an der Schüttrinne kleben zu bleiben. Weitestgehend wird auf Mischungsbestandteile mit unterschiedlichen Rohdichten verzichtet. So wird verhindert, dass sich der eingefüllte Beton in der Schalung entmischt <ref name = "Q2"></ref>. Demnach würden Leichtzuschläge aufschwimmen und sich Schwerzuschläge absetzen. Das enthaltene Wasser würde sich aufgrund der geringen Dichte absondern und zum „Bluten“ führen. Dies lässt sich mit einer guten Betonzusammensetzung verhindern. Dabei sollte ein Beton mit geringem Wasseranteil oder ein gut wasserhaltender, früh erstarrender Beton mit einem Größtkorn von maximal 16 mm gewählt werden. Diese Zusammensetzung führt zu einem raschen Ansteifen des Betons, sodass sich das Wasser nicht absondern kann. Die kurze Misch- und Einfülldauer des Betons sowie die erweiterten Verdichtungsmöglichkeiten gestatten es, eine steife bis plastische Betonkonsistenz zu verwenden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
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===Festigkeit===<br />
<br />
Besonders bei Fertigteilen, die in konventionellen Schalungen hergestellt werden, soll der Beton möglichst schnell erhärten, um ein zeitnahes Ausformen zu ermöglichen. Die Verwendung von wenig Anmachwasser im Beton kann folgende Vorteile mit sich bringen <ref name = "Q2"></ref>:<br />
<br />
*Rasches Erstarren, so kann die obenliegenden Betonfläche früh geglättet werden und eine bessere [[Fertigteile - Herstellung#Wärmebehandlung|Wärmebehandlung]] des Betons erfolgen.<br />
*Hohe Standfestigkeit, ohne Verformungen unmittelbar nach dem Verdichten; dies ermöglicht das frühe Entfernen der Seitenschalungen<br />
*Eine frühe Betonfestigkeit ermöglicht frühes Ausformen und frühe [[Fertigteile - Herstellung#Nachbehandlung|Nachbehandlungsmaßnahmen]].<br />
*Wenige Betonporen, die einen dichten und festen Beton mit sich bringen<br />
*Geringes [[Schwinden|Schwinden]], das die Maßhaltigkeit fördert und wenig bis keine Risse verursacht<br />
<br />
===Betonarten===<br />
<br />
Im Folgenden werden die gängigsten Betone aufgeführt, die im Fertigteilbau verwendet werden. Alle genannten Betone sind durch ihre direkte Herstellung, optimale Verarbeitung, vorhandene Schalungstechnik und die günstigen Umgebungsbedingungen für die Verarbeitung im Fertigteilwerk prädestiniert <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Normalfeste Betone bis C50/60, hochfeste Betone bis C80/95, Leichtbetone bis LC60/66 und selbstverdichtender Beton sind bauaufsichtlich eingeführt und dürfen ohne Einschränkungen angewendet werden. Stahlfaserbetone und Betone der Festigkeitsklasse C90/105 und C100/115 benötigen eine bauaufsichtliche Zulassung oder eine Zustimmung im Einzelfall. In einigen Fällen kommen auch Spezialbetone wie wasserdichte, säurebeständige, frostbeständige, textilbewehrte, ultrahochfeste, farbige und faserbewehrte Betone zur Anwendung. In den meisten Fällen wird ein Beton C35/45 oder C45/55 mit steifer Konsistenz, rasch erhärtendem Zement (42,5 R oder 52,5 R) und einem niedrigen Wasserzementwert verwendet <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Wärmebehandlung===<br />
<br />
Die Erhärtungsphase der Fertigteile ist oftmals sehr kurz, denn sie richtet sich danach, wieviel Zeit für den Betonier- und Ausschalvorgang eingeplant ist. Erhärtungsphasen von 4 Stunden sind keine Seltenheit. Wenn die Gegebenheiten es zulassen, wird eine Betonsorte mit langer Erstarrungszeit verwendet. So wird gewährleistet, dass sich der Beton gut verarbeiten lässt. Um die anschließende Zementreaktion im Beton zu beschleunigen, wird er solange erwärmt, bis die gewünschte Festigkeit erreicht ist <ref name = "Q2"></ref>.<br />
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Die einfachste Wärmebehandlung ist das Nassdampfverfahren. Es werden im Wesentlichen nur ein Dampferzeuger und Abdeckplanen für den Beton benötigt. Die Temperatur im Bedampfungsraum ist überall gleich und es können keine Auswaschungen an der Betonoberfläche durch Kondenswasser auftreten. Eine solche Behandlung kann auch durch eine Erwärmung des Betons mit Heißluft erzielt werden. Um eine Austrocknung der Betonoberfläche zu verhindern, muss der Beton wie bei allen Wärmebehandlungen mit Folien abgedeckt oder mit Wasser besprüht werden. Eine weitere Variante der Wärmebehandlung kann durch eine Beheizung mit Infrarot-Strahlern erfolgen. Die Strahler befinden sich in einer Wärmekammer und bestrahlen ausschließlich das zu erwärmende Objekt. So geht nur sehr wenig Energie an die Umgebung verloren. Bei großen Bauteilen wird ein kombiniertes Verfahren angewendet. Die Schalung wird durch einen Wärmeträger wie z.B. Öl, Dampf, Wasser oder elektrische Heizdrähte beheizt, während die Oberseite wärmedämmend abgedeckt wird <ref name = "Q2"></ref>.<br />
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===Nachbehandlung===<br />
<br />
Bei Außenbauteilen kann die Dauerhaftigkeit durch eine Nachbehandlung des Betons zum Zeitpunkt des Abkühlens wesentlich gesteigert werden. Dies erfolgt in Form einer Feuchtebehandlung oder eines aufgesprühten Nachbehandlungsfilms, der die Dichtigkeit der Betonoberfläche verbessert. So wird der Beton im eingebauten Zustand widerstandsfähiger gegen Frost und Abnutzungen, da weniger Wasser, Kohlendioxid und Schadstoffe eindringen können. Die erhärtende Oberfläche des noch jungen Betons kann aus ästhetischen Gründen weiter bearbeitet werden. Um die Betonzuschläge freizulegen, wird die Mörtelhaut des Betons mittels Absäuern, Schleifen, Sand- oder Wasserstrahlen entfernt. So können Oberflächenformen wie z. B. Waschbeton erzielt werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Beschichtungen===<br />
<br />
Eine weitere Variante zum Schutz der Fertigteile kann durch Beschichtungen erzielt werden. Die jeweiligen Beschichtungen für Außenbauteile sollen alkali-, licht- und wasserbeständig sein. In einigen Fällen ist auch die Durchlässigkeit für Wasserdampf gefordert, um Wärmeschwankungen der Umgebung auszugleichen. Die Dauerhaftigkeit des Betons wird so ebenfalls verbessert <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Beschichtungen, wie Siloxane oder Acrylharze, weisen eine geringe Schichtdicke auf und sind später nicht sichtbar. Anders ist es bei den Versiegelungen, sie enthalten Lösungen oder Dispersionen unter Zusatz von Pigmenten. Bei der aufgetragenen Lasur (Versiegelung) wird die Oberflächenstruktur des Betons beibehalten. Lediglich die Betonfarbe kann sich durch die Pigmente in der dünnen Schicht leicht im Ton ändern. Eine drastische Veränderung des Oberflächenfarbtons erreicht man mit deckenden Anstrichen, welche in allen Farbtönen erhältlich sind. Bei diesen handelt es sich meistens um Dispersionen, welche eine zirka doppelt so dicke Schicht wie die einer Lasur aufweisen. Des Weiteren gibt es auch Beschichtungen in Form von Putz oder Verkleidungen mit Naturstein- oder keramischen Platten. Diese Art von Beschichtungen fordert eine äußerst vorsichtige Handhabung bei [[Fertigteile - Transport und Montage|Transport und Montage]], wenn die Verkleidung direkt im Werk aufgebracht wird. Sollte sie erst nach der Montage aufgebracht werden, können so kleinere Beschädigungen überdeckt werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
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==Bewehrungstechnik bei der Werksfertigung==<br />
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[[Datei:Bewehrung einer Brandwandplatte .jpg|right|thumb|250px|vorgefertigte Bewehrung einer Brandwandplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
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[[Datei:Vorgefertigte Stegbewehrung für eine TT-Doppelstegplatte.jpg|right|thumb|250px|Stegbewehrung einer Rippenplatte (TT-Doppelstegplatte) <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Der Bewehrung ist besondere Aufmerksamkeit zu schenken, da sie im Mittel 20% der Gesamtkosten eines Fertigteils ausmacht und für die Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit maßgebend ist. Aus diesem Grund muss die Bewehrung genauestens nach den Vorgaben der statischen Berechnung eingebaut werden. Des Weiteren ist auf eine möglichst wirtschaftliche Bewehrungsführung und eine ausreichende [[Betondeckung|Betondeckung]] mit Hilfe von Abstandhaltern zu achten <ref name = "Q2"></ref>.<br />
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===Verarbeitung===<br />
<br />
In vielen Fertigteilwerken wird Betonstabstahl und gewendelte Bügelbewehrung mit den Durchmessern 6 bis 14 mm direkt vom Ring verarbeitet. Das hat den Vorteil, dass kein Verschnitt entsteht und die Verarbeitungskosten geringer ausfallen. Um den Betonstahl vom Ring zu geraden Stäben zu verarbeiten, werden automatische Richt- und Abschneideanlagen, sowie Bügelbiegeautomaten eingesetzt. Sie greifen auf bis zu vier verschiedene Durchmesser zu und verarbeiten diese. In Zukunft wird auch immer mehr eine prozessgesteuerte Betonstahlverlegung erfolgen. Vollautomatische Schweißstationen, welche gerichtete und geschnittene Stäbe vom Ring zu flächigen Bewehrungen verschweißen, kommen bereits zur Anwendung <ref name = "Q2"></ref>.<br />
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===Einbau===<br />
<br />
Bei der baulichen Durchbildung der einzubauenden Bewehrung muss darauf geachtet werden, dass die Passung und Einbaubarkeit umsetzbar ist. Es ist zu berücksichtigen, dass der tatsächliche Außendurchmesser ca. 20% größer ist als der Nenndurchmesser. Dies kann sonst bei sich kreuzenden oder dicht nebeneinander liegenden Stäben zu Problemen führen. Es ist stets zu beachten, dass die Bewehrungskörbe auch mit teilweise verschachtelt angeordneter Bewehrung (z.B. Konsolen) herstellbar sind und sich gut in den Korb einfädeln lassen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Bei Stabförmigen Elementen, wie [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Balken]] und [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]], wird der Bewehrungskorb in der Regel außerhalb der Schalung mit geschlossenen Bügeln geflochten. Die Bewehrung von Deckenelementen wie z.B.[[Fertigteile - Übersicht#Rippenplatte|TT-Platten]], [[Fertigteile - Übersicht#Elementdecke|Elementdecken]] oder [[Fertigteile - Übersicht#Fertigdecke|Hohlplatten]] werden meist direkt in ihrer Schalung verlegt. Werden Balken oder Plattenbalken innerhalb der Schalung bewehrt, lässt sich der Einbau mit offenen Bügelkörben, welche mit Kappenbügeln geschlossen werden, wesentlich leichter realisieren <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Stahlsorten===<br />
<br />
In den Fertigteilwerken wird der nach DIN 488 definierte Betonstahl verwendet. Das heißt für Betonstabstahl wird ausschließlich B500B (gerippt, hochduktil) genutzt. Für Betonstahlmatten, Bewehrungsdraht oder anderen Betonstahlerzeugnissen darf B500A (gerippt, normal duktil), B500B (gerippt, hochduktil), B500A+G (glatt, normal duktil) und B500A+P (flache Profilierung, normal duktil) zur Anwendung kommen <ref name = "Q1"></ref>. Des Weiteren kommen nur noch schweißbare Stähle zum Einsatz, welche dem Fertigteilbau mit seinen vielen Einbauteilen für die Verbindungselemente zugute kommt <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen von Sonderstählen gibt es für:<br />
: • Betonrippenstahl BSt 500 S-GEWI, welcher aufgewalzte Gewinderippen für Bewehrungsverbindungen aufweist <ref name = "Q1"></ref>. <br />
: • Feuerverzinkte Betonstähle, die eine Bewehrungskorrosion durch Carbonatisierung dauerhaft unterbindet (Vorteilhaft für Sichtbeton), aber nach der Verzinkung nicht verschweißt werden dürfen <ref name = "Q3"> Baulinks, feuerverzinkter Betonstahl, https://www.baulinks.de/webplugin/2017/1534.php4 </ref>.<br />
: • Betonstabstahl mit erhöhtem Korrosionswiderstand, auch bekannt als nichtrostender Stahl, der zum Schweißen geeignet ist <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Qualitätssicherung und Güteüberwachung==<br />
<br />
Heutzutage ist das Ziel eines jeden Fertigteilherstellers von vorn herein eine hohe Qualität für ein Produkt einzuplanen. Zu der eigenverantwortlichen Qualitätssicherung gehören alle Maßnahmen, die während der Herstellung und der Nutzung eines Bauwerkes zu der notwendigen Sicherheit und Qualität beitragen. Dies wird durch folgende Maßnahmen sichergestellt: Eine fachgerechte Planung inklusive der Auswahl einer geeigneten Bauart, Verbindungstechnik sowie eine statisch und bauphysikalisch korrekte Bemessung der Konstruktion. Des Weiteren spielen die Rohstoffauswahl, sorgfältige und maßhaltige Herstellung, artgerechte Lagerung, akkurate [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]], geeignete Instandhaltungsmaßnahmen und werkseitige Produktionskontrollen eine große Rolle <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Güteüberwachung===<br />
<br />
Die Güteüberwachung von Fertigteilen erfolgt unter anderem nach DIN 1045 und besteht aus der Eigenüberwachung kombiniert mit einer Betonprüfstelle und der Fremdüberwachung <ref name = "Q1"></ref>. Bei der Güteüberwachung wird zwischen zwei Betonkategorien unterschieden. '''Kategorie 1 ''' umfasst Betone für untergeordnete Zwecke und wird nur durch die Hersteller überwacht. Betone der '''Kategorie 2 ''' unterliegen der Aufsicht eines Betonfachmannes während der Herstellung <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Eigenüberwachung===<br />
<br />
Die Eigenüberwachung betrifft Sichtprüfungen der Ausgangsstoffe und Kontrollen der Lieferscheine. Am werkseitig hergestellten Beton werden Eignungsprüfungen durchgeführt und deren Eigenschaften überwacht. Vor dem Betonieren sind Maßhaltigkeit und Stabilität der Schalung, die Lage von Dämmschichten, Einbauteilen, Aussparungen und der Bewehrung sowie die [[Betondeckung|Betondeckung]] zu überprüfen. Während der Herstellung werden die klimatischen Bedingungen aufgezeichnet. Erforderliche Wärme- und Nachbehandlungen sind zu überwachen. Nach der Fertigung erfolgen Sichtkontrollen auf Beschädigungen, zerstörungsfreie Prüfung der Betondruckfestigkeit sowie Kennzeichnung der Teile inklusive wichtiger Hinweise für [[Fertigteile - Transport und Montage|Transport und Montage]]. Die im Werk genutzten Geräte werden auf ihre Funktion überprüft. Bei Standardbauteilen oder großen Serien werden die wesentlichen Eigenschaften stichprobenartig überwacht <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Fremdüberwachung===<br />
<br />
Die bereits erwähnte Fremdüberwachung erfolgt meist zweimal im Jahr und deckt die Herstellanforderungen von Betonwaren und Standardbauteilen ab <ref name = "Q1"></ref>. Die Ergebnisse des Überwachungsbesuchs werden in Prüfzeugnissen und Überwachungsberichten dokumentiert. Diese fließen dann in Produkt- und Übereinstimmungszertifikate sowie in werkseigene Produktionskontrollzertifikate ein <ref name = "Q2"></ref>. Nicht erfasst von der Fremdüberwachung werden oftmals [[Fertigteile - Herstellung#Fertigung von Kleinserien|kleinere Serien]], welche nach individueller statischer Berechnung gefertigt sind. Diese unterliegen jedoch der Bauüberwachung gemäß den jeweiligen Landesbauordnungen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Quellen==<br />
<br />
<references/><br />
<br />
{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-white.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite in Bearbeitung|}}<br />
<br />
[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Fertigteile_-_Herstellung&diff=14811Fertigteile - Herstellung2023-10-03T18:12:19Z<p>Gbolle: /* Nachbehandlung */</p>
<hr />
<div>[[Datei:Einbau der Bewehrung für ein Fertigteil2.jpg|right|thumb|500px|Einbau der Bewehrung für ein Fertigteil <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Diese Seite gibt eine Übersicht zu den Fertigungsverfahren von Betonfertigteilen und deren Besonderheiten.<br />
<br />
==Toleranzen==<br />
<br />
Bei der Herstellung und [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] von Bauteilen können Maßabweichungen nicht vermieden werden. Im Fertigteilbau und insbesondere im Systembau sind nachträgliche Anpassungen vor Ort aber nicht akzeptabel. Daher müssen Fertigteilsysteme so geplant und entworfen werden, dass die Montage und der Ausgleich von Toleranzen auf einfache Weise möglich ist. Maßabweichungen können Auswirkungen auf die Standsicherheit, Funktionsfähigkeit und die Wirtschaftlichkeit haben <ref name = "Q1"> Peter Bindseil, Stahlbetonbau Fertigteile nach Eurocode 2 - Konstruktion - Berechnung - Ausführung, 4. Auflage, Köln, 2012 </ref>.<br />
<br />
Toleranzen für die Einzelbauteile sind in DIN 18201, DIN 18202, DIN 18203 und DIN 1045-1 festgelegt. Sie gehen auf die Aspekte der Standsicherheit und Funktionsfähigkeit ein. Höhere Genauigkeiten aus beispielsweise ästhetischen Gründen bringen eine exponentielle Erhöhung der Kosten mit sich. Maßabweichungen können vielfältige Ursachen haben. Sie können beispielsweise durch Maßgebungsfehler (Mess-und Markierungsfehler bei Herstellung und Montage), durch Arbeitsfehler (Schalungsherstellung, Platzierung von einzubetonierenden Einbauteilen, Montage von [[Fertigteile - Transport und Montage#Lager (Elastomere)|Lagern]]) oder durch material- und verschleißbedingte Fehler (Verformungen der Schalung) verursacht werden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Fertigungsverfahren==<br />
<br />
In den vergangenen Jahren hat sich die Werksfertigung zu mechanisierten und automatisierten Verfahren unter Verwendung von CAD/CAM-Technologie entwickelt. Die meisten industrialisierten Fertigungsmethoden lassen sich dem Umlaufverfahren oder der Bahnenfertigung zuordnen <ref name = "Q2"> Hubert Bachmann, Alfred Steinle, Volker Hahn, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 2. aktualisierte Auflage, Berlin, 2010 </ref>.<br />
<br />
===Umlaufverfahren===<br />
<br />
Das Umlaufverfahren ist auf große Flexibilität ausgelegt und kommt bei der Herstellung von Wandtafeln, Deckentafeln, Treppenelementen und stabförmigen Fertigteilen zum Einsatz. Die Elemente werden auf Paletten mithilfe von Rollenförderern oder Schiebebühnen durch das Werk von einem Arbeitsgang zum nächsten befördert. Dieses Verfahren bringt zwei grundsätzliche Vorteile mit sich. Zum einen kann der Produktionsablauf besser organisiert werden, da die notwendigen Materialien an der speziell eingerichteten Station bereitgestellt und optimal eingebaut werden können. Zum anderen werden die Anlagenkosten reduziert, weil z. B. Rüttler oder die Kipphydraulikausrüstung nur an einer bestimmten Station benötigt werden. Neben dem horizontalen Umlaufverfahren gibt es auch das platzsparende vertikale Umlaufverfahren, welches zwei Ebenen mit Hub- und Absenkstationen verbindet. Auf den Längsbändern der oberen Ebene erfolgt die eigentliche Fertigung, während das Aushärten in der unteren Ebene geschieht <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Bahnenfertigung===<br />
<br />
Die Bahnenfertigung kommt bei der Herstellung von [[Fertigteile - Übersicht#Deckenelemente|Deckenplatten]] zum Einsatz. Hier werden mehrere Fertigteile auf bis zu 200 Meter langen Bahnen einzeln hintereinander hergestellt. Die Fertigteile sind an ihre Position auf den Bahnen gebunden und die Arbeitskolonnen, welche für die Arbeitsschritte zuständig sind, wandern von Station zu Station <ref name = "Q1"></ref>. Im Laufe der Zeit hat sich die Fertigung weiter zur Palettenfertigung mit automatischen Stapelanlagen in den Härtekammern entwickelt. Ein großer Vorteil der Bahnenfertigung ist der hohe Mechanisierungsgrad. Denn bei vorgespannten Platten werden die Spannlitzen automatisch verlegt, der Betonstrang wird mit einer fahrbaren Betonsäge vollautomatisch getrennt und die Reinigung der Bahnen erfolgt maschinell. Bei der Bahnenfertigung wird zwischen der Fertigung mittels Gleitfertiger und Extruder unterschieden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Bei der Fertigung mittels Gleitfertiger, wird eine Gleitschalung mit Hilfe einer Winde über die Fertigungsbahn gezogen. Auf dem Fertiger befindet sich eine aufgesetzte Beschickungseinheit, die mit verschiedenen Einfüll- und Verdichtungsstufen arbeitet und in zwei bis drei Durchgängen den Querschnitt abschnittsweise aufbaut <ref name = "Q1"></ref>. Die untere Maschineneinheit kann für unterschiedliche Querschnittsformen ausgetauscht werden <ref name = "Q2"></ref>. <br />
<br />
Die Fertigung mittels Extruder, arbeitet nach dem Rückstoßprinzip. Für dieses Verfahren ist ein sehr steifer Beton mit einer hohen Frühstandfestigkeit und einer hohen Endfestigkeit erforderlich. Der Extruder enthält ein Betonsilo, aus dem der Beton durch Schnecken in einem Durchgang in die profilbildenden Zonen gepresst und durch Hochfrequenzrüttler verdichtet wird <ref name = "Q1"></ref>. Dann drückt er sich von dem gefertigten Betonstrang ab und schiebt sich selbsttätig vorwärts <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Fertigung von Kleinserien===<br />
<br />
[[Datei:Fertigung einer Sandwichplatte.jpg|right|thumb|250px|Kleinserienfertigung einer Sandwichplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Fertigteile, die nur in kleinen Serien oder wegen ihrer Größe oder Vorspannung in speziellen Schalungen gefertigt werden müssen, werden auf konventionellen Schaltischen hergestellt. Dies kann bei [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Bindern]], vorgespannten [[Fertigteile - Übersicht#Rippenplatte|TT-Platten]], ungleichmäßigen [[Fertigteile - Übersicht#Wandelemente|Wandplatten]] und [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]] der Fall sein. Um das Ausschalen der Bauteile zu vereinfachen, wird oftmals vor dem Betonieren ein Trennmittel auf die Schalung aufgetragen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Beton im Fertigteilbau==<br />
<br />
[[Datei:Fertigteilträger während des Betoniervorgangs.jpg|right|thumb|250px|Betoniervorgang Fertigteilträger <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
===Verarbeitungseigenschaften===<br />
<br />
Der im Fertigteilwerk verwendete Beton hat gegenüber Ortbeton andere Anforderungen zu erfüllen. So sind beispielsweise die auf der Baustelle wichtigen Eigenschaften wie eine lange Verarbeitungsdauer und langsame Wärmeentwicklung im Fertigteilwerk unerwünscht. Der Frischbeton im Werk sollte sich leicht schütten lassen, um nicht im Betonkübel oder an der Schüttrinne kleben zu bleiben. Weitestgehend wird auf Mischungsbestandteile mit unterschiedlichen Rohdichten verzichtet. So wird verhindert, dass sich der eingefüllte Beton in der Schalung entmischt <ref name = "Q2"></ref>. Demnach würden Leichtzuschläge aufschwimmen und sich Schwerzuschläge absetzen. Das enthaltene Wasser würde sich aufgrund der geringen Dichte absondern und zum „Bluten“ führen. Dies lässt sich mit einer guten Betonzusammensetzung verhindern. Dabei sollte ein Beton mit geringem Wasseranteil oder ein gut wasserhaltender, früh erstarrender Beton mit einem Größtkorn von maximal 16 mm gewählt werden. Diese Zusammensetzung führt zu einem raschen Ansteifen des Betons, sodass sich das Wasser nicht absondern kann. Die kurze Misch- und Einfülldauer des Betons sowie die erweiterten Verdichtungsmöglichkeiten gestatten es, eine steife bis plastische Betonkonsistenz zu verwenden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Festigkeit===<br />
<br />
Besonders bei Fertigteilen, die in konventionellen Schalungen hergestellt werden, soll der Beton möglichst schnell erhärten, um ein zeitnahes Ausformen zu ermöglichen. Die Verwendung von wenig Anmachwasser im Beton kann folgende Vorteile mit sich bringen <ref name = "Q2"></ref>:<br />
<br />
*Rasches Erstarren, so kann die obenliegenden Betonfläche früh geglättet werden und eine bessere [[Fertigteile - Herstellung#Wärmebehandlung|Wärmebehandlung]] des Betons erfolgen.<br />
*Hohe Standfestigkeit, ohne Verformungen unmittelbar nach dem Verdichten; dies ermöglicht das frühe Entfernen der Seitenschalungen<br />
*Eine frühe Betonfestigkeit ermöglicht frühes Ausformen und frühe [[Fertigteile - Herstellung#Nachbehandlung|Nachbehandlungsmaßnahmen]].<br />
*Wenige Betonporen, die einen dichten und festen Beton mit sich bringen<br />
*Geringes [[Schwinden|Schwinden]], das die Maßhaltigkeit fördert und wenig bis keine Risse verursacht<br />
<br />
===Betonarten===<br />
<br />
Im Folgenden werden die gängigsten Betone aufgeführt, die im Fertigteilbau verwendet werden. Alle genannten Betone sind durch ihre direkte Herstellung, optimale Verarbeitung, vorhandene Schalungstechnik und die günstigen Umgebungsbedingungen für die Verarbeitung im Fertigteilwerk prädestiniert <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Normalfeste Betone bis C50/60, hochfeste Betone bis C80/95, Leichtbetone bis LC60/66 und selbstverdichtender Beton sind bauaufsichtlich eingeführt und dürfen ohne Einschränkungen angewendet werden. Stahlfaserbetone und Betone der Festigkeitsklasse C90/105 und C100/115 benötigen eine bauaufsichtliche Zulassung oder eine Zustimmung im Einzelfall. In einigen Fällen kommen auch Spezialbetone wie wasserdichte, säurebeständige, frostbeständige, textilbewehrte, ultrahochfeste, farbige und faserbewehrte Betone zur Anwendung. In den meisten Fällen wird ein Beton C35/45 oder C45/55 mit steifer Konsistenz, rasch erhärtendem Zement (42,5 R oder 52,5 R) und einem niedrigen Wasserzementwert verwendet <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Wärmebehandlung===<br />
<br />
Die Erhärtungsphase der Fertigteile ist oftmals sehr kurz, denn sie richtet sich danach, wieviel Zeit für den Betonier- und Ausschalvorgang eingeplant ist. Erhärtungsphasen von 4 Stunden sind keine Seltenheit. Wenn die Gegebenheiten es zulassen, wird eine Betonsorte mit langer Erstarrungszeit verwendet. So wird gewährleistet, dass sich der Beton gut verarbeiten lässt. Um die anschließende Zementreaktion im Beton zu beschleunigen, wird er solange erwärmt, bis die gewünschte Festigkeit erreicht ist <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Die einfachste Wärmebehandlung ist das Nassdampfverfahren. Es werden im Wesentlichen nur ein Dampferzeuger und Abdeckplanen für den Beton benötigt. Die Temperatur im Bedampfungsraum ist überall gleich und es können keine Auswaschungen an der Betonoberfläche durch Kondenswasser auftreten. Eine solche Behandlung kann auch durch eine Erwärmung des Betons mit Heißluft erzielt werden. Um eine Austrocknung der Betonoberfläche zu verhindern, muss der Beton wie bei allen Wärmebehandlungen mit Folien abgedeckt oder mit Wasser besprüht werden. Eine weitere Variante der Wärmebehandlung kann durch eine Beheizung mit Infrarot-Strahlern erfolgen. Die Strahler befinden sich in einer Wärmekammer und bestrahlen ausschließlich das zu erwärmende Objekt. So geht nur sehr wenig Energie an die Umgebung verloren. Bei großen Bauteilen wird ein kombiniertes Verfahren angewendet. Die Schalung wird durch einen Wärmeträger wie z.B. Öl, Dampf, Wasser oder elektrische Heizdrähte beheizt, während die Oberseite wärmedämmend abgedeckt wird <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Nachbehandlung===<br />
<br />
Bei Außenbauteilen kann die Dauerhaftigkeit durch eine Nachbehandlung des Betons zum Zeitpunkt des Abkühlens wesentlich gesteigert werden. Dies erfolgt in Form einer Feuchtebehandlung oder eines aufgesprühten Nachbehandlungsfilms, der die Dichtigkeit der Betonoberfläche verbessert. So wird der Beton im eingebauten Zustand widerstandsfähiger gegen Frost und Abnutzungen, da weniger Wasser, Kohlendioxid und Schadstoffe eindringen können. Die erhärtende Oberfläche des noch jungen Betons kann aus ästhetischen Gründen weiter bearbeitet werden. Um die Betonzuschläge freizulegen, wird die Mörtelhaut des Betons mittels Absäuern, Schleifen, Sand- oder Wasserstrahlen entfernt. So können Oberflächenformen wie z. B. Waschbeton erzielt werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Beschichtungen===<br />
<br />
Eine weitere Variante zum Schutz der Fertigteile kann durch Beschichtungen erzielt werden. Die jeweiligen Beschichtungen für Außenbauteile sollen alkali-, licht- und wasserbeständig sein. In einigen Fällen ist auch die Durchlässigkeit für Wasserdampf gefordert, um Wärmeschwankungen der Umgebung auszugleichen. Die Dauerhaftigkeit des Betons wird so ebenfalls verbessert <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Beschichtungen, wie Siloxane oder Acrylharze, weisen eine geringe Schichtdicke auf und sind später nicht sichtbar. Anders ist es bei den Versiegelungen, sie enthalten Lösungen oder Dispersionen unter Zusatz von Pigmenten. Bei der aufgetragenen Lasur (Versiegelung) wird die Oberflächenstruktur des Betons beibehalten. Lediglich die Betonfarbe kann sich durch die Pigmente in der dünnen Schicht leicht im Ton ändern. Eine drastische Veränderung des Oberflächenfarbtons erreicht man mit deckenden Anstrichen, welche in allen Farbtönen erhältlich sind. Bei diesen handelt es sich meistens um Dispersionen, welche eine zirka doppelt so dicke Schicht wie die einer Lasur aufweisen. Des Weiteren gibt es auch Beschichtungen in Form von Putz oder Verkleidungen mit Naturstein- oder keramischen Platten. Diese Art von Beschichtungen fordert eine äußerst vorsichtige Handhabung bei [[Fertigteile - Transport und Montage|Transport und Montage]], wenn die Verkleidung direkt im Werk aufgebracht wird. Sollte sie erst nach der Montage aufgebracht werden, können so kleinere Beschädigungen überdeckt werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Bewehrungstechnik bei der Werksfertigung==<br />
<br />
[[Datei:Bewehrung einer Brandwandplatte .jpg|right|thumb|250px|vorgefertigte Bewehrung einer Brandwandplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
[[Datei:Vorgefertigte Stegbewehrung für eine TT-Doppelstegplatte.jpg|right|thumb|250px|Stegbewehrung einer Rippenplatte (TT-Doppelstegplatte) <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Der Bewehrung ist besondere Aufmerksamkeit zu schenken, da sie im Mittel 20% der Gesamtkosten eines Fertigteils ausmacht und für die Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit maßgebend ist. Aus diesem Grund muss die Bewehrung genauestens nach den Vorgaben der statischen Berechnung eingebaut werden. Des Weiteren ist auf eine möglichst wirtschaftliche Bewehrungsführung und eine ausreichende [[Betondeckung|Betondeckung]] mit Hilfe von Abstandhaltern zu achten <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Verarbeitung===<br />
<br />
In vielen Fertigteilwerken wird Betonstabstahl und gewendelte Bügelbewehrung mit den Durchmessern 6 bis 14 mm direkt vom Ring verarbeitet. Das hat den Vorteil, dass kein Verschnitt entsteht und die Verarbeitungskosten geringer ausfallen. Um den Betonstahl vom Ring zu geraden Stäben zu verarbeiten, werden automatische Richt- und Abschneideanlagen, sowie Bügelbiegeautomaten eingesetzt. Sie greifen auf bis zu vier verschiedenen Durchmessern zu und verarbeiten diese. In Zukunft wird auch immer mehr eine prozessgesteuerte Betonstahlverlegung erfolgen. Vollautomatische Schweißstationen, welche gerichtete und geschnittene Stäbe vom Ring zu flächigen Bewehrungen verschweißen, kommen bereits zur Anwendung <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Einbau===<br />
<br />
Bei der baulichen Durchbildung der einzubauenden Bewehrung muss darauf geachtet werden, dass die Passung und Einbaubarkeit umsetzbar ist. Es ist zu berücksichtigen, dass der tatsächliche Außendurchmesser ca. 20% größer ist als der Nenndurchmesser. Dies kann sonst bei sich kreuzenden oder dicht nebeneinander liegenden Stäben zu Problemen führen. Es ist stets zu beachten, dass die Bewehrungskörbe auch mit teilweise verschachtelt angeordneter Bewehrung (z.B. Konsolen) herstellbar sind und sich gut in den Korb einfädeln lassen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Bei Stabförmigen Elementen, wie [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Balken]] und [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]], wird der Bewehrungskorb in der Regel außerhalb der Schalung mit geschlossenen Bügeln geflochten. Die Bewehrung von Deckenelementen wie z.B.[[Fertigteile - Übersicht#Rippenplatte|TT-Platten]], [[Fertigteile - Übersicht#Elementdecke|Elementdecken]] oder [[Fertigteile - Übersicht#Fertigdecke|Hohlplatten]] werden meist direkt in ihrer Schalung verlegt. Werden Balken oder Plattenbalken innerhalb der Schalung bewehrt, lässt sich der Einbau mit offenen Bügelkörben, welche mit Kappenbügeln geschlossen werden, wesentlich leichter realisieren <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Stahlsorten===<br />
<br />
In den Fertigteilwerken wird der nach DIN 488 definierte Betonstahl verwendet. Das heißt für Betonstabstahl wird ausschließlich B500B (gerippt, hochduktil) genutzt. Für Betonstahlmatten, Bewehrungsdraht oder anderen Betonstahlerzeugnissen darf B500A (gerippt, normal duktil), B500B (gerippt, hochduktil), B500A+G (glatt, normal duktil) und B500A+P (flache Profilierung, normal duktil) zur Anwendung kommen <ref name = "Q1"></ref>. Des Weiteren kommen nur noch schweißbare Stähle zum Einsatz, welche dem Fertigteilbau mit seinen vielen Einbauteilen für die Verbindungselemente zugute kommt <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen von Sonderstählen gibt es für:<br />
: • Betonrippenstahl BSt 500 S-GEWI, welcher aufgewalzte Gewinderippen für Bewehrungsverbindungen aufweist <ref name = "Q1"></ref>. <br />
: • Feuerverzinkte Betonstähle, die eine Bewehrungskorrosion durch Carbonatisierung dauerhaft unterbindet (Vorteilhaft für Sichtbeton), aber nach der Verzinkung nicht verschweißt werden dürfen <ref name = "Q3"> Baulinks, feuerverzinkter Betonstahl, https://www.baulinks.de/webplugin/2017/1534.php4 </ref>.<br />
: • Betonstabstahl mit erhöhtem Korrosionswiderstand, auch bekannt als nichtrostender Stahl, der zum Schweißen geeignet ist <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Qualitätssicherung und Güteüberwachung==<br />
<br />
Heutzutage ist das Ziel eines jeden Fertigteilherstellers von vorn herein eine hohe Qualität für ein Produkt einzuplanen. Zu der eigenverantwortlichen Qualitätssicherung gehören alle Maßnahmen, die während der Herstellung und der Nutzung eines Bauwerkes zu der notwendigen Sicherheit und Qualität beitragen. Dies wird durch folgende Maßnahmen sichergestellt: Eine fachgerechte Planung inklusive der Auswahl einer geeigneten Bauart, Verbindungstechnik sowie eine statisch und bauphysikalisch korrekte Bemessung der Konstruktion. Des Weiteren spielen die Rohstoffauswahl, sorgfältige und maßhaltige Herstellung, artgerechte Lagerung, akkurate [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]], geeignete Instandhaltungsmaßnahmen und werkseitige Produktionskontrollen eine große Rolle <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Güteüberwachung===<br />
<br />
Die Güteüberwachung von Fertigteilen erfolgt unter anderem nach DIN 1045 und besteht aus der Eigenüberwachung kombiniert mit einer Betonprüfstelle und der Fremdüberwachung <ref name = "Q1"></ref>. Bei der Güteüberwachung wird zwischen zwei Betonkategorien unterschieden. '''Kategorie 1 ''' umfasst Betone für untergeordnete Zwecke und wird nur durch die Hersteller überwacht. Betone der '''Kategorie 2 ''' unterliegen der Aufsicht eines Betonfachmannes während der Herstellung <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Eigenüberwachung===<br />
<br />
Die Eigenüberwachung betrifft Sichtprüfungen der Ausgangsstoffe und Kontrollen der Lieferscheine. Am werkseitig hergestellten Beton werden Eignungsprüfungen durchgeführt und deren Eigenschaften überwacht. Vor dem Betonieren sind Maßhaltigkeit und Stabilität der Schalung, die Lage von Dämmschichten, Einbauteilen, Aussparungen und der Bewehrung sowie die [[Betondeckung|Betondeckung]] zu überprüfen. Während der Herstellung werden die klimatischen Bedingungen aufgezeichnet. Erforderliche Wärme- und Nachbehandlungen sind zu überwachen. Nach der Fertigung erfolgen Sichtkontrollen auf Beschädigungen, zerstörungsfreie Prüfung der Betondruckfestigkeit sowie Kennzeichnung der Teile inklusive wichtiger Hinweise für [[Fertigteile - Transport und Montage|Transport und Montage]]. Die im Werk genutzten Geräte werden auf ihre Funktion überprüft. Bei Standardbauteilen oder großen Serien werden die wesentlichen Eigenschaften stichprobenartig überwacht <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Fremdüberwachung===<br />
<br />
Die bereits erwähnte Fremdüberwachung erfolgt meist zweimal im Jahr und deckt die Herstellanforderungen von Betonwaren und Standardbauteilen ab <ref name = "Q1"></ref>. Die Ergebnisse des Überwachungsbesuchs werden in Prüfzeugnissen und Überwachungsberichten dokumentiert. Diese fließen dann in Produkt- und Übereinstimmungszertifikate sowie in werkseigene Produktionskontrollzertifikate ein <ref name = "Q2"></ref>. Nicht erfasst von der Fremdüberwachung werden oftmals [[Fertigteile - Herstellung#Fertigung von Kleinserien|kleinere Serien]], welche nach individueller statischer Berechnung gefertigt sind. Diese unterliegen jedoch der Bauüberwachung gemäß den jeweiligen Landesbauordnungen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
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==Quellen==<br />
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<references/><br />
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{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-white.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite in Bearbeitung|}}<br />
<br />
[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Fertigteile_-_Herstellung&diff=14810Fertigteile - Herstellung2023-10-03T18:11:17Z<p>Gbolle: /* Wärmebehandlung */</p>
<hr />
<div>[[Datei:Einbau der Bewehrung für ein Fertigteil2.jpg|right|thumb|500px|Einbau der Bewehrung für ein Fertigteil <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Diese Seite gibt eine Übersicht zu den Fertigungsverfahren von Betonfertigteilen und deren Besonderheiten.<br />
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==Toleranzen==<br />
<br />
Bei der Herstellung und [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] von Bauteilen können Maßabweichungen nicht vermieden werden. Im Fertigteilbau und insbesondere im Systembau sind nachträgliche Anpassungen vor Ort aber nicht akzeptabel. Daher müssen Fertigteilsysteme so geplant und entworfen werden, dass die Montage und der Ausgleich von Toleranzen auf einfache Weise möglich ist. Maßabweichungen können Auswirkungen auf die Standsicherheit, Funktionsfähigkeit und die Wirtschaftlichkeit haben <ref name = "Q1"> Peter Bindseil, Stahlbetonbau Fertigteile nach Eurocode 2 - Konstruktion - Berechnung - Ausführung, 4. Auflage, Köln, 2012 </ref>.<br />
<br />
Toleranzen für die Einzelbauteile sind in DIN 18201, DIN 18202, DIN 18203 und DIN 1045-1 festgelegt. Sie gehen auf die Aspekte der Standsicherheit und Funktionsfähigkeit ein. Höhere Genauigkeiten aus beispielsweise ästhetischen Gründen bringen eine exponentielle Erhöhung der Kosten mit sich. Maßabweichungen können vielfältige Ursachen haben. Sie können beispielsweise durch Maßgebungsfehler (Mess-und Markierungsfehler bei Herstellung und Montage), durch Arbeitsfehler (Schalungsherstellung, Platzierung von einzubetonierenden Einbauteilen, Montage von [[Fertigteile - Transport und Montage#Lager (Elastomere)|Lagern]]) oder durch material- und verschleißbedingte Fehler (Verformungen der Schalung) verursacht werden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
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==Fertigungsverfahren==<br />
<br />
In den vergangenen Jahren hat sich die Werksfertigung zu mechanisierten und automatisierten Verfahren unter Verwendung von CAD/CAM-Technologie entwickelt. Die meisten industrialisierten Fertigungsmethoden lassen sich dem Umlaufverfahren oder der Bahnenfertigung zuordnen <ref name = "Q2"> Hubert Bachmann, Alfred Steinle, Volker Hahn, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 2. aktualisierte Auflage, Berlin, 2010 </ref>.<br />
<br />
===Umlaufverfahren===<br />
<br />
Das Umlaufverfahren ist auf große Flexibilität ausgelegt und kommt bei der Herstellung von Wandtafeln, Deckentafeln, Treppenelementen und stabförmigen Fertigteilen zum Einsatz. Die Elemente werden auf Paletten mithilfe von Rollenförderern oder Schiebebühnen durch das Werk von einem Arbeitsgang zum nächsten befördert. Dieses Verfahren bringt zwei grundsätzliche Vorteile mit sich. Zum einen kann der Produktionsablauf besser organisiert werden, da die notwendigen Materialien an der speziell eingerichteten Station bereitgestellt und optimal eingebaut werden können. Zum anderen werden die Anlagenkosten reduziert, weil z. B. Rüttler oder die Kipphydraulikausrüstung nur an einer bestimmten Station benötigt werden. Neben dem horizontalen Umlaufverfahren gibt es auch das platzsparende vertikale Umlaufverfahren, welches zwei Ebenen mit Hub- und Absenkstationen verbindet. Auf den Längsbändern der oberen Ebene erfolgt die eigentliche Fertigung, während das Aushärten in der unteren Ebene geschieht <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Bahnenfertigung===<br />
<br />
Die Bahnenfertigung kommt bei der Herstellung von [[Fertigteile - Übersicht#Deckenelemente|Deckenplatten]] zum Einsatz. Hier werden mehrere Fertigteile auf bis zu 200 Meter langen Bahnen einzeln hintereinander hergestellt. Die Fertigteile sind an ihre Position auf den Bahnen gebunden und die Arbeitskolonnen, welche für die Arbeitsschritte zuständig sind, wandern von Station zu Station <ref name = "Q1"></ref>. Im Laufe der Zeit hat sich die Fertigung weiter zur Palettenfertigung mit automatischen Stapelanlagen in den Härtekammern entwickelt. Ein großer Vorteil der Bahnenfertigung ist der hohe Mechanisierungsgrad. Denn bei vorgespannten Platten werden die Spannlitzen automatisch verlegt, der Betonstrang wird mit einer fahrbaren Betonsäge vollautomatisch getrennt und die Reinigung der Bahnen erfolgt maschinell. Bei der Bahnenfertigung wird zwischen der Fertigung mittels Gleitfertiger und Extruder unterschieden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Bei der Fertigung mittels Gleitfertiger, wird eine Gleitschalung mit Hilfe einer Winde über die Fertigungsbahn gezogen. Auf dem Fertiger befindet sich eine aufgesetzte Beschickungseinheit, die mit verschiedenen Einfüll- und Verdichtungsstufen arbeitet und in zwei bis drei Durchgängen den Querschnitt abschnittsweise aufbaut <ref name = "Q1"></ref>. Die untere Maschineneinheit kann für unterschiedliche Querschnittsformen ausgetauscht werden <ref name = "Q2"></ref>. <br />
<br />
Die Fertigung mittels Extruder, arbeitet nach dem Rückstoßprinzip. Für dieses Verfahren ist ein sehr steifer Beton mit einer hohen Frühstandfestigkeit und einer hohen Endfestigkeit erforderlich. Der Extruder enthält ein Betonsilo, aus dem der Beton durch Schnecken in einem Durchgang in die profilbildenden Zonen gepresst und durch Hochfrequenzrüttler verdichtet wird <ref name = "Q1"></ref>. Dann drückt er sich von dem gefertigten Betonstrang ab und schiebt sich selbsttätig vorwärts <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Fertigung von Kleinserien===<br />
<br />
[[Datei:Fertigung einer Sandwichplatte.jpg|right|thumb|250px|Kleinserienfertigung einer Sandwichplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Fertigteile, die nur in kleinen Serien oder wegen ihrer Größe oder Vorspannung in speziellen Schalungen gefertigt werden müssen, werden auf konventionellen Schaltischen hergestellt. Dies kann bei [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Bindern]], vorgespannten [[Fertigteile - Übersicht#Rippenplatte|TT-Platten]], ungleichmäßigen [[Fertigteile - Übersicht#Wandelemente|Wandplatten]] und [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]] der Fall sein. Um das Ausschalen der Bauteile zu vereinfachen, wird oftmals vor dem Betonieren ein Trennmittel auf die Schalung aufgetragen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Beton im Fertigteilbau==<br />
<br />
[[Datei:Fertigteilträger während des Betoniervorgangs.jpg|right|thumb|250px|Betoniervorgang Fertigteilträger <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
===Verarbeitungseigenschaften===<br />
<br />
Der im Fertigteilwerk verwendete Beton hat gegenüber Ortbeton andere Anforderungen zu erfüllen. So sind beispielsweise die auf der Baustelle wichtigen Eigenschaften wie eine lange Verarbeitungsdauer und langsame Wärmeentwicklung im Fertigteilwerk unerwünscht. Der Frischbeton im Werk sollte sich leicht schütten lassen, um nicht im Betonkübel oder an der Schüttrinne kleben zu bleiben. Weitestgehend wird auf Mischungsbestandteile mit unterschiedlichen Rohdichten verzichtet. So wird verhindert, dass sich der eingefüllte Beton in der Schalung entmischt <ref name = "Q2"></ref>. Demnach würden Leichtzuschläge aufschwimmen und sich Schwerzuschläge absetzen. Das enthaltene Wasser würde sich aufgrund der geringen Dichte absondern und zum „Bluten“ führen. Dies lässt sich mit einer guten Betonzusammensetzung verhindern. Dabei sollte ein Beton mit geringem Wasseranteil oder ein gut wasserhaltender, früh erstarrender Beton mit einem Größtkorn von maximal 16 mm gewählt werden. Diese Zusammensetzung führt zu einem raschen Ansteifen des Betons, sodass sich das Wasser nicht absondern kann. Die kurze Misch- und Einfülldauer des Betons sowie die erweiterten Verdichtungsmöglichkeiten gestatten es, eine steife bis plastische Betonkonsistenz zu verwenden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Festigkeit===<br />
<br />
Besonders bei Fertigteilen, die in konventionellen Schalungen hergestellt werden, soll der Beton möglichst schnell erhärten, um ein zeitnahes Ausformen zu ermöglichen. Die Verwendung von wenig Anmachwasser im Beton kann folgende Vorteile mit sich bringen <ref name = "Q2"></ref>:<br />
<br />
*Rasches Erstarren, so kann die obenliegenden Betonfläche früh geglättet werden und eine bessere [[Fertigteile - Herstellung#Wärmebehandlung|Wärmebehandlung]] des Betons erfolgen.<br />
*Hohe Standfestigkeit, ohne Verformungen unmittelbar nach dem Verdichten; dies ermöglicht das frühe Entfernen der Seitenschalungen<br />
*Eine frühe Betonfestigkeit ermöglicht frühes Ausformen und frühe [[Fertigteile - Herstellung#Nachbehandlung|Nachbehandlungsmaßnahmen]].<br />
*Wenige Betonporen, die einen dichten und festen Beton mit sich bringen<br />
*Geringes [[Schwinden|Schwinden]], das die Maßhaltigkeit fördert und wenig bis keine Risse verursacht<br />
<br />
===Betonarten===<br />
<br />
Im Folgenden werden die gängigsten Betone aufgeführt, die im Fertigteilbau verwendet werden. Alle genannten Betone sind durch ihre direkte Herstellung, optimale Verarbeitung, vorhandene Schalungstechnik und die günstigen Umgebungsbedingungen für die Verarbeitung im Fertigteilwerk prädestiniert <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Normalfeste Betone bis C50/60, hochfeste Betone bis C80/95, Leichtbetone bis LC60/66 und selbstverdichtender Beton sind bauaufsichtlich eingeführt und dürfen ohne Einschränkungen angewendet werden. Stahlfaserbetone und Betone der Festigkeitsklasse C90/105 und C100/115 benötigen eine bauaufsichtliche Zulassung oder eine Zustimmung im Einzelfall. In einigen Fällen kommen auch Spezialbetone wie wasserdichte, säurebeständige, frostbeständige, textilbewehrte, ultrahochfeste, farbige und faserbewehrte Betone zur Anwendung. In den meisten Fällen wird ein Beton C35/45 oder C45/55 mit steifer Konsistenz, rasch erhärtendem Zement (42,5 R oder 52,5 R) und einem niedrigen Wasserzementwert verwendet <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Wärmebehandlung===<br />
<br />
Die Erhärtungsphase der Fertigteile ist oftmals sehr kurz, denn sie richtet sich danach, wieviel Zeit für den Betonier- und Ausschalvorgang eingeplant ist. Erhärtungsphasen von 4 Stunden sind keine Seltenheit. Wenn die Gegebenheiten es zulassen, wird eine Betonsorte mit langer Erstarrungszeit verwendet. So wird gewährleistet, dass sich der Beton gut verarbeiten lässt. Um die anschließende Zementreaktion im Beton zu beschleunigen, wird er solange erwärmt, bis die gewünschte Festigkeit erreicht ist <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Die einfachste Wärmebehandlung ist das Nassdampfverfahren. Es werden im Wesentlichen nur ein Dampferzeuger und Abdeckplanen für den Beton benötigt. Die Temperatur im Bedampfungsraum ist überall gleich und es können keine Auswaschungen an der Betonoberfläche durch Kondenswasser auftreten. Eine solche Behandlung kann auch durch eine Erwärmung des Betons mit Heißluft erzielt werden. Um eine Austrocknung der Betonoberfläche zu verhindern, muss der Beton wie bei allen Wärmebehandlungen mit Folien abgedeckt oder mit Wasser besprüht werden. Eine weitere Variante der Wärmebehandlung kann durch eine Beheizung mit Infrarot-Strahlern erfolgen. Die Strahler befinden sich in einer Wärmekammer und bestrahlen ausschließlich das zu erwärmende Objekt. So geht nur sehr wenig Energie an die Umgebung verloren. Bei großen Bauteilen wird ein kombiniertes Verfahren angewendet. Die Schalung wird durch einen Wärmeträger wie z.B. Öl, Dampf, Wasser oder elektrische Heizdrähte beheizt, während die Oberseite wärmedämmend abgedeckt wird <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Nachbehandlung===<br />
<br />
Bei Außenbauteilen kann die Dauerhaftigkeit durch eine Nachbehandlung des Betons zum Zeitpunkt des Abkühlens wesentlich gesteigert werden. Dies erfolgt in Form einer Feuchtebehandlung oder eines aufgesprühten Nachbehandlungsfilms, der die Dichtigkeit der Betonoberfläche verbessert. So wird der Beton im eingebauten Zustand widerstandsfähiger gegen Frost und Abnutzungen, da weniger Wasser, Kohlendioxid und Schadstoffe eindringen können. Die erhärtende Oberfläche des noch jungen Betons kann aus ästhetischen Gründen weiter bearbeitet werden. Um die Betonzuschläge freizulegen, wird die Mörtelhaut des Betons mittels Absäuern, Schleifen, Sand- oder Wasserstrahlen entfernt. So können Oberflächenformen wie z.B. Waschbeton erzielt werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Beschichtungen===<br />
<br />
Eine weitere Variante zum Schutz der Fertigteile kann durch Beschichtungen erzielt werden. Die jeweiligen Beschichtungen für Außenbauteile sollen alkali-, licht- und wasserbeständig sein. In einigen Fällen ist auch die Durchlässigkeit für Wasserdampf gefordert, um Wärmeschwankungen der Umgebung auszugleichen. Die Dauerhaftigkeit des Betons wird so ebenfalls verbessert <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Beschichtungen, wie Siloxane oder Acrylharze, weisen eine geringe Schichtdicke auf und sind später nicht sichtbar. Anders ist es bei den Versiegelungen, sie enthalten Lösungen oder Dispersionen unter Zusatz von Pigmenten. Bei der aufgetragenen Lasur (Versiegelung) wird die Oberflächenstruktur des Betons beibehalten. Lediglich die Betonfarbe kann sich durch die Pigmente in der dünnen Schicht leicht im Ton ändern. Eine drastische Veränderung des Oberflächenfarbtons erreicht man mit deckenden Anstrichen, welche in allen Farbtönen erhältlich sind. Bei diesen handelt es sich meistens um Dispersionen, welche eine zirka doppelt so dicke Schicht wie die einer Lasur aufweisen. Des Weiteren gibt es auch Beschichtungen in Form von Putz oder Verkleidungen mit Naturstein- oder keramischen Platten. Diese Art von Beschichtungen fordert eine äußerst vorsichtige Handhabung bei [[Fertigteile - Transport und Montage|Transport und Montage]], wenn die Verkleidung direkt im Werk aufgebracht wird. Sollte sie erst nach der Montage aufgebracht werden, können so kleinere Beschädigungen überdeckt werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Bewehrungstechnik bei der Werksfertigung==<br />
<br />
[[Datei:Bewehrung einer Brandwandplatte .jpg|right|thumb|250px|vorgefertigte Bewehrung einer Brandwandplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
[[Datei:Vorgefertigte Stegbewehrung für eine TT-Doppelstegplatte.jpg|right|thumb|250px|Stegbewehrung einer Rippenplatte (TT-Doppelstegplatte) <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Der Bewehrung ist besondere Aufmerksamkeit zu schenken, da sie im Mittel 20% der Gesamtkosten eines Fertigteils ausmacht und für die Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit maßgebend ist. Aus diesem Grund muss die Bewehrung genauestens nach den Vorgaben der statischen Berechnung eingebaut werden. Des Weiteren ist auf eine möglichst wirtschaftliche Bewehrungsführung und eine ausreichende [[Betondeckung|Betondeckung]] mit Hilfe von Abstandhaltern zu achten <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Verarbeitung===<br />
<br />
In vielen Fertigteilwerken wird Betonstabstahl und gewendelte Bügelbewehrung mit den Durchmessern 6 bis 14 mm direkt vom Ring verarbeitet. Das hat den Vorteil, dass kein Verschnitt entsteht und die Verarbeitungskosten geringer ausfallen. Um den Betonstahl vom Ring zu geraden Stäben zu verarbeiten, werden automatische Richt- und Abschneideanlagen, sowie Bügelbiegeautomaten eingesetzt. Sie greifen auf bis zu vier verschiedenen Durchmessern zu und verarbeiten diese. In Zukunft wird auch immer mehr eine prozessgesteuerte Betonstahlverlegung erfolgen. Vollautomatische Schweißstationen, welche gerichtete und geschnittene Stäbe vom Ring zu flächigen Bewehrungen verschweißen, kommen bereits zur Anwendung <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Einbau===<br />
<br />
Bei der baulichen Durchbildung der einzubauenden Bewehrung muss darauf geachtet werden, dass die Passung und Einbaubarkeit umsetzbar ist. Es ist zu berücksichtigen, dass der tatsächliche Außendurchmesser ca. 20% größer ist als der Nenndurchmesser. Dies kann sonst bei sich kreuzenden oder dicht nebeneinander liegenden Stäben zu Problemen führen. Es ist stets zu beachten, dass die Bewehrungskörbe auch mit teilweise verschachtelt angeordneter Bewehrung (z.B. Konsolen) herstellbar sind und sich gut in den Korb einfädeln lassen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Bei Stabförmigen Elementen, wie [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Balken]] und [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]], wird der Bewehrungskorb in der Regel außerhalb der Schalung mit geschlossenen Bügeln geflochten. Die Bewehrung von Deckenelementen wie z.B.[[Fertigteile - Übersicht#Rippenplatte|TT-Platten]], [[Fertigteile - Übersicht#Elementdecke|Elementdecken]] oder [[Fertigteile - Übersicht#Fertigdecke|Hohlplatten]] werden meist direkt in ihrer Schalung verlegt. Werden Balken oder Plattenbalken innerhalb der Schalung bewehrt, lässt sich der Einbau mit offenen Bügelkörben, welche mit Kappenbügeln geschlossen werden, wesentlich leichter realisieren <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Stahlsorten===<br />
<br />
In den Fertigteilwerken wird der nach DIN 488 definierte Betonstahl verwendet. Das heißt für Betonstabstahl wird ausschließlich B500B (gerippt, hochduktil) genutzt. Für Betonstahlmatten, Bewehrungsdraht oder anderen Betonstahlerzeugnissen darf B500A (gerippt, normal duktil), B500B (gerippt, hochduktil), B500A+G (glatt, normal duktil) und B500A+P (flache Profilierung, normal duktil) zur Anwendung kommen <ref name = "Q1"></ref>. Des Weiteren kommen nur noch schweißbare Stähle zum Einsatz, welche dem Fertigteilbau mit seinen vielen Einbauteilen für die Verbindungselemente zugute kommt <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen von Sonderstählen gibt es für:<br />
: • Betonrippenstahl BSt 500 S-GEWI, welcher aufgewalzte Gewinderippen für Bewehrungsverbindungen aufweist <ref name = "Q1"></ref>. <br />
: • Feuerverzinkte Betonstähle, die eine Bewehrungskorrosion durch Carbonatisierung dauerhaft unterbindet (Vorteilhaft für Sichtbeton), aber nach der Verzinkung nicht verschweißt werden dürfen <ref name = "Q3"> Baulinks, feuerverzinkter Betonstahl, https://www.baulinks.de/webplugin/2017/1534.php4 </ref>.<br />
: • Betonstabstahl mit erhöhtem Korrosionswiderstand, auch bekannt als nichtrostender Stahl, der zum Schweißen geeignet ist <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Qualitätssicherung und Güteüberwachung==<br />
<br />
Heutzutage ist das Ziel eines jeden Fertigteilherstellers von vorn herein eine hohe Qualität für ein Produkt einzuplanen. Zu der eigenverantwortlichen Qualitätssicherung gehören alle Maßnahmen, die während der Herstellung und der Nutzung eines Bauwerkes zu der notwendigen Sicherheit und Qualität beitragen. Dies wird durch folgende Maßnahmen sichergestellt: Eine fachgerechte Planung inklusive der Auswahl einer geeigneten Bauart, Verbindungstechnik sowie eine statisch und bauphysikalisch korrekte Bemessung der Konstruktion. Des Weiteren spielen die Rohstoffauswahl, sorgfältige und maßhaltige Herstellung, artgerechte Lagerung, akkurate [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]], geeignete Instandhaltungsmaßnahmen und werkseitige Produktionskontrollen eine große Rolle <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Güteüberwachung===<br />
<br />
Die Güteüberwachung von Fertigteilen erfolgt unter anderem nach DIN 1045 und besteht aus der Eigenüberwachung kombiniert mit einer Betonprüfstelle und der Fremdüberwachung <ref name = "Q1"></ref>. Bei der Güteüberwachung wird zwischen zwei Betonkategorien unterschieden. '''Kategorie 1 ''' umfasst Betone für untergeordnete Zwecke und wird nur durch die Hersteller überwacht. Betone der '''Kategorie 2 ''' unterliegen der Aufsicht eines Betonfachmannes während der Herstellung <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Eigenüberwachung===<br />
<br />
Die Eigenüberwachung betrifft Sichtprüfungen der Ausgangsstoffe und Kontrollen der Lieferscheine. Am werkseitig hergestellten Beton werden Eignungsprüfungen durchgeführt und deren Eigenschaften überwacht. Vor dem Betonieren sind Maßhaltigkeit und Stabilität der Schalung, die Lage von Dämmschichten, Einbauteilen, Aussparungen und der Bewehrung sowie die [[Betondeckung|Betondeckung]] zu überprüfen. Während der Herstellung werden die klimatischen Bedingungen aufgezeichnet. Erforderliche Wärme- und Nachbehandlungen sind zu überwachen. Nach der Fertigung erfolgen Sichtkontrollen auf Beschädigungen, zerstörungsfreie Prüfung der Betondruckfestigkeit sowie Kennzeichnung der Teile inklusive wichtiger Hinweise für [[Fertigteile - Transport und Montage|Transport und Montage]]. Die im Werk genutzten Geräte werden auf ihre Funktion überprüft. Bei Standardbauteilen oder großen Serien werden die wesentlichen Eigenschaften stichprobenartig überwacht <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Fremdüberwachung===<br />
<br />
Die bereits erwähnte Fremdüberwachung erfolgt meist zweimal im Jahr und deckt die Herstellanforderungen von Betonwaren und Standardbauteilen ab <ref name = "Q1"></ref>. Die Ergebnisse des Überwachungsbesuchs werden in Prüfzeugnissen und Überwachungsberichten dokumentiert. Diese fließen dann in Produkt- und Übereinstimmungszertifikate sowie in werkseigene Produktionskontrollzertifikate ein <ref name = "Q2"></ref>. Nicht erfasst von der Fremdüberwachung werden oftmals [[Fertigteile - Herstellung#Fertigung von Kleinserien|kleinere Serien]], welche nach individueller statischer Berechnung gefertigt sind. Diese unterliegen jedoch der Bauüberwachung gemäß den jeweiligen Landesbauordnungen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Quellen==<br />
<br />
<references/><br />
<br />
{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-white.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite in Bearbeitung|}}<br />
<br />
[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Fertigteile_-_Herstellung&diff=14809Fertigteile - Herstellung2023-10-03T18:09:27Z<p>Gbolle: /* Betonarten */</p>
<hr />
<div>[[Datei:Einbau der Bewehrung für ein Fertigteil2.jpg|right|thumb|500px|Einbau der Bewehrung für ein Fertigteil <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Diese Seite gibt eine Übersicht zu den Fertigungsverfahren von Betonfertigteilen und deren Besonderheiten.<br />
<br />
==Toleranzen==<br />
<br />
Bei der Herstellung und [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] von Bauteilen können Maßabweichungen nicht vermieden werden. Im Fertigteilbau und insbesondere im Systembau sind nachträgliche Anpassungen vor Ort aber nicht akzeptabel. Daher müssen Fertigteilsysteme so geplant und entworfen werden, dass die Montage und der Ausgleich von Toleranzen auf einfache Weise möglich ist. Maßabweichungen können Auswirkungen auf die Standsicherheit, Funktionsfähigkeit und die Wirtschaftlichkeit haben <ref name = "Q1"> Peter Bindseil, Stahlbetonbau Fertigteile nach Eurocode 2 - Konstruktion - Berechnung - Ausführung, 4. Auflage, Köln, 2012 </ref>.<br />
<br />
Toleranzen für die Einzelbauteile sind in DIN 18201, DIN 18202, DIN 18203 und DIN 1045-1 festgelegt. Sie gehen auf die Aspekte der Standsicherheit und Funktionsfähigkeit ein. Höhere Genauigkeiten aus beispielsweise ästhetischen Gründen bringen eine exponentielle Erhöhung der Kosten mit sich. Maßabweichungen können vielfältige Ursachen haben. Sie können beispielsweise durch Maßgebungsfehler (Mess-und Markierungsfehler bei Herstellung und Montage), durch Arbeitsfehler (Schalungsherstellung, Platzierung von einzubetonierenden Einbauteilen, Montage von [[Fertigteile - Transport und Montage#Lager (Elastomere)|Lagern]]) oder durch material- und verschleißbedingte Fehler (Verformungen der Schalung) verursacht werden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Fertigungsverfahren==<br />
<br />
In den vergangenen Jahren hat sich die Werksfertigung zu mechanisierten und automatisierten Verfahren unter Verwendung von CAD/CAM-Technologie entwickelt. Die meisten industrialisierten Fertigungsmethoden lassen sich dem Umlaufverfahren oder der Bahnenfertigung zuordnen <ref name = "Q2"> Hubert Bachmann, Alfred Steinle, Volker Hahn, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 2. aktualisierte Auflage, Berlin, 2010 </ref>.<br />
<br />
===Umlaufverfahren===<br />
<br />
Das Umlaufverfahren ist auf große Flexibilität ausgelegt und kommt bei der Herstellung von Wandtafeln, Deckentafeln, Treppenelementen und stabförmigen Fertigteilen zum Einsatz. Die Elemente werden auf Paletten mithilfe von Rollenförderern oder Schiebebühnen durch das Werk von einem Arbeitsgang zum nächsten befördert. Dieses Verfahren bringt zwei grundsätzliche Vorteile mit sich. Zum einen kann der Produktionsablauf besser organisiert werden, da die notwendigen Materialien an der speziell eingerichteten Station bereitgestellt und optimal eingebaut werden können. Zum anderen werden die Anlagenkosten reduziert, weil z. B. Rüttler oder die Kipphydraulikausrüstung nur an einer bestimmten Station benötigt werden. Neben dem horizontalen Umlaufverfahren gibt es auch das platzsparende vertikale Umlaufverfahren, welches zwei Ebenen mit Hub- und Absenkstationen verbindet. Auf den Längsbändern der oberen Ebene erfolgt die eigentliche Fertigung, während das Aushärten in der unteren Ebene geschieht <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Bahnenfertigung===<br />
<br />
Die Bahnenfertigung kommt bei der Herstellung von [[Fertigteile - Übersicht#Deckenelemente|Deckenplatten]] zum Einsatz. Hier werden mehrere Fertigteile auf bis zu 200 Meter langen Bahnen einzeln hintereinander hergestellt. Die Fertigteile sind an ihre Position auf den Bahnen gebunden und die Arbeitskolonnen, welche für die Arbeitsschritte zuständig sind, wandern von Station zu Station <ref name = "Q1"></ref>. Im Laufe der Zeit hat sich die Fertigung weiter zur Palettenfertigung mit automatischen Stapelanlagen in den Härtekammern entwickelt. Ein großer Vorteil der Bahnenfertigung ist der hohe Mechanisierungsgrad. Denn bei vorgespannten Platten werden die Spannlitzen automatisch verlegt, der Betonstrang wird mit einer fahrbaren Betonsäge vollautomatisch getrennt und die Reinigung der Bahnen erfolgt maschinell. Bei der Bahnenfertigung wird zwischen der Fertigung mittels Gleitfertiger und Extruder unterschieden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Bei der Fertigung mittels Gleitfertiger, wird eine Gleitschalung mit Hilfe einer Winde über die Fertigungsbahn gezogen. Auf dem Fertiger befindet sich eine aufgesetzte Beschickungseinheit, die mit verschiedenen Einfüll- und Verdichtungsstufen arbeitet und in zwei bis drei Durchgängen den Querschnitt abschnittsweise aufbaut <ref name = "Q1"></ref>. Die untere Maschineneinheit kann für unterschiedliche Querschnittsformen ausgetauscht werden <ref name = "Q2"></ref>. <br />
<br />
Die Fertigung mittels Extruder, arbeitet nach dem Rückstoßprinzip. Für dieses Verfahren ist ein sehr steifer Beton mit einer hohen Frühstandfestigkeit und einer hohen Endfestigkeit erforderlich. Der Extruder enthält ein Betonsilo, aus dem der Beton durch Schnecken in einem Durchgang in die profilbildenden Zonen gepresst und durch Hochfrequenzrüttler verdichtet wird <ref name = "Q1"></ref>. Dann drückt er sich von dem gefertigten Betonstrang ab und schiebt sich selbsttätig vorwärts <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Fertigung von Kleinserien===<br />
<br />
[[Datei:Fertigung einer Sandwichplatte.jpg|right|thumb|250px|Kleinserienfertigung einer Sandwichplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Fertigteile, die nur in kleinen Serien oder wegen ihrer Größe oder Vorspannung in speziellen Schalungen gefertigt werden müssen, werden auf konventionellen Schaltischen hergestellt. Dies kann bei [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Bindern]], vorgespannten [[Fertigteile - Übersicht#Rippenplatte|TT-Platten]], ungleichmäßigen [[Fertigteile - Übersicht#Wandelemente|Wandplatten]] und [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]] der Fall sein. Um das Ausschalen der Bauteile zu vereinfachen, wird oftmals vor dem Betonieren ein Trennmittel auf die Schalung aufgetragen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
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==Beton im Fertigteilbau==<br />
<br />
[[Datei:Fertigteilträger während des Betoniervorgangs.jpg|right|thumb|250px|Betoniervorgang Fertigteilträger <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
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===Verarbeitungseigenschaften===<br />
<br />
Der im Fertigteilwerk verwendete Beton hat gegenüber Ortbeton andere Anforderungen zu erfüllen. So sind beispielsweise die auf der Baustelle wichtigen Eigenschaften wie eine lange Verarbeitungsdauer und langsame Wärmeentwicklung im Fertigteilwerk unerwünscht. Der Frischbeton im Werk sollte sich leicht schütten lassen, um nicht im Betonkübel oder an der Schüttrinne kleben zu bleiben. Weitestgehend wird auf Mischungsbestandteile mit unterschiedlichen Rohdichten verzichtet. So wird verhindert, dass sich der eingefüllte Beton in der Schalung entmischt <ref name = "Q2"></ref>. Demnach würden Leichtzuschläge aufschwimmen und sich Schwerzuschläge absetzen. Das enthaltene Wasser würde sich aufgrund der geringen Dichte absondern und zum „Bluten“ führen. Dies lässt sich mit einer guten Betonzusammensetzung verhindern. Dabei sollte ein Beton mit geringem Wasseranteil oder ein gut wasserhaltender, früh erstarrender Beton mit einem Größtkorn von maximal 16 mm gewählt werden. Diese Zusammensetzung führt zu einem raschen Ansteifen des Betons, sodass sich das Wasser nicht absondern kann. Die kurze Misch- und Einfülldauer des Betons sowie die erweiterten Verdichtungsmöglichkeiten gestatten es, eine steife bis plastische Betonkonsistenz zu verwenden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Festigkeit===<br />
<br />
Besonders bei Fertigteilen, die in konventionellen Schalungen hergestellt werden, soll der Beton möglichst schnell erhärten, um ein zeitnahes Ausformen zu ermöglichen. Die Verwendung von wenig Anmachwasser im Beton kann folgende Vorteile mit sich bringen <ref name = "Q2"></ref>:<br />
<br />
*Rasches Erstarren, so kann die obenliegenden Betonfläche früh geglättet werden und eine bessere [[Fertigteile - Herstellung#Wärmebehandlung|Wärmebehandlung]] des Betons erfolgen.<br />
*Hohe Standfestigkeit, ohne Verformungen unmittelbar nach dem Verdichten; dies ermöglicht das frühe Entfernen der Seitenschalungen<br />
*Eine frühe Betonfestigkeit ermöglicht frühes Ausformen und frühe [[Fertigteile - Herstellung#Nachbehandlung|Nachbehandlungsmaßnahmen]].<br />
*Wenige Betonporen, die einen dichten und festen Beton mit sich bringen<br />
*Geringes [[Schwinden|Schwinden]], das die Maßhaltigkeit fördert und wenig bis keine Risse verursacht<br />
<br />
===Betonarten===<br />
<br />
Im Folgenden werden die gängigsten Betone aufgeführt, die im Fertigteilbau verwendet werden. Alle genannten Betone sind durch ihre direkte Herstellung, optimale Verarbeitung, vorhandene Schalungstechnik und die günstigen Umgebungsbedingungen für die Verarbeitung im Fertigteilwerk prädestiniert <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Normalfeste Betone bis C50/60, hochfeste Betone bis C80/95, Leichtbetone bis LC60/66 und selbstverdichtender Beton sind bauaufsichtlich eingeführt und dürfen ohne Einschränkungen angewendet werden. Stahlfaserbetone und Betone der Festigkeitsklasse C90/105 und C100/115 benötigen eine bauaufsichtliche Zulassung oder eine Zustimmung im Einzelfall. In einigen Fällen kommen auch Spezialbetone wie wasserdichte, säurebeständige, frostbeständige, textilbewehrte, ultrahochfeste, farbige und faserbewehrte Betone zur Anwendung. In den meisten Fällen wird ein Beton C35/45 oder C45/55 mit steifer Konsistenz, rasch erhärtendem Zement (42,5 R oder 52,5 R) und einem niedrigen Wasserzementwert verwendet <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Wärmebehandlung===<br />
<br />
Die Erhärtungsphase von den Fertigteilen ist oftmals sehr kurz, denn sie richtet sich danach, wie viel Zeit für den Betonier- und Ausschalvorgang eingeplant ist. Erhärtungsphasen von 4 Stunden sind keine Seltenheit. Wenn die Gegebenheiten es zulassen, wird eine Betonsorte mit langer Erstarrungszeit verwendet. So wird gewährleistet, dass sich der Beton gut verarbeiten lässt. Um die anschließende Zementreaktion im Beton zu beschleunigen wird er solange erwärmt, bis die gewünschte Festigkeit erreicht ist <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Die einfachste Wärmebehandlung ist das Nassdampfverfahren. Es werden im Wesentlichen nur ein Dampferzeuger und Abdeckplanen für den Beton benötigt. Die Temperatur im Bedampfungsraum ist überall gleich und es können keine Auswaschungen an der Betonoberfläche durch Kondenswasser auftreten. Eine solche Behandlung kann auch durch eine Erwärmung des Betons mit Heißluft erzielt werden. Um eine Austrocknung der Betonoberfläche zu verhindern, muss der Beton wie bei allen Wärmebehandlungen mit Folien abgedeckt oder mit Wasser besprüht werden. Eine weitere Variante der Wärmebehandlung kann durch eine Beheizung mit Infrarot-Strahlern erfolgen. Die Strahler befinden sich in einer Wärmekammer und bestrahlen ausschließlich das zu erwärmende Objekt. So geht nur sehr wenig Energie an die Umgebung verloren. Bei großen Bauteilen wird ein kombiniertes Verfahren angewendet. Die Schalung wird durch einen Wärmeträger wie z.B. Öl, Dampf, Wasser oder elektrische Heizdrähte beheizt, während die Oberseite wärmedämmend abgedeckt wird <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Nachbehandlung===<br />
<br />
Bei Außenbauteilen kann die Dauerhaftigkeit durch eine Nachbehandlung des Betons zum Zeitpunkt des Abkühlens wesentlich gesteigert werden. Dies erfolgt in Form einer Feuchtebehandlung oder eines aufgesprühten Nachbehandlungsfilms, der die Dichtigkeit der Betonoberfläche verbessert. So wird der Beton im eingebauten Zustand widerstandsfähiger gegen Frost und Abnutzungen, da weniger Wasser, Kohlendioxid und Schadstoffe eindringen können. Die erhärtende Oberfläche des noch jungen Betons kann aus ästhetischen Gründen weiter bearbeitet werden. Um die Betonzuschläge freizulegen, wird die Mörtelhaut des Betons mittels Absäuern, Schleifen, Sand- oder Wasserstrahlen entfernt. So können Oberflächenformen wie z.B. Waschbeton erzielt werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Beschichtungen===<br />
<br />
Eine weitere Variante zum Schutz der Fertigteile kann durch Beschichtungen erzielt werden. Die jeweiligen Beschichtungen für Außenbauteile sollen alkali-, licht- und wasserbeständig sein. In einigen Fällen ist auch die Durchlässigkeit für Wasserdampf gefordert, um Wärmeschwankungen der Umgebung auszugleichen. Die Dauerhaftigkeit des Betons wird so ebenfalls verbessert <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Beschichtungen, wie Siloxane oder Acrylharze, weisen eine geringe Schichtdicke auf und sind später nicht sichtbar. Anders ist es bei den Versiegelungen, sie enthalten Lösungen oder Dispersionen unter Zusatz von Pigmenten. Bei der aufgetragenen Lasur (Versiegelung) wird die Oberflächenstruktur des Betons beibehalten. Lediglich die Betonfarbe kann sich durch die Pigmente in der dünnen Schicht leicht im Ton ändern. Eine drastische Veränderung des Oberflächenfarbtons erreicht man mit deckenden Anstrichen, welche in allen Farbtönen erhältlich sind. Bei diesen handelt es sich meistens um Dispersionen, welche eine zirka doppelt so dicke Schicht wie die einer Lasur aufweisen. Des Weiteren gibt es auch Beschichtungen in Form von Putz oder Verkleidungen mit Naturstein- oder keramischen Platten. Diese Art von Beschichtungen fordert eine äußerst vorsichtige Handhabung bei [[Fertigteile - Transport und Montage|Transport und Montage]], wenn die Verkleidung direkt im Werk aufgebracht wird. Sollte sie erst nach der Montage aufgebracht werden, können so kleinere Beschädigungen überdeckt werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Bewehrungstechnik bei der Werksfertigung==<br />
<br />
[[Datei:Bewehrung einer Brandwandplatte .jpg|right|thumb|250px|vorgefertigte Bewehrung einer Brandwandplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
[[Datei:Vorgefertigte Stegbewehrung für eine TT-Doppelstegplatte.jpg|right|thumb|250px|Stegbewehrung einer Rippenplatte (TT-Doppelstegplatte) <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Der Bewehrung ist besondere Aufmerksamkeit zu schenken, da sie im Mittel 20% der Gesamtkosten eines Fertigteils ausmacht und für die Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit maßgebend ist. Aus diesem Grund muss die Bewehrung genauestens nach den Vorgaben der statischen Berechnung eingebaut werden. Des Weiteren ist auf eine möglichst wirtschaftliche Bewehrungsführung und eine ausreichende [[Betondeckung|Betondeckung]] mit Hilfe von Abstandhaltern zu achten <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Verarbeitung===<br />
<br />
In vielen Fertigteilwerken wird Betonstabstahl und gewendelte Bügelbewehrung mit den Durchmessern 6 bis 14 mm direkt vom Ring verarbeitet. Das hat den Vorteil, dass kein Verschnitt entsteht und die Verarbeitungskosten geringer ausfallen. Um den Betonstahl vom Ring zu geraden Stäben zu verarbeiten, werden automatische Richt- und Abschneideanlagen, sowie Bügelbiegeautomaten eingesetzt. Sie greifen auf bis zu vier verschiedenen Durchmessern zu und verarbeiten diese. In Zukunft wird auch immer mehr eine prozessgesteuerte Betonstahlverlegung erfolgen. Vollautomatische Schweißstationen, welche gerichtete und geschnittene Stäbe vom Ring zu flächigen Bewehrungen verschweißen, kommen bereits zur Anwendung <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Einbau===<br />
<br />
Bei der baulichen Durchbildung der einzubauenden Bewehrung muss darauf geachtet werden, dass die Passung und Einbaubarkeit umsetzbar ist. Es ist zu berücksichtigen, dass der tatsächliche Außendurchmesser ca. 20% größer ist als der Nenndurchmesser. Dies kann sonst bei sich kreuzenden oder dicht nebeneinander liegenden Stäben zu Problemen führen. Es ist stets zu beachten, dass die Bewehrungskörbe auch mit teilweise verschachtelt angeordneter Bewehrung (z.B. Konsolen) herstellbar sind und sich gut in den Korb einfädeln lassen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Bei Stabförmigen Elementen, wie [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Balken]] und [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]], wird der Bewehrungskorb in der Regel außerhalb der Schalung mit geschlossenen Bügeln geflochten. Die Bewehrung von Deckenelementen wie z.B.[[Fertigteile - Übersicht#Rippenplatte|TT-Platten]], [[Fertigteile - Übersicht#Elementdecke|Elementdecken]] oder [[Fertigteile - Übersicht#Fertigdecke|Hohlplatten]] werden meist direkt in ihrer Schalung verlegt. Werden Balken oder Plattenbalken innerhalb der Schalung bewehrt, lässt sich der Einbau mit offenen Bügelkörben, welche mit Kappenbügeln geschlossen werden, wesentlich leichter realisieren <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Stahlsorten===<br />
<br />
In den Fertigteilwerken wird der nach DIN 488 definierte Betonstahl verwendet. Das heißt für Betonstabstahl wird ausschließlich B500B (gerippt, hochduktil) genutzt. Für Betonstahlmatten, Bewehrungsdraht oder anderen Betonstahlerzeugnissen darf B500A (gerippt, normal duktil), B500B (gerippt, hochduktil), B500A+G (glatt, normal duktil) und B500A+P (flache Profilierung, normal duktil) zur Anwendung kommen <ref name = "Q1"></ref>. Des Weiteren kommen nur noch schweißbare Stähle zum Einsatz, welche dem Fertigteilbau mit seinen vielen Einbauteilen für die Verbindungselemente zugute kommt <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen von Sonderstählen gibt es für:<br />
: • Betonrippenstahl BSt 500 S-GEWI, welcher aufgewalzte Gewinderippen für Bewehrungsverbindungen aufweist <ref name = "Q1"></ref>. <br />
: • Feuerverzinkte Betonstähle, die eine Bewehrungskorrosion durch Carbonatisierung dauerhaft unterbindet (Vorteilhaft für Sichtbeton), aber nach der Verzinkung nicht verschweißt werden dürfen <ref name = "Q3"> Baulinks, feuerverzinkter Betonstahl, https://www.baulinks.de/webplugin/2017/1534.php4 </ref>.<br />
: • Betonstabstahl mit erhöhtem Korrosionswiderstand, auch bekannt als nichtrostender Stahl, der zum Schweißen geeignet ist <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Qualitätssicherung und Güteüberwachung==<br />
<br />
Heutzutage ist das Ziel eines jeden Fertigteilherstellers von vorn herein eine hohe Qualität für ein Produkt einzuplanen. Zu der eigenverantwortlichen Qualitätssicherung gehören alle Maßnahmen, die während der Herstellung und der Nutzung eines Bauwerkes zu der notwendigen Sicherheit und Qualität beitragen. Dies wird durch folgende Maßnahmen sichergestellt: Eine fachgerechte Planung inklusive der Auswahl einer geeigneten Bauart, Verbindungstechnik sowie eine statisch und bauphysikalisch korrekte Bemessung der Konstruktion. Des Weiteren spielen die Rohstoffauswahl, sorgfältige und maßhaltige Herstellung, artgerechte Lagerung, akkurate [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]], geeignete Instandhaltungsmaßnahmen und werkseitige Produktionskontrollen eine große Rolle <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Güteüberwachung===<br />
<br />
Die Güteüberwachung von Fertigteilen erfolgt unter anderem nach DIN 1045 und besteht aus der Eigenüberwachung kombiniert mit einer Betonprüfstelle und der Fremdüberwachung <ref name = "Q1"></ref>. Bei der Güteüberwachung wird zwischen zwei Betonkategorien unterschieden. '''Kategorie 1 ''' umfasst Betone für untergeordnete Zwecke und wird nur durch die Hersteller überwacht. Betone der '''Kategorie 2 ''' unterliegen der Aufsicht eines Betonfachmannes während der Herstellung <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Eigenüberwachung===<br />
<br />
Die Eigenüberwachung betrifft Sichtprüfungen der Ausgangsstoffe und Kontrollen der Lieferscheine. Am werkseitig hergestellten Beton werden Eignungsprüfungen durchgeführt und deren Eigenschaften überwacht. Vor dem Betonieren sind Maßhaltigkeit und Stabilität der Schalung, die Lage von Dämmschichten, Einbauteilen, Aussparungen und der Bewehrung sowie die [[Betondeckung|Betondeckung]] zu überprüfen. Während der Herstellung werden die klimatischen Bedingungen aufgezeichnet. Erforderliche Wärme- und Nachbehandlungen sind zu überwachen. Nach der Fertigung erfolgen Sichtkontrollen auf Beschädigungen, zerstörungsfreie Prüfung der Betondruckfestigkeit sowie Kennzeichnung der Teile inklusive wichtiger Hinweise für [[Fertigteile - Transport und Montage|Transport und Montage]]. Die im Werk genutzten Geräte werden auf ihre Funktion überprüft. Bei Standardbauteilen oder großen Serien werden die wesentlichen Eigenschaften stichprobenartig überwacht <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Fremdüberwachung===<br />
<br />
Die bereits erwähnte Fremdüberwachung erfolgt meist zweimal im Jahr und deckt die Herstellanforderungen von Betonwaren und Standardbauteilen ab <ref name = "Q1"></ref>. Die Ergebnisse des Überwachungsbesuchs werden in Prüfzeugnissen und Überwachungsberichten dokumentiert. Diese fließen dann in Produkt- und Übereinstimmungszertifikate sowie in werkseigene Produktionskontrollzertifikate ein <ref name = "Q2"></ref>. Nicht erfasst von der Fremdüberwachung werden oftmals [[Fertigteile - Herstellung#Fertigung von Kleinserien|kleinere Serien]], welche nach individueller statischer Berechnung gefertigt sind. Diese unterliegen jedoch der Bauüberwachung gemäß den jeweiligen Landesbauordnungen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Quellen==<br />
<br />
<references/><br />
<br />
{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-white.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite in Bearbeitung|}}<br />
<br />
[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Fertigteile_-_Herstellung&diff=14808Fertigteile - Herstellung2023-10-03T18:07:14Z<p>Gbolle: /* Festigkeit */</p>
<hr />
<div>[[Datei:Einbau der Bewehrung für ein Fertigteil2.jpg|right|thumb|500px|Einbau der Bewehrung für ein Fertigteil <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Diese Seite gibt eine Übersicht zu den Fertigungsverfahren von Betonfertigteilen und deren Besonderheiten.<br />
<br />
==Toleranzen==<br />
<br />
Bei der Herstellung und [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] von Bauteilen können Maßabweichungen nicht vermieden werden. Im Fertigteilbau und insbesondere im Systembau sind nachträgliche Anpassungen vor Ort aber nicht akzeptabel. Daher müssen Fertigteilsysteme so geplant und entworfen werden, dass die Montage und der Ausgleich von Toleranzen auf einfache Weise möglich ist. Maßabweichungen können Auswirkungen auf die Standsicherheit, Funktionsfähigkeit und die Wirtschaftlichkeit haben <ref name = "Q1"> Peter Bindseil, Stahlbetonbau Fertigteile nach Eurocode 2 - Konstruktion - Berechnung - Ausführung, 4. Auflage, Köln, 2012 </ref>.<br />
<br />
Toleranzen für die Einzelbauteile sind in DIN 18201, DIN 18202, DIN 18203 und DIN 1045-1 festgelegt. Sie gehen auf die Aspekte der Standsicherheit und Funktionsfähigkeit ein. Höhere Genauigkeiten aus beispielsweise ästhetischen Gründen bringen eine exponentielle Erhöhung der Kosten mit sich. Maßabweichungen können vielfältige Ursachen haben. Sie können beispielsweise durch Maßgebungsfehler (Mess-und Markierungsfehler bei Herstellung und Montage), durch Arbeitsfehler (Schalungsherstellung, Platzierung von einzubetonierenden Einbauteilen, Montage von [[Fertigteile - Transport und Montage#Lager (Elastomere)|Lagern]]) oder durch material- und verschleißbedingte Fehler (Verformungen der Schalung) verursacht werden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Fertigungsverfahren==<br />
<br />
In den vergangenen Jahren hat sich die Werksfertigung zu mechanisierten und automatisierten Verfahren unter Verwendung von CAD/CAM-Technologie entwickelt. Die meisten industrialisierten Fertigungsmethoden lassen sich dem Umlaufverfahren oder der Bahnenfertigung zuordnen <ref name = "Q2"> Hubert Bachmann, Alfred Steinle, Volker Hahn, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 2. aktualisierte Auflage, Berlin, 2010 </ref>.<br />
<br />
===Umlaufverfahren===<br />
<br />
Das Umlaufverfahren ist auf große Flexibilität ausgelegt und kommt bei der Herstellung von Wandtafeln, Deckentafeln, Treppenelementen und stabförmigen Fertigteilen zum Einsatz. Die Elemente werden auf Paletten mithilfe von Rollenförderern oder Schiebebühnen durch das Werk von einem Arbeitsgang zum nächsten befördert. Dieses Verfahren bringt zwei grundsätzliche Vorteile mit sich. Zum einen kann der Produktionsablauf besser organisiert werden, da die notwendigen Materialien an der speziell eingerichteten Station bereitgestellt und optimal eingebaut werden können. Zum anderen werden die Anlagenkosten reduziert, weil z. B. Rüttler oder die Kipphydraulikausrüstung nur an einer bestimmten Station benötigt werden. Neben dem horizontalen Umlaufverfahren gibt es auch das platzsparende vertikale Umlaufverfahren, welches zwei Ebenen mit Hub- und Absenkstationen verbindet. Auf den Längsbändern der oberen Ebene erfolgt die eigentliche Fertigung, während das Aushärten in der unteren Ebene geschieht <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Bahnenfertigung===<br />
<br />
Die Bahnenfertigung kommt bei der Herstellung von [[Fertigteile - Übersicht#Deckenelemente|Deckenplatten]] zum Einsatz. Hier werden mehrere Fertigteile auf bis zu 200 Meter langen Bahnen einzeln hintereinander hergestellt. Die Fertigteile sind an ihre Position auf den Bahnen gebunden und die Arbeitskolonnen, welche für die Arbeitsschritte zuständig sind, wandern von Station zu Station <ref name = "Q1"></ref>. Im Laufe der Zeit hat sich die Fertigung weiter zur Palettenfertigung mit automatischen Stapelanlagen in den Härtekammern entwickelt. Ein großer Vorteil der Bahnenfertigung ist der hohe Mechanisierungsgrad. Denn bei vorgespannten Platten werden die Spannlitzen automatisch verlegt, der Betonstrang wird mit einer fahrbaren Betonsäge vollautomatisch getrennt und die Reinigung der Bahnen erfolgt maschinell. Bei der Bahnenfertigung wird zwischen der Fertigung mittels Gleitfertiger und Extruder unterschieden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Bei der Fertigung mittels Gleitfertiger, wird eine Gleitschalung mit Hilfe einer Winde über die Fertigungsbahn gezogen. Auf dem Fertiger befindet sich eine aufgesetzte Beschickungseinheit, die mit verschiedenen Einfüll- und Verdichtungsstufen arbeitet und in zwei bis drei Durchgängen den Querschnitt abschnittsweise aufbaut <ref name = "Q1"></ref>. Die untere Maschineneinheit kann für unterschiedliche Querschnittsformen ausgetauscht werden <ref name = "Q2"></ref>. <br />
<br />
Die Fertigung mittels Extruder, arbeitet nach dem Rückstoßprinzip. Für dieses Verfahren ist ein sehr steifer Beton mit einer hohen Frühstandfestigkeit und einer hohen Endfestigkeit erforderlich. Der Extruder enthält ein Betonsilo, aus dem der Beton durch Schnecken in einem Durchgang in die profilbildenden Zonen gepresst und durch Hochfrequenzrüttler verdichtet wird <ref name = "Q1"></ref>. Dann drückt er sich von dem gefertigten Betonstrang ab und schiebt sich selbsttätig vorwärts <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Fertigung von Kleinserien===<br />
<br />
[[Datei:Fertigung einer Sandwichplatte.jpg|right|thumb|250px|Kleinserienfertigung einer Sandwichplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Fertigteile, die nur in kleinen Serien oder wegen ihrer Größe oder Vorspannung in speziellen Schalungen gefertigt werden müssen, werden auf konventionellen Schaltischen hergestellt. Dies kann bei [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Bindern]], vorgespannten [[Fertigteile - Übersicht#Rippenplatte|TT-Platten]], ungleichmäßigen [[Fertigteile - Übersicht#Wandelemente|Wandplatten]] und [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]] der Fall sein. Um das Ausschalen der Bauteile zu vereinfachen, wird oftmals vor dem Betonieren ein Trennmittel auf die Schalung aufgetragen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Beton im Fertigteilbau==<br />
<br />
[[Datei:Fertigteilträger während des Betoniervorgangs.jpg|right|thumb|250px|Betoniervorgang Fertigteilträger <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
===Verarbeitungseigenschaften===<br />
<br />
Der im Fertigteilwerk verwendete Beton hat gegenüber Ortbeton andere Anforderungen zu erfüllen. So sind beispielsweise die auf der Baustelle wichtigen Eigenschaften wie eine lange Verarbeitungsdauer und langsame Wärmeentwicklung im Fertigteilwerk unerwünscht. Der Frischbeton im Werk sollte sich leicht schütten lassen, um nicht im Betonkübel oder an der Schüttrinne kleben zu bleiben. Weitestgehend wird auf Mischungsbestandteile mit unterschiedlichen Rohdichten verzichtet. So wird verhindert, dass sich der eingefüllte Beton in der Schalung entmischt <ref name = "Q2"></ref>. Demnach würden Leichtzuschläge aufschwimmen und sich Schwerzuschläge absetzen. Das enthaltene Wasser würde sich aufgrund der geringen Dichte absondern und zum „Bluten“ führen. Dies lässt sich mit einer guten Betonzusammensetzung verhindern. Dabei sollte ein Beton mit geringem Wasseranteil oder ein gut wasserhaltender, früh erstarrender Beton mit einem Größtkorn von maximal 16 mm gewählt werden. Diese Zusammensetzung führt zu einem raschen Ansteifen des Betons, sodass sich das Wasser nicht absondern kann. Die kurze Misch- und Einfülldauer des Betons sowie die erweiterten Verdichtungsmöglichkeiten gestatten es, eine steife bis plastische Betonkonsistenz zu verwenden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Festigkeit===<br />
<br />
Besonders bei Fertigteilen, die in konventionellen Schalungen hergestellt werden, soll der Beton möglichst schnell erhärten, um ein zeitnahes Ausformen zu ermöglichen. Die Verwendung von wenig Anmachwasser im Beton kann folgende Vorteile mit sich bringen <ref name = "Q2"></ref>:<br />
<br />
*Rasches Erstarren, so kann die obenliegenden Betonfläche früh geglättet werden und eine bessere [[Fertigteile - Herstellung#Wärmebehandlung|Wärmebehandlung]] des Betons erfolgen.<br />
*Hohe Standfestigkeit, ohne Verformungen unmittelbar nach dem Verdichten; dies ermöglicht das frühe Entfernen der Seitenschalungen<br />
*Eine frühe Betonfestigkeit ermöglicht frühes Ausformen und frühe [[Fertigteile - Herstellung#Nachbehandlung|Nachbehandlungsmaßnahmen]].<br />
*Wenige Betonporen, die einen dichten und festen Beton mit sich bringen<br />
*Geringes [[Schwinden|Schwinden]], das die Maßhaltigkeit fördert und wenig bis keine Risse verursacht<br />
<br />
===Betonarten===<br />
<br />
Im Folgenden werden die gängigsten Betone aufgeführt, die im Fertigteilbau verwendet werden. Alle genannten Betone sind durch ihre direkte Herstellung, optimale Verarbeitung, vorhandene Schalungstechnik und der günstigen Umgebungsbedingungen für die Verarbeitung im Fertigteilwerk prädestiniert <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Normalfeste Betone bis C50/60, hochfeste Betone bis C80/95, Leichtbetone bis LC60/66 und selbstverdichtender Beton sind bauaufsichtlich eingeführt und dürfen ohne Einschränkungen angewendet werden. Stahlfaserbetone und Betone der Festigkeitsklasse C90/105 und C100/115 benötigen eine bauaufsichtliche Zulassung oder eine Zustimmung im Einzelfall. In einigen Fällen kommen auch Spezialbetone wie wasserdichte-, säurebeständige-, frostbeständige-, textilbewehrte-, ultrahochfeste-, farbige- und Faserbetone zur Anwendung. In den meisten Fällen wird ein Beton C35/45 oder C45/55 mit steifer Konsistenz, rasch erhärtendem Zement (42,5 R oder 52,5 R) und einem niedrigen Wasserzementwert verwendet <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Wärmebehandlung===<br />
<br />
Die Erhärtungsphase von den Fertigteilen ist oftmals sehr kurz, denn sie richtet sich danach, wie viel Zeit für den Betonier- und Ausschalvorgang eingeplant ist. Erhärtungsphasen von 4 Stunden sind keine Seltenheit. Wenn die Gegebenheiten es zulassen, wird eine Betonsorte mit langer Erstarrungszeit verwendet. So wird gewährleistet, dass sich der Beton gut verarbeiten lässt. Um die anschließende Zementreaktion im Beton zu beschleunigen wird er solange erwärmt, bis die gewünschte Festigkeit erreicht ist <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Die einfachste Wärmebehandlung ist das Nassdampfverfahren. Es werden im Wesentlichen nur ein Dampferzeuger und Abdeckplanen für den Beton benötigt. Die Temperatur im Bedampfungsraum ist überall gleich und es können keine Auswaschungen an der Betonoberfläche durch Kondenswasser auftreten. Eine solche Behandlung kann auch durch eine Erwärmung des Betons mit Heißluft erzielt werden. Um eine Austrocknung der Betonoberfläche zu verhindern, muss der Beton wie bei allen Wärmebehandlungen mit Folien abgedeckt oder mit Wasser besprüht werden. Eine weitere Variante der Wärmebehandlung kann durch eine Beheizung mit Infrarot-Strahlern erfolgen. Die Strahler befinden sich in einer Wärmekammer und bestrahlen ausschließlich das zu erwärmende Objekt. So geht nur sehr wenig Energie an die Umgebung verloren. Bei großen Bauteilen wird ein kombiniertes Verfahren angewendet. Die Schalung wird durch einen Wärmeträger wie z.B. Öl, Dampf, Wasser oder elektrische Heizdrähte beheizt, während die Oberseite wärmedämmend abgedeckt wird <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Nachbehandlung===<br />
<br />
Bei Außenbauteilen kann die Dauerhaftigkeit durch eine Nachbehandlung des Betons zum Zeitpunkt des Abkühlens wesentlich gesteigert werden. Dies erfolgt in Form einer Feuchtebehandlung oder eines aufgesprühten Nachbehandlungsfilms, der die Dichtigkeit der Betonoberfläche verbessert. So wird der Beton im eingebauten Zustand widerstandsfähiger gegen Frost und Abnutzungen, da weniger Wasser, Kohlendioxid und Schadstoffe eindringen können. Die erhärtende Oberfläche des noch jungen Betons kann aus ästhetischen Gründen weiter bearbeitet werden. Um die Betonzuschläge freizulegen, wird die Mörtelhaut des Betons mittels Absäuern, Schleifen, Sand- oder Wasserstrahlen entfernt. So können Oberflächenformen wie z.B. Waschbeton erzielt werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Beschichtungen===<br />
<br />
Eine weitere Variante zum Schutz der Fertigteile kann durch Beschichtungen erzielt werden. Die jeweiligen Beschichtungen für Außenbauteile sollen alkali-, licht- und wasserbeständig sein. In einigen Fällen ist auch die Durchlässigkeit für Wasserdampf gefordert, um Wärmeschwankungen der Umgebung auszugleichen. Die Dauerhaftigkeit des Betons wird so ebenfalls verbessert <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Beschichtungen, wie Siloxane oder Acrylharze, weisen eine geringe Schichtdicke auf und sind später nicht sichtbar. Anders ist es bei den Versiegelungen, sie enthalten Lösungen oder Dispersionen unter Zusatz von Pigmenten. Bei der aufgetragenen Lasur (Versiegelung) wird die Oberflächenstruktur des Betons beibehalten. Lediglich die Betonfarbe kann sich durch die Pigmente in der dünnen Schicht leicht im Ton ändern. Eine drastische Veränderung des Oberflächenfarbtons erreicht man mit deckenden Anstrichen, welche in allen Farbtönen erhältlich sind. Bei diesen handelt es sich meistens um Dispersionen, welche eine zirka doppelt so dicke Schicht wie die einer Lasur aufweisen. Des Weiteren gibt es auch Beschichtungen in Form von Putz oder Verkleidungen mit Naturstein- oder keramischen Platten. Diese Art von Beschichtungen fordert eine äußerst vorsichtige Handhabung bei [[Fertigteile - Transport und Montage|Transport und Montage]], wenn die Verkleidung direkt im Werk aufgebracht wird. Sollte sie erst nach der Montage aufgebracht werden, können so kleinere Beschädigungen überdeckt werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Bewehrungstechnik bei der Werksfertigung==<br />
<br />
[[Datei:Bewehrung einer Brandwandplatte .jpg|right|thumb|250px|vorgefertigte Bewehrung einer Brandwandplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
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[[Datei:Vorgefertigte Stegbewehrung für eine TT-Doppelstegplatte.jpg|right|thumb|250px|Stegbewehrung einer Rippenplatte (TT-Doppelstegplatte) <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Der Bewehrung ist besondere Aufmerksamkeit zu schenken, da sie im Mittel 20% der Gesamtkosten eines Fertigteils ausmacht und für die Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit maßgebend ist. Aus diesem Grund muss die Bewehrung genauestens nach den Vorgaben der statischen Berechnung eingebaut werden. Des Weiteren ist auf eine möglichst wirtschaftliche Bewehrungsführung und eine ausreichende [[Betondeckung|Betondeckung]] mit Hilfe von Abstandhaltern zu achten <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Verarbeitung===<br />
<br />
In vielen Fertigteilwerken wird Betonstabstahl und gewendelte Bügelbewehrung mit den Durchmessern 6 bis 14 mm direkt vom Ring verarbeitet. Das hat den Vorteil, dass kein Verschnitt entsteht und die Verarbeitungskosten geringer ausfallen. Um den Betonstahl vom Ring zu geraden Stäben zu verarbeiten, werden automatische Richt- und Abschneideanlagen, sowie Bügelbiegeautomaten eingesetzt. Sie greifen auf bis zu vier verschiedenen Durchmessern zu und verarbeiten diese. In Zukunft wird auch immer mehr eine prozessgesteuerte Betonstahlverlegung erfolgen. Vollautomatische Schweißstationen, welche gerichtete und geschnittene Stäbe vom Ring zu flächigen Bewehrungen verschweißen, kommen bereits zur Anwendung <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Einbau===<br />
<br />
Bei der baulichen Durchbildung der einzubauenden Bewehrung muss darauf geachtet werden, dass die Passung und Einbaubarkeit umsetzbar ist. Es ist zu berücksichtigen, dass der tatsächliche Außendurchmesser ca. 20% größer ist als der Nenndurchmesser. Dies kann sonst bei sich kreuzenden oder dicht nebeneinander liegenden Stäben zu Problemen führen. Es ist stets zu beachten, dass die Bewehrungskörbe auch mit teilweise verschachtelt angeordneter Bewehrung (z.B. Konsolen) herstellbar sind und sich gut in den Korb einfädeln lassen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Bei Stabförmigen Elementen, wie [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Balken]] und [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]], wird der Bewehrungskorb in der Regel außerhalb der Schalung mit geschlossenen Bügeln geflochten. Die Bewehrung von Deckenelementen wie z.B.[[Fertigteile - Übersicht#Rippenplatte|TT-Platten]], [[Fertigteile - Übersicht#Elementdecke|Elementdecken]] oder [[Fertigteile - Übersicht#Fertigdecke|Hohlplatten]] werden meist direkt in ihrer Schalung verlegt. Werden Balken oder Plattenbalken innerhalb der Schalung bewehrt, lässt sich der Einbau mit offenen Bügelkörben, welche mit Kappenbügeln geschlossen werden, wesentlich leichter realisieren <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Stahlsorten===<br />
<br />
In den Fertigteilwerken wird der nach DIN 488 definierte Betonstahl verwendet. Das heißt für Betonstabstahl wird ausschließlich B500B (gerippt, hochduktil) genutzt. Für Betonstahlmatten, Bewehrungsdraht oder anderen Betonstahlerzeugnissen darf B500A (gerippt, normal duktil), B500B (gerippt, hochduktil), B500A+G (glatt, normal duktil) und B500A+P (flache Profilierung, normal duktil) zur Anwendung kommen <ref name = "Q1"></ref>. Des Weiteren kommen nur noch schweißbare Stähle zum Einsatz, welche dem Fertigteilbau mit seinen vielen Einbauteilen für die Verbindungselemente zugute kommt <ref name = "Q2"></ref>.<br />
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Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen von Sonderstählen gibt es für:<br />
: • Betonrippenstahl BSt 500 S-GEWI, welcher aufgewalzte Gewinderippen für Bewehrungsverbindungen aufweist <ref name = "Q1"></ref>. <br />
: • Feuerverzinkte Betonstähle, die eine Bewehrungskorrosion durch Carbonatisierung dauerhaft unterbindet (Vorteilhaft für Sichtbeton), aber nach der Verzinkung nicht verschweißt werden dürfen <ref name = "Q3"> Baulinks, feuerverzinkter Betonstahl, https://www.baulinks.de/webplugin/2017/1534.php4 </ref>.<br />
: • Betonstabstahl mit erhöhtem Korrosionswiderstand, auch bekannt als nichtrostender Stahl, der zum Schweißen geeignet ist <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Qualitätssicherung und Güteüberwachung==<br />
<br />
Heutzutage ist das Ziel eines jeden Fertigteilherstellers von vorn herein eine hohe Qualität für ein Produkt einzuplanen. Zu der eigenverantwortlichen Qualitätssicherung gehören alle Maßnahmen, die während der Herstellung und der Nutzung eines Bauwerkes zu der notwendigen Sicherheit und Qualität beitragen. Dies wird durch folgende Maßnahmen sichergestellt: Eine fachgerechte Planung inklusive der Auswahl einer geeigneten Bauart, Verbindungstechnik sowie eine statisch und bauphysikalisch korrekte Bemessung der Konstruktion. Des Weiteren spielen die Rohstoffauswahl, sorgfältige und maßhaltige Herstellung, artgerechte Lagerung, akkurate [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]], geeignete Instandhaltungsmaßnahmen und werkseitige Produktionskontrollen eine große Rolle <ref name = "Q1"></ref>.<br />
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===Güteüberwachung===<br />
<br />
Die Güteüberwachung von Fertigteilen erfolgt unter anderem nach DIN 1045 und besteht aus der Eigenüberwachung kombiniert mit einer Betonprüfstelle und der Fremdüberwachung <ref name = "Q1"></ref>. Bei der Güteüberwachung wird zwischen zwei Betonkategorien unterschieden. '''Kategorie 1 ''' umfasst Betone für untergeordnete Zwecke und wird nur durch die Hersteller überwacht. Betone der '''Kategorie 2 ''' unterliegen der Aufsicht eines Betonfachmannes während der Herstellung <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Eigenüberwachung===<br />
<br />
Die Eigenüberwachung betrifft Sichtprüfungen der Ausgangsstoffe und Kontrollen der Lieferscheine. Am werkseitig hergestellten Beton werden Eignungsprüfungen durchgeführt und deren Eigenschaften überwacht. Vor dem Betonieren sind Maßhaltigkeit und Stabilität der Schalung, die Lage von Dämmschichten, Einbauteilen, Aussparungen und der Bewehrung sowie die [[Betondeckung|Betondeckung]] zu überprüfen. Während der Herstellung werden die klimatischen Bedingungen aufgezeichnet. Erforderliche Wärme- und Nachbehandlungen sind zu überwachen. Nach der Fertigung erfolgen Sichtkontrollen auf Beschädigungen, zerstörungsfreie Prüfung der Betondruckfestigkeit sowie Kennzeichnung der Teile inklusive wichtiger Hinweise für [[Fertigteile - Transport und Montage|Transport und Montage]]. Die im Werk genutzten Geräte werden auf ihre Funktion überprüft. Bei Standardbauteilen oder großen Serien werden die wesentlichen Eigenschaften stichprobenartig überwacht <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Fremdüberwachung===<br />
<br />
Die bereits erwähnte Fremdüberwachung erfolgt meist zweimal im Jahr und deckt die Herstellanforderungen von Betonwaren und Standardbauteilen ab <ref name = "Q1"></ref>. Die Ergebnisse des Überwachungsbesuchs werden in Prüfzeugnissen und Überwachungsberichten dokumentiert. Diese fließen dann in Produkt- und Übereinstimmungszertifikate sowie in werkseigene Produktionskontrollzertifikate ein <ref name = "Q2"></ref>. Nicht erfasst von der Fremdüberwachung werden oftmals [[Fertigteile - Herstellung#Fertigung von Kleinserien|kleinere Serien]], welche nach individueller statischer Berechnung gefertigt sind. Diese unterliegen jedoch der Bauüberwachung gemäß den jeweiligen Landesbauordnungen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
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==Quellen==<br />
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<references/><br />
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{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-white.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite in Bearbeitung|}}<br />
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[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Fertigteile_-_Herstellung&diff=14807Fertigteile - Herstellung2023-10-03T18:05:53Z<p>Gbolle: /* Festigkeit */</p>
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<div>[[Datei:Einbau der Bewehrung für ein Fertigteil2.jpg|right|thumb|500px|Einbau der Bewehrung für ein Fertigteil <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Diese Seite gibt eine Übersicht zu den Fertigungsverfahren von Betonfertigteilen und deren Besonderheiten.<br />
<br />
==Toleranzen==<br />
<br />
Bei der Herstellung und [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] von Bauteilen können Maßabweichungen nicht vermieden werden. Im Fertigteilbau und insbesondere im Systembau sind nachträgliche Anpassungen vor Ort aber nicht akzeptabel. Daher müssen Fertigteilsysteme so geplant und entworfen werden, dass die Montage und der Ausgleich von Toleranzen auf einfache Weise möglich ist. Maßabweichungen können Auswirkungen auf die Standsicherheit, Funktionsfähigkeit und die Wirtschaftlichkeit haben <ref name = "Q1"> Peter Bindseil, Stahlbetonbau Fertigteile nach Eurocode 2 - Konstruktion - Berechnung - Ausführung, 4. Auflage, Köln, 2012 </ref>.<br />
<br />
Toleranzen für die Einzelbauteile sind in DIN 18201, DIN 18202, DIN 18203 und DIN 1045-1 festgelegt. Sie gehen auf die Aspekte der Standsicherheit und Funktionsfähigkeit ein. Höhere Genauigkeiten aus beispielsweise ästhetischen Gründen bringen eine exponentielle Erhöhung der Kosten mit sich. Maßabweichungen können vielfältige Ursachen haben. Sie können beispielsweise durch Maßgebungsfehler (Mess-und Markierungsfehler bei Herstellung und Montage), durch Arbeitsfehler (Schalungsherstellung, Platzierung von einzubetonierenden Einbauteilen, Montage von [[Fertigteile - Transport und Montage#Lager (Elastomere)|Lagern]]) oder durch material- und verschleißbedingte Fehler (Verformungen der Schalung) verursacht werden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Fertigungsverfahren==<br />
<br />
In den vergangenen Jahren hat sich die Werksfertigung zu mechanisierten und automatisierten Verfahren unter Verwendung von CAD/CAM-Technologie entwickelt. Die meisten industrialisierten Fertigungsmethoden lassen sich dem Umlaufverfahren oder der Bahnenfertigung zuordnen <ref name = "Q2"> Hubert Bachmann, Alfred Steinle, Volker Hahn, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 2. aktualisierte Auflage, Berlin, 2010 </ref>.<br />
<br />
===Umlaufverfahren===<br />
<br />
Das Umlaufverfahren ist auf große Flexibilität ausgelegt und kommt bei der Herstellung von Wandtafeln, Deckentafeln, Treppenelementen und stabförmigen Fertigteilen zum Einsatz. Die Elemente werden auf Paletten mithilfe von Rollenförderern oder Schiebebühnen durch das Werk von einem Arbeitsgang zum nächsten befördert. Dieses Verfahren bringt zwei grundsätzliche Vorteile mit sich. Zum einen kann der Produktionsablauf besser organisiert werden, da die notwendigen Materialien an der speziell eingerichteten Station bereitgestellt und optimal eingebaut werden können. Zum anderen werden die Anlagenkosten reduziert, weil z. B. Rüttler oder die Kipphydraulikausrüstung nur an einer bestimmten Station benötigt werden. Neben dem horizontalen Umlaufverfahren gibt es auch das platzsparende vertikale Umlaufverfahren, welches zwei Ebenen mit Hub- und Absenkstationen verbindet. Auf den Längsbändern der oberen Ebene erfolgt die eigentliche Fertigung, während das Aushärten in der unteren Ebene geschieht <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Bahnenfertigung===<br />
<br />
Die Bahnenfertigung kommt bei der Herstellung von [[Fertigteile - Übersicht#Deckenelemente|Deckenplatten]] zum Einsatz. Hier werden mehrere Fertigteile auf bis zu 200 Meter langen Bahnen einzeln hintereinander hergestellt. Die Fertigteile sind an ihre Position auf den Bahnen gebunden und die Arbeitskolonnen, welche für die Arbeitsschritte zuständig sind, wandern von Station zu Station <ref name = "Q1"></ref>. Im Laufe der Zeit hat sich die Fertigung weiter zur Palettenfertigung mit automatischen Stapelanlagen in den Härtekammern entwickelt. Ein großer Vorteil der Bahnenfertigung ist der hohe Mechanisierungsgrad. Denn bei vorgespannten Platten werden die Spannlitzen automatisch verlegt, der Betonstrang wird mit einer fahrbaren Betonsäge vollautomatisch getrennt und die Reinigung der Bahnen erfolgt maschinell. Bei der Bahnenfertigung wird zwischen der Fertigung mittels Gleitfertiger und Extruder unterschieden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Bei der Fertigung mittels Gleitfertiger, wird eine Gleitschalung mit Hilfe einer Winde über die Fertigungsbahn gezogen. Auf dem Fertiger befindet sich eine aufgesetzte Beschickungseinheit, die mit verschiedenen Einfüll- und Verdichtungsstufen arbeitet und in zwei bis drei Durchgängen den Querschnitt abschnittsweise aufbaut <ref name = "Q1"></ref>. Die untere Maschineneinheit kann für unterschiedliche Querschnittsformen ausgetauscht werden <ref name = "Q2"></ref>. <br />
<br />
Die Fertigung mittels Extruder, arbeitet nach dem Rückstoßprinzip. Für dieses Verfahren ist ein sehr steifer Beton mit einer hohen Frühstandfestigkeit und einer hohen Endfestigkeit erforderlich. Der Extruder enthält ein Betonsilo, aus dem der Beton durch Schnecken in einem Durchgang in die profilbildenden Zonen gepresst und durch Hochfrequenzrüttler verdichtet wird <ref name = "Q1"></ref>. Dann drückt er sich von dem gefertigten Betonstrang ab und schiebt sich selbsttätig vorwärts <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Fertigung von Kleinserien===<br />
<br />
[[Datei:Fertigung einer Sandwichplatte.jpg|right|thumb|250px|Kleinserienfertigung einer Sandwichplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Fertigteile, die nur in kleinen Serien oder wegen ihrer Größe oder Vorspannung in speziellen Schalungen gefertigt werden müssen, werden auf konventionellen Schaltischen hergestellt. Dies kann bei [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Bindern]], vorgespannten [[Fertigteile - Übersicht#Rippenplatte|TT-Platten]], ungleichmäßigen [[Fertigteile - Übersicht#Wandelemente|Wandplatten]] und [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]] der Fall sein. Um das Ausschalen der Bauteile zu vereinfachen, wird oftmals vor dem Betonieren ein Trennmittel auf die Schalung aufgetragen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Beton im Fertigteilbau==<br />
<br />
[[Datei:Fertigteilträger während des Betoniervorgangs.jpg|right|thumb|250px|Betoniervorgang Fertigteilträger <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
===Verarbeitungseigenschaften===<br />
<br />
Der im Fertigteilwerk verwendete Beton hat gegenüber Ortbeton andere Anforderungen zu erfüllen. So sind beispielsweise die auf der Baustelle wichtigen Eigenschaften wie eine lange Verarbeitungsdauer und langsame Wärmeentwicklung im Fertigteilwerk unerwünscht. Der Frischbeton im Werk sollte sich leicht schütten lassen, um nicht im Betonkübel oder an der Schüttrinne kleben zu bleiben. Weitestgehend wird auf Mischungsbestandteile mit unterschiedlichen Rohdichten verzichtet. So wird verhindert, dass sich der eingefüllte Beton in der Schalung entmischt <ref name = "Q2"></ref>. Demnach würden Leichtzuschläge aufschwimmen und sich Schwerzuschläge absetzen. Das enthaltene Wasser würde sich aufgrund der geringen Dichte absondern und zum „Bluten“ führen. Dies lässt sich mit einer guten Betonzusammensetzung verhindern. Dabei sollte ein Beton mit geringem Wasseranteil oder ein gut wasserhaltender, früh erstarrender Beton mit einem Größtkorn von maximal 16 mm gewählt werden. Diese Zusammensetzung führt zu einem raschen Ansteifen des Betons, sodass sich das Wasser nicht absondern kann. Die kurze Misch- und Einfülldauer des Betons sowie die erweiterten Verdichtungsmöglichkeiten gestatten es, eine steife bis plastische Betonkonsistenz zu verwenden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Festigkeit===<br />
<br />
Besonders bei Fertigteilen, die in konventionellen Schalungen hergestellt werden, soll der Beton möglichst schnell erhärten, um ein zeitnahes Ausformen zu ermöglichen. Die Verwendung von wenig Anmachwasser im Beton kann folgende Vorteile mit sich bringen <ref name = "Q2"></ref>:<br />
<br />
*Rasches Erstarren, so kann die obenliegenden Betonfläche früh geglättet werden und eine bessere [[Fertigteile - Herstellung#Wärmebehandlung|Wärmebehandlung]] des Betons erfolgen.<br />
*Hohe Standfestigkeit, ohne Verformungen unmittelbar nach dem Verdichten. Dies ermöglicht, dass frühe Entfernen der Seitenschalungen.<br />
*Eine frühe Betonfestigkeit ermöglicht frühes Ausformen und frühe [[Fertigteile - Herstellung#Nachbehandlung|Nachbehandlungsmaßnahmen]].<br />
*Wenige Betonporen, die einen dichten und festen Beton mit sich bringen.<br />
*Geringes [[Schwinden|Schwinden]], das die Maßhaltigkeit fördert und wenig bis keine Risse verursacht.<br />
<br />
===Betonarten===<br />
<br />
Im Folgenden werden die gängigsten Betone aufgeführt, die im Fertigteilbau verwendet werden. Alle genannten Betone sind durch ihre direkte Herstellung, optimale Verarbeitung, vorhandene Schalungstechnik und der günstigen Umgebungsbedingungen für die Verarbeitung im Fertigteilwerk prädestiniert <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Normalfeste Betone bis C50/60, hochfeste Betone bis C80/95, Leichtbetone bis LC60/66 und selbstverdichtender Beton sind bauaufsichtlich eingeführt und dürfen ohne Einschränkungen angewendet werden. Stahlfaserbetone und Betone der Festigkeitsklasse C90/105 und C100/115 benötigen eine bauaufsichtliche Zulassung oder eine Zustimmung im Einzelfall. In einigen Fällen kommen auch Spezialbetone wie wasserdichte-, säurebeständige-, frostbeständige-, textilbewehrte-, ultrahochfeste-, farbige- und Faserbetone zur Anwendung. In den meisten Fällen wird ein Beton C35/45 oder C45/55 mit steifer Konsistenz, rasch erhärtendem Zement (42,5 R oder 52,5 R) und einem niedrigen Wasserzementwert verwendet <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Wärmebehandlung===<br />
<br />
Die Erhärtungsphase von den Fertigteilen ist oftmals sehr kurz, denn sie richtet sich danach, wie viel Zeit für den Betonier- und Ausschalvorgang eingeplant ist. Erhärtungsphasen von 4 Stunden sind keine Seltenheit. Wenn die Gegebenheiten es zulassen, wird eine Betonsorte mit langer Erstarrungszeit verwendet. So wird gewährleistet, dass sich der Beton gut verarbeiten lässt. Um die anschließende Zementreaktion im Beton zu beschleunigen wird er solange erwärmt, bis die gewünschte Festigkeit erreicht ist <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Die einfachste Wärmebehandlung ist das Nassdampfverfahren. Es werden im Wesentlichen nur ein Dampferzeuger und Abdeckplanen für den Beton benötigt. Die Temperatur im Bedampfungsraum ist überall gleich und es können keine Auswaschungen an der Betonoberfläche durch Kondenswasser auftreten. Eine solche Behandlung kann auch durch eine Erwärmung des Betons mit Heißluft erzielt werden. Um eine Austrocknung der Betonoberfläche zu verhindern, muss der Beton wie bei allen Wärmebehandlungen mit Folien abgedeckt oder mit Wasser besprüht werden. Eine weitere Variante der Wärmebehandlung kann durch eine Beheizung mit Infrarot-Strahlern erfolgen. Die Strahler befinden sich in einer Wärmekammer und bestrahlen ausschließlich das zu erwärmende Objekt. So geht nur sehr wenig Energie an die Umgebung verloren. Bei großen Bauteilen wird ein kombiniertes Verfahren angewendet. Die Schalung wird durch einen Wärmeträger wie z.B. Öl, Dampf, Wasser oder elektrische Heizdrähte beheizt, während die Oberseite wärmedämmend abgedeckt wird <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Nachbehandlung===<br />
<br />
Bei Außenbauteilen kann die Dauerhaftigkeit durch eine Nachbehandlung des Betons zum Zeitpunkt des Abkühlens wesentlich gesteigert werden. Dies erfolgt in Form einer Feuchtebehandlung oder eines aufgesprühten Nachbehandlungsfilms, der die Dichtigkeit der Betonoberfläche verbessert. So wird der Beton im eingebauten Zustand widerstandsfähiger gegen Frost und Abnutzungen, da weniger Wasser, Kohlendioxid und Schadstoffe eindringen können. Die erhärtende Oberfläche des noch jungen Betons kann aus ästhetischen Gründen weiter bearbeitet werden. Um die Betonzuschläge freizulegen, wird die Mörtelhaut des Betons mittels Absäuern, Schleifen, Sand- oder Wasserstrahlen entfernt. So können Oberflächenformen wie z.B. Waschbeton erzielt werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Beschichtungen===<br />
<br />
Eine weitere Variante zum Schutz der Fertigteile kann durch Beschichtungen erzielt werden. Die jeweiligen Beschichtungen für Außenbauteile sollen alkali-, licht- und wasserbeständig sein. In einigen Fällen ist auch die Durchlässigkeit für Wasserdampf gefordert, um Wärmeschwankungen der Umgebung auszugleichen. Die Dauerhaftigkeit des Betons wird so ebenfalls verbessert <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Beschichtungen, wie Siloxane oder Acrylharze, weisen eine geringe Schichtdicke auf und sind später nicht sichtbar. Anders ist es bei den Versiegelungen, sie enthalten Lösungen oder Dispersionen unter Zusatz von Pigmenten. Bei der aufgetragenen Lasur (Versiegelung) wird die Oberflächenstruktur des Betons beibehalten. Lediglich die Betonfarbe kann sich durch die Pigmente in der dünnen Schicht leicht im Ton ändern. Eine drastische Veränderung des Oberflächenfarbtons erreicht man mit deckenden Anstrichen, welche in allen Farbtönen erhältlich sind. Bei diesen handelt es sich meistens um Dispersionen, welche eine zirka doppelt so dicke Schicht wie die einer Lasur aufweisen. Des Weiteren gibt es auch Beschichtungen in Form von Putz oder Verkleidungen mit Naturstein- oder keramischen Platten. Diese Art von Beschichtungen fordert eine äußerst vorsichtige Handhabung bei [[Fertigteile - Transport und Montage|Transport und Montage]], wenn die Verkleidung direkt im Werk aufgebracht wird. Sollte sie erst nach der Montage aufgebracht werden, können so kleinere Beschädigungen überdeckt werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Bewehrungstechnik bei der Werksfertigung==<br />
<br />
[[Datei:Bewehrung einer Brandwandplatte .jpg|right|thumb|250px|vorgefertigte Bewehrung einer Brandwandplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
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[[Datei:Vorgefertigte Stegbewehrung für eine TT-Doppelstegplatte.jpg|right|thumb|250px|Stegbewehrung einer Rippenplatte (TT-Doppelstegplatte) <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Der Bewehrung ist besondere Aufmerksamkeit zu schenken, da sie im Mittel 20% der Gesamtkosten eines Fertigteils ausmacht und für die Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit maßgebend ist. Aus diesem Grund muss die Bewehrung genauestens nach den Vorgaben der statischen Berechnung eingebaut werden. Des Weiteren ist auf eine möglichst wirtschaftliche Bewehrungsführung und eine ausreichende [[Betondeckung|Betondeckung]] mit Hilfe von Abstandhaltern zu achten <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Verarbeitung===<br />
<br />
In vielen Fertigteilwerken wird Betonstabstahl und gewendelte Bügelbewehrung mit den Durchmessern 6 bis 14 mm direkt vom Ring verarbeitet. Das hat den Vorteil, dass kein Verschnitt entsteht und die Verarbeitungskosten geringer ausfallen. Um den Betonstahl vom Ring zu geraden Stäben zu verarbeiten, werden automatische Richt- und Abschneideanlagen, sowie Bügelbiegeautomaten eingesetzt. Sie greifen auf bis zu vier verschiedenen Durchmessern zu und verarbeiten diese. In Zukunft wird auch immer mehr eine prozessgesteuerte Betonstahlverlegung erfolgen. Vollautomatische Schweißstationen, welche gerichtete und geschnittene Stäbe vom Ring zu flächigen Bewehrungen verschweißen, kommen bereits zur Anwendung <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Einbau===<br />
<br />
Bei der baulichen Durchbildung der einzubauenden Bewehrung muss darauf geachtet werden, dass die Passung und Einbaubarkeit umsetzbar ist. Es ist zu berücksichtigen, dass der tatsächliche Außendurchmesser ca. 20% größer ist als der Nenndurchmesser. Dies kann sonst bei sich kreuzenden oder dicht nebeneinander liegenden Stäben zu Problemen führen. Es ist stets zu beachten, dass die Bewehrungskörbe auch mit teilweise verschachtelt angeordneter Bewehrung (z.B. Konsolen) herstellbar sind und sich gut in den Korb einfädeln lassen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Bei Stabförmigen Elementen, wie [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Balken]] und [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]], wird der Bewehrungskorb in der Regel außerhalb der Schalung mit geschlossenen Bügeln geflochten. Die Bewehrung von Deckenelementen wie z.B.[[Fertigteile - Übersicht#Rippenplatte|TT-Platten]], [[Fertigteile - Übersicht#Elementdecke|Elementdecken]] oder [[Fertigteile - Übersicht#Fertigdecke|Hohlplatten]] werden meist direkt in ihrer Schalung verlegt. Werden Balken oder Plattenbalken innerhalb der Schalung bewehrt, lässt sich der Einbau mit offenen Bügelkörben, welche mit Kappenbügeln geschlossen werden, wesentlich leichter realisieren <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Stahlsorten===<br />
<br />
In den Fertigteilwerken wird der nach DIN 488 definierte Betonstahl verwendet. Das heißt für Betonstabstahl wird ausschließlich B500B (gerippt, hochduktil) genutzt. Für Betonstahlmatten, Bewehrungsdraht oder anderen Betonstahlerzeugnissen darf B500A (gerippt, normal duktil), B500B (gerippt, hochduktil), B500A+G (glatt, normal duktil) und B500A+P (flache Profilierung, normal duktil) zur Anwendung kommen <ref name = "Q1"></ref>. Des Weiteren kommen nur noch schweißbare Stähle zum Einsatz, welche dem Fertigteilbau mit seinen vielen Einbauteilen für die Verbindungselemente zugute kommt <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen von Sonderstählen gibt es für:<br />
: • Betonrippenstahl BSt 500 S-GEWI, welcher aufgewalzte Gewinderippen für Bewehrungsverbindungen aufweist <ref name = "Q1"></ref>. <br />
: • Feuerverzinkte Betonstähle, die eine Bewehrungskorrosion durch Carbonatisierung dauerhaft unterbindet (Vorteilhaft für Sichtbeton), aber nach der Verzinkung nicht verschweißt werden dürfen <ref name = "Q3"> Baulinks, feuerverzinkter Betonstahl, https://www.baulinks.de/webplugin/2017/1534.php4 </ref>.<br />
: • Betonstabstahl mit erhöhtem Korrosionswiderstand, auch bekannt als nichtrostender Stahl, der zum Schweißen geeignet ist <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Qualitätssicherung und Güteüberwachung==<br />
<br />
Heutzutage ist das Ziel eines jeden Fertigteilherstellers von vorn herein eine hohe Qualität für ein Produkt einzuplanen. Zu der eigenverantwortlichen Qualitätssicherung gehören alle Maßnahmen, die während der Herstellung und der Nutzung eines Bauwerkes zu der notwendigen Sicherheit und Qualität beitragen. Dies wird durch folgende Maßnahmen sichergestellt: Eine fachgerechte Planung inklusive der Auswahl einer geeigneten Bauart, Verbindungstechnik sowie eine statisch und bauphysikalisch korrekte Bemessung der Konstruktion. Des Weiteren spielen die Rohstoffauswahl, sorgfältige und maßhaltige Herstellung, artgerechte Lagerung, akkurate [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]], geeignete Instandhaltungsmaßnahmen und werkseitige Produktionskontrollen eine große Rolle <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Güteüberwachung===<br />
<br />
Die Güteüberwachung von Fertigteilen erfolgt unter anderem nach DIN 1045 und besteht aus der Eigenüberwachung kombiniert mit einer Betonprüfstelle und der Fremdüberwachung <ref name = "Q1"></ref>. Bei der Güteüberwachung wird zwischen zwei Betonkategorien unterschieden. '''Kategorie 1 ''' umfasst Betone für untergeordnete Zwecke und wird nur durch die Hersteller überwacht. Betone der '''Kategorie 2 ''' unterliegen der Aufsicht eines Betonfachmannes während der Herstellung <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Eigenüberwachung===<br />
<br />
Die Eigenüberwachung betrifft Sichtprüfungen der Ausgangsstoffe und Kontrollen der Lieferscheine. Am werkseitig hergestellten Beton werden Eignungsprüfungen durchgeführt und deren Eigenschaften überwacht. Vor dem Betonieren sind Maßhaltigkeit und Stabilität der Schalung, die Lage von Dämmschichten, Einbauteilen, Aussparungen und der Bewehrung sowie die [[Betondeckung|Betondeckung]] zu überprüfen. Während der Herstellung werden die klimatischen Bedingungen aufgezeichnet. Erforderliche Wärme- und Nachbehandlungen sind zu überwachen. Nach der Fertigung erfolgen Sichtkontrollen auf Beschädigungen, zerstörungsfreie Prüfung der Betondruckfestigkeit sowie Kennzeichnung der Teile inklusive wichtiger Hinweise für [[Fertigteile - Transport und Montage|Transport und Montage]]. Die im Werk genutzten Geräte werden auf ihre Funktion überprüft. Bei Standardbauteilen oder großen Serien werden die wesentlichen Eigenschaften stichprobenartig überwacht <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Fremdüberwachung===<br />
<br />
Die bereits erwähnte Fremdüberwachung erfolgt meist zweimal im Jahr und deckt die Herstellanforderungen von Betonwaren und Standardbauteilen ab <ref name = "Q1"></ref>. Die Ergebnisse des Überwachungsbesuchs werden in Prüfzeugnissen und Überwachungsberichten dokumentiert. Diese fließen dann in Produkt- und Übereinstimmungszertifikate sowie in werkseigene Produktionskontrollzertifikate ein <ref name = "Q2"></ref>. Nicht erfasst von der Fremdüberwachung werden oftmals [[Fertigteile - Herstellung#Fertigung von Kleinserien|kleinere Serien]], welche nach individueller statischer Berechnung gefertigt sind. Diese unterliegen jedoch der Bauüberwachung gemäß den jeweiligen Landesbauordnungen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Quellen==<br />
<br />
<references/><br />
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{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-white.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite in Bearbeitung|}}<br />
<br />
[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Fertigteile_-_Herstellung&diff=14806Fertigteile - Herstellung2023-10-03T18:03:47Z<p>Gbolle: /* Verarbeitungseigenschaften */</p>
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<div>[[Datei:Einbau der Bewehrung für ein Fertigteil2.jpg|right|thumb|500px|Einbau der Bewehrung für ein Fertigteil <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Diese Seite gibt eine Übersicht zu den Fertigungsverfahren von Betonfertigteilen und deren Besonderheiten.<br />
<br />
==Toleranzen==<br />
<br />
Bei der Herstellung und [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] von Bauteilen können Maßabweichungen nicht vermieden werden. Im Fertigteilbau und insbesondere im Systembau sind nachträgliche Anpassungen vor Ort aber nicht akzeptabel. Daher müssen Fertigteilsysteme so geplant und entworfen werden, dass die Montage und der Ausgleich von Toleranzen auf einfache Weise möglich ist. Maßabweichungen können Auswirkungen auf die Standsicherheit, Funktionsfähigkeit und die Wirtschaftlichkeit haben <ref name = "Q1"> Peter Bindseil, Stahlbetonbau Fertigteile nach Eurocode 2 - Konstruktion - Berechnung - Ausführung, 4. Auflage, Köln, 2012 </ref>.<br />
<br />
Toleranzen für die Einzelbauteile sind in DIN 18201, DIN 18202, DIN 18203 und DIN 1045-1 festgelegt. Sie gehen auf die Aspekte der Standsicherheit und Funktionsfähigkeit ein. Höhere Genauigkeiten aus beispielsweise ästhetischen Gründen bringen eine exponentielle Erhöhung der Kosten mit sich. Maßabweichungen können vielfältige Ursachen haben. Sie können beispielsweise durch Maßgebungsfehler (Mess-und Markierungsfehler bei Herstellung und Montage), durch Arbeitsfehler (Schalungsherstellung, Platzierung von einzubetonierenden Einbauteilen, Montage von [[Fertigteile - Transport und Montage#Lager (Elastomere)|Lagern]]) oder durch material- und verschleißbedingte Fehler (Verformungen der Schalung) verursacht werden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
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==Fertigungsverfahren==<br />
<br />
In den vergangenen Jahren hat sich die Werksfertigung zu mechanisierten und automatisierten Verfahren unter Verwendung von CAD/CAM-Technologie entwickelt. Die meisten industrialisierten Fertigungsmethoden lassen sich dem Umlaufverfahren oder der Bahnenfertigung zuordnen <ref name = "Q2"> Hubert Bachmann, Alfred Steinle, Volker Hahn, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 2. aktualisierte Auflage, Berlin, 2010 </ref>.<br />
<br />
===Umlaufverfahren===<br />
<br />
Das Umlaufverfahren ist auf große Flexibilität ausgelegt und kommt bei der Herstellung von Wandtafeln, Deckentafeln, Treppenelementen und stabförmigen Fertigteilen zum Einsatz. Die Elemente werden auf Paletten mithilfe von Rollenförderern oder Schiebebühnen durch das Werk von einem Arbeitsgang zum nächsten befördert. Dieses Verfahren bringt zwei grundsätzliche Vorteile mit sich. Zum einen kann der Produktionsablauf besser organisiert werden, da die notwendigen Materialien an der speziell eingerichteten Station bereitgestellt und optimal eingebaut werden können. Zum anderen werden die Anlagenkosten reduziert, weil z. B. Rüttler oder die Kipphydraulikausrüstung nur an einer bestimmten Station benötigt werden. Neben dem horizontalen Umlaufverfahren gibt es auch das platzsparende vertikale Umlaufverfahren, welches zwei Ebenen mit Hub- und Absenkstationen verbindet. Auf den Längsbändern der oberen Ebene erfolgt die eigentliche Fertigung, während das Aushärten in der unteren Ebene geschieht <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Bahnenfertigung===<br />
<br />
Die Bahnenfertigung kommt bei der Herstellung von [[Fertigteile - Übersicht#Deckenelemente|Deckenplatten]] zum Einsatz. Hier werden mehrere Fertigteile auf bis zu 200 Meter langen Bahnen einzeln hintereinander hergestellt. Die Fertigteile sind an ihre Position auf den Bahnen gebunden und die Arbeitskolonnen, welche für die Arbeitsschritte zuständig sind, wandern von Station zu Station <ref name = "Q1"></ref>. Im Laufe der Zeit hat sich die Fertigung weiter zur Palettenfertigung mit automatischen Stapelanlagen in den Härtekammern entwickelt. Ein großer Vorteil der Bahnenfertigung ist der hohe Mechanisierungsgrad. Denn bei vorgespannten Platten werden die Spannlitzen automatisch verlegt, der Betonstrang wird mit einer fahrbaren Betonsäge vollautomatisch getrennt und die Reinigung der Bahnen erfolgt maschinell. Bei der Bahnenfertigung wird zwischen der Fertigung mittels Gleitfertiger und Extruder unterschieden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Bei der Fertigung mittels Gleitfertiger, wird eine Gleitschalung mit Hilfe einer Winde über die Fertigungsbahn gezogen. Auf dem Fertiger befindet sich eine aufgesetzte Beschickungseinheit, die mit verschiedenen Einfüll- und Verdichtungsstufen arbeitet und in zwei bis drei Durchgängen den Querschnitt abschnittsweise aufbaut <ref name = "Q1"></ref>. Die untere Maschineneinheit kann für unterschiedliche Querschnittsformen ausgetauscht werden <ref name = "Q2"></ref>. <br />
<br />
Die Fertigung mittels Extruder, arbeitet nach dem Rückstoßprinzip. Für dieses Verfahren ist ein sehr steifer Beton mit einer hohen Frühstandfestigkeit und einer hohen Endfestigkeit erforderlich. Der Extruder enthält ein Betonsilo, aus dem der Beton durch Schnecken in einem Durchgang in die profilbildenden Zonen gepresst und durch Hochfrequenzrüttler verdichtet wird <ref name = "Q1"></ref>. Dann drückt er sich von dem gefertigten Betonstrang ab und schiebt sich selbsttätig vorwärts <ref name = "Q2"></ref>.<br />
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===Fertigung von Kleinserien===<br />
<br />
[[Datei:Fertigung einer Sandwichplatte.jpg|right|thumb|250px|Kleinserienfertigung einer Sandwichplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Fertigteile, die nur in kleinen Serien oder wegen ihrer Größe oder Vorspannung in speziellen Schalungen gefertigt werden müssen, werden auf konventionellen Schaltischen hergestellt. Dies kann bei [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Bindern]], vorgespannten [[Fertigteile - Übersicht#Rippenplatte|TT-Platten]], ungleichmäßigen [[Fertigteile - Übersicht#Wandelemente|Wandplatten]] und [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]] der Fall sein. Um das Ausschalen der Bauteile zu vereinfachen, wird oftmals vor dem Betonieren ein Trennmittel auf die Schalung aufgetragen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
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==Beton im Fertigteilbau==<br />
<br />
[[Datei:Fertigteilträger während des Betoniervorgangs.jpg|right|thumb|250px|Betoniervorgang Fertigteilträger <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
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===Verarbeitungseigenschaften===<br />
<br />
Der im Fertigteilwerk verwendete Beton hat gegenüber Ortbeton andere Anforderungen zu erfüllen. So sind beispielsweise die auf der Baustelle wichtigen Eigenschaften wie eine lange Verarbeitungsdauer und langsame Wärmeentwicklung im Fertigteilwerk unerwünscht. Der Frischbeton im Werk sollte sich leicht schütten lassen, um nicht im Betonkübel oder an der Schüttrinne kleben zu bleiben. Weitestgehend wird auf Mischungsbestandteile mit unterschiedlichen Rohdichten verzichtet. So wird verhindert, dass sich der eingefüllte Beton in der Schalung entmischt <ref name = "Q2"></ref>. Demnach würden Leichtzuschläge aufschwimmen und sich Schwerzuschläge absetzen. Das enthaltene Wasser würde sich aufgrund der geringen Dichte absondern und zum „Bluten“ führen. Dies lässt sich mit einer guten Betonzusammensetzung verhindern. Dabei sollte ein Beton mit geringem Wasseranteil oder ein gut wasserhaltender, früh erstarrender Beton mit einem Größtkorn von maximal 16 mm gewählt werden. Diese Zusammensetzung führt zu einem raschen Ansteifen des Betons, sodass sich das Wasser nicht absondern kann. Die kurze Misch- und Einfülldauer des Betons sowie die erweiterten Verdichtungsmöglichkeiten gestatten es, eine steife bis plastische Betonkonsistenz zu verwenden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Festigkeit===<br />
<br />
Besonders bei Fertigteilen, die in konventionellen Schalungen hergestellt werden, soll der Beton möglichst schnell erhärten, um ein zeitnahes Ausformen zu ermöglichen. Die Verwendung von wenig Anmachwasser im Beton kann folgende Vorteile mit sich bringen <ref name = "Q2"></ref>:<br />
<br />
: • Rasches Erstarren, so kann die obenliegenden Betonfläche früh geglättet werden und eine bessere [[Fertigteile - Herstellung#Wärmebehandlung|Wärmebehandlung]] des Betons erfolgen.<br />
: • Hohe Standfestigkeit, ohne Verformungen unmittelbar nach dem Verdichten. Dies ermöglicht, dass frühe Entfernen der Seitenschalungen.<br />
: • Eine frühe Betonfestigkeit ermöglicht frühes Ausformen und frühe [[Fertigteile - Herstellung#Nachbehandlung|Nachbehandlungsmaßnahmen]].<br />
: • Wenige Betonporen, die einen dichten und festen Beton mit sich bringen.<br />
: • Geringes [[Schwinden|Schwinden]], das die Maßhaltigkeit fördert und wenig bis keine Risse verursacht.<br />
<br />
===Betonarten===<br />
<br />
Im Folgenden werden die gängigsten Betone aufgeführt, die im Fertigteilbau verwendet werden. Alle genannten Betone sind durch ihre direkte Herstellung, optimale Verarbeitung, vorhandene Schalungstechnik und der günstigen Umgebungsbedingungen für die Verarbeitung im Fertigteilwerk prädestiniert <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Normalfeste Betone bis C50/60, hochfeste Betone bis C80/95, Leichtbetone bis LC60/66 und selbstverdichtender Beton sind bauaufsichtlich eingeführt und dürfen ohne Einschränkungen angewendet werden. Stahlfaserbetone und Betone der Festigkeitsklasse C90/105 und C100/115 benötigen eine bauaufsichtliche Zulassung oder eine Zustimmung im Einzelfall. In einigen Fällen kommen auch Spezialbetone wie wasserdichte-, säurebeständige-, frostbeständige-, textilbewehrte-, ultrahochfeste-, farbige- und Faserbetone zur Anwendung. In den meisten Fällen wird ein Beton C35/45 oder C45/55 mit steifer Konsistenz, rasch erhärtendem Zement (42,5 R oder 52,5 R) und einem niedrigen Wasserzementwert verwendet <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Wärmebehandlung===<br />
<br />
Die Erhärtungsphase von den Fertigteilen ist oftmals sehr kurz, denn sie richtet sich danach, wie viel Zeit für den Betonier- und Ausschalvorgang eingeplant ist. Erhärtungsphasen von 4 Stunden sind keine Seltenheit. Wenn die Gegebenheiten es zulassen, wird eine Betonsorte mit langer Erstarrungszeit verwendet. So wird gewährleistet, dass sich der Beton gut verarbeiten lässt. Um die anschließende Zementreaktion im Beton zu beschleunigen wird er solange erwärmt, bis die gewünschte Festigkeit erreicht ist <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Die einfachste Wärmebehandlung ist das Nassdampfverfahren. Es werden im Wesentlichen nur ein Dampferzeuger und Abdeckplanen für den Beton benötigt. Die Temperatur im Bedampfungsraum ist überall gleich und es können keine Auswaschungen an der Betonoberfläche durch Kondenswasser auftreten. Eine solche Behandlung kann auch durch eine Erwärmung des Betons mit Heißluft erzielt werden. Um eine Austrocknung der Betonoberfläche zu verhindern, muss der Beton wie bei allen Wärmebehandlungen mit Folien abgedeckt oder mit Wasser besprüht werden. Eine weitere Variante der Wärmebehandlung kann durch eine Beheizung mit Infrarot-Strahlern erfolgen. Die Strahler befinden sich in einer Wärmekammer und bestrahlen ausschließlich das zu erwärmende Objekt. So geht nur sehr wenig Energie an die Umgebung verloren. Bei großen Bauteilen wird ein kombiniertes Verfahren angewendet. Die Schalung wird durch einen Wärmeträger wie z.B. Öl, Dampf, Wasser oder elektrische Heizdrähte beheizt, während die Oberseite wärmedämmend abgedeckt wird <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Nachbehandlung===<br />
<br />
Bei Außenbauteilen kann die Dauerhaftigkeit durch eine Nachbehandlung des Betons zum Zeitpunkt des Abkühlens wesentlich gesteigert werden. Dies erfolgt in Form einer Feuchtebehandlung oder eines aufgesprühten Nachbehandlungsfilms, der die Dichtigkeit der Betonoberfläche verbessert. So wird der Beton im eingebauten Zustand widerstandsfähiger gegen Frost und Abnutzungen, da weniger Wasser, Kohlendioxid und Schadstoffe eindringen können. Die erhärtende Oberfläche des noch jungen Betons kann aus ästhetischen Gründen weiter bearbeitet werden. Um die Betonzuschläge freizulegen, wird die Mörtelhaut des Betons mittels Absäuern, Schleifen, Sand- oder Wasserstrahlen entfernt. So können Oberflächenformen wie z.B. Waschbeton erzielt werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Beschichtungen===<br />
<br />
Eine weitere Variante zum Schutz der Fertigteile kann durch Beschichtungen erzielt werden. Die jeweiligen Beschichtungen für Außenbauteile sollen alkali-, licht- und wasserbeständig sein. In einigen Fällen ist auch die Durchlässigkeit für Wasserdampf gefordert, um Wärmeschwankungen der Umgebung auszugleichen. Die Dauerhaftigkeit des Betons wird so ebenfalls verbessert <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Beschichtungen, wie Siloxane oder Acrylharze, weisen eine geringe Schichtdicke auf und sind später nicht sichtbar. Anders ist es bei den Versiegelungen, sie enthalten Lösungen oder Dispersionen unter Zusatz von Pigmenten. Bei der aufgetragenen Lasur (Versiegelung) wird die Oberflächenstruktur des Betons beibehalten. Lediglich die Betonfarbe kann sich durch die Pigmente in der dünnen Schicht leicht im Ton ändern. Eine drastische Veränderung des Oberflächenfarbtons erreicht man mit deckenden Anstrichen, welche in allen Farbtönen erhältlich sind. Bei diesen handelt es sich meistens um Dispersionen, welche eine zirka doppelt so dicke Schicht wie die einer Lasur aufweisen. Des Weiteren gibt es auch Beschichtungen in Form von Putz oder Verkleidungen mit Naturstein- oder keramischen Platten. Diese Art von Beschichtungen fordert eine äußerst vorsichtige Handhabung bei [[Fertigteile - Transport und Montage|Transport und Montage]], wenn die Verkleidung direkt im Werk aufgebracht wird. Sollte sie erst nach der Montage aufgebracht werden, können so kleinere Beschädigungen überdeckt werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Bewehrungstechnik bei der Werksfertigung==<br />
<br />
[[Datei:Bewehrung einer Brandwandplatte .jpg|right|thumb|250px|vorgefertigte Bewehrung einer Brandwandplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
[[Datei:Vorgefertigte Stegbewehrung für eine TT-Doppelstegplatte.jpg|right|thumb|250px|Stegbewehrung einer Rippenplatte (TT-Doppelstegplatte) <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Der Bewehrung ist besondere Aufmerksamkeit zu schenken, da sie im Mittel 20% der Gesamtkosten eines Fertigteils ausmacht und für die Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit maßgebend ist. Aus diesem Grund muss die Bewehrung genauestens nach den Vorgaben der statischen Berechnung eingebaut werden. Des Weiteren ist auf eine möglichst wirtschaftliche Bewehrungsführung und eine ausreichende [[Betondeckung|Betondeckung]] mit Hilfe von Abstandhaltern zu achten <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Verarbeitung===<br />
<br />
In vielen Fertigteilwerken wird Betonstabstahl und gewendelte Bügelbewehrung mit den Durchmessern 6 bis 14 mm direkt vom Ring verarbeitet. Das hat den Vorteil, dass kein Verschnitt entsteht und die Verarbeitungskosten geringer ausfallen. Um den Betonstahl vom Ring zu geraden Stäben zu verarbeiten, werden automatische Richt- und Abschneideanlagen, sowie Bügelbiegeautomaten eingesetzt. Sie greifen auf bis zu vier verschiedenen Durchmessern zu und verarbeiten diese. In Zukunft wird auch immer mehr eine prozessgesteuerte Betonstahlverlegung erfolgen. Vollautomatische Schweißstationen, welche gerichtete und geschnittene Stäbe vom Ring zu flächigen Bewehrungen verschweißen, kommen bereits zur Anwendung <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Einbau===<br />
<br />
Bei der baulichen Durchbildung der einzubauenden Bewehrung muss darauf geachtet werden, dass die Passung und Einbaubarkeit umsetzbar ist. Es ist zu berücksichtigen, dass der tatsächliche Außendurchmesser ca. 20% größer ist als der Nenndurchmesser. Dies kann sonst bei sich kreuzenden oder dicht nebeneinander liegenden Stäben zu Problemen führen. Es ist stets zu beachten, dass die Bewehrungskörbe auch mit teilweise verschachtelt angeordneter Bewehrung (z.B. Konsolen) herstellbar sind und sich gut in den Korb einfädeln lassen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Bei Stabförmigen Elementen, wie [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Balken]] und [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]], wird der Bewehrungskorb in der Regel außerhalb der Schalung mit geschlossenen Bügeln geflochten. Die Bewehrung von Deckenelementen wie z.B.[[Fertigteile - Übersicht#Rippenplatte|TT-Platten]], [[Fertigteile - Übersicht#Elementdecke|Elementdecken]] oder [[Fertigteile - Übersicht#Fertigdecke|Hohlplatten]] werden meist direkt in ihrer Schalung verlegt. Werden Balken oder Plattenbalken innerhalb der Schalung bewehrt, lässt sich der Einbau mit offenen Bügelkörben, welche mit Kappenbügeln geschlossen werden, wesentlich leichter realisieren <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Stahlsorten===<br />
<br />
In den Fertigteilwerken wird der nach DIN 488 definierte Betonstahl verwendet. Das heißt für Betonstabstahl wird ausschließlich B500B (gerippt, hochduktil) genutzt. Für Betonstahlmatten, Bewehrungsdraht oder anderen Betonstahlerzeugnissen darf B500A (gerippt, normal duktil), B500B (gerippt, hochduktil), B500A+G (glatt, normal duktil) und B500A+P (flache Profilierung, normal duktil) zur Anwendung kommen <ref name = "Q1"></ref>. Des Weiteren kommen nur noch schweißbare Stähle zum Einsatz, welche dem Fertigteilbau mit seinen vielen Einbauteilen für die Verbindungselemente zugute kommt <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen von Sonderstählen gibt es für:<br />
: • Betonrippenstahl BSt 500 S-GEWI, welcher aufgewalzte Gewinderippen für Bewehrungsverbindungen aufweist <ref name = "Q1"></ref>. <br />
: • Feuerverzinkte Betonstähle, die eine Bewehrungskorrosion durch Carbonatisierung dauerhaft unterbindet (Vorteilhaft für Sichtbeton), aber nach der Verzinkung nicht verschweißt werden dürfen <ref name = "Q3"> Baulinks, feuerverzinkter Betonstahl, https://www.baulinks.de/webplugin/2017/1534.php4 </ref>.<br />
: • Betonstabstahl mit erhöhtem Korrosionswiderstand, auch bekannt als nichtrostender Stahl, der zum Schweißen geeignet ist <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Qualitätssicherung und Güteüberwachung==<br />
<br />
Heutzutage ist das Ziel eines jeden Fertigteilherstellers von vorn herein eine hohe Qualität für ein Produkt einzuplanen. Zu der eigenverantwortlichen Qualitätssicherung gehören alle Maßnahmen, die während der Herstellung und der Nutzung eines Bauwerkes zu der notwendigen Sicherheit und Qualität beitragen. Dies wird durch folgende Maßnahmen sichergestellt: Eine fachgerechte Planung inklusive der Auswahl einer geeigneten Bauart, Verbindungstechnik sowie eine statisch und bauphysikalisch korrekte Bemessung der Konstruktion. Des Weiteren spielen die Rohstoffauswahl, sorgfältige und maßhaltige Herstellung, artgerechte Lagerung, akkurate [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]], geeignete Instandhaltungsmaßnahmen und werkseitige Produktionskontrollen eine große Rolle <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Güteüberwachung===<br />
<br />
Die Güteüberwachung von Fertigteilen erfolgt unter anderem nach DIN 1045 und besteht aus der Eigenüberwachung kombiniert mit einer Betonprüfstelle und der Fremdüberwachung <ref name = "Q1"></ref>. Bei der Güteüberwachung wird zwischen zwei Betonkategorien unterschieden. '''Kategorie 1 ''' umfasst Betone für untergeordnete Zwecke und wird nur durch die Hersteller überwacht. Betone der '''Kategorie 2 ''' unterliegen der Aufsicht eines Betonfachmannes während der Herstellung <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Eigenüberwachung===<br />
<br />
Die Eigenüberwachung betrifft Sichtprüfungen der Ausgangsstoffe und Kontrollen der Lieferscheine. Am werkseitig hergestellten Beton werden Eignungsprüfungen durchgeführt und deren Eigenschaften überwacht. Vor dem Betonieren sind Maßhaltigkeit und Stabilität der Schalung, die Lage von Dämmschichten, Einbauteilen, Aussparungen und der Bewehrung sowie die [[Betondeckung|Betondeckung]] zu überprüfen. Während der Herstellung werden die klimatischen Bedingungen aufgezeichnet. Erforderliche Wärme- und Nachbehandlungen sind zu überwachen. Nach der Fertigung erfolgen Sichtkontrollen auf Beschädigungen, zerstörungsfreie Prüfung der Betondruckfestigkeit sowie Kennzeichnung der Teile inklusive wichtiger Hinweise für [[Fertigteile - Transport und Montage|Transport und Montage]]. Die im Werk genutzten Geräte werden auf ihre Funktion überprüft. Bei Standardbauteilen oder großen Serien werden die wesentlichen Eigenschaften stichprobenartig überwacht <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Fremdüberwachung===<br />
<br />
Die bereits erwähnte Fremdüberwachung erfolgt meist zweimal im Jahr und deckt die Herstellanforderungen von Betonwaren und Standardbauteilen ab <ref name = "Q1"></ref>. Die Ergebnisse des Überwachungsbesuchs werden in Prüfzeugnissen und Überwachungsberichten dokumentiert. Diese fließen dann in Produkt- und Übereinstimmungszertifikate sowie in werkseigene Produktionskontrollzertifikate ein <ref name = "Q2"></ref>. Nicht erfasst von der Fremdüberwachung werden oftmals [[Fertigteile - Herstellung#Fertigung von Kleinserien|kleinere Serien]], welche nach individueller statischer Berechnung gefertigt sind. Diese unterliegen jedoch der Bauüberwachung gemäß den jeweiligen Landesbauordnungen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Quellen==<br />
<br />
<references/><br />
<br />
{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-white.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite in Bearbeitung|}}<br />
<br />
[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Fertigteile_-_Herstellung&diff=14805Fertigteile - Herstellung2023-10-03T16:58:06Z<p>Gbolle: /* Umlaufverfahren */</p>
<hr />
<div>[[Datei:Einbau der Bewehrung für ein Fertigteil2.jpg|right|thumb|500px|Einbau der Bewehrung für ein Fertigteil <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Diese Seite gibt eine Übersicht zu den Fertigungsverfahren von Betonfertigteilen und deren Besonderheiten.<br />
<br />
==Toleranzen==<br />
<br />
Bei der Herstellung und [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] von Bauteilen können Maßabweichungen nicht vermieden werden. Im Fertigteilbau und insbesondere im Systembau sind nachträgliche Anpassungen vor Ort aber nicht akzeptabel. Daher müssen Fertigteilsysteme so geplant und entworfen werden, dass die Montage und der Ausgleich von Toleranzen auf einfache Weise möglich ist. Maßabweichungen können Auswirkungen auf die Standsicherheit, Funktionsfähigkeit und die Wirtschaftlichkeit haben <ref name = "Q1"> Peter Bindseil, Stahlbetonbau Fertigteile nach Eurocode 2 - Konstruktion - Berechnung - Ausführung, 4. Auflage, Köln, 2012 </ref>.<br />
<br />
Toleranzen für die Einzelbauteile sind in DIN 18201, DIN 18202, DIN 18203 und DIN 1045-1 festgelegt. Sie gehen auf die Aspekte der Standsicherheit und Funktionsfähigkeit ein. Höhere Genauigkeiten aus beispielsweise ästhetischen Gründen bringen eine exponentielle Erhöhung der Kosten mit sich. Maßabweichungen können vielfältige Ursachen haben. Sie können beispielsweise durch Maßgebungsfehler (Mess-und Markierungsfehler bei Herstellung und Montage), durch Arbeitsfehler (Schalungsherstellung, Platzierung von einzubetonierenden Einbauteilen, Montage von [[Fertigteile - Transport und Montage#Lager (Elastomere)|Lagern]]) oder durch material- und verschleißbedingte Fehler (Verformungen der Schalung) verursacht werden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Fertigungsverfahren==<br />
<br />
In den vergangenen Jahren hat sich die Werksfertigung zu mechanisierten und automatisierten Verfahren unter Verwendung von CAD/CAM-Technologie entwickelt. Die meisten industrialisierten Fertigungsmethoden lassen sich dem Umlaufverfahren oder der Bahnenfertigung zuordnen <ref name = "Q2"> Hubert Bachmann, Alfred Steinle, Volker Hahn, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 2. aktualisierte Auflage, Berlin, 2010 </ref>.<br />
<br />
===Umlaufverfahren===<br />
<br />
Das Umlaufverfahren ist auf große Flexibilität ausgelegt und kommt bei der Herstellung von Wandtafeln, Deckentafeln, Treppenelementen und stabförmigen Fertigteilen zum Einsatz. Die Elemente werden auf Paletten mithilfe von Rollenförderern oder Schiebebühnen durch das Werk von einem Arbeitsgang zum nächsten befördert. Dieses Verfahren bringt zwei grundsätzliche Vorteile mit sich. Zum einen kann der Produktionsablauf besser organisiert werden, da die notwendigen Materialien an der speziell eingerichteten Station bereitgestellt und optimal eingebaut werden können. Zum anderen werden die Anlagenkosten reduziert, weil z. B. Rüttler oder die Kipphydraulikausrüstung nur an einer bestimmten Station benötigt werden. Neben dem horizontalen Umlaufverfahren gibt es auch das platzsparende vertikale Umlaufverfahren, welches zwei Ebenen mit Hub- und Absenkstationen verbindet. Auf den Längsbändern der oberen Ebene erfolgt die eigentliche Fertigung, während das Aushärten in der unteren Ebene geschieht <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Bahnenfertigung===<br />
<br />
Die Bahnenfertigung kommt bei der Herstellung von [[Fertigteile - Übersicht#Deckenelemente|Deckenplatten]] zum Einsatz. Hier werden mehrere Fertigteile auf bis zu 200 Meter langen Bahnen einzeln hintereinander hergestellt. Die Fertigteile sind an ihre Position auf den Bahnen gebunden und die Arbeitskolonnen, welche für die Arbeitsschritte zuständig sind, wandern von Station zu Station <ref name = "Q1"></ref>. Im Laufe der Zeit hat sich die Fertigung weiter zur Palettenfertigung mit automatischen Stapelanlagen in den Härtekammern entwickelt. Ein großer Vorteil der Bahnenfertigung ist der hohe Mechanisierungsgrad. Denn bei vorgespannten Platten werden die Spannlitzen automatisch verlegt, der Betonstrang wird mit einer fahrbaren Betonsäge vollautomatisch getrennt und die Reinigung der Bahnen erfolgt maschinell. Bei der Bahnenfertigung wird zwischen der Fertigung mittels Gleitfertiger und Extruder unterschieden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Bei der Fertigung mittels Gleitfertiger, wird eine Gleitschalung mit Hilfe einer Winde über die Fertigungsbahn gezogen. Auf dem Fertiger befindet sich eine aufgesetzte Beschickungseinheit, die mit verschiedenen Einfüll- und Verdichtungsstufen arbeitet und in zwei bis drei Durchgängen den Querschnitt abschnittsweise aufbaut <ref name = "Q1"></ref>. Die untere Maschineneinheit kann für unterschiedliche Querschnittsformen ausgetauscht werden <ref name = "Q2"></ref>. <br />
<br />
Die Fertigung mittels Extruder, arbeitet nach dem Rückstoßprinzip. Für dieses Verfahren ist ein sehr steifer Beton mit einer hohen Frühstandfestigkeit und einer hohen Endfestigkeit erforderlich. Der Extruder enthält ein Betonsilo, aus dem der Beton durch Schnecken in einem Durchgang in die profilbildenden Zonen gepresst und durch Hochfrequenzrüttler verdichtet wird <ref name = "Q1"></ref>. Dann drückt er sich von dem gefertigten Betonstrang ab und schiebt sich selbsttätig vorwärts <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Fertigung von Kleinserien===<br />
<br />
[[Datei:Fertigung einer Sandwichplatte.jpg|right|thumb|250px|Kleinserienfertigung einer Sandwichplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Fertigteile, die nur in kleinen Serien oder wegen ihrer Größe oder Vorspannung in speziellen Schalungen gefertigt werden müssen, werden auf konventionellen Schaltischen hergestellt. Dies kann bei [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Bindern]], vorgespannten [[Fertigteile - Übersicht#Rippenplatte|TT-Platten]], ungleichmäßigen [[Fertigteile - Übersicht#Wandelemente|Wandplatten]] und [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]] der Fall sein. Um das Ausschalen der Bauteile zu vereinfachen, wird oftmals vor dem Betonieren ein Trennmittel auf die Schalung aufgetragen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Beton im Fertigteilbau==<br />
<br />
[[Datei:Fertigteilträger während des Betoniervorgangs.jpg|right|thumb|250px|Betoniervorgang Fertigteilträger <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
===Verarbeitungseigenschaften===<br />
<br />
Der im Fertigteilwerk verwendete Beton hat gegenüber Ortbeton andere Anforderungen zu erfüllen. So sind beispielsweise, die auf der Baustelle wichtigen Eigenschaften wie eine lange Verarbeitungsdauer und langsame Wärmeentwicklung, im Fertigteilwerk unerwünscht. Der Frischbeton im Werk sollte sich leicht schütten lassen, um nicht im Betonkübel oder an der Schüttrinne kleben zu bleiben. Weitestgehend wird auf Mischungsbestandteile mit unterschiedlichen Rohdichten verzichtet. So wird verhindert, dass sich der eingefüllte Beton in der Schalung entmischt <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Demnach würden Leichtzuschläge aufschwimmen und sich Schwerzuschläge absetzen. Das enthaltene Wasser würde sich aufgrund der geringen Dichte absondern und zum „Bluten“ führen. Dies lässt sich mit einer guten Betonzusammensetzung verhindern. Dabei sollte ein Beton mit geringem Wasseranteil oder ein gut wasserhaltender, früh erstarrender Zement mit einem Größtkorn von maximal 16 mm gewählt werden. Diese Zusammensetzung führt zu einem raschen Ansteifen des Betons, sodass sich das Wasser nicht absondern kann. Die kurze Misch- und Einfülldauer des Betons, sowie die erweiterten Verdichtungsmöglichkeiten gestatten es, eine steife bis plastische Betonkonsistenz zu verwenden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Festigkeit===<br />
<br />
Besonders bei Fertigteilen, die in konventionellen Schalungen hergestellt werden, soll der Beton möglichst schnell erhärten, um ein zeitnahes Ausformen zu ermöglichen. Die Verwendung von wenig Anmachwasser im Beton kann folgende Vorteile mit sich bringen <ref name = "Q2"></ref>:<br />
<br />
: • Rasches Erstarren, so kann die obenliegenden Betonfläche früh geglättet werden und eine bessere [[Fertigteile - Herstellung#Wärmebehandlung|Wärmebehandlung]] des Betons erfolgen.<br />
: • Hohe Standfestigkeit, ohne Verformungen unmittelbar nach dem Verdichten. Dies ermöglicht, dass frühe Entfernen der Seitenschalungen.<br />
: • Eine frühe Betonfestigkeit ermöglicht frühes Ausformen und frühe [[Fertigteile - Herstellung#Nachbehandlung|Nachbehandlungsmaßnahmen]].<br />
: • Wenige Betonporen, die einen dichten und festen Beton mit sich bringen.<br />
: • Geringes [[Schwinden|Schwinden]], das die Maßhaltigkeit fördert und wenig bis keine Risse verursacht.<br />
<br />
===Betonarten===<br />
<br />
Im Folgenden werden die gängigsten Betone aufgeführt, die im Fertigteilbau verwendet werden. Alle genannten Betone sind durch ihre direkte Herstellung, optimale Verarbeitung, vorhandene Schalungstechnik und der günstigen Umgebungsbedingungen für die Verarbeitung im Fertigteilwerk prädestiniert <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Normalfeste Betone bis C50/60, hochfeste Betone bis C80/95, Leichtbetone bis LC60/66 und selbstverdichtender Beton sind bauaufsichtlich eingeführt und dürfen ohne Einschränkungen angewendet werden. Stahlfaserbetone und Betone der Festigkeitsklasse C90/105 und C100/115 benötigen eine bauaufsichtliche Zulassung oder eine Zustimmung im Einzelfall. In einigen Fällen kommen auch Spezialbetone wie wasserdichte-, säurebeständige-, frostbeständige-, textilbewehrte-, ultrahochfeste-, farbige- und Faserbetone zur Anwendung. In den meisten Fällen wird ein Beton C35/45 oder C45/55 mit steifer Konsistenz, rasch erhärtendem Zement (42,5 R oder 52,5 R) und einem niedrigen Wasserzementwert verwendet <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Wärmebehandlung===<br />
<br />
Die Erhärtungsphase von den Fertigteilen ist oftmals sehr kurz, denn sie richtet sich danach, wie viel Zeit für den Betonier- und Ausschalvorgang eingeplant ist. Erhärtungsphasen von 4 Stunden sind keine Seltenheit. Wenn die Gegebenheiten es zulassen, wird eine Betonsorte mit langer Erstarrungszeit verwendet. So wird gewährleistet, dass sich der Beton gut verarbeiten lässt. Um die anschließende Zementreaktion im Beton zu beschleunigen wird er solange erwärmt, bis die gewünschte Festigkeit erreicht ist <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Die einfachste Wärmebehandlung ist das Nassdampfverfahren. Es werden im Wesentlichen nur ein Dampferzeuger und Abdeckplanen für den Beton benötigt. Die Temperatur im Bedampfungsraum ist überall gleich und es können keine Auswaschungen an der Betonoberfläche durch Kondenswasser auftreten. Eine solche Behandlung kann auch durch eine Erwärmung des Betons mit Heißluft erzielt werden. Um eine Austrocknung der Betonoberfläche zu verhindern, muss der Beton wie bei allen Wärmebehandlungen mit Folien abgedeckt oder mit Wasser besprüht werden. Eine weitere Variante der Wärmebehandlung kann durch eine Beheizung mit Infrarot-Strahlern erfolgen. Die Strahler befinden sich in einer Wärmekammer und bestrahlen ausschließlich das zu erwärmende Objekt. So geht nur sehr wenig Energie an die Umgebung verloren. Bei großen Bauteilen wird ein kombiniertes Verfahren angewendet. Die Schalung wird durch einen Wärmeträger wie z.B. Öl, Dampf, Wasser oder elektrische Heizdrähte beheizt, während die Oberseite wärmedämmend abgedeckt wird <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Nachbehandlung===<br />
<br />
Bei Außenbauteilen kann die Dauerhaftigkeit durch eine Nachbehandlung des Betons zum Zeitpunkt des Abkühlens wesentlich gesteigert werden. Dies erfolgt in Form einer Feuchtebehandlung oder eines aufgesprühten Nachbehandlungsfilms, der die Dichtigkeit der Betonoberfläche verbessert. So wird der Beton im eingebauten Zustand widerstandsfähiger gegen Frost und Abnutzungen, da weniger Wasser, Kohlendioxid und Schadstoffe eindringen können. Die erhärtende Oberfläche des noch jungen Betons kann aus ästhetischen Gründen weiter bearbeitet werden. Um die Betonzuschläge freizulegen, wird die Mörtelhaut des Betons mittels Absäuern, Schleifen, Sand- oder Wasserstrahlen entfernt. So können Oberflächenformen wie z.B. Waschbeton erzielt werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Beschichtungen===<br />
<br />
Eine weitere Variante zum Schutz der Fertigteile kann durch Beschichtungen erzielt werden. Die jeweiligen Beschichtungen für Außenbauteile sollen alkali-, licht- und wasserbeständig sein. In einigen Fällen ist auch die Durchlässigkeit für Wasserdampf gefordert, um Wärmeschwankungen der Umgebung auszugleichen. Die Dauerhaftigkeit des Betons wird so ebenfalls verbessert <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Beschichtungen, wie Siloxane oder Acrylharze, weisen eine geringe Schichtdicke auf und sind später nicht sichtbar. Anders ist es bei den Versiegelungen, sie enthalten Lösungen oder Dispersionen unter Zusatz von Pigmenten. Bei der aufgetragenen Lasur (Versiegelung) wird die Oberflächenstruktur des Betons beibehalten. Lediglich die Betonfarbe kann sich durch die Pigmente in der dünnen Schicht leicht im Ton ändern. Eine drastische Veränderung des Oberflächenfarbtons erreicht man mit deckenden Anstrichen, welche in allen Farbtönen erhältlich sind. Bei diesen handelt es sich meistens um Dispersionen, welche eine zirka doppelt so dicke Schicht wie die einer Lasur aufweisen. Des Weiteren gibt es auch Beschichtungen in Form von Putz oder Verkleidungen mit Naturstein- oder keramischen Platten. Diese Art von Beschichtungen fordert eine äußerst vorsichtige Handhabung bei [[Fertigteile - Transport und Montage|Transport und Montage]], wenn die Verkleidung direkt im Werk aufgebracht wird. Sollte sie erst nach der Montage aufgebracht werden, können so kleinere Beschädigungen überdeckt werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Bewehrungstechnik bei der Werksfertigung==<br />
<br />
[[Datei:Bewehrung einer Brandwandplatte .jpg|right|thumb|250px|vorgefertigte Bewehrung einer Brandwandplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
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[[Datei:Vorgefertigte Stegbewehrung für eine TT-Doppelstegplatte.jpg|right|thumb|250px|Stegbewehrung einer Rippenplatte (TT-Doppelstegplatte) <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Der Bewehrung ist besondere Aufmerksamkeit zu schenken, da sie im Mittel 20% der Gesamtkosten eines Fertigteils ausmacht und für die Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit maßgebend ist. Aus diesem Grund muss die Bewehrung genauestens nach den Vorgaben der statischen Berechnung eingebaut werden. Des Weiteren ist auf eine möglichst wirtschaftliche Bewehrungsführung und eine ausreichende [[Betondeckung|Betondeckung]] mit Hilfe von Abstandhaltern zu achten <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Verarbeitung===<br />
<br />
In vielen Fertigteilwerken wird Betonstabstahl und gewendelte Bügelbewehrung mit den Durchmessern 6 bis 14 mm direkt vom Ring verarbeitet. Das hat den Vorteil, dass kein Verschnitt entsteht und die Verarbeitungskosten geringer ausfallen. Um den Betonstahl vom Ring zu geraden Stäben zu verarbeiten, werden automatische Richt- und Abschneideanlagen, sowie Bügelbiegeautomaten eingesetzt. Sie greifen auf bis zu vier verschiedenen Durchmessern zu und verarbeiten diese. In Zukunft wird auch immer mehr eine prozessgesteuerte Betonstahlverlegung erfolgen. Vollautomatische Schweißstationen, welche gerichtete und geschnittene Stäbe vom Ring zu flächigen Bewehrungen verschweißen, kommen bereits zur Anwendung <ref name = "Q2"></ref>.<br />
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===Einbau===<br />
<br />
Bei der baulichen Durchbildung der einzubauenden Bewehrung muss darauf geachtet werden, dass die Passung und Einbaubarkeit umsetzbar ist. Es ist zu berücksichtigen, dass der tatsächliche Außendurchmesser ca. 20% größer ist als der Nenndurchmesser. Dies kann sonst bei sich kreuzenden oder dicht nebeneinander liegenden Stäben zu Problemen führen. Es ist stets zu beachten, dass die Bewehrungskörbe auch mit teilweise verschachtelt angeordneter Bewehrung (z.B. Konsolen) herstellbar sind und sich gut in den Korb einfädeln lassen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Bei Stabförmigen Elementen, wie [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Balken]] und [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]], wird der Bewehrungskorb in der Regel außerhalb der Schalung mit geschlossenen Bügeln geflochten. Die Bewehrung von Deckenelementen wie z.B.[[Fertigteile - Übersicht#Rippenplatte|TT-Platten]], [[Fertigteile - Übersicht#Elementdecke|Elementdecken]] oder [[Fertigteile - Übersicht#Fertigdecke|Hohlplatten]] werden meist direkt in ihrer Schalung verlegt. Werden Balken oder Plattenbalken innerhalb der Schalung bewehrt, lässt sich der Einbau mit offenen Bügelkörben, welche mit Kappenbügeln geschlossen werden, wesentlich leichter realisieren <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Stahlsorten===<br />
<br />
In den Fertigteilwerken wird der nach DIN 488 definierte Betonstahl verwendet. Das heißt für Betonstabstahl wird ausschließlich B500B (gerippt, hochduktil) genutzt. Für Betonstahlmatten, Bewehrungsdraht oder anderen Betonstahlerzeugnissen darf B500A (gerippt, normal duktil), B500B (gerippt, hochduktil), B500A+G (glatt, normal duktil) und B500A+P (flache Profilierung, normal duktil) zur Anwendung kommen <ref name = "Q1"></ref>. Des Weiteren kommen nur noch schweißbare Stähle zum Einsatz, welche dem Fertigteilbau mit seinen vielen Einbauteilen für die Verbindungselemente zugute kommt <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen von Sonderstählen gibt es für:<br />
: • Betonrippenstahl BSt 500 S-GEWI, welcher aufgewalzte Gewinderippen für Bewehrungsverbindungen aufweist <ref name = "Q1"></ref>. <br />
: • Feuerverzinkte Betonstähle, die eine Bewehrungskorrosion durch Carbonatisierung dauerhaft unterbindet (Vorteilhaft für Sichtbeton), aber nach der Verzinkung nicht verschweißt werden dürfen <ref name = "Q3"> Baulinks, feuerverzinkter Betonstahl, https://www.baulinks.de/webplugin/2017/1534.php4 </ref>.<br />
: • Betonstabstahl mit erhöhtem Korrosionswiderstand, auch bekannt als nichtrostender Stahl, der zum Schweißen geeignet ist <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Qualitätssicherung und Güteüberwachung==<br />
<br />
Heutzutage ist das Ziel eines jeden Fertigteilherstellers von vorn herein eine hohe Qualität für ein Produkt einzuplanen. Zu der eigenverantwortlichen Qualitätssicherung gehören alle Maßnahmen, die während der Herstellung und der Nutzung eines Bauwerkes zu der notwendigen Sicherheit und Qualität beitragen. Dies wird durch folgende Maßnahmen sichergestellt: Eine fachgerechte Planung inklusive der Auswahl einer geeigneten Bauart, Verbindungstechnik sowie eine statisch und bauphysikalisch korrekte Bemessung der Konstruktion. Des Weiteren spielen die Rohstoffauswahl, sorgfältige und maßhaltige Herstellung, artgerechte Lagerung, akkurate [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]], geeignete Instandhaltungsmaßnahmen und werkseitige Produktionskontrollen eine große Rolle <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Güteüberwachung===<br />
<br />
Die Güteüberwachung von Fertigteilen erfolgt unter anderem nach DIN 1045 und besteht aus der Eigenüberwachung kombiniert mit einer Betonprüfstelle und der Fremdüberwachung <ref name = "Q1"></ref>. Bei der Güteüberwachung wird zwischen zwei Betonkategorien unterschieden. '''Kategorie 1 ''' umfasst Betone für untergeordnete Zwecke und wird nur durch die Hersteller überwacht. Betone der '''Kategorie 2 ''' unterliegen der Aufsicht eines Betonfachmannes während der Herstellung <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Eigenüberwachung===<br />
<br />
Die Eigenüberwachung betrifft Sichtprüfungen der Ausgangsstoffe und Kontrollen der Lieferscheine. Am werkseitig hergestellten Beton werden Eignungsprüfungen durchgeführt und deren Eigenschaften überwacht. Vor dem Betonieren sind Maßhaltigkeit und Stabilität der Schalung, die Lage von Dämmschichten, Einbauteilen, Aussparungen und der Bewehrung sowie die [[Betondeckung|Betondeckung]] zu überprüfen. Während der Herstellung werden die klimatischen Bedingungen aufgezeichnet. Erforderliche Wärme- und Nachbehandlungen sind zu überwachen. Nach der Fertigung erfolgen Sichtkontrollen auf Beschädigungen, zerstörungsfreie Prüfung der Betondruckfestigkeit sowie Kennzeichnung der Teile inklusive wichtiger Hinweise für [[Fertigteile - Transport und Montage|Transport und Montage]]. Die im Werk genutzten Geräte werden auf ihre Funktion überprüft. Bei Standardbauteilen oder großen Serien werden die wesentlichen Eigenschaften stichprobenartig überwacht <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Fremdüberwachung===<br />
<br />
Die bereits erwähnte Fremdüberwachung erfolgt meist zweimal im Jahr und deckt die Herstellanforderungen von Betonwaren und Standardbauteilen ab <ref name = "Q1"></ref>. Die Ergebnisse des Überwachungsbesuchs werden in Prüfzeugnissen und Überwachungsberichten dokumentiert. Diese fließen dann in Produkt- und Übereinstimmungszertifikate sowie in werkseigene Produktionskontrollzertifikate ein <ref name = "Q2"></ref>. Nicht erfasst von der Fremdüberwachung werden oftmals [[Fertigteile - Herstellung#Fertigung von Kleinserien|kleinere Serien]], welche nach individueller statischer Berechnung gefertigt sind. Diese unterliegen jedoch der Bauüberwachung gemäß den jeweiligen Landesbauordnungen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Quellen==<br />
<br />
<references/><br />
<br />
{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-white.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite in Bearbeitung|}}<br />
<br />
[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Fertigteile_-_Herstellung&diff=14804Fertigteile - Herstellung2023-10-03T16:56:02Z<p>Gbolle: </p>
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<div>[[Datei:Einbau der Bewehrung für ein Fertigteil2.jpg|right|thumb|500px|Einbau der Bewehrung für ein Fertigteil <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Diese Seite gibt eine Übersicht zu den Fertigungsverfahren von Betonfertigteilen und deren Besonderheiten.<br />
<br />
==Toleranzen==<br />
<br />
Bei der Herstellung und [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] von Bauteilen können Maßabweichungen nicht vermieden werden. Im Fertigteilbau und insbesondere im Systembau sind nachträgliche Anpassungen vor Ort aber nicht akzeptabel. Daher müssen Fertigteilsysteme so geplant und entworfen werden, dass die Montage und der Ausgleich von Toleranzen auf einfache Weise möglich ist. Maßabweichungen können Auswirkungen auf die Standsicherheit, Funktionsfähigkeit und die Wirtschaftlichkeit haben <ref name = "Q1"> Peter Bindseil, Stahlbetonbau Fertigteile nach Eurocode 2 - Konstruktion - Berechnung - Ausführung, 4. Auflage, Köln, 2012 </ref>.<br />
<br />
Toleranzen für die Einzelbauteile sind in DIN 18201, DIN 18202, DIN 18203 und DIN 1045-1 festgelegt. Sie gehen auf die Aspekte der Standsicherheit und Funktionsfähigkeit ein. Höhere Genauigkeiten aus beispielsweise ästhetischen Gründen bringen eine exponentielle Erhöhung der Kosten mit sich. Maßabweichungen können vielfältige Ursachen haben. Sie können beispielsweise durch Maßgebungsfehler (Mess-und Markierungsfehler bei Herstellung und Montage), durch Arbeitsfehler (Schalungsherstellung, Platzierung von einzubetonierenden Einbauteilen, Montage von [[Fertigteile - Transport und Montage#Lager (Elastomere)|Lagern]]) oder durch material- und verschleißbedingte Fehler (Verformungen der Schalung) verursacht werden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Fertigungsverfahren==<br />
<br />
In den vergangenen Jahren hat sich die Werksfertigung zu mechanisierten und automatisierten Verfahren unter Verwendung von CAD/CAM-Technologie entwickelt. Die meisten industrialisierten Fertigungsmethoden lassen sich dem Umlaufverfahren oder der Bahnenfertigung zuordnen <ref name = "Q2"> Hubert Bachmann, Alfred Steinle, Volker Hahn, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 2. aktualisierte Auflage, Berlin, 2010 </ref>.<br />
<br />
===Umlaufverfahren===<br />
<br />
Das Umlaufverfahren ist auf große Flexibilität ausgelegt und kommt bei der Herstellung von Wandtafeln, Deckentafeln, Treppenelementen und stabförmigen Fertigteilen zum Einsatz. Die Elemente werden auf Paletten mithilfe von Rollenförderern oder Schiebebühnen durch das Werk von einem Arbeitsgang zum nächsten befördert. Dieses Verfahren bringt zwei grundsätzliche Vorteile mit sich. Zum einen kann der Produktionsablauf besser organisiert werden, da die notwendigen Materialien an der speziell eingerichteten Station bereitgestellt und optimal eingebaut werden können. Zum anderen werden die Anlagenkosten reduziert, weil z.B. Rüttler oder die Kipphydraulikausrüstung nur an einer bestimmten Station benötigt werden. Neben dem horizontalen Umlaufverfahren gibt es auch das platzsparende vertikale Umlaufverfahren, welches zwei Ebenen mit Hub- und Absenkstationen verbindet. Auf den Längsbändern der oberen Ebene erfolgt die eigentliche Fertigung, während das Aushärten in der unteren Ebene geschieht <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Bahnenfertigung===<br />
<br />
Die Bahnenfertigung kommt bei der Herstellung von [[Fertigteile - Übersicht#Deckenelemente|Deckenplatten]] zum Einsatz. Hier werden mehrere Fertigteile auf bis zu 200 Meter langen Bahnen einzeln hintereinander hergestellt. Die Fertigteile sind an ihre Position auf den Bahnen gebunden und die Arbeitskolonnen, welche für die Arbeitsschritte zuständig sind, wandern von Station zu Station <ref name = "Q1"></ref>. Im Laufe der Zeit hat sich die Fertigung weiter zur Palettenfertigung mit automatischen Stapelanlagen in den Härtekammern entwickelt. Ein großer Vorteil der Bahnenfertigung ist der hohe Mechanisierungsgrad. Denn bei vorgespannten Platten werden die Spannlitzen automatisch verlegt, der Betonstrang wird mit einer fahrbaren Betonsäge vollautomatisch getrennt und die Reinigung der Bahnen erfolgt maschinell. Bei der Bahnenfertigung wird zwischen der Fertigung mittels Gleitfertiger und Extruder unterschieden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Bei der Fertigung mittels Gleitfertiger, wird eine Gleitschalung mit Hilfe einer Winde über die Fertigungsbahn gezogen. Auf dem Fertiger befindet sich eine aufgesetzte Beschickungseinheit, die mit verschiedenen Einfüll- und Verdichtungsstufen arbeitet und in zwei bis drei Durchgängen den Querschnitt abschnittsweise aufbaut <ref name = "Q1"></ref>. Die untere Maschineneinheit kann für unterschiedliche Querschnittsformen ausgetauscht werden <ref name = "Q2"></ref>. <br />
<br />
Die Fertigung mittels Extruder, arbeitet nach dem Rückstoßprinzip. Für dieses Verfahren ist ein sehr steifer Beton mit einer hohen Frühstandfestigkeit und einer hohen Endfestigkeit erforderlich. Der Extruder enthält ein Betonsilo, aus dem der Beton durch Schnecken in einem Durchgang in die profilbildenden Zonen gepresst und durch Hochfrequenzrüttler verdichtet wird <ref name = "Q1"></ref>. Dann drückt er sich von dem gefertigten Betonstrang ab und schiebt sich selbsttätig vorwärts <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Fertigung von Kleinserien===<br />
<br />
[[Datei:Fertigung einer Sandwichplatte.jpg|right|thumb|250px|Kleinserienfertigung einer Sandwichplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Fertigteile, die nur in kleinen Serien oder wegen ihrer Größe oder Vorspannung in speziellen Schalungen gefertigt werden müssen, werden auf konventionellen Schaltischen hergestellt. Dies kann bei [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Bindern]], vorgespannten [[Fertigteile - Übersicht#Rippenplatte|TT-Platten]], ungleichmäßigen [[Fertigteile - Übersicht#Wandelemente|Wandplatten]] und [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]] der Fall sein. Um das Ausschalen der Bauteile zu vereinfachen, wird oftmals vor dem Betonieren ein Trennmittel auf die Schalung aufgetragen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Beton im Fertigteilbau==<br />
<br />
[[Datei:Fertigteilträger während des Betoniervorgangs.jpg|right|thumb|250px|Betoniervorgang Fertigteilträger <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
===Verarbeitungseigenschaften===<br />
<br />
Der im Fertigteilwerk verwendete Beton hat gegenüber Ortbeton andere Anforderungen zu erfüllen. So sind beispielsweise, die auf der Baustelle wichtigen Eigenschaften wie eine lange Verarbeitungsdauer und langsame Wärmeentwicklung, im Fertigteilwerk unerwünscht. Der Frischbeton im Werk sollte sich leicht schütten lassen, um nicht im Betonkübel oder an der Schüttrinne kleben zu bleiben. Weitestgehend wird auf Mischungsbestandteile mit unterschiedlichen Rohdichten verzichtet. So wird verhindert, dass sich der eingefüllte Beton in der Schalung entmischt <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Demnach würden Leichtzuschläge aufschwimmen und sich Schwerzuschläge absetzen. Das enthaltene Wasser würde sich aufgrund der geringen Dichte absondern und zum „Bluten“ führen. Dies lässt sich mit einer guten Betonzusammensetzung verhindern. Dabei sollte ein Beton mit geringem Wasseranteil oder ein gut wasserhaltender, früh erstarrender Zement mit einem Größtkorn von maximal 16 mm gewählt werden. Diese Zusammensetzung führt zu einem raschen Ansteifen des Betons, sodass sich das Wasser nicht absondern kann. Die kurze Misch- und Einfülldauer des Betons, sowie die erweiterten Verdichtungsmöglichkeiten gestatten es, eine steife bis plastische Betonkonsistenz zu verwenden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Festigkeit===<br />
<br />
Besonders bei Fertigteilen, die in konventionellen Schalungen hergestellt werden, soll der Beton möglichst schnell erhärten, um ein zeitnahes Ausformen zu ermöglichen. Die Verwendung von wenig Anmachwasser im Beton kann folgende Vorteile mit sich bringen <ref name = "Q2"></ref>:<br />
<br />
: • Rasches Erstarren, so kann die obenliegenden Betonfläche früh geglättet werden und eine bessere [[Fertigteile - Herstellung#Wärmebehandlung|Wärmebehandlung]] des Betons erfolgen.<br />
: • Hohe Standfestigkeit, ohne Verformungen unmittelbar nach dem Verdichten. Dies ermöglicht, dass frühe Entfernen der Seitenschalungen.<br />
: • Eine frühe Betonfestigkeit ermöglicht frühes Ausformen und frühe [[Fertigteile - Herstellung#Nachbehandlung|Nachbehandlungsmaßnahmen]].<br />
: • Wenige Betonporen, die einen dichten und festen Beton mit sich bringen.<br />
: • Geringes [[Schwinden|Schwinden]], das die Maßhaltigkeit fördert und wenig bis keine Risse verursacht.<br />
<br />
===Betonarten===<br />
<br />
Im Folgenden werden die gängigsten Betone aufgeführt, die im Fertigteilbau verwendet werden. Alle genannten Betone sind durch ihre direkte Herstellung, optimale Verarbeitung, vorhandene Schalungstechnik und der günstigen Umgebungsbedingungen für die Verarbeitung im Fertigteilwerk prädestiniert <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Normalfeste Betone bis C50/60, hochfeste Betone bis C80/95, Leichtbetone bis LC60/66 und selbstverdichtender Beton sind bauaufsichtlich eingeführt und dürfen ohne Einschränkungen angewendet werden. Stahlfaserbetone und Betone der Festigkeitsklasse C90/105 und C100/115 benötigen eine bauaufsichtliche Zulassung oder eine Zustimmung im Einzelfall. In einigen Fällen kommen auch Spezialbetone wie wasserdichte-, säurebeständige-, frostbeständige-, textilbewehrte-, ultrahochfeste-, farbige- und Faserbetone zur Anwendung. In den meisten Fällen wird ein Beton C35/45 oder C45/55 mit steifer Konsistenz, rasch erhärtendem Zement (42,5 R oder 52,5 R) und einem niedrigen Wasserzementwert verwendet <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Wärmebehandlung===<br />
<br />
Die Erhärtungsphase von den Fertigteilen ist oftmals sehr kurz, denn sie richtet sich danach, wie viel Zeit für den Betonier- und Ausschalvorgang eingeplant ist. Erhärtungsphasen von 4 Stunden sind keine Seltenheit. Wenn die Gegebenheiten es zulassen, wird eine Betonsorte mit langer Erstarrungszeit verwendet. So wird gewährleistet, dass sich der Beton gut verarbeiten lässt. Um die anschließende Zementreaktion im Beton zu beschleunigen wird er solange erwärmt, bis die gewünschte Festigkeit erreicht ist <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Die einfachste Wärmebehandlung ist das Nassdampfverfahren. Es werden im Wesentlichen nur ein Dampferzeuger und Abdeckplanen für den Beton benötigt. Die Temperatur im Bedampfungsraum ist überall gleich und es können keine Auswaschungen an der Betonoberfläche durch Kondenswasser auftreten. Eine solche Behandlung kann auch durch eine Erwärmung des Betons mit Heißluft erzielt werden. Um eine Austrocknung der Betonoberfläche zu verhindern, muss der Beton wie bei allen Wärmebehandlungen mit Folien abgedeckt oder mit Wasser besprüht werden. Eine weitere Variante der Wärmebehandlung kann durch eine Beheizung mit Infrarot-Strahlern erfolgen. Die Strahler befinden sich in einer Wärmekammer und bestrahlen ausschließlich das zu erwärmende Objekt. So geht nur sehr wenig Energie an die Umgebung verloren. Bei großen Bauteilen wird ein kombiniertes Verfahren angewendet. Die Schalung wird durch einen Wärmeträger wie z.B. Öl, Dampf, Wasser oder elektrische Heizdrähte beheizt, während die Oberseite wärmedämmend abgedeckt wird <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Nachbehandlung===<br />
<br />
Bei Außenbauteilen kann die Dauerhaftigkeit durch eine Nachbehandlung des Betons zum Zeitpunkt des Abkühlens wesentlich gesteigert werden. Dies erfolgt in Form einer Feuchtebehandlung oder eines aufgesprühten Nachbehandlungsfilms, der die Dichtigkeit der Betonoberfläche verbessert. So wird der Beton im eingebauten Zustand widerstandsfähiger gegen Frost und Abnutzungen, da weniger Wasser, Kohlendioxid und Schadstoffe eindringen können. Die erhärtende Oberfläche des noch jungen Betons kann aus ästhetischen Gründen weiter bearbeitet werden. Um die Betonzuschläge freizulegen, wird die Mörtelhaut des Betons mittels Absäuern, Schleifen, Sand- oder Wasserstrahlen entfernt. So können Oberflächenformen wie z.B. Waschbeton erzielt werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Beschichtungen===<br />
<br />
Eine weitere Variante zum Schutz der Fertigteile kann durch Beschichtungen erzielt werden. Die jeweiligen Beschichtungen für Außenbauteile sollen alkali-, licht- und wasserbeständig sein. In einigen Fällen ist auch die Durchlässigkeit für Wasserdampf gefordert, um Wärmeschwankungen der Umgebung auszugleichen. Die Dauerhaftigkeit des Betons wird so ebenfalls verbessert <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Beschichtungen, wie Siloxane oder Acrylharze, weisen eine geringe Schichtdicke auf und sind später nicht sichtbar. Anders ist es bei den Versiegelungen, sie enthalten Lösungen oder Dispersionen unter Zusatz von Pigmenten. Bei der aufgetragenen Lasur (Versiegelung) wird die Oberflächenstruktur des Betons beibehalten. Lediglich die Betonfarbe kann sich durch die Pigmente in der dünnen Schicht leicht im Ton ändern. Eine drastische Veränderung des Oberflächenfarbtons erreicht man mit deckenden Anstrichen, welche in allen Farbtönen erhältlich sind. Bei diesen handelt es sich meistens um Dispersionen, welche eine zirka doppelt so dicke Schicht wie die einer Lasur aufweisen. Des Weiteren gibt es auch Beschichtungen in Form von Putz oder Verkleidungen mit Naturstein- oder keramischen Platten. Diese Art von Beschichtungen fordert eine äußerst vorsichtige Handhabung bei [[Fertigteile - Transport und Montage|Transport und Montage]], wenn die Verkleidung direkt im Werk aufgebracht wird. Sollte sie erst nach der Montage aufgebracht werden, können so kleinere Beschädigungen überdeckt werden <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Bewehrungstechnik bei der Werksfertigung==<br />
<br />
[[Datei:Bewehrung einer Brandwandplatte .jpg|right|thumb|250px|vorgefertigte Bewehrung einer Brandwandplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
[[Datei:Vorgefertigte Stegbewehrung für eine TT-Doppelstegplatte.jpg|right|thumb|250px|Stegbewehrung einer Rippenplatte (TT-Doppelstegplatte) <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Der Bewehrung ist besondere Aufmerksamkeit zu schenken, da sie im Mittel 20% der Gesamtkosten eines Fertigteils ausmacht und für die Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit maßgebend ist. Aus diesem Grund muss die Bewehrung genauestens nach den Vorgaben der statischen Berechnung eingebaut werden. Des Weiteren ist auf eine möglichst wirtschaftliche Bewehrungsführung und eine ausreichende [[Betondeckung|Betondeckung]] mit Hilfe von Abstandhaltern zu achten <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Verarbeitung===<br />
<br />
In vielen Fertigteilwerken wird Betonstabstahl und gewendelte Bügelbewehrung mit den Durchmessern 6 bis 14 mm direkt vom Ring verarbeitet. Das hat den Vorteil, dass kein Verschnitt entsteht und die Verarbeitungskosten geringer ausfallen. Um den Betonstahl vom Ring zu geraden Stäben zu verarbeiten, werden automatische Richt- und Abschneideanlagen, sowie Bügelbiegeautomaten eingesetzt. Sie greifen auf bis zu vier verschiedenen Durchmessern zu und verarbeiten diese. In Zukunft wird auch immer mehr eine prozessgesteuerte Betonstahlverlegung erfolgen. Vollautomatische Schweißstationen, welche gerichtete und geschnittene Stäbe vom Ring zu flächigen Bewehrungen verschweißen, kommen bereits zur Anwendung <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Einbau===<br />
<br />
Bei der baulichen Durchbildung der einzubauenden Bewehrung muss darauf geachtet werden, dass die Passung und Einbaubarkeit umsetzbar ist. Es ist zu berücksichtigen, dass der tatsächliche Außendurchmesser ca. 20% größer ist als der Nenndurchmesser. Dies kann sonst bei sich kreuzenden oder dicht nebeneinander liegenden Stäben zu Problemen führen. Es ist stets zu beachten, dass die Bewehrungskörbe auch mit teilweise verschachtelt angeordneter Bewehrung (z.B. Konsolen) herstellbar sind und sich gut in den Korb einfädeln lassen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Bei Stabförmigen Elementen, wie [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Balken]] und [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]], wird der Bewehrungskorb in der Regel außerhalb der Schalung mit geschlossenen Bügeln geflochten. Die Bewehrung von Deckenelementen wie z.B.[[Fertigteile - Übersicht#Rippenplatte|TT-Platten]], [[Fertigteile - Übersicht#Elementdecke|Elementdecken]] oder [[Fertigteile - Übersicht#Fertigdecke|Hohlplatten]] werden meist direkt in ihrer Schalung verlegt. Werden Balken oder Plattenbalken innerhalb der Schalung bewehrt, lässt sich der Einbau mit offenen Bügelkörben, welche mit Kappenbügeln geschlossen werden, wesentlich leichter realisieren <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Stahlsorten===<br />
<br />
In den Fertigteilwerken wird der nach DIN 488 definierte Betonstahl verwendet. Das heißt für Betonstabstahl wird ausschließlich B500B (gerippt, hochduktil) genutzt. Für Betonstahlmatten, Bewehrungsdraht oder anderen Betonstahlerzeugnissen darf B500A (gerippt, normal duktil), B500B (gerippt, hochduktil), B500A+G (glatt, normal duktil) und B500A+P (flache Profilierung, normal duktil) zur Anwendung kommen <ref name = "Q1"></ref>. Des Weiteren kommen nur noch schweißbare Stähle zum Einsatz, welche dem Fertigteilbau mit seinen vielen Einbauteilen für die Verbindungselemente zugute kommt <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen von Sonderstählen gibt es für:<br />
: • Betonrippenstahl BSt 500 S-GEWI, welcher aufgewalzte Gewinderippen für Bewehrungsverbindungen aufweist <ref name = "Q1"></ref>. <br />
: • Feuerverzinkte Betonstähle, die eine Bewehrungskorrosion durch Carbonatisierung dauerhaft unterbindet (Vorteilhaft für Sichtbeton), aber nach der Verzinkung nicht verschweißt werden dürfen <ref name = "Q3"> Baulinks, feuerverzinkter Betonstahl, https://www.baulinks.de/webplugin/2017/1534.php4 </ref>.<br />
: • Betonstabstahl mit erhöhtem Korrosionswiderstand, auch bekannt als nichtrostender Stahl, der zum Schweißen geeignet ist <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Qualitätssicherung und Güteüberwachung==<br />
<br />
Heutzutage ist das Ziel eines jeden Fertigteilherstellers von vorn herein eine hohe Qualität für ein Produkt einzuplanen. Zu der eigenverantwortlichen Qualitätssicherung gehören alle Maßnahmen, die während der Herstellung und der Nutzung eines Bauwerkes zu der notwendigen Sicherheit und Qualität beitragen. Dies wird durch folgende Maßnahmen sichergestellt: Eine fachgerechte Planung inklusive der Auswahl einer geeigneten Bauart, Verbindungstechnik sowie eine statisch und bauphysikalisch korrekte Bemessung der Konstruktion. Des Weiteren spielen die Rohstoffauswahl, sorgfältige und maßhaltige Herstellung, artgerechte Lagerung, akkurate [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]], geeignete Instandhaltungsmaßnahmen und werkseitige Produktionskontrollen eine große Rolle <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Güteüberwachung===<br />
<br />
Die Güteüberwachung von Fertigteilen erfolgt unter anderem nach DIN 1045 und besteht aus der Eigenüberwachung kombiniert mit einer Betonprüfstelle und der Fremdüberwachung <ref name = "Q1"></ref>. Bei der Güteüberwachung wird zwischen zwei Betonkategorien unterschieden. '''Kategorie 1 ''' umfasst Betone für untergeordnete Zwecke und wird nur durch die Hersteller überwacht. Betone der '''Kategorie 2 ''' unterliegen der Aufsicht eines Betonfachmannes während der Herstellung <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
===Eigenüberwachung===<br />
<br />
Die Eigenüberwachung betrifft Sichtprüfungen der Ausgangsstoffe und Kontrollen der Lieferscheine. Am werkseitig hergestellten Beton werden Eignungsprüfungen durchgeführt und deren Eigenschaften überwacht. Vor dem Betonieren sind Maßhaltigkeit und Stabilität der Schalung, die Lage von Dämmschichten, Einbauteilen, Aussparungen und der Bewehrung sowie die [[Betondeckung|Betondeckung]] zu überprüfen. Während der Herstellung werden die klimatischen Bedingungen aufgezeichnet. Erforderliche Wärme- und Nachbehandlungen sind zu überwachen. Nach der Fertigung erfolgen Sichtkontrollen auf Beschädigungen, zerstörungsfreie Prüfung der Betondruckfestigkeit sowie Kennzeichnung der Teile inklusive wichtiger Hinweise für [[Fertigteile - Transport und Montage|Transport und Montage]]. Die im Werk genutzten Geräte werden auf ihre Funktion überprüft. Bei Standardbauteilen oder großen Serien werden die wesentlichen Eigenschaften stichprobenartig überwacht <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Fremdüberwachung===<br />
<br />
Die bereits erwähnte Fremdüberwachung erfolgt meist zweimal im Jahr und deckt die Herstellanforderungen von Betonwaren und Standardbauteilen ab <ref name = "Q1"></ref>. Die Ergebnisse des Überwachungsbesuchs werden in Prüfzeugnissen und Überwachungsberichten dokumentiert. Diese fließen dann in Produkt- und Übereinstimmungszertifikate sowie in werkseigene Produktionskontrollzertifikate ein <ref name = "Q2"></ref>. Nicht erfasst von der Fremdüberwachung werden oftmals [[Fertigteile - Herstellung#Fertigung von Kleinserien|kleinere Serien]], welche nach individueller statischer Berechnung gefertigt sind. Diese unterliegen jedoch der Bauüberwachung gemäß den jeweiligen Landesbauordnungen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Quellen==<br />
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<references/><br />
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{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-white.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite in Bearbeitung|}}<br />
<br />
[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Fertigteile_-_%C3%9Cbersicht&diff=14803Fertigteile - Übersicht2023-10-03T16:52:50Z<p>Gbolle: /* Blockfundamente */</p>
<hr />
<div>[[Datei:Fertigteilübersicht.jpg|right|thumb|450px|Lagerung verschiedener Betonfertigteile <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Diese Seite soll einen allgemeinen Überblick zu Betonfertigteilen geben.<br />
<br />
==Fundamente==<br />
<br />
Im Fertigteilbau wird zwischen Köcher- und Blockfundamenten unterschieden. Beide Varianten stellen eine Steckverbindung zwischen Stütze und Fundament dar. Die Begriffsbildung ist hier jedoch nicht einheitlich. In <ref name = "Q14"></ref> werden z. B. beide Fundamenttypen unter dem Begriff "Köcherfundament" zusammengefasst. Auf der Baustelle werden die Fertigteilfundamente in der Regel auf einer Sauberkeitsschicht aus Magerbeton und einer darüber liegenden, ca. 3 cm starken Ausgleichsschicht aus Sand positioniert. Anschließend werden die [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Fertigteilstützen]] in die dafür vorgesehenen Fundamentaussparungen eingestellt und vermörtelt. Mithilfe dieser Verbindung, lassen sich die am Stützenfuß entstehenden Schnittgrößen in die [[Fundamente|Fundamente]] einleiten. Somit kann auf eine klassische zugfeste Verbindung, zwischen Stütze und Fundament mittels Anschlussbewehrung verzichtet werden <ref name = "Q2"> Peter Bindseil, Stahlbetonbau Fertigteile nach Eurocode 2 - Konstruktion - Berechnung - Ausführung, 4. Auflage, Köln, 2012 </ref>.<br />
<br />
===Köcherfundamente===<br />
Köcherfundamente bestehen aus einem Fundamentquader und einem oben aufgesetzten Becher, welcher innen eine glatte oder verzahnte Oberfläche aufweist <ref name = "Q1"> Hubert Bachmann, Alfred Steinle, Volker Hahn, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 2. aktualisierte Auflage, Berlin, 2010 </ref>. Bei einem glatten (unverzahnten) Köcher wird die Stützennormalkraft per Spitzendruck in das Fundament eingeleitet. Diese Variante erfordert einen dicken Fundamentquader, welcher eine große Bauhöhe und großes Gewicht mit sich bringt. Besonders wichtig ist die Kraftübertragung (Zugkräfte) zwischen Stütze und Fundament. Hierfür ist ein verzahnter Köcher wesentlich besser geeignet als ein unverzahnter. Bei verzahnten Köcherfundamenten werden die Kräfte über die gesamte Höhe der Verzahnung (Mantelreibung) eingeleitet <ref name = "Q2"></ref>. Wenn aus bestimmten Gründen keine kompletten Fundamente benötigt werden, können einzelne Köcherhälse zu Einsatz kommen. Diese werden als Fertigteil (genauer: Halbfertigteil) auf die Baustelle geliefert und in die vor Ort hergestellte Bodenplatte eingebaut <ref name = "Q3"> Oberndorfer, Typenblatt Köcherhälse, https://www.oberndorfer.com/konstruktive-fertigteile/fundamente/koecherhaelse?export=pdf </ref>. Die Köcherverzahnung kann mit Hilfe einer verlorenen Schalung hergestellt werden. Typische Schalkörper sind trapezförmige Blechschalungen, gewellte Vierkantblechrohre oder Kunststoffschalungskästen <ref name = "Q2"></ref><ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Blockfundamente===<br />
<br />
Das Blockfundament ist im Prinzip eine Alternative zum Köcherfundament. Es besteht ebenfalls aus einem dicken Fundamentblock, hat aber anstelle eines aufgesetzten Köchers, einen eingelassenen Köcher. Somit lassen sich geringere Fundamentabmessungen und eine flachere Gründung realisieren <ref name = "Q1"></ref>. Die Kraftübertragung, muss aufgrund der geringen Fundamentstärke unterhalb der Stütze per Mantelreibung erfolgen. Deshalb ist eine horizontal umlaufende Verzahnung am Stützenfuß und in der Fundamentaussparung zwingend notwendig <ref name = "Q2"></ref>. Generell lässt sich sagen, dass die Herstellung eines Blockfundamentes wesentlich wirtschaftlicher ist als die eines Köcherfundamentes. Denn auf den schalungs- und bewehrungstechnischen Aufwand des aufgesetzten Köchers kann verzichtet werden <ref name = "Q1"></ref>. Jedoch hat das Blockfundament nicht nur Vorteile. Beispielsweise besteht durch eine zu geringe Fundamentstärke unterhalb der Stütze, einer zu hohen Stützeneigenlast und einem noch nicht ausgehärteten Mörtel die Gefahr des [[Durchstanzen|Durchstanzens]] <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Stützen==<br />
<br />
[[Datei:Fertigteilstütze.jpg|right|thumb|250px|liegende Fertigteilstütze inklusive Konsolen und Fundament <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Stahlbetonfertigteilstützen finden im Industrie- und Gewerbebau, sowie bei Geschossbauten Anwendung. Sie sind ein wichtiger Bestandteil der Tragstruktur von Bauwerken und sorgen für den vertikalen Lastabtrag. Standardmäßige Fertigteilstützen haben einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt, aber auch Sonderformen wie beispielsweise runde oder ovale Querschnitte sind möglich. <br />
<br />
===Stützen mit rechteckigem Querschnitt===<br />
Rechteckige und quadratische Stützen werden meistens liegend in einer Schalung gefertigt. Standardmäßige Stahlbetonrechteckstützen können eine Stützenlänge von bis zu 34 m und eine Kantenlänge von 0,20 m bis 1,30 m aufweisen <ref name = "Q4"> Oberndorfer, Typenblatt Stahlbetonstützen, https://www.oberndorfer.com/konstruktive-fertigteile/stahlbetonstuetzen/stahlbetonstuetzen-eckig?export=pdf </ref>. In Sonderfällen können diese Abmessungen variieren. Generell lässt sich sagen, dass bei Industrie- und Gewerbebauten hauptsächlich der Rechteckquerschnitt verwendet wird. Bei Geschossbauten des üblichen Hochbaus wird die quadratische Form mit konstantem Querschnitt über alle Geschosse bevorzugt. Dies hat den Vorteil, dass mit Hilfe von Konsolen einheitliche Auflagerungs- und Anschlusspunkte gebildet werden können. Bei der Herstellung ist es schalungstechnisch am günstigsten, wenn man Konsolen möglichst nur an zwei gegenüberliegenden Seiten oder an drei Seiten anordnet. Stützen mit vierseitigen Konsolen sind schalungs- und bewehrungstechnisch sehr aufwändig und werden daher nur in seltenen Ausnahmefällen hergestellt. Geschossbauten mit bis zu fünf Stockwerken können mit durchgehenden Stützen errichtet werden, ohne dass diese gestoßen werden müssen. <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Stützen mit rundem Querschnitt===<br />
<br />
Der Einsatz von runden Stützen hat sich in der Baubranche ebenfalls etabliert. Häufig werden sie, trotz ihrer höheren Fertigungskosten als gestalterisches Element eingesetzt. Sie können in einer stehenden Schalung gefertigt werden, haben dann jedoch den Nachteil, dass sie nur geschosshoch ausgeführt werden können. Dementsprechend müssen sie für den Einsatz bei Geschossbauten oft gestoßen werden. Eine besondere Art von Stahlbetonfertigteilen ist die Schleuderbetonstütze. Sie wird liegend im Schleuderverfahren gefertigt und weist im Inneren einen Hohlraum auf. Mit diesem Fertigungsverfahren können runde, quadratische und ovale Stützen gefertigt werden. Des Weiteren lässt sich eine hohe Betonfestigkeit und eine gute Sichtbetonqualität realisieren <ref name = "Q1"></ref>. Standardmäßige runde Schleuderbetonstützen können einen Durchmesser von 0,20 m bis zu 1,10 m aufweisen. Stützenlängen von bis zu 30 m sind möglich. In Sonderfällen können diese Abmessungen variieren <ref name = "Q5"> spannverbund, Stützenabmessungen, https://www.spannverbund.com/wp-content/uploads/2022/02/211213_Vorbemessungstabelle-Schleuderbetonstuetze.pdf </ref>.<br />
<br />
==Wandelemente==<br />
<br />
<br />
Fertigteilwandelemente kommen im Industrie- und Gewerbebau, sowie bei Geschossbauten zur Anwendung und ermöglichen schnelles und wirtschaftliches Bauen. Typische Fertigteile sind Elementwände oder Sandwich-Fassadenplatten. <br />
<br />
===Elementwände===<br />
<br />
[[Datei:Elementwand auf Kipptisch.jpg|right|thumb|250px|Elementwand auf Kipptisch <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Elementwände werden im üblichen Hochbau als Außen- oder Innenwände eingesetzt <ref name = "Q6"> Stefan Bar, Karsten Ebeling, Gottfried C.O. Lohmeyer, Lohmeyer Stahlbetonbau Bemessung - Konstruktion - Ausführung, 9. Auflage, Wiesbaden, 2013 </ref>. Sie bestehen aus zwei bewehrten Stahlbetonschalen, die durch [[Gitterträger nach Zulassung|Gitterträger]] miteinander verbunden sind und nach der [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] am Einsatzort mit Ortbeton verfüllt werden (Halbfertigteil) <ref name = "Q7"> Oberndorfer, Typenblatt Hohlwandelemente, https://www.oberndorfer.com/wandsysteme/hwe-hohlwandelemente/hwe-hohlwandelemente?export=pdf </ref>. Um einen ausreichenden Verbund mit dem Ortbeton (Kernbeton) herzustellen, müssen die Innenseiten der beiden Stahlbetonschalen im Werk mit einer kornrauen Oberfläche ausgebildet werden. Die Elementwände gibt es mit unbewehrtem und bewehrtem Kernbeton. Beide Varianten sind in der Lage, vertikale und horizontale Lasten zu übertragen. Bei unbewehrten Wänden ist lediglich eine Transport- und Montagebewehrung erforderlich. Anders ist es bei den bewehrten Wänden. Hier darf die statisch erforderliche Bewehrung teilweise oder komplett in den beiden Stahlbetonschalen angeordnet werden. Die statisch erforderliche Bewehrung ist an den Plattenstößen, Wandecken und Wandanschlüssen zu verbinden oder durch zusätzlich eingelegte Bewehrungsstähle im Kernbeton zu übergreifen <ref name = "Q6"></ref>.<br />
<br />
Die Elementwände werden meist liegend auf Kipptischen oder vertikal in Batterieschalungen mit Längen von 6,0 m und in besonderen Fällen sogar bis zu 12,0 m hergestellt. Die Breite der Elementwände wird durch die mögliche [[Fertigteile - Transport und Montage#Transport|Transportbreite oder -höhe]] bestimmt. Der Abstand zwischen den Stahlbetonschalen muss mindestens 7 cm betragen, um ein einwandfreies Betonieren vor Ort zu ermöglichen <ref name = "Q6"></ref>. Die Stahlbetonschalen selbst sind ca. 5 – 7 cm stark <ref name = "Q7"></ref>.<br />
<br />
===Sandwich-Fassadenplatten===<br />
<br />
[[Datei:Sandwichplatte.jpg|right|thumb|250px|Sandwichplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Die dreischichtigen Sandwichplatten bestehen aus Vorsatzschale (Außenseite), Wärmedämmung (Kerndämmung) und Tragschicht (Innenseite) <ref name = "Q1"></ref>. Verbaut werden sie überall dort, wo große Fassaden mit guter Wärmedämmung und Sichtbeton als Fassadengestaltung gewünscht sind. Die einzelnen Schichtstärken sind je nach Anforderung frei wählbar <ref name = "Q8"> Oberndorfer, Typenblatt Sandwich Fassadenplatten, https://www.oberndorfer.com/wandsysteme/sandwich-fassadenplatten/sandwich-fassadenplatten?export=pdf </ref>. Die Sandwichplatten werden in einem Arbeitsgang hergestellt und als Ganzes montiert <ref name = "Q1"></ref>. Befestigt werden sie mit Hilfe von [[Fertigteile - Transport und Montage#Ankerschienen|Ankerschienen]] an den Bauwerksstützen <ref name = "Q8"></ref>. Um einen guten Flächenkontakt innerhalb des Sandwichelementes zu gewährleisten, werden Vorsatzschale und Tragschicht mittels korrosionsbeständiger Anker zusammengehalten <ref name = "Q6"></ref>. Als Dämmschicht werden häufig Polystyrol- oder Polyurethan-Hartschaumplatten verwendet <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
Es gilt zu beachten, dass wegen der Temperaturunterschiede zwischen Außen- und Innenseite in der Vorsatzschale Verwölbungen auftreten können. Dies geschieht, weil die Tragschicht die Raumtemperatur annimmt, die Vorsatzschale jedoch aufgrund der Witterung häufigen Temperaturschwankungen ausgesetzt ist. Aus diesem Grund sind bei der Bemessung die Einflüsse aus Temperatur, Feuchtigkeit, Austrocknen und [[Schwinden]] in ihrem zeitlichen Verlauf zu berücksichtigen. Um vertikale und horizontale Lasten zu übertragen, müssen die Trag- und Vorsatzschale bewehrt und mittels Anker verbunden sein. Um eine ausreichende [[Betondeckung]] in der Vorsatzschicht zu gewährleisten, darf die Bewehrung nur einlagig angeordnet werden <ref name = "Q6"></ref>. Die Sandwichelemente sind in der Regel 24 - 47 cm breit. Dabei beansprucht die Tragschale ca. 12 - 25 cm, die Dämmschicht ca. 6 - 14 cm und die Vorsatzschale ca. 6 - 8 cm <ref name = "Q8"></ref>. Sie werden liegend auf Schalungspaletten hergestellt. So können strukturierte und ausgewaschene Oberflächen erzielt werden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Träger und Binder==<br />
<br />
[[Datei:Fertigteilträger.jpg|right|thumb|250px|Fertigteilträger <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Balkenelemente wie Fertigteilträger und Binder aus Stahlbeton bilden zusammen mit den [[Stahlbetonstütze - Übersicht|Stützen]] häufig die Tragstruktur eines Bauwerkes. Sie dienen dabei hauptsächlich als horizontale Tragelemente zur Auflagerung von [[Fertigteile - Übersicht#Deckenelemente|Decken-]] und Dachelementen, Stahlkonstruktionen sowie als Aussteifung des Bauwerks.<br />
<br />
===Träger===<br />
<br />
Stahlbetonträger gibt es in verschiedenen Querschnittsformen, darunter rechteckige, L-förmige und kreuzförmige Profile. Die Abmessungen der Träger sind in der Regel auf eine Breite von 1,50 m und eine Höhe von 1,80 m begrenzt. In Spannbetonbauweise können Längen bis zu 34 m erreicht werden. Um haustechnische Leitungen im Gebäudeinneren unterzubringen, werden häufig runde und eckige Aussparungen in den Trägern angeordnet <ref name = "Q9"> Oberndorfer, Typenblatt Stahlbetonträger, https://www.oberndorfer.com/konstruktive-fertigteile/stahlbetontraeger/stahlbetontraeger?export=pdf </ref>.<br />
<br />
===Binder===<br />
<br />
[[Datei:20211018 115534-min.jpg|right|thumb|250px|Fertigteilbinder <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Stahlbetonbinder tragen die Dacheindeckung. Diese besteht bei Industrie- und Gewerbebauten für gewöhnlich aus Trapezblechprofilen oder Porenbetonplatten. Die Binder gibt es als I- und T-Profile, wobei das T-Profil die wirtschaftlichere Querschnittsform darstellt <ref name = "Q1"></ref>. Aus statischen Gründen wird eine Stegbreite von 0,50 m und eine Gurtbreite von 1,00 m sowie eine Höhe von 2,50 m nur in Ausnahmefällen überschritten. Wirtschaftliche Spannweiten für Stahlbetonbinder sind 12 bis 24 m <ref name = "Q10"> Oberndorfer, Typenblatt I-Binder, https://www.oberndorfer.com/konstruktive-fertigteile/stahlbeton-spannbetonbinder/i-binder?export=pdf </ref>. Mit vorgespannter Bewehrung sind Spannweiten bis zu 40 m möglich. Die Dachneigung kann durch eine Schrägstellung des Binders oder durch unterschiedliches Ausklinken der Pfetten erreicht werden. Aussparungen für haustechnische Leitungen sind ebenfalls möglich <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Deckenelemente==<br />
<br />
===Fertigdecke===<br />
<br />
Die Fertigdecke wird voll maschinell hergestellt und ist, wenn sie in hohen Stückzahlen produziert wird, eines der wirtschaftlichsten Deckensysteme. Die Hohlräume bringen bis zu 40% Material- bzw. Gewichtsersparnis gegenüber Massivplatten. Es wird grundsätzlich zwischen schlaff bewehrten und vorgespannten Platten unterschieden. <br />
Schlaff bewehrte Fertigdecken werden in einer speziellen Betonier- und Rohrziehanlage im [[Fertigteile - Herstellung#Umlaufverfahren|Umlaufverfahren]] hergestellt. In der Regel ist hier eine Längs-, Quer- und Bügelbewehrung erforderlich. Die Fertigdecken gibt es mit einer Breite bis 2,50 m, einer Deckenstärke bis 0,30 m und einer Spannweite bis zu 10 m <ref name = "Q1"></ref>.<br />
Bei einer vorgespannten Fertigdecke besteht die Bewehrung ausschließlich aus längs vorgespannten Drähten oder Litzen. Die Herstellung kann mit Hilfe von Extrudern oder Gleitfertigern auf langen Spannbahnen ([[Fertigteile - Herstellung#Bahnenfertigung|Bahnenfertigung]]) erfolgen <ref name = "Q2"></ref>. Die Spannbetonhohlplatten haben eine maximale Breite von 1,20 m, eine Deckenstärke von 0,16 – 0,50 m und eine Spannweite bis zu 22 m <ref name = "Q11"> Oberndorfer, Typenblatt VSD Spannbetonhohldielen, https://www.oberndorfer.com/deckensysteme/vsd-vorgespannte-hohldiele/vsd-spannbetonhohldielen?export=pdf </ref>.<br />
<br />
===Rippenplatte===<br />
<br />
Durch die Kombination von Platte und Unterzug entsteht eine so genannte TT-Doppelsteg-Platte, die in der Lage ist, wesentlich größere Spannweiten zu überbrücken und größere Lasten abzutragen als eine ebene Vollplatte <ref name = "Q2"></ref>. Sie wird mit schlaffer Bewehrung in langen Schalungen oder vorgespannt in einem Spannbett gefertigt <ref name = "Q1"></ref>. <br />
<br />
Um im eingebauten Zustand eine ausreichende Übertragung von Schub- und Querkräften zu ermöglichen, wird eine Fugenverzahnung erzeugt, in dem die seitliche Schalung des Plattenrandes eine profilierte Oberfläche erhält. Des Weiteren lässt sich die gewünschte Platten- und Stegbreite mit Hilfe einer seitlich verstellbaren Seitenschalung einstellen <ref name = "Q2"></ref>. Um die Elemente nach dem Erhärten aus der starren Schalung zu heben, haben die Stege in der Regel einen nach unten verjüngten Querschnitt (1:20). Die Platten werden meistens mit einem 6 cm starken Plattenspiegel gefertigt, der als verlorene Schalung für die später aufgebrachte Ortbetonschicht dient. Die Ortbetonschicht wird ebenfalls bewehrt, um unter anderem eine Scheibenwirkung zu erzielen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
Die TT-Doppelstegplatten können mit einer Breite bis 3,00 m, einer Höhen bis 0,80 m und einer maximalen Spannweiten bis 25 m hergestellt werden. Die Stege haben einen maximalen Achsabstand von 1,30 m.<br />
Um Bauhöhe zu sparen, können die Stege im Bereich des Auflagers etwas ausgeklinkt werden. Die sogenannte Spiegelauflagerung hat die Besonderheit, dass der Steg bis zur Unterkante der Platte ausgeklinkt wird. Dies ist nur sinnvoll, wenn auch nur sehr geringe Auflagerkräfte wirken <ref name = "Q2"></ref>.<br />
Es können auch einstegige T-Platten hergestellt werden. Diese finden ihre Anwendung als Auswechselplatte in Deckensystemen mit TT-Platten oder werden als stehende Wandelemente für Hochregallager eingesetzt <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Elementdecke===<br />
<br />
Bei der [[Elementdecken - Begriffe|Elementdecke]] (Gitterträgerdecke) handelt es sich um eine ca. 5 cm starke Fertigteilplatte mit einer Breite bis 3 m <ref name = "Q12"> Oberndorfer, Typenblatt Elementdecke, https://www.oberndorfer.com/deckensysteme/ed-elementdecke/elementdecke?export=pdf </ref>. Diese Fertigteilplatte enthält bereits ihre statisch erforderliche untere Bewehrung und dient später als Schalung für den Ortbeton. Um die dünnen Fertigteilplatten gut handhaben zu können, werden sie mit biegesteifer Bewehrung in Form von [[Gitterträger nach Zulassung|Gitterträgern]] versehen. Im Montagezustand dient der freiliegende Obergurt der Gitterträger als Druckzone. Die beiden bereits einbetonierten Untergurte können der statisch erforderlichen Zugbewehrung angerechnet werden. Eine ausreichende Verbindung zwischen Fertigteil und Ortbeton wird durch die diagonalen Streben der Gitterträger und die raue Oberseite der Platte gewährleistet. So kann die Decke im Prinzip wie eine in einem Arbeitsgang hergestellte Ortbetonplatte bemessen werden. Um eine Durchlaufwirkung der Decke zu erreichen, kann auf der Baustelle einfach eine obere Bewehrung auf die Gitterträger montiert werden. <br />
<br />
Mittels spezieller Gitterträger können Elementdecken mit 5 m Spannweite ohne Montageunterstützung verbaut werden. Die speziellen Gitterträger bestehen aus U-förmigen und knickstabilen Stahlblechprofilen anstelle von stabförmigen Obergurten. Diese Deckenart ist bei Bauwerken mit großen Geschosshöhen besonders wirtschaftlich, sofern der Mehrpreis für die speziellen Gitterträger geringer ist als die Kosten für eine Montageunterstützung <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
In der Regel sind die Decken einachsig gespannt und schlaff bewehrt. Es lassen sich wirtschaftliche Stützweiten bis 7,50 m erreichen. Mit zweiachsig gespannte Decken können Stützweiten bis 10 m erreicht werden <ref name = "Q12"></ref>. Vorgespannte Elementdecken werden ebenfalls angeboten, mit denen noch größere Stützweiten realisiert werden können. Die Herstellung von Elementdecken (Halbfertigteil) bringt im Vergleich zur Anwendung von Vollfertigteil-Deckensystemen eine längere Bauzeit mit sich. Jedoch können aufgrund des geringen Gewichtes großflächigere Elemente verbaut werden, die weniger [[Fertigteile - Transport und Montage#Elementfugen|Fugen]] und kaum vertikale Versprünge mit sich bringen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Vor- und Nachteile==<br />
<br />
===Qualitätsverbesserung===<br />
<br />
Vorteilhaft bei der Werksfertigung ist, dass die Produktion nicht der Witterung ausgesetzt ist. Somit entstehen bessere Arbeitsbedingungen, die eine höhere Arbeitsleistung der Arbeiter*innen und auch eine bessere Qualität der Bauteile im Vergleich zur Ortbetonbauweise mit sich bringen. Bei der [[Fertigteile - Herstellung|Herstellung von Fertigteilen]] sorgen unter anderem die eingesetzten Typen- und Stahlschalungen für eine exakte Maßhaltigkeit. Durch den [[Fertigteile - Herstellung#Beton im Fertigteilbau|werksseitig hergestellten Beton]] lässt sich eine sehr hohe Betonqualität erzielen. Des Weiteren lassen sich nur im Fertigteilwerk strukturierte und farblich gestaltete Bauteile nach architektonischen Vorgaben, wie es zum Beispiel bei [[Fertigteile - Übersicht#Sandwich-Fassadenplatten|Fassadenplatten]] der Fall ist, realisieren <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Herstellungskosten===<br />
<br />
Um die anfallenden Kosten bei der Herstellung von Fertigteilen zu senken, werden gut konstruierte und durchdachte Schalungen eingesetzt, die bei großen Serien mehrfach verwendet werden können. Die mögliche Mechanisierung und Automatisierung im Werk sorgt für eine wesentlich schnellere Fertigung der Bauteile. Durch den Einbau der Fertigteile werden die Kosten auf der Baustelle zusätzlich durch nur selten oder gar nicht benötigte Gerüste reduziert.<br />
Einen weiteren Vorteil bringen die dünn ausgeführten Bauteilquerschnitte mit sich. Anstatt einfacher Rechteckquerschnitte werden beispielsweise an die höhere Betonqualität angepasste T-Querschnitte verwendet. Diese erfüllen genauestens die statischen Erfordernisse und sorgen so für eine Material- und Gewichtsersparnis <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
Ein großer Nachteil der Fertigteile ist der [[Fertigteile - Transport und Montage#Transport|Transport]] und die damit verbundenen Kosten. Zunächst muss überhaupt eine Zufahrt zu der Baustelle vorhanden sein. Um die Transportkosten im Rahmen zu halten, lohnt sich der Einsatz von werksseitig hergestellten Bauteilen oft nur in einem gewissen Aktionsradius. Allerdings stellt dies nur noch begrenzt ein Problem dar, denn heutzutage sind leistungsfähige Fertigteilwerke überall dort flächendeckend anzutreffen, wo auch eine gewisse Nachfrage besteht <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Bauzeit===<br />
<br />
Durch das Errichten eines Bauwerkes mit Hilfe von Fertigteilen wird die Bauzeit drastisch verkürzt. Dies liegt daran, dass die benötigten Bauteile (z. B. [[Fertigteile - Übersicht#Fundamente|Fundamente]], [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]], [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Binder]]) das ganze Jahr über produziert werden können. Allerdings wird bei der Werksfertigung eine gewisse Vorlaufzeit benötigt, um die Fertigteile zu produzieren. Die anschließende [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] kann innerhalb kürzester Zeit (auch im Winter) auf der Baustelle und ohne eine aufwendige Baustelleneinrichtung erfolgen. Dank der verkürzten Bauzeit lassen sich Finanzierungskosten einsparen. Des Weiteren profitieren beispielsweise Industriebauten von frühzeitigeren Nutzungserträgen. Bei einem Bauwerk, welches nicht aus einem Standard-Fertigteilsystem besteht, ist der Planungsaufwand jedoch oftmals sehr hoch <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Regeln und Normen==<br />
<br />
Um einen guten Überblick zu den aktuell gültigen Normen und Richtlinien zu erlangen, wird an dieser Stelle auf das Buch „Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau“ verwiesen <ref name = "Q13"> Alfred Steinle, Hubert Bachmann, Mathias Tillmann, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 3. Auflage, Berlin, 2018 </ref>. Dort sind nationale, europäische und internationale Normen aufgeführt. Informationen zu den Richtlinien des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DAfStb), Merkblätter der Fachvereinigung Deutscher Betonfertigteilbau e.V. sowie des Deutschen Beton- und Bautechnik-Verein e.V. sind ebenfalls enthalten. Die Anwendung dieser Normen und Richtlinien in Bezug auf die Bemessung und Konstruktion von Stahl- und Spannbetontragwerken sind im [[Eurocode - Übersicht|Eurocode]] 2 festgehalten <ref name = "Q14"> Frank Fingerloos, Josef Hegger, Konrad Zilch, Eurocode 2 für Deutschland DIN EN 1992-1-1 Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau mit Nationalem Anhang Kommentierte Fassung. 2. Auflage, Berlin, 2016 </ref>.<br />
<br />
==Quellen==<br />
<br />
<references/><br />
<br />
{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-green.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite geprüft, inhaltlich Ok|}}<br />
<br />
[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Fertigteile_-_%C3%9Cbersicht&diff=14802Fertigteile - Übersicht2023-10-03T16:51:43Z<p>Gbolle: /* Fundamente */</p>
<hr />
<div>[[Datei:Fertigteilübersicht.jpg|right|thumb|450px|Lagerung verschiedener Betonfertigteile <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Diese Seite soll einen allgemeinen Überblick zu Betonfertigteilen geben.<br />
<br />
==Fundamente==<br />
<br />
Im Fertigteilbau wird zwischen Köcher- und Blockfundamenten unterschieden. Beide Varianten stellen eine Steckverbindung zwischen Stütze und Fundament dar. Die Begriffsbildung ist hier jedoch nicht einheitlich. In <ref name = "Q14"></ref> werden z. B. beide Fundamenttypen unter dem Begriff "Köcherfundament" zusammengefasst. Auf der Baustelle werden die Fertigteilfundamente in der Regel auf einer Sauberkeitsschicht aus Magerbeton und einer darüber liegenden, ca. 3 cm starken Ausgleichsschicht aus Sand positioniert. Anschließend werden die [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Fertigteilstützen]] in die dafür vorgesehenen Fundamentaussparungen eingestellt und vermörtelt. Mithilfe dieser Verbindung, lassen sich die am Stützenfuß entstehenden Schnittgrößen in die [[Fundamente|Fundamente]] einleiten. Somit kann auf eine klassische zugfeste Verbindung, zwischen Stütze und Fundament mittels Anschlussbewehrung verzichtet werden <ref name = "Q2"> Peter Bindseil, Stahlbetonbau Fertigteile nach Eurocode 2 - Konstruktion - Berechnung - Ausführung, 4. Auflage, Köln, 2012 </ref>.<br />
<br />
===Köcherfundamente===<br />
Köcherfundamente bestehen aus einem Fundamentquader und einem oben aufgesetzten Becher, welcher innen eine glatte oder verzahnte Oberfläche aufweist <ref name = "Q1"> Hubert Bachmann, Alfred Steinle, Volker Hahn, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 2. aktualisierte Auflage, Berlin, 2010 </ref>. Bei einem glatten (unverzahnten) Köcher wird die Stützennormalkraft per Spitzendruck in das Fundament eingeleitet. Diese Variante erfordert einen dicken Fundamentquader, welcher eine große Bauhöhe und großes Gewicht mit sich bringt. Besonders wichtig ist die Kraftübertragung (Zugkräfte) zwischen Stütze und Fundament. Hierfür ist ein verzahnter Köcher wesentlich besser geeignet als ein unverzahnter. Bei verzahnten Köcherfundamenten werden die Kräfte über die gesamte Höhe der Verzahnung (Mantelreibung) eingeleitet <ref name = "Q2"></ref>. Wenn aus bestimmten Gründen keine kompletten Fundamente benötigt werden, können einzelne Köcherhälse zu Einsatz kommen. Diese werden als Fertigteil (genauer: Halbfertigteil) auf die Baustelle geliefert und in die vor Ort hergestellte Bodenplatte eingebaut <ref name = "Q3"> Oberndorfer, Typenblatt Köcherhälse, https://www.oberndorfer.com/konstruktive-fertigteile/fundamente/koecherhaelse?export=pdf </ref>. Die Köcherverzahnung kann mit Hilfe einer verlorenen Schalung hergestellt werden. Typische Schalkörper sind trapezförmige Blechschalungen, gewellte Vierkantblechrohre oder Kunststoffschalungskästen <ref name = "Q2"></ref><ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Blockfundamente===<br />
<br />
Das Blockfundament ist im Prinzip eine Weiterentwicklung des Köcherfundamentes. Es besteht ebenfalls aus einem dicken Fundamentblock, hat aber anstelle eines aufgesetzten Köchers, einen eingelassenen Köcher. Somit lassen sich geringere Fundamentabmessungen und eine flachere Gründung realisieren <ref name = "Q1"></ref>. Die Kraftübertragung, muss aufgrund der geringen Fundamentstärke unterhalb der Stütze per Mantelreibung erfolgen. Deshalb ist eine horizontal umlaufende Verzahnung am Stützenfuß und in der Fundamentaussparung zwingend notwendig <ref name = "Q2"></ref>. Generell lässt sich sagen, dass die Herstellung eines Blockfundamentes wesentlich wirtschaftlicher ist als die eines Köcherfundamentes. Denn auf den schalungs- und bewehrungstechnischen Aufwand des aufgesetzten Köchers kann verzichtet werden <ref name = "Q1"></ref>. Jedoch hat das Blockfundament nicht nur Vorteile. Beispielsweise besteht durch eine zu geringe Fundamentstärke unterhalb der Stütze, einer zu hohen Stützeneigenlast und einem noch nicht ausgehärteten Mörtel die Gefahr des [[Durchstanzen|Durchstanzens]] <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Stützen==<br />
<br />
[[Datei:Fertigteilstütze.jpg|right|thumb|250px|liegende Fertigteilstütze inklusive Konsolen und Fundament <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Stahlbetonfertigteilstützen finden im Industrie- und Gewerbebau, sowie bei Geschossbauten Anwendung. Sie sind ein wichtiger Bestandteil der Tragstruktur von Bauwerken und sorgen für den vertikalen Lastabtrag. Standardmäßige Fertigteilstützen haben einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt, aber auch Sonderformen wie beispielsweise runde oder ovale Querschnitte sind möglich. <br />
<br />
===Stützen mit rechteckigem Querschnitt===<br />
Rechteckige und quadratische Stützen werden meistens liegend in einer Schalung gefertigt. Standardmäßige Stahlbetonrechteckstützen können eine Stützenlänge von bis zu 34 m und eine Kantenlänge von 0,20 m bis 1,30 m aufweisen <ref name = "Q4"> Oberndorfer, Typenblatt Stahlbetonstützen, https://www.oberndorfer.com/konstruktive-fertigteile/stahlbetonstuetzen/stahlbetonstuetzen-eckig?export=pdf </ref>. In Sonderfällen können diese Abmessungen variieren. Generell lässt sich sagen, dass bei Industrie- und Gewerbebauten hauptsächlich der Rechteckquerschnitt verwendet wird. Bei Geschossbauten des üblichen Hochbaus wird die quadratische Form mit konstantem Querschnitt über alle Geschosse bevorzugt. Dies hat den Vorteil, dass mit Hilfe von Konsolen einheitliche Auflagerungs- und Anschlusspunkte gebildet werden können. Bei der Herstellung ist es schalungstechnisch am günstigsten, wenn man Konsolen möglichst nur an zwei gegenüberliegenden Seiten oder an drei Seiten anordnet. Stützen mit vierseitigen Konsolen sind schalungs- und bewehrungstechnisch sehr aufwändig und werden daher nur in seltenen Ausnahmefällen hergestellt. Geschossbauten mit bis zu fünf Stockwerken können mit durchgehenden Stützen errichtet werden, ohne dass diese gestoßen werden müssen. <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Stützen mit rundem Querschnitt===<br />
<br />
Der Einsatz von runden Stützen hat sich in der Baubranche ebenfalls etabliert. Häufig werden sie, trotz ihrer höheren Fertigungskosten als gestalterisches Element eingesetzt. Sie können in einer stehenden Schalung gefertigt werden, haben dann jedoch den Nachteil, dass sie nur geschosshoch ausgeführt werden können. Dementsprechend müssen sie für den Einsatz bei Geschossbauten oft gestoßen werden. Eine besondere Art von Stahlbetonfertigteilen ist die Schleuderbetonstütze. Sie wird liegend im Schleuderverfahren gefertigt und weist im Inneren einen Hohlraum auf. Mit diesem Fertigungsverfahren können runde, quadratische und ovale Stützen gefertigt werden. Des Weiteren lässt sich eine hohe Betonfestigkeit und eine gute Sichtbetonqualität realisieren <ref name = "Q1"></ref>. Standardmäßige runde Schleuderbetonstützen können einen Durchmesser von 0,20 m bis zu 1,10 m aufweisen. Stützenlängen von bis zu 30 m sind möglich. In Sonderfällen können diese Abmessungen variieren <ref name = "Q5"> spannverbund, Stützenabmessungen, https://www.spannverbund.com/wp-content/uploads/2022/02/211213_Vorbemessungstabelle-Schleuderbetonstuetze.pdf </ref>.<br />
<br />
==Wandelemente==<br />
<br />
<br />
Fertigteilwandelemente kommen im Industrie- und Gewerbebau, sowie bei Geschossbauten zur Anwendung und ermöglichen schnelles und wirtschaftliches Bauen. Typische Fertigteile sind Elementwände oder Sandwich-Fassadenplatten. <br />
<br />
===Elementwände===<br />
<br />
[[Datei:Elementwand auf Kipptisch.jpg|right|thumb|250px|Elementwand auf Kipptisch <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Elementwände werden im üblichen Hochbau als Außen- oder Innenwände eingesetzt <ref name = "Q6"> Stefan Bar, Karsten Ebeling, Gottfried C.O. Lohmeyer, Lohmeyer Stahlbetonbau Bemessung - Konstruktion - Ausführung, 9. Auflage, Wiesbaden, 2013 </ref>. Sie bestehen aus zwei bewehrten Stahlbetonschalen, die durch [[Gitterträger nach Zulassung|Gitterträger]] miteinander verbunden sind und nach der [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] am Einsatzort mit Ortbeton verfüllt werden (Halbfertigteil) <ref name = "Q7"> Oberndorfer, Typenblatt Hohlwandelemente, https://www.oberndorfer.com/wandsysteme/hwe-hohlwandelemente/hwe-hohlwandelemente?export=pdf </ref>. Um einen ausreichenden Verbund mit dem Ortbeton (Kernbeton) herzustellen, müssen die Innenseiten der beiden Stahlbetonschalen im Werk mit einer kornrauen Oberfläche ausgebildet werden. Die Elementwände gibt es mit unbewehrtem und bewehrtem Kernbeton. Beide Varianten sind in der Lage, vertikale und horizontale Lasten zu übertragen. Bei unbewehrten Wänden ist lediglich eine Transport- und Montagebewehrung erforderlich. Anders ist es bei den bewehrten Wänden. Hier darf die statisch erforderliche Bewehrung teilweise oder komplett in den beiden Stahlbetonschalen angeordnet werden. Die statisch erforderliche Bewehrung ist an den Plattenstößen, Wandecken und Wandanschlüssen zu verbinden oder durch zusätzlich eingelegte Bewehrungsstähle im Kernbeton zu übergreifen <ref name = "Q6"></ref>.<br />
<br />
Die Elementwände werden meist liegend auf Kipptischen oder vertikal in Batterieschalungen mit Längen von 6,0 m und in besonderen Fällen sogar bis zu 12,0 m hergestellt. Die Breite der Elementwände wird durch die mögliche [[Fertigteile - Transport und Montage#Transport|Transportbreite oder -höhe]] bestimmt. Der Abstand zwischen den Stahlbetonschalen muss mindestens 7 cm betragen, um ein einwandfreies Betonieren vor Ort zu ermöglichen <ref name = "Q6"></ref>. Die Stahlbetonschalen selbst sind ca. 5 – 7 cm stark <ref name = "Q7"></ref>.<br />
<br />
===Sandwich-Fassadenplatten===<br />
<br />
[[Datei:Sandwichplatte.jpg|right|thumb|250px|Sandwichplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Die dreischichtigen Sandwichplatten bestehen aus Vorsatzschale (Außenseite), Wärmedämmung (Kerndämmung) und Tragschicht (Innenseite) <ref name = "Q1"></ref>. Verbaut werden sie überall dort, wo große Fassaden mit guter Wärmedämmung und Sichtbeton als Fassadengestaltung gewünscht sind. Die einzelnen Schichtstärken sind je nach Anforderung frei wählbar <ref name = "Q8"> Oberndorfer, Typenblatt Sandwich Fassadenplatten, https://www.oberndorfer.com/wandsysteme/sandwich-fassadenplatten/sandwich-fassadenplatten?export=pdf </ref>. Die Sandwichplatten werden in einem Arbeitsgang hergestellt und als Ganzes montiert <ref name = "Q1"></ref>. Befestigt werden sie mit Hilfe von [[Fertigteile - Transport und Montage#Ankerschienen|Ankerschienen]] an den Bauwerksstützen <ref name = "Q8"></ref>. Um einen guten Flächenkontakt innerhalb des Sandwichelementes zu gewährleisten, werden Vorsatzschale und Tragschicht mittels korrosionsbeständiger Anker zusammengehalten <ref name = "Q6"></ref>. Als Dämmschicht werden häufig Polystyrol- oder Polyurethan-Hartschaumplatten verwendet <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
Es gilt zu beachten, dass wegen der Temperaturunterschiede zwischen Außen- und Innenseite in der Vorsatzschale Verwölbungen auftreten können. Dies geschieht, weil die Tragschicht die Raumtemperatur annimmt, die Vorsatzschale jedoch aufgrund der Witterung häufigen Temperaturschwankungen ausgesetzt ist. Aus diesem Grund sind bei der Bemessung die Einflüsse aus Temperatur, Feuchtigkeit, Austrocknen und [[Schwinden]] in ihrem zeitlichen Verlauf zu berücksichtigen. Um vertikale und horizontale Lasten zu übertragen, müssen die Trag- und Vorsatzschale bewehrt und mittels Anker verbunden sein. Um eine ausreichende [[Betondeckung]] in der Vorsatzschicht zu gewährleisten, darf die Bewehrung nur einlagig angeordnet werden <ref name = "Q6"></ref>. Die Sandwichelemente sind in der Regel 24 - 47 cm breit. Dabei beansprucht die Tragschale ca. 12 - 25 cm, die Dämmschicht ca. 6 - 14 cm und die Vorsatzschale ca. 6 - 8 cm <ref name = "Q8"></ref>. Sie werden liegend auf Schalungspaletten hergestellt. So können strukturierte und ausgewaschene Oberflächen erzielt werden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Träger und Binder==<br />
<br />
[[Datei:Fertigteilträger.jpg|right|thumb|250px|Fertigteilträger <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Balkenelemente wie Fertigteilträger und Binder aus Stahlbeton bilden zusammen mit den [[Stahlbetonstütze - Übersicht|Stützen]] häufig die Tragstruktur eines Bauwerkes. Sie dienen dabei hauptsächlich als horizontale Tragelemente zur Auflagerung von [[Fertigteile - Übersicht#Deckenelemente|Decken-]] und Dachelementen, Stahlkonstruktionen sowie als Aussteifung des Bauwerks.<br />
<br />
===Träger===<br />
<br />
Stahlbetonträger gibt es in verschiedenen Querschnittsformen, darunter rechteckige, L-förmige und kreuzförmige Profile. Die Abmessungen der Träger sind in der Regel auf eine Breite von 1,50 m und eine Höhe von 1,80 m begrenzt. In Spannbetonbauweise können Längen bis zu 34 m erreicht werden. Um haustechnische Leitungen im Gebäudeinneren unterzubringen, werden häufig runde und eckige Aussparungen in den Trägern angeordnet <ref name = "Q9"> Oberndorfer, Typenblatt Stahlbetonträger, https://www.oberndorfer.com/konstruktive-fertigteile/stahlbetontraeger/stahlbetontraeger?export=pdf </ref>.<br />
<br />
===Binder===<br />
<br />
[[Datei:20211018 115534-min.jpg|right|thumb|250px|Fertigteilbinder <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Stahlbetonbinder tragen die Dacheindeckung. Diese besteht bei Industrie- und Gewerbebauten für gewöhnlich aus Trapezblechprofilen oder Porenbetonplatten. Die Binder gibt es als I- und T-Profile, wobei das T-Profil die wirtschaftlichere Querschnittsform darstellt <ref name = "Q1"></ref>. Aus statischen Gründen wird eine Stegbreite von 0,50 m und eine Gurtbreite von 1,00 m sowie eine Höhe von 2,50 m nur in Ausnahmefällen überschritten. Wirtschaftliche Spannweiten für Stahlbetonbinder sind 12 bis 24 m <ref name = "Q10"> Oberndorfer, Typenblatt I-Binder, https://www.oberndorfer.com/konstruktive-fertigteile/stahlbeton-spannbetonbinder/i-binder?export=pdf </ref>. Mit vorgespannter Bewehrung sind Spannweiten bis zu 40 m möglich. Die Dachneigung kann durch eine Schrägstellung des Binders oder durch unterschiedliches Ausklinken der Pfetten erreicht werden. Aussparungen für haustechnische Leitungen sind ebenfalls möglich <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Deckenelemente==<br />
<br />
===Fertigdecke===<br />
<br />
Die Fertigdecke wird voll maschinell hergestellt und ist, wenn sie in hohen Stückzahlen produziert wird, eines der wirtschaftlichsten Deckensysteme. Die Hohlräume bringen bis zu 40% Material- bzw. Gewichtsersparnis gegenüber Massivplatten. Es wird grundsätzlich zwischen schlaff bewehrten und vorgespannten Platten unterschieden. <br />
Schlaff bewehrte Fertigdecken werden in einer speziellen Betonier- und Rohrziehanlage im [[Fertigteile - Herstellung#Umlaufverfahren|Umlaufverfahren]] hergestellt. In der Regel ist hier eine Längs-, Quer- und Bügelbewehrung erforderlich. Die Fertigdecken gibt es mit einer Breite bis 2,50 m, einer Deckenstärke bis 0,30 m und einer Spannweite bis zu 10 m <ref name = "Q1"></ref>.<br />
Bei einer vorgespannten Fertigdecke besteht die Bewehrung ausschließlich aus längs vorgespannten Drähten oder Litzen. Die Herstellung kann mit Hilfe von Extrudern oder Gleitfertigern auf langen Spannbahnen ([[Fertigteile - Herstellung#Bahnenfertigung|Bahnenfertigung]]) erfolgen <ref name = "Q2"></ref>. Die Spannbetonhohlplatten haben eine maximale Breite von 1,20 m, eine Deckenstärke von 0,16 – 0,50 m und eine Spannweite bis zu 22 m <ref name = "Q11"> Oberndorfer, Typenblatt VSD Spannbetonhohldielen, https://www.oberndorfer.com/deckensysteme/vsd-vorgespannte-hohldiele/vsd-spannbetonhohldielen?export=pdf </ref>.<br />
<br />
===Rippenplatte===<br />
<br />
Durch die Kombination von Platte und Unterzug entsteht eine so genannte TT-Doppelsteg-Platte, die in der Lage ist, wesentlich größere Spannweiten zu überbrücken und größere Lasten abzutragen als eine ebene Vollplatte <ref name = "Q2"></ref>. Sie wird mit schlaffer Bewehrung in langen Schalungen oder vorgespannt in einem Spannbett gefertigt <ref name = "Q1"></ref>. <br />
<br />
Um im eingebauten Zustand eine ausreichende Übertragung von Schub- und Querkräften zu ermöglichen, wird eine Fugenverzahnung erzeugt, in dem die seitliche Schalung des Plattenrandes eine profilierte Oberfläche erhält. Des Weiteren lässt sich die gewünschte Platten- und Stegbreite mit Hilfe einer seitlich verstellbaren Seitenschalung einstellen <ref name = "Q2"></ref>. Um die Elemente nach dem Erhärten aus der starren Schalung zu heben, haben die Stege in der Regel einen nach unten verjüngten Querschnitt (1:20). Die Platten werden meistens mit einem 6 cm starken Plattenspiegel gefertigt, der als verlorene Schalung für die später aufgebrachte Ortbetonschicht dient. Die Ortbetonschicht wird ebenfalls bewehrt, um unter anderem eine Scheibenwirkung zu erzielen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
Die TT-Doppelstegplatten können mit einer Breite bis 3,00 m, einer Höhen bis 0,80 m und einer maximalen Spannweiten bis 25 m hergestellt werden. Die Stege haben einen maximalen Achsabstand von 1,30 m.<br />
Um Bauhöhe zu sparen, können die Stege im Bereich des Auflagers etwas ausgeklinkt werden. Die sogenannte Spiegelauflagerung hat die Besonderheit, dass der Steg bis zur Unterkante der Platte ausgeklinkt wird. Dies ist nur sinnvoll, wenn auch nur sehr geringe Auflagerkräfte wirken <ref name = "Q2"></ref>.<br />
Es können auch einstegige T-Platten hergestellt werden. Diese finden ihre Anwendung als Auswechselplatte in Deckensystemen mit TT-Platten oder werden als stehende Wandelemente für Hochregallager eingesetzt <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Elementdecke===<br />
<br />
Bei der [[Elementdecken - Begriffe|Elementdecke]] (Gitterträgerdecke) handelt es sich um eine ca. 5 cm starke Fertigteilplatte mit einer Breite bis 3 m <ref name = "Q12"> Oberndorfer, Typenblatt Elementdecke, https://www.oberndorfer.com/deckensysteme/ed-elementdecke/elementdecke?export=pdf </ref>. Diese Fertigteilplatte enthält bereits ihre statisch erforderliche untere Bewehrung und dient später als Schalung für den Ortbeton. Um die dünnen Fertigteilplatten gut handhaben zu können, werden sie mit biegesteifer Bewehrung in Form von [[Gitterträger nach Zulassung|Gitterträgern]] versehen. Im Montagezustand dient der freiliegende Obergurt der Gitterträger als Druckzone. Die beiden bereits einbetonierten Untergurte können der statisch erforderlichen Zugbewehrung angerechnet werden. Eine ausreichende Verbindung zwischen Fertigteil und Ortbeton wird durch die diagonalen Streben der Gitterträger und die raue Oberseite der Platte gewährleistet. So kann die Decke im Prinzip wie eine in einem Arbeitsgang hergestellte Ortbetonplatte bemessen werden. Um eine Durchlaufwirkung der Decke zu erreichen, kann auf der Baustelle einfach eine obere Bewehrung auf die Gitterträger montiert werden. <br />
<br />
Mittels spezieller Gitterträger können Elementdecken mit 5 m Spannweite ohne Montageunterstützung verbaut werden. Die speziellen Gitterträger bestehen aus U-förmigen und knickstabilen Stahlblechprofilen anstelle von stabförmigen Obergurten. Diese Deckenart ist bei Bauwerken mit großen Geschosshöhen besonders wirtschaftlich, sofern der Mehrpreis für die speziellen Gitterträger geringer ist als die Kosten für eine Montageunterstützung <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
In der Regel sind die Decken einachsig gespannt und schlaff bewehrt. Es lassen sich wirtschaftliche Stützweiten bis 7,50 m erreichen. Mit zweiachsig gespannte Decken können Stützweiten bis 10 m erreicht werden <ref name = "Q12"></ref>. Vorgespannte Elementdecken werden ebenfalls angeboten, mit denen noch größere Stützweiten realisiert werden können. Die Herstellung von Elementdecken (Halbfertigteil) bringt im Vergleich zur Anwendung von Vollfertigteil-Deckensystemen eine längere Bauzeit mit sich. Jedoch können aufgrund des geringen Gewichtes großflächigere Elemente verbaut werden, die weniger [[Fertigteile - Transport und Montage#Elementfugen|Fugen]] und kaum vertikale Versprünge mit sich bringen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Vor- und Nachteile==<br />
<br />
===Qualitätsverbesserung===<br />
<br />
Vorteilhaft bei der Werksfertigung ist, dass die Produktion nicht der Witterung ausgesetzt ist. Somit entstehen bessere Arbeitsbedingungen, die eine höhere Arbeitsleistung der Arbeiter*innen und auch eine bessere Qualität der Bauteile im Vergleich zur Ortbetonbauweise mit sich bringen. Bei der [[Fertigteile - Herstellung|Herstellung von Fertigteilen]] sorgen unter anderem die eingesetzten Typen- und Stahlschalungen für eine exakte Maßhaltigkeit. Durch den [[Fertigteile - Herstellung#Beton im Fertigteilbau|werksseitig hergestellten Beton]] lässt sich eine sehr hohe Betonqualität erzielen. Des Weiteren lassen sich nur im Fertigteilwerk strukturierte und farblich gestaltete Bauteile nach architektonischen Vorgaben, wie es zum Beispiel bei [[Fertigteile - Übersicht#Sandwich-Fassadenplatten|Fassadenplatten]] der Fall ist, realisieren <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Herstellungskosten===<br />
<br />
Um die anfallenden Kosten bei der Herstellung von Fertigteilen zu senken, werden gut konstruierte und durchdachte Schalungen eingesetzt, die bei großen Serien mehrfach verwendet werden können. Die mögliche Mechanisierung und Automatisierung im Werk sorgt für eine wesentlich schnellere Fertigung der Bauteile. Durch den Einbau der Fertigteile werden die Kosten auf der Baustelle zusätzlich durch nur selten oder gar nicht benötigte Gerüste reduziert.<br />
Einen weiteren Vorteil bringen die dünn ausgeführten Bauteilquerschnitte mit sich. Anstatt einfacher Rechteckquerschnitte werden beispielsweise an die höhere Betonqualität angepasste T-Querschnitte verwendet. Diese erfüllen genauestens die statischen Erfordernisse und sorgen so für eine Material- und Gewichtsersparnis <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
Ein großer Nachteil der Fertigteile ist der [[Fertigteile - Transport und Montage#Transport|Transport]] und die damit verbundenen Kosten. Zunächst muss überhaupt eine Zufahrt zu der Baustelle vorhanden sein. Um die Transportkosten im Rahmen zu halten, lohnt sich der Einsatz von werksseitig hergestellten Bauteilen oft nur in einem gewissen Aktionsradius. Allerdings stellt dies nur noch begrenzt ein Problem dar, denn heutzutage sind leistungsfähige Fertigteilwerke überall dort flächendeckend anzutreffen, wo auch eine gewisse Nachfrage besteht <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Bauzeit===<br />
<br />
Durch das Errichten eines Bauwerkes mit Hilfe von Fertigteilen wird die Bauzeit drastisch verkürzt. Dies liegt daran, dass die benötigten Bauteile (z. B. [[Fertigteile - Übersicht#Fundamente|Fundamente]], [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]], [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Binder]]) das ganze Jahr über produziert werden können. Allerdings wird bei der Werksfertigung eine gewisse Vorlaufzeit benötigt, um die Fertigteile zu produzieren. Die anschließende [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] kann innerhalb kürzester Zeit (auch im Winter) auf der Baustelle und ohne eine aufwendige Baustelleneinrichtung erfolgen. Dank der verkürzten Bauzeit lassen sich Finanzierungskosten einsparen. Des Weiteren profitieren beispielsweise Industriebauten von frühzeitigeren Nutzungserträgen. Bei einem Bauwerk, welches nicht aus einem Standard-Fertigteilsystem besteht, ist der Planungsaufwand jedoch oftmals sehr hoch <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Regeln und Normen==<br />
<br />
Um einen guten Überblick zu den aktuell gültigen Normen und Richtlinien zu erlangen, wird an dieser Stelle auf das Buch „Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau“ verwiesen <ref name = "Q13"> Alfred Steinle, Hubert Bachmann, Mathias Tillmann, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 3. Auflage, Berlin, 2018 </ref>. Dort sind nationale, europäische und internationale Normen aufgeführt. Informationen zu den Richtlinien des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DAfStb), Merkblätter der Fachvereinigung Deutscher Betonfertigteilbau e.V. sowie des Deutschen Beton- und Bautechnik-Verein e.V. sind ebenfalls enthalten. Die Anwendung dieser Normen und Richtlinien in Bezug auf die Bemessung und Konstruktion von Stahl- und Spannbetontragwerken sind im [[Eurocode - Übersicht|Eurocode]] 2 festgehalten <ref name = "Q14"> Frank Fingerloos, Josef Hegger, Konrad Zilch, Eurocode 2 für Deutschland DIN EN 1992-1-1 Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau mit Nationalem Anhang Kommentierte Fassung. 2. Auflage, Berlin, 2016 </ref>.<br />
<br />
==Quellen==<br />
<br />
<references/><br />
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{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-green.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite geprüft, inhaltlich Ok|}}<br />
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[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Fertigteile_-_%C3%9Cbersicht&diff=14801Fertigteile - Übersicht2023-10-03T16:40:19Z<p>Gbolle: /* Köcherfundamente */</p>
<hr />
<div>[[Datei:Fertigteilübersicht.jpg|right|thumb|450px|Lagerung verschiedener Betonfertigteile <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Diese Seite soll einen allgemeinen Überblick zu Betonfertigteilen geben.<br />
<br />
==Fundamente==<br />
<br />
Im Fertigteilbau wird zwischen Köcher- und Blockfundamenten unterschieden. Beide Varianten stellen eine Steckverbindung zwischen Stütze und Fundament dar. Auf der Baustelle werden die Fertigteilfundamente in der Regel auf einer Sauberkeitsschicht aus Magerbeton und einer darüber liegenden, ca. 3 cm starken Ausgleichsschicht aus Sand positioniert. Anschließend werden die [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Fertigteilstützen]] in die dafür vorgesehenen Fundamentaussparungen eingestellt und vermörtelt. Mithilfe dieser Verbindung, lassen sich die am Stützenfuß entstehenden Schnittgrößen in die [[Fundamente|Fundamente]] einleiten. Somit kann auf eine klassische zugfeste Verbindung, zwischen Stütze und Fundament mittels Anschlussbewehrung verzichtet werden <ref name = "Q2"> Peter Bindseil, Stahlbetonbau Fertigteile nach Eurocode 2 - Konstruktion - Berechnung - Ausführung, 4. Auflage, Köln, 2012 </ref>.<br />
<br />
===Köcherfundamente===<br />
Köcherfundamente bestehen aus einem Fundamentquader und einem oben aufgesetzten Becher, welcher innen eine glatte oder verzahnte Oberfläche aufweist <ref name = "Q1"> Hubert Bachmann, Alfred Steinle, Volker Hahn, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 2. aktualisierte Auflage, Berlin, 2010 </ref>. Bei einem glatten (unverzahnten) Köcher wird die Stützennormalkraft per Spitzendruck in das Fundament eingeleitet. Diese Variante erfordert einen dicken Fundamentquader, welcher eine große Bauhöhe und großes Gewicht mit sich bringt. Besonders wichtig ist die Kraftübertragung (Zugkräfte) zwischen Stütze und Fundament. Hierfür ist ein verzahnter Köcher wesentlich besser geeignet als ein unverzahnter. Bei verzahnten Köcherfundamenten werden die Kräfte über die gesamte Höhe der Verzahnung (Mantelreibung) eingeleitet <ref name = "Q2"></ref>. Wenn aus bestimmten Gründen keine kompletten Fundamente benötigt werden, können einzelne Köcherhälse zu Einsatz kommen. Diese werden als Fertigteil (genauer: Halbfertigteil) auf die Baustelle geliefert und in die vor Ort hergestellte Bodenplatte eingebaut <ref name = "Q3"> Oberndorfer, Typenblatt Köcherhälse, https://www.oberndorfer.com/konstruktive-fertigteile/fundamente/koecherhaelse?export=pdf </ref>. Die Köcherverzahnung kann mit Hilfe einer verlorenen Schalung hergestellt werden. Typische Schalkörper sind trapezförmige Blechschalungen, gewellte Vierkantblechrohre oder Kunststoffschalungskästen <ref name = "Q2"></ref><ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Blockfundamente===<br />
<br />
Das Blockfundament ist im Prinzip eine Weiterentwicklung des Köcherfundamentes. Es besteht ebenfalls aus einem dicken Fundamentblock, hat aber anstelle eines aufgesetzten Köchers, einen eingelassenen Köcher. Somit lassen sich geringere Fundamentabmessungen und eine flachere Gründung realisieren <ref name = "Q1"></ref>. Die Kraftübertragung, muss aufgrund der geringen Fundamentstärke unterhalb der Stütze per Mantelreibung erfolgen. Deshalb ist eine horizontal umlaufende Verzahnung am Stützenfuß und in der Fundamentaussparung zwingend notwendig <ref name = "Q2"></ref>. Generell lässt sich sagen, dass die Herstellung eines Blockfundamentes wesentlich wirtschaftlicher ist als die eines Köcherfundamentes. Denn auf den schalungs- und bewehrungstechnischen Aufwand des aufgesetzten Köchers kann verzichtet werden <ref name = "Q1"></ref>. Jedoch hat das Blockfundament nicht nur Vorteile. Beispielsweise besteht durch eine zu geringe Fundamentstärke unterhalb der Stütze, einer zu hohen Stützeneigenlast und einem noch nicht ausgehärteten Mörtel die Gefahr des [[Durchstanzen|Durchstanzens]] <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Stützen==<br />
<br />
[[Datei:Fertigteilstütze.jpg|right|thumb|250px|liegende Fertigteilstütze inklusive Konsolen und Fundament <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Stahlbetonfertigteilstützen finden im Industrie- und Gewerbebau, sowie bei Geschossbauten Anwendung. Sie sind ein wichtiger Bestandteil der Tragstruktur von Bauwerken und sorgen für den vertikalen Lastabtrag. Standardmäßige Fertigteilstützen haben einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt, aber auch Sonderformen wie beispielsweise runde oder ovale Querschnitte sind möglich. <br />
<br />
===Stützen mit rechteckigem Querschnitt===<br />
Rechteckige und quadratische Stützen werden meistens liegend in einer Schalung gefertigt. Standardmäßige Stahlbetonrechteckstützen können eine Stützenlänge von bis zu 34 m und eine Kantenlänge von 0,20 m bis 1,30 m aufweisen <ref name = "Q4"> Oberndorfer, Typenblatt Stahlbetonstützen, https://www.oberndorfer.com/konstruktive-fertigteile/stahlbetonstuetzen/stahlbetonstuetzen-eckig?export=pdf </ref>. In Sonderfällen können diese Abmessungen variieren. Generell lässt sich sagen, dass bei Industrie- und Gewerbebauten hauptsächlich der Rechteckquerschnitt verwendet wird. Bei Geschossbauten des üblichen Hochbaus wird die quadratische Form mit konstantem Querschnitt über alle Geschosse bevorzugt. Dies hat den Vorteil, dass mit Hilfe von Konsolen einheitliche Auflagerungs- und Anschlusspunkte gebildet werden können. Bei der Herstellung ist es schalungstechnisch am günstigsten, wenn man Konsolen möglichst nur an zwei gegenüberliegenden Seiten oder an drei Seiten anordnet. Stützen mit vierseitigen Konsolen sind schalungs- und bewehrungstechnisch sehr aufwändig und werden daher nur in seltenen Ausnahmefällen hergestellt. Geschossbauten mit bis zu fünf Stockwerken können mit durchgehenden Stützen errichtet werden, ohne dass diese gestoßen werden müssen. <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Stützen mit rundem Querschnitt===<br />
<br />
Der Einsatz von runden Stützen hat sich in der Baubranche ebenfalls etabliert. Häufig werden sie, trotz ihrer höheren Fertigungskosten als gestalterisches Element eingesetzt. Sie können in einer stehenden Schalung gefertigt werden, haben dann jedoch den Nachteil, dass sie nur geschosshoch ausgeführt werden können. Dementsprechend müssen sie für den Einsatz bei Geschossbauten oft gestoßen werden. Eine besondere Art von Stahlbetonfertigteilen ist die Schleuderbetonstütze. Sie wird liegend im Schleuderverfahren gefertigt und weist im Inneren einen Hohlraum auf. Mit diesem Fertigungsverfahren können runde, quadratische und ovale Stützen gefertigt werden. Des Weiteren lässt sich eine hohe Betonfestigkeit und eine gute Sichtbetonqualität realisieren <ref name = "Q1"></ref>. Standardmäßige runde Schleuderbetonstützen können einen Durchmesser von 0,20 m bis zu 1,10 m aufweisen. Stützenlängen von bis zu 30 m sind möglich. In Sonderfällen können diese Abmessungen variieren <ref name = "Q5"> spannverbund, Stützenabmessungen, https://www.spannverbund.com/wp-content/uploads/2022/02/211213_Vorbemessungstabelle-Schleuderbetonstuetze.pdf </ref>.<br />
<br />
==Wandelemente==<br />
<br />
<br />
Fertigteilwandelemente kommen im Industrie- und Gewerbebau, sowie bei Geschossbauten zur Anwendung und ermöglichen schnelles und wirtschaftliches Bauen. Typische Fertigteile sind Elementwände oder Sandwich-Fassadenplatten. <br />
<br />
===Elementwände===<br />
<br />
[[Datei:Elementwand auf Kipptisch.jpg|right|thumb|250px|Elementwand auf Kipptisch <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Elementwände werden im üblichen Hochbau als Außen- oder Innenwände eingesetzt <ref name = "Q6"> Stefan Bar, Karsten Ebeling, Gottfried C.O. Lohmeyer, Lohmeyer Stahlbetonbau Bemessung - Konstruktion - Ausführung, 9. Auflage, Wiesbaden, 2013 </ref>. Sie bestehen aus zwei bewehrten Stahlbetonschalen, die durch [[Gitterträger nach Zulassung|Gitterträger]] miteinander verbunden sind und nach der [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] am Einsatzort mit Ortbeton verfüllt werden (Halbfertigteil) <ref name = "Q7"> Oberndorfer, Typenblatt Hohlwandelemente, https://www.oberndorfer.com/wandsysteme/hwe-hohlwandelemente/hwe-hohlwandelemente?export=pdf </ref>. Um einen ausreichenden Verbund mit dem Ortbeton (Kernbeton) herzustellen, müssen die Innenseiten der beiden Stahlbetonschalen im Werk mit einer kornrauen Oberfläche ausgebildet werden. Die Elementwände gibt es mit unbewehrtem und bewehrtem Kernbeton. Beide Varianten sind in der Lage, vertikale und horizontale Lasten zu übertragen. Bei unbewehrten Wänden ist lediglich eine Transport- und Montagebewehrung erforderlich. Anders ist es bei den bewehrten Wänden. Hier darf die statisch erforderliche Bewehrung teilweise oder komplett in den beiden Stahlbetonschalen angeordnet werden. Die statisch erforderliche Bewehrung ist an den Plattenstößen, Wandecken und Wandanschlüssen zu verbinden oder durch zusätzlich eingelegte Bewehrungsstähle im Kernbeton zu übergreifen <ref name = "Q6"></ref>.<br />
<br />
Die Elementwände werden meist liegend auf Kipptischen oder vertikal in Batterieschalungen mit Längen von 6,0 m und in besonderen Fällen sogar bis zu 12,0 m hergestellt. Die Breite der Elementwände wird durch die mögliche [[Fertigteile - Transport und Montage#Transport|Transportbreite oder -höhe]] bestimmt. Der Abstand zwischen den Stahlbetonschalen muss mindestens 7 cm betragen, um ein einwandfreies Betonieren vor Ort zu ermöglichen <ref name = "Q6"></ref>. Die Stahlbetonschalen selbst sind ca. 5 – 7 cm stark <ref name = "Q7"></ref>.<br />
<br />
===Sandwich-Fassadenplatten===<br />
<br />
[[Datei:Sandwichplatte.jpg|right|thumb|250px|Sandwichplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
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Die dreischichtigen Sandwichplatten bestehen aus Vorsatzschale (Außenseite), Wärmedämmung (Kerndämmung) und Tragschicht (Innenseite) <ref name = "Q1"></ref>. Verbaut werden sie überall dort, wo große Fassaden mit guter Wärmedämmung und Sichtbeton als Fassadengestaltung gewünscht sind. Die einzelnen Schichtstärken sind je nach Anforderung frei wählbar <ref name = "Q8"> Oberndorfer, Typenblatt Sandwich Fassadenplatten, https://www.oberndorfer.com/wandsysteme/sandwich-fassadenplatten/sandwich-fassadenplatten?export=pdf </ref>. Die Sandwichplatten werden in einem Arbeitsgang hergestellt und als Ganzes montiert <ref name = "Q1"></ref>. Befestigt werden sie mit Hilfe von [[Fertigteile - Transport und Montage#Ankerschienen|Ankerschienen]] an den Bauwerksstützen <ref name = "Q8"></ref>. Um einen guten Flächenkontakt innerhalb des Sandwichelementes zu gewährleisten, werden Vorsatzschale und Tragschicht mittels korrosionsbeständiger Anker zusammengehalten <ref name = "Q6"></ref>. Als Dämmschicht werden häufig Polystyrol- oder Polyurethan-Hartschaumplatten verwendet <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
Es gilt zu beachten, dass wegen der Temperaturunterschiede zwischen Außen- und Innenseite in der Vorsatzschale Verwölbungen auftreten können. Dies geschieht, weil die Tragschicht die Raumtemperatur annimmt, die Vorsatzschale jedoch aufgrund der Witterung häufigen Temperaturschwankungen ausgesetzt ist. Aus diesem Grund sind bei der Bemessung die Einflüsse aus Temperatur, Feuchtigkeit, Austrocknen und [[Schwinden]] in ihrem zeitlichen Verlauf zu berücksichtigen. Um vertikale und horizontale Lasten zu übertragen, müssen die Trag- und Vorsatzschale bewehrt und mittels Anker verbunden sein. Um eine ausreichende [[Betondeckung]] in der Vorsatzschicht zu gewährleisten, darf die Bewehrung nur einlagig angeordnet werden <ref name = "Q6"></ref>. Die Sandwichelemente sind in der Regel 24 - 47 cm breit. Dabei beansprucht die Tragschale ca. 12 - 25 cm, die Dämmschicht ca. 6 - 14 cm und die Vorsatzschale ca. 6 - 8 cm <ref name = "Q8"></ref>. Sie werden liegend auf Schalungspaletten hergestellt. So können strukturierte und ausgewaschene Oberflächen erzielt werden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Träger und Binder==<br />
<br />
[[Datei:Fertigteilträger.jpg|right|thumb|250px|Fertigteilträger <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Balkenelemente wie Fertigteilträger und Binder aus Stahlbeton bilden zusammen mit den [[Stahlbetonstütze - Übersicht|Stützen]] häufig die Tragstruktur eines Bauwerkes. Sie dienen dabei hauptsächlich als horizontale Tragelemente zur Auflagerung von [[Fertigteile - Übersicht#Deckenelemente|Decken-]] und Dachelementen, Stahlkonstruktionen sowie als Aussteifung des Bauwerks.<br />
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===Träger===<br />
<br />
Stahlbetonträger gibt es in verschiedenen Querschnittsformen, darunter rechteckige, L-förmige und kreuzförmige Profile. Die Abmessungen der Träger sind in der Regel auf eine Breite von 1,50 m und eine Höhe von 1,80 m begrenzt. In Spannbetonbauweise können Längen bis zu 34 m erreicht werden. Um haustechnische Leitungen im Gebäudeinneren unterzubringen, werden häufig runde und eckige Aussparungen in den Trägern angeordnet <ref name = "Q9"> Oberndorfer, Typenblatt Stahlbetonträger, https://www.oberndorfer.com/konstruktive-fertigteile/stahlbetontraeger/stahlbetontraeger?export=pdf </ref>.<br />
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===Binder===<br />
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[[Datei:20211018 115534-min.jpg|right|thumb|250px|Fertigteilbinder <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Stahlbetonbinder tragen die Dacheindeckung. Diese besteht bei Industrie- und Gewerbebauten für gewöhnlich aus Trapezblechprofilen oder Porenbetonplatten. Die Binder gibt es als I- und T-Profile, wobei das T-Profil die wirtschaftlichere Querschnittsform darstellt <ref name = "Q1"></ref>. Aus statischen Gründen wird eine Stegbreite von 0,50 m und eine Gurtbreite von 1,00 m sowie eine Höhe von 2,50 m nur in Ausnahmefällen überschritten. Wirtschaftliche Spannweiten für Stahlbetonbinder sind 12 bis 24 m <ref name = "Q10"> Oberndorfer, Typenblatt I-Binder, https://www.oberndorfer.com/konstruktive-fertigteile/stahlbeton-spannbetonbinder/i-binder?export=pdf </ref>. Mit vorgespannter Bewehrung sind Spannweiten bis zu 40 m möglich. Die Dachneigung kann durch eine Schrägstellung des Binders oder durch unterschiedliches Ausklinken der Pfetten erreicht werden. Aussparungen für haustechnische Leitungen sind ebenfalls möglich <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Deckenelemente==<br />
<br />
===Fertigdecke===<br />
<br />
Die Fertigdecke wird voll maschinell hergestellt und ist, wenn sie in hohen Stückzahlen produziert wird, eines der wirtschaftlichsten Deckensysteme. Die Hohlräume bringen bis zu 40% Material- bzw. Gewichtsersparnis gegenüber Massivplatten. Es wird grundsätzlich zwischen schlaff bewehrten und vorgespannten Platten unterschieden. <br />
Schlaff bewehrte Fertigdecken werden in einer speziellen Betonier- und Rohrziehanlage im [[Fertigteile - Herstellung#Umlaufverfahren|Umlaufverfahren]] hergestellt. In der Regel ist hier eine Längs-, Quer- und Bügelbewehrung erforderlich. Die Fertigdecken gibt es mit einer Breite bis 2,50 m, einer Deckenstärke bis 0,30 m und einer Spannweite bis zu 10 m <ref name = "Q1"></ref>.<br />
Bei einer vorgespannten Fertigdecke besteht die Bewehrung ausschließlich aus längs vorgespannten Drähten oder Litzen. Die Herstellung kann mit Hilfe von Extrudern oder Gleitfertigern auf langen Spannbahnen ([[Fertigteile - Herstellung#Bahnenfertigung|Bahnenfertigung]]) erfolgen <ref name = "Q2"></ref>. Die Spannbetonhohlplatten haben eine maximale Breite von 1,20 m, eine Deckenstärke von 0,16 – 0,50 m und eine Spannweite bis zu 22 m <ref name = "Q11"> Oberndorfer, Typenblatt VSD Spannbetonhohldielen, https://www.oberndorfer.com/deckensysteme/vsd-vorgespannte-hohldiele/vsd-spannbetonhohldielen?export=pdf </ref>.<br />
<br />
===Rippenplatte===<br />
<br />
Durch die Kombination von Platte und Unterzug entsteht eine so genannte TT-Doppelsteg-Platte, die in der Lage ist, wesentlich größere Spannweiten zu überbrücken und größere Lasten abzutragen als eine ebene Vollplatte <ref name = "Q2"></ref>. Sie wird mit schlaffer Bewehrung in langen Schalungen oder vorgespannt in einem Spannbett gefertigt <ref name = "Q1"></ref>. <br />
<br />
Um im eingebauten Zustand eine ausreichende Übertragung von Schub- und Querkräften zu ermöglichen, wird eine Fugenverzahnung erzeugt, in dem die seitliche Schalung des Plattenrandes eine profilierte Oberfläche erhält. Des Weiteren lässt sich die gewünschte Platten- und Stegbreite mit Hilfe einer seitlich verstellbaren Seitenschalung einstellen <ref name = "Q2"></ref>. Um die Elemente nach dem Erhärten aus der starren Schalung zu heben, haben die Stege in der Regel einen nach unten verjüngten Querschnitt (1:20). Die Platten werden meistens mit einem 6 cm starken Plattenspiegel gefertigt, der als verlorene Schalung für die später aufgebrachte Ortbetonschicht dient. Die Ortbetonschicht wird ebenfalls bewehrt, um unter anderem eine Scheibenwirkung zu erzielen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
Die TT-Doppelstegplatten können mit einer Breite bis 3,00 m, einer Höhen bis 0,80 m und einer maximalen Spannweiten bis 25 m hergestellt werden. Die Stege haben einen maximalen Achsabstand von 1,30 m.<br />
Um Bauhöhe zu sparen, können die Stege im Bereich des Auflagers etwas ausgeklinkt werden. Die sogenannte Spiegelauflagerung hat die Besonderheit, dass der Steg bis zur Unterkante der Platte ausgeklinkt wird. Dies ist nur sinnvoll, wenn auch nur sehr geringe Auflagerkräfte wirken <ref name = "Q2"></ref>.<br />
Es können auch einstegige T-Platten hergestellt werden. Diese finden ihre Anwendung als Auswechselplatte in Deckensystemen mit TT-Platten oder werden als stehende Wandelemente für Hochregallager eingesetzt <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Elementdecke===<br />
<br />
Bei der [[Elementdecken - Begriffe|Elementdecke]] (Gitterträgerdecke) handelt es sich um eine ca. 5 cm starke Fertigteilplatte mit einer Breite bis 3 m <ref name = "Q12"> Oberndorfer, Typenblatt Elementdecke, https://www.oberndorfer.com/deckensysteme/ed-elementdecke/elementdecke?export=pdf </ref>. Diese Fertigteilplatte enthält bereits ihre statisch erforderliche untere Bewehrung und dient später als Schalung für den Ortbeton. Um die dünnen Fertigteilplatten gut handhaben zu können, werden sie mit biegesteifer Bewehrung in Form von [[Gitterträger nach Zulassung|Gitterträgern]] versehen. Im Montagezustand dient der freiliegende Obergurt der Gitterträger als Druckzone. Die beiden bereits einbetonierten Untergurte können der statisch erforderlichen Zugbewehrung angerechnet werden. Eine ausreichende Verbindung zwischen Fertigteil und Ortbeton wird durch die diagonalen Streben der Gitterträger und die raue Oberseite der Platte gewährleistet. So kann die Decke im Prinzip wie eine in einem Arbeitsgang hergestellte Ortbetonplatte bemessen werden. Um eine Durchlaufwirkung der Decke zu erreichen, kann auf der Baustelle einfach eine obere Bewehrung auf die Gitterträger montiert werden. <br />
<br />
Mittels spezieller Gitterträger können Elementdecken mit 5 m Spannweite ohne Montageunterstützung verbaut werden. Die speziellen Gitterträger bestehen aus U-förmigen und knickstabilen Stahlblechprofilen anstelle von stabförmigen Obergurten. Diese Deckenart ist bei Bauwerken mit großen Geschosshöhen besonders wirtschaftlich, sofern der Mehrpreis für die speziellen Gitterträger geringer ist als die Kosten für eine Montageunterstützung <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
In der Regel sind die Decken einachsig gespannt und schlaff bewehrt. Es lassen sich wirtschaftliche Stützweiten bis 7,50 m erreichen. Mit zweiachsig gespannte Decken können Stützweiten bis 10 m erreicht werden <ref name = "Q12"></ref>. Vorgespannte Elementdecken werden ebenfalls angeboten, mit denen noch größere Stützweiten realisiert werden können. Die Herstellung von Elementdecken (Halbfertigteil) bringt im Vergleich zur Anwendung von Vollfertigteil-Deckensystemen eine längere Bauzeit mit sich. Jedoch können aufgrund des geringen Gewichtes großflächigere Elemente verbaut werden, die weniger [[Fertigteile - Transport und Montage#Elementfugen|Fugen]] und kaum vertikale Versprünge mit sich bringen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Vor- und Nachteile==<br />
<br />
===Qualitätsverbesserung===<br />
<br />
Vorteilhaft bei der Werksfertigung ist, dass die Produktion nicht der Witterung ausgesetzt ist. Somit entstehen bessere Arbeitsbedingungen, die eine höhere Arbeitsleistung der Arbeiter*innen und auch eine bessere Qualität der Bauteile im Vergleich zur Ortbetonbauweise mit sich bringen. Bei der [[Fertigteile - Herstellung|Herstellung von Fertigteilen]] sorgen unter anderem die eingesetzten Typen- und Stahlschalungen für eine exakte Maßhaltigkeit. Durch den [[Fertigteile - Herstellung#Beton im Fertigteilbau|werksseitig hergestellten Beton]] lässt sich eine sehr hohe Betonqualität erzielen. Des Weiteren lassen sich nur im Fertigteilwerk strukturierte und farblich gestaltete Bauteile nach architektonischen Vorgaben, wie es zum Beispiel bei [[Fertigteile - Übersicht#Sandwich-Fassadenplatten|Fassadenplatten]] der Fall ist, realisieren <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Herstellungskosten===<br />
<br />
Um die anfallenden Kosten bei der Herstellung von Fertigteilen zu senken, werden gut konstruierte und durchdachte Schalungen eingesetzt, die bei großen Serien mehrfach verwendet werden können. Die mögliche Mechanisierung und Automatisierung im Werk sorgt für eine wesentlich schnellere Fertigung der Bauteile. Durch den Einbau der Fertigteile werden die Kosten auf der Baustelle zusätzlich durch nur selten oder gar nicht benötigte Gerüste reduziert.<br />
Einen weiteren Vorteil bringen die dünn ausgeführten Bauteilquerschnitte mit sich. Anstatt einfacher Rechteckquerschnitte werden beispielsweise an die höhere Betonqualität angepasste T-Querschnitte verwendet. Diese erfüllen genauestens die statischen Erfordernisse und sorgen so für eine Material- und Gewichtsersparnis <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
Ein großer Nachteil der Fertigteile ist der [[Fertigteile - Transport und Montage#Transport|Transport]] und die damit verbundenen Kosten. Zunächst muss überhaupt eine Zufahrt zu der Baustelle vorhanden sein. Um die Transportkosten im Rahmen zu halten, lohnt sich der Einsatz von werksseitig hergestellten Bauteilen oft nur in einem gewissen Aktionsradius. Allerdings stellt dies nur noch begrenzt ein Problem dar, denn heutzutage sind leistungsfähige Fertigteilwerke überall dort flächendeckend anzutreffen, wo auch eine gewisse Nachfrage besteht <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Bauzeit===<br />
<br />
Durch das Errichten eines Bauwerkes mit Hilfe von Fertigteilen wird die Bauzeit drastisch verkürzt. Dies liegt daran, dass die benötigten Bauteile (z. B. [[Fertigteile - Übersicht#Fundamente|Fundamente]], [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]], [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Binder]]) das ganze Jahr über produziert werden können. Allerdings wird bei der Werksfertigung eine gewisse Vorlaufzeit benötigt, um die Fertigteile zu produzieren. Die anschließende [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] kann innerhalb kürzester Zeit (auch im Winter) auf der Baustelle und ohne eine aufwendige Baustelleneinrichtung erfolgen. Dank der verkürzten Bauzeit lassen sich Finanzierungskosten einsparen. Des Weiteren profitieren beispielsweise Industriebauten von frühzeitigeren Nutzungserträgen. Bei einem Bauwerk, welches nicht aus einem Standard-Fertigteilsystem besteht, ist der Planungsaufwand jedoch oftmals sehr hoch <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Regeln und Normen==<br />
<br />
Um einen guten Überblick zu den aktuell gültigen Normen und Richtlinien zu erlangen, wird an dieser Stelle auf das Buch „Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau“ verwiesen <ref name = "Q13"> Alfred Steinle, Hubert Bachmann, Mathias Tillmann, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 3. Auflage, Berlin, 2018 </ref>. Dort sind nationale, europäische und internationale Normen aufgeführt. Informationen zu den Richtlinien des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DAfStb), Merkblätter der Fachvereinigung Deutscher Betonfertigteilbau e.V. sowie des Deutschen Beton- und Bautechnik-Verein e.V. sind ebenfalls enthalten. Die Anwendung dieser Normen und Richtlinien in Bezug auf die Bemessung und Konstruktion von Stahl- und Spannbetontragwerken sind im [[Eurocode - Übersicht|Eurocode]] 2 festgehalten <ref name = "Q14"> Frank Fingerloos, Josef Hegger, Konrad Zilch, Eurocode 2 für Deutschland DIN EN 1992-1-1 Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau mit Nationalem Anhang Kommentierte Fassung. 2. Auflage, Berlin, 2016 </ref>.<br />
<br />
==Quellen==<br />
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<references/><br />
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{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-green.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite geprüft, inhaltlich Ok|}}<br />
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[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Fertigteile_-_%C3%9Cbersicht&diff=14800Fertigteile - Übersicht2023-10-03T16:39:08Z<p>Gbolle: /* Quellen */</p>
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<div>[[Datei:Fertigteilübersicht.jpg|right|thumb|450px|Lagerung verschiedener Betonfertigteile <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Diese Seite soll einen allgemeinen Überblick zu Betonfertigteilen geben.<br />
<br />
==Fundamente==<br />
<br />
Im Fertigteilbau wird zwischen Köcher- und Blockfundamenten unterschieden. Beide Varianten stellen eine Steckverbindung zwischen Stütze und Fundament dar. Auf der Baustelle werden die Fertigteilfundamente in der Regel auf einer Sauberkeitsschicht aus Magerbeton und einer darüber liegenden, ca. 3 cm starken Ausgleichsschicht aus Sand positioniert. Anschließend werden die [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Fertigteilstützen]] in die dafür vorgesehenen Fundamentaussparungen eingestellt und vermörtelt. Mithilfe dieser Verbindung, lassen sich die am Stützenfuß entstehenden Schnittgrößen in die [[Fundamente|Fundamente]] einleiten. Somit kann auf eine klassische zugfeste Verbindung, zwischen Stütze und Fundament mittels Anschlussbewehrung verzichtet werden <ref name = "Q2"> Peter Bindseil, Stahlbetonbau Fertigteile nach Eurocode 2 - Konstruktion - Berechnung - Ausführung, 4. Auflage, Köln, 2012 </ref>.<br />
<br />
===Köcherfundamente===<br />
Köcherfundamente bestehen aus einem Fundamentquader und einem oben aufgesetzten Becher, welcher innen eine glatte oder verzahnte Oberfläche aufweist <ref name = "Q1"> Hubert Bachmann, Alfred Steinle, Volker Hahn, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 2. aktualisierte Auflage, Berlin, 2010 </ref>. Bei einem glatten (unverzahnten) Köcher wird die Stützennormalkraft per Spitzendruck in das Fundament eingeleitet. Diese Variante erfordert einen dicken Fundamentquader, welcher eine große Bauhöhe und großes Gewicht mit sich bringt. Besonders wichtig ist die Kraftübertragung (Zugkräfte) zwischen Stütze und Fundament. Hierfür ist ein verzahnter Köcher wesentlich besser geeignet als ein unverzahnter. Bei verzahnten Köcherfundamenten werden die Kräfte über die gesamte Höhe der Verzahnung (Mantelreibung) eingeleitet <ref name = "Q2"></ref>. Wenn aus bestimmten Gründen keine kompletten Fundamente benötigt werden, können einzelne Köcherhälse zu Einsatz kommen. Diese werden als Fertigteil auf die Baustelle geliefert und in die vor Ort hergestellte Bodenplatte eingebaut <ref name = "Q3"> Oberndorfer, Typenblatt Köcherhälse, https://www.oberndorfer.com/konstruktive-fertigteile/fundamente/koecherhaelse?export=pdf </ref>. Die Köcherverzahnung kann mit Hilfe einer verlorenen Schalung hergestellt werden. Typische Schalkörper sind trapezförmige Blechschalungen, gewellte Vierkantblechrohre oder Kunststoffschalungskästen <ref name = "Q2"></ref><ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Blockfundamente===<br />
<br />
Das Blockfundament ist im Prinzip eine Weiterentwicklung des Köcherfundamentes. Es besteht ebenfalls aus einem dicken Fundamentblock, hat aber anstelle eines aufgesetzten Köchers, einen eingelassenen Köcher. Somit lassen sich geringere Fundamentabmessungen und eine flachere Gründung realisieren <ref name = "Q1"></ref>. Die Kraftübertragung, muss aufgrund der geringen Fundamentstärke unterhalb der Stütze per Mantelreibung erfolgen. Deshalb ist eine horizontal umlaufende Verzahnung am Stützenfuß und in der Fundamentaussparung zwingend notwendig <ref name = "Q2"></ref>. Generell lässt sich sagen, dass die Herstellung eines Blockfundamentes wesentlich wirtschaftlicher ist als die eines Köcherfundamentes. Denn auf den schalungs- und bewehrungstechnischen Aufwand des aufgesetzten Köchers kann verzichtet werden <ref name = "Q1"></ref>. Jedoch hat das Blockfundament nicht nur Vorteile. Beispielsweise besteht durch eine zu geringe Fundamentstärke unterhalb der Stütze, einer zu hohen Stützeneigenlast und einem noch nicht ausgehärteten Mörtel die Gefahr des [[Durchstanzen|Durchstanzens]] <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Stützen==<br />
<br />
[[Datei:Fertigteilstütze.jpg|right|thumb|250px|liegende Fertigteilstütze inklusive Konsolen und Fundament <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Stahlbetonfertigteilstützen finden im Industrie- und Gewerbebau, sowie bei Geschossbauten Anwendung. Sie sind ein wichtiger Bestandteil der Tragstruktur von Bauwerken und sorgen für den vertikalen Lastabtrag. Standardmäßige Fertigteilstützen haben einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt, aber auch Sonderformen wie beispielsweise runde oder ovale Querschnitte sind möglich. <br />
<br />
===Stützen mit rechteckigem Querschnitt===<br />
Rechteckige und quadratische Stützen werden meistens liegend in einer Schalung gefertigt. Standardmäßige Stahlbetonrechteckstützen können eine Stützenlänge von bis zu 34 m und eine Kantenlänge von 0,20 m bis 1,30 m aufweisen <ref name = "Q4"> Oberndorfer, Typenblatt Stahlbetonstützen, https://www.oberndorfer.com/konstruktive-fertigteile/stahlbetonstuetzen/stahlbetonstuetzen-eckig?export=pdf </ref>. In Sonderfällen können diese Abmessungen variieren. Generell lässt sich sagen, dass bei Industrie- und Gewerbebauten hauptsächlich der Rechteckquerschnitt verwendet wird. Bei Geschossbauten des üblichen Hochbaus wird die quadratische Form mit konstantem Querschnitt über alle Geschosse bevorzugt. Dies hat den Vorteil, dass mit Hilfe von Konsolen einheitliche Auflagerungs- und Anschlusspunkte gebildet werden können. Bei der Herstellung ist es schalungstechnisch am günstigsten, wenn man Konsolen möglichst nur an zwei gegenüberliegenden Seiten oder an drei Seiten anordnet. Stützen mit vierseitigen Konsolen sind schalungs- und bewehrungstechnisch sehr aufwändig und werden daher nur in seltenen Ausnahmefällen hergestellt. Geschossbauten mit bis zu fünf Stockwerken können mit durchgehenden Stützen errichtet werden, ohne dass diese gestoßen werden müssen. <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Stützen mit rundem Querschnitt===<br />
<br />
Der Einsatz von runden Stützen hat sich in der Baubranche ebenfalls etabliert. Häufig werden sie, trotz ihrer höheren Fertigungskosten als gestalterisches Element eingesetzt. Sie können in einer stehenden Schalung gefertigt werden, haben dann jedoch den Nachteil, dass sie nur geschosshoch ausgeführt werden können. Dementsprechend müssen sie für den Einsatz bei Geschossbauten oft gestoßen werden. Eine besondere Art von Stahlbetonfertigteilen ist die Schleuderbetonstütze. Sie wird liegend im Schleuderverfahren gefertigt und weist im Inneren einen Hohlraum auf. Mit diesem Fertigungsverfahren können runde, quadratische und ovale Stützen gefertigt werden. Des Weiteren lässt sich eine hohe Betonfestigkeit und eine gute Sichtbetonqualität realisieren <ref name = "Q1"></ref>. Standardmäßige runde Schleuderbetonstützen können einen Durchmesser von 0,20 m bis zu 1,10 m aufweisen. Stützenlängen von bis zu 30 m sind möglich. In Sonderfällen können diese Abmessungen variieren <ref name = "Q5"> spannverbund, Stützenabmessungen, https://www.spannverbund.com/wp-content/uploads/2022/02/211213_Vorbemessungstabelle-Schleuderbetonstuetze.pdf </ref>.<br />
<br />
==Wandelemente==<br />
<br />
<br />
Fertigteilwandelemente kommen im Industrie- und Gewerbebau, sowie bei Geschossbauten zur Anwendung und ermöglichen schnelles und wirtschaftliches Bauen. Typische Fertigteile sind Elementwände oder Sandwich-Fassadenplatten. <br />
<br />
===Elementwände===<br />
<br />
[[Datei:Elementwand auf Kipptisch.jpg|right|thumb|250px|Elementwand auf Kipptisch <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Elementwände werden im üblichen Hochbau als Außen- oder Innenwände eingesetzt <ref name = "Q6"> Stefan Bar, Karsten Ebeling, Gottfried C.O. Lohmeyer, Lohmeyer Stahlbetonbau Bemessung - Konstruktion - Ausführung, 9. Auflage, Wiesbaden, 2013 </ref>. Sie bestehen aus zwei bewehrten Stahlbetonschalen, die durch [[Gitterträger nach Zulassung|Gitterträger]] miteinander verbunden sind und nach der [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] am Einsatzort mit Ortbeton verfüllt werden (Halbfertigteil) <ref name = "Q7"> Oberndorfer, Typenblatt Hohlwandelemente, https://www.oberndorfer.com/wandsysteme/hwe-hohlwandelemente/hwe-hohlwandelemente?export=pdf </ref>. Um einen ausreichenden Verbund mit dem Ortbeton (Kernbeton) herzustellen, müssen die Innenseiten der beiden Stahlbetonschalen im Werk mit einer kornrauen Oberfläche ausgebildet werden. Die Elementwände gibt es mit unbewehrtem und bewehrtem Kernbeton. Beide Varianten sind in der Lage, vertikale und horizontale Lasten zu übertragen. Bei unbewehrten Wänden ist lediglich eine Transport- und Montagebewehrung erforderlich. Anders ist es bei den bewehrten Wänden. Hier darf die statisch erforderliche Bewehrung teilweise oder komplett in den beiden Stahlbetonschalen angeordnet werden. Die statisch erforderliche Bewehrung ist an den Plattenstößen, Wandecken und Wandanschlüssen zu verbinden oder durch zusätzlich eingelegte Bewehrungsstähle im Kernbeton zu übergreifen <ref name = "Q6"></ref>.<br />
<br />
Die Elementwände werden meist liegend auf Kipptischen oder vertikal in Batterieschalungen mit Längen von 6,0 m und in besonderen Fällen sogar bis zu 12,0 m hergestellt. Die Breite der Elementwände wird durch die mögliche [[Fertigteile - Transport und Montage#Transport|Transportbreite oder -höhe]] bestimmt. Der Abstand zwischen den Stahlbetonschalen muss mindestens 7 cm betragen, um ein einwandfreies Betonieren vor Ort zu ermöglichen <ref name = "Q6"></ref>. Die Stahlbetonschalen selbst sind ca. 5 – 7 cm stark <ref name = "Q7"></ref>.<br />
<br />
===Sandwich-Fassadenplatten===<br />
<br />
[[Datei:Sandwichplatte.jpg|right|thumb|250px|Sandwichplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Die dreischichtigen Sandwichplatten bestehen aus Vorsatzschale (Außenseite), Wärmedämmung (Kerndämmung) und Tragschicht (Innenseite) <ref name = "Q1"></ref>. Verbaut werden sie überall dort, wo große Fassaden mit guter Wärmedämmung und Sichtbeton als Fassadengestaltung gewünscht sind. Die einzelnen Schichtstärken sind je nach Anforderung frei wählbar <ref name = "Q8"> Oberndorfer, Typenblatt Sandwich Fassadenplatten, https://www.oberndorfer.com/wandsysteme/sandwich-fassadenplatten/sandwich-fassadenplatten?export=pdf </ref>. Die Sandwichplatten werden in einem Arbeitsgang hergestellt und als Ganzes montiert <ref name = "Q1"></ref>. Befestigt werden sie mit Hilfe von [[Fertigteile - Transport und Montage#Ankerschienen|Ankerschienen]] an den Bauwerksstützen <ref name = "Q8"></ref>. Um einen guten Flächenkontakt innerhalb des Sandwichelementes zu gewährleisten, werden Vorsatzschale und Tragschicht mittels korrosionsbeständiger Anker zusammengehalten <ref name = "Q6"></ref>. Als Dämmschicht werden häufig Polystyrol- oder Polyurethan-Hartschaumplatten verwendet <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
Es gilt zu beachten, dass wegen der Temperaturunterschiede zwischen Außen- und Innenseite in der Vorsatzschale Verwölbungen auftreten können. Dies geschieht, weil die Tragschicht die Raumtemperatur annimmt, die Vorsatzschale jedoch aufgrund der Witterung häufigen Temperaturschwankungen ausgesetzt ist. Aus diesem Grund sind bei der Bemessung die Einflüsse aus Temperatur, Feuchtigkeit, Austrocknen und [[Schwinden]] in ihrem zeitlichen Verlauf zu berücksichtigen. Um vertikale und horizontale Lasten zu übertragen, müssen die Trag- und Vorsatzschale bewehrt und mittels Anker verbunden sein. Um eine ausreichende [[Betondeckung]] in der Vorsatzschicht zu gewährleisten, darf die Bewehrung nur einlagig angeordnet werden <ref name = "Q6"></ref>. Die Sandwichelemente sind in der Regel 24 - 47 cm breit. Dabei beansprucht die Tragschale ca. 12 - 25 cm, die Dämmschicht ca. 6 - 14 cm und die Vorsatzschale ca. 6 - 8 cm <ref name = "Q8"></ref>. Sie werden liegend auf Schalungspaletten hergestellt. So können strukturierte und ausgewaschene Oberflächen erzielt werden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Träger und Binder==<br />
<br />
[[Datei:Fertigteilträger.jpg|right|thumb|250px|Fertigteilträger <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Balkenelemente wie Fertigteilträger und Binder aus Stahlbeton bilden zusammen mit den [[Stahlbetonstütze - Übersicht|Stützen]] häufig die Tragstruktur eines Bauwerkes. Sie dienen dabei hauptsächlich als horizontale Tragelemente zur Auflagerung von [[Fertigteile - Übersicht#Deckenelemente|Decken-]] und Dachelementen, Stahlkonstruktionen sowie als Aussteifung des Bauwerks.<br />
<br />
===Träger===<br />
<br />
Stahlbetonträger gibt es in verschiedenen Querschnittsformen, darunter rechteckige, L-förmige und kreuzförmige Profile. Die Abmessungen der Träger sind in der Regel auf eine Breite von 1,50 m und eine Höhe von 1,80 m begrenzt. In Spannbetonbauweise können Längen bis zu 34 m erreicht werden. Um haustechnische Leitungen im Gebäudeinneren unterzubringen, werden häufig runde und eckige Aussparungen in den Trägern angeordnet <ref name = "Q9"> Oberndorfer, Typenblatt Stahlbetonträger, https://www.oberndorfer.com/konstruktive-fertigteile/stahlbetontraeger/stahlbetontraeger?export=pdf </ref>.<br />
<br />
===Binder===<br />
<br />
[[Datei:20211018 115534-min.jpg|right|thumb|250px|Fertigteilbinder <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Stahlbetonbinder tragen die Dacheindeckung. Diese besteht bei Industrie- und Gewerbebauten für gewöhnlich aus Trapezblechprofilen oder Porenbetonplatten. Die Binder gibt es als I- und T-Profile, wobei das T-Profil die wirtschaftlichere Querschnittsform darstellt <ref name = "Q1"></ref>. Aus statischen Gründen wird eine Stegbreite von 0,50 m und eine Gurtbreite von 1,00 m sowie eine Höhe von 2,50 m nur in Ausnahmefällen überschritten. Wirtschaftliche Spannweiten für Stahlbetonbinder sind 12 bis 24 m <ref name = "Q10"> Oberndorfer, Typenblatt I-Binder, https://www.oberndorfer.com/konstruktive-fertigteile/stahlbeton-spannbetonbinder/i-binder?export=pdf </ref>. Mit vorgespannter Bewehrung sind Spannweiten bis zu 40 m möglich. Die Dachneigung kann durch eine Schrägstellung des Binders oder durch unterschiedliches Ausklinken der Pfetten erreicht werden. Aussparungen für haustechnische Leitungen sind ebenfalls möglich <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Deckenelemente==<br />
<br />
===Fertigdecke===<br />
<br />
Die Fertigdecke wird voll maschinell hergestellt und ist, wenn sie in hohen Stückzahlen produziert wird, eines der wirtschaftlichsten Deckensysteme. Die Hohlräume bringen bis zu 40% Material- bzw. Gewichtsersparnis gegenüber Massivplatten. Es wird grundsätzlich zwischen schlaff bewehrten und vorgespannten Platten unterschieden. <br />
Schlaff bewehrte Fertigdecken werden in einer speziellen Betonier- und Rohrziehanlage im [[Fertigteile - Herstellung#Umlaufverfahren|Umlaufverfahren]] hergestellt. In der Regel ist hier eine Längs-, Quer- und Bügelbewehrung erforderlich. Die Fertigdecken gibt es mit einer Breite bis 2,50 m, einer Deckenstärke bis 0,30 m und einer Spannweite bis zu 10 m <ref name = "Q1"></ref>.<br />
Bei einer vorgespannten Fertigdecke besteht die Bewehrung ausschließlich aus längs vorgespannten Drähten oder Litzen. Die Herstellung kann mit Hilfe von Extrudern oder Gleitfertigern auf langen Spannbahnen ([[Fertigteile - Herstellung#Bahnenfertigung|Bahnenfertigung]]) erfolgen <ref name = "Q2"></ref>. Die Spannbetonhohlplatten haben eine maximale Breite von 1,20 m, eine Deckenstärke von 0,16 – 0,50 m und eine Spannweite bis zu 22 m <ref name = "Q11"> Oberndorfer, Typenblatt VSD Spannbetonhohldielen, https://www.oberndorfer.com/deckensysteme/vsd-vorgespannte-hohldiele/vsd-spannbetonhohldielen?export=pdf </ref>.<br />
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===Rippenplatte===<br />
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Durch die Kombination von Platte und Unterzug entsteht eine so genannte TT-Doppelsteg-Platte, die in der Lage ist, wesentlich größere Spannweiten zu überbrücken und größere Lasten abzutragen als eine ebene Vollplatte <ref name = "Q2"></ref>. Sie wird mit schlaffer Bewehrung in langen Schalungen oder vorgespannt in einem Spannbett gefertigt <ref name = "Q1"></ref>. <br />
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Um im eingebauten Zustand eine ausreichende Übertragung von Schub- und Querkräften zu ermöglichen, wird eine Fugenverzahnung erzeugt, in dem die seitliche Schalung des Plattenrandes eine profilierte Oberfläche erhält. Des Weiteren lässt sich die gewünschte Platten- und Stegbreite mit Hilfe einer seitlich verstellbaren Seitenschalung einstellen <ref name = "Q2"></ref>. Um die Elemente nach dem Erhärten aus der starren Schalung zu heben, haben die Stege in der Regel einen nach unten verjüngten Querschnitt (1:20). Die Platten werden meistens mit einem 6 cm starken Plattenspiegel gefertigt, der als verlorene Schalung für die später aufgebrachte Ortbetonschicht dient. Die Ortbetonschicht wird ebenfalls bewehrt, um unter anderem eine Scheibenwirkung zu erzielen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
Die TT-Doppelstegplatten können mit einer Breite bis 3,00 m, einer Höhen bis 0,80 m und einer maximalen Spannweiten bis 25 m hergestellt werden. Die Stege haben einen maximalen Achsabstand von 1,30 m.<br />
Um Bauhöhe zu sparen, können die Stege im Bereich des Auflagers etwas ausgeklinkt werden. Die sogenannte Spiegelauflagerung hat die Besonderheit, dass der Steg bis zur Unterkante der Platte ausgeklinkt wird. Dies ist nur sinnvoll, wenn auch nur sehr geringe Auflagerkräfte wirken <ref name = "Q2"></ref>.<br />
Es können auch einstegige T-Platten hergestellt werden. Diese finden ihre Anwendung als Auswechselplatte in Deckensystemen mit TT-Platten oder werden als stehende Wandelemente für Hochregallager eingesetzt <ref name = "Q1"></ref>.<br />
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===Elementdecke===<br />
<br />
Bei der [[Elementdecken - Begriffe|Elementdecke]] (Gitterträgerdecke) handelt es sich um eine ca. 5 cm starke Fertigteilplatte mit einer Breite bis 3 m <ref name = "Q12"> Oberndorfer, Typenblatt Elementdecke, https://www.oberndorfer.com/deckensysteme/ed-elementdecke/elementdecke?export=pdf </ref>. Diese Fertigteilplatte enthält bereits ihre statisch erforderliche untere Bewehrung und dient später als Schalung für den Ortbeton. Um die dünnen Fertigteilplatten gut handhaben zu können, werden sie mit biegesteifer Bewehrung in Form von [[Gitterträger nach Zulassung|Gitterträgern]] versehen. Im Montagezustand dient der freiliegende Obergurt der Gitterträger als Druckzone. Die beiden bereits einbetonierten Untergurte können der statisch erforderlichen Zugbewehrung angerechnet werden. Eine ausreichende Verbindung zwischen Fertigteil und Ortbeton wird durch die diagonalen Streben der Gitterträger und die raue Oberseite der Platte gewährleistet. So kann die Decke im Prinzip wie eine in einem Arbeitsgang hergestellte Ortbetonplatte bemessen werden. Um eine Durchlaufwirkung der Decke zu erreichen, kann auf der Baustelle einfach eine obere Bewehrung auf die Gitterträger montiert werden. <br />
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Mittels spezieller Gitterträger können Elementdecken mit 5 m Spannweite ohne Montageunterstützung verbaut werden. Die speziellen Gitterträger bestehen aus U-förmigen und knickstabilen Stahlblechprofilen anstelle von stabförmigen Obergurten. Diese Deckenart ist bei Bauwerken mit großen Geschosshöhen besonders wirtschaftlich, sofern der Mehrpreis für die speziellen Gitterträger geringer ist als die Kosten für eine Montageunterstützung <ref name = "Q1"></ref>.<br />
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In der Regel sind die Decken einachsig gespannt und schlaff bewehrt. Es lassen sich wirtschaftliche Stützweiten bis 7,50 m erreichen. Mit zweiachsig gespannte Decken können Stützweiten bis 10 m erreicht werden <ref name = "Q12"></ref>. Vorgespannte Elementdecken werden ebenfalls angeboten, mit denen noch größere Stützweiten realisiert werden können. Die Herstellung von Elementdecken (Halbfertigteil) bringt im Vergleich zur Anwendung von Vollfertigteil-Deckensystemen eine längere Bauzeit mit sich. Jedoch können aufgrund des geringen Gewichtes großflächigere Elemente verbaut werden, die weniger [[Fertigteile - Transport und Montage#Elementfugen|Fugen]] und kaum vertikale Versprünge mit sich bringen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
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==Vor- und Nachteile==<br />
<br />
===Qualitätsverbesserung===<br />
<br />
Vorteilhaft bei der Werksfertigung ist, dass die Produktion nicht der Witterung ausgesetzt ist. Somit entstehen bessere Arbeitsbedingungen, die eine höhere Arbeitsleistung der Arbeiter*innen und auch eine bessere Qualität der Bauteile im Vergleich zur Ortbetonbauweise mit sich bringen. Bei der [[Fertigteile - Herstellung|Herstellung von Fertigteilen]] sorgen unter anderem die eingesetzten Typen- und Stahlschalungen für eine exakte Maßhaltigkeit. Durch den [[Fertigteile - Herstellung#Beton im Fertigteilbau|werksseitig hergestellten Beton]] lässt sich eine sehr hohe Betonqualität erzielen. Des Weiteren lassen sich nur im Fertigteilwerk strukturierte und farblich gestaltete Bauteile nach architektonischen Vorgaben, wie es zum Beispiel bei [[Fertigteile - Übersicht#Sandwich-Fassadenplatten|Fassadenplatten]] der Fall ist, realisieren <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Herstellungskosten===<br />
<br />
Um die anfallenden Kosten bei der Herstellung von Fertigteilen zu senken, werden gut konstruierte und durchdachte Schalungen eingesetzt, die bei großen Serien mehrfach verwendet werden können. Die mögliche Mechanisierung und Automatisierung im Werk sorgt für eine wesentlich schnellere Fertigung der Bauteile. Durch den Einbau der Fertigteile werden die Kosten auf der Baustelle zusätzlich durch nur selten oder gar nicht benötigte Gerüste reduziert.<br />
Einen weiteren Vorteil bringen die dünn ausgeführten Bauteilquerschnitte mit sich. Anstatt einfacher Rechteckquerschnitte werden beispielsweise an die höhere Betonqualität angepasste T-Querschnitte verwendet. Diese erfüllen genauestens die statischen Erfordernisse und sorgen so für eine Material- und Gewichtsersparnis <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
Ein großer Nachteil der Fertigteile ist der [[Fertigteile - Transport und Montage#Transport|Transport]] und die damit verbundenen Kosten. Zunächst muss überhaupt eine Zufahrt zu der Baustelle vorhanden sein. Um die Transportkosten im Rahmen zu halten, lohnt sich der Einsatz von werksseitig hergestellten Bauteilen oft nur in einem gewissen Aktionsradius. Allerdings stellt dies nur noch begrenzt ein Problem dar, denn heutzutage sind leistungsfähige Fertigteilwerke überall dort flächendeckend anzutreffen, wo auch eine gewisse Nachfrage besteht <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Bauzeit===<br />
<br />
Durch das Errichten eines Bauwerkes mit Hilfe von Fertigteilen wird die Bauzeit drastisch verkürzt. Dies liegt daran, dass die benötigten Bauteile (z. B. [[Fertigteile - Übersicht#Fundamente|Fundamente]], [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]], [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Binder]]) das ganze Jahr über produziert werden können. Allerdings wird bei der Werksfertigung eine gewisse Vorlaufzeit benötigt, um die Fertigteile zu produzieren. Die anschließende [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] kann innerhalb kürzester Zeit (auch im Winter) auf der Baustelle und ohne eine aufwendige Baustelleneinrichtung erfolgen. Dank der verkürzten Bauzeit lassen sich Finanzierungskosten einsparen. Des Weiteren profitieren beispielsweise Industriebauten von frühzeitigeren Nutzungserträgen. Bei einem Bauwerk, welches nicht aus einem Standard-Fertigteilsystem besteht, ist der Planungsaufwand jedoch oftmals sehr hoch <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Regeln und Normen==<br />
<br />
Um einen guten Überblick zu den aktuell gültigen Normen und Richtlinien zu erlangen, wird an dieser Stelle auf das Buch „Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau“ verwiesen <ref name = "Q13"> Alfred Steinle, Hubert Bachmann, Mathias Tillmann, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 3. Auflage, Berlin, 2018 </ref>. Dort sind nationale, europäische und internationale Normen aufgeführt. Informationen zu den Richtlinien des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DAfStb), Merkblätter der Fachvereinigung Deutscher Betonfertigteilbau e.V. sowie des Deutschen Beton- und Bautechnik-Verein e.V. sind ebenfalls enthalten. Die Anwendung dieser Normen und Richtlinien in Bezug auf die Bemessung und Konstruktion von Stahl- und Spannbetontragwerken sind im [[Eurocode - Übersicht|Eurocode]] 2 festgehalten <ref name = "Q14"> Frank Fingerloos, Josef Hegger, Konrad Zilch, Eurocode 2 für Deutschland DIN EN 1992-1-1 Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau mit Nationalem Anhang Kommentierte Fassung. 2. Auflage, Berlin, 2016 </ref>.<br />
<br />
==Quellen==<br />
<br />
<references/><br />
<br />
{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-green.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite geprüft, inhaltlich Ok|}}<br />
<br />
[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbollehttps://baustatik-wiki.fiw.hs-wismar.de/mediawiki/index.php?title=Fertigteile_-_%C3%9Cbersicht&diff=14799Fertigteile - Übersicht2023-10-03T16:37:42Z<p>Gbolle: /* Regeln und Normen */</p>
<hr />
<div>[[Datei:Fertigteilübersicht.jpg|right|thumb|450px|Lagerung verschiedener Betonfertigteile <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Diese Seite soll einen allgemeinen Überblick zu Betonfertigteilen geben.<br />
<br />
==Fundamente==<br />
<br />
Im Fertigteilbau wird zwischen Köcher- und Blockfundamenten unterschieden. Beide Varianten stellen eine Steckverbindung zwischen Stütze und Fundament dar. Auf der Baustelle werden die Fertigteilfundamente in der Regel auf einer Sauberkeitsschicht aus Magerbeton und einer darüber liegenden, ca. 3 cm starken Ausgleichsschicht aus Sand positioniert. Anschließend werden die [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Fertigteilstützen]] in die dafür vorgesehenen Fundamentaussparungen eingestellt und vermörtelt. Mithilfe dieser Verbindung, lassen sich die am Stützenfuß entstehenden Schnittgrößen in die [[Fundamente|Fundamente]] einleiten. Somit kann auf eine klassische zugfeste Verbindung, zwischen Stütze und Fundament mittels Anschlussbewehrung verzichtet werden <ref name = "Q2"> Peter Bindseil, Stahlbetonbau Fertigteile nach Eurocode 2 - Konstruktion - Berechnung - Ausführung, 4. Auflage, Köln, 2012 </ref>.<br />
<br />
===Köcherfundamente===<br />
Köcherfundamente bestehen aus einem Fundamentquader und einem oben aufgesetzten Becher, welcher innen eine glatte oder verzahnte Oberfläche aufweist <ref name = "Q1"> Hubert Bachmann, Alfred Steinle, Volker Hahn, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 2. aktualisierte Auflage, Berlin, 2010 </ref>. Bei einem glatten (unverzahnten) Köcher wird die Stützennormalkraft per Spitzendruck in das Fundament eingeleitet. Diese Variante erfordert einen dicken Fundamentquader, welcher eine große Bauhöhe und großes Gewicht mit sich bringt. Besonders wichtig ist die Kraftübertragung (Zugkräfte) zwischen Stütze und Fundament. Hierfür ist ein verzahnter Köcher wesentlich besser geeignet als ein unverzahnter. Bei verzahnten Köcherfundamenten werden die Kräfte über die gesamte Höhe der Verzahnung (Mantelreibung) eingeleitet <ref name = "Q2"></ref>. Wenn aus bestimmten Gründen keine kompletten Fundamente benötigt werden, können einzelne Köcherhälse zu Einsatz kommen. Diese werden als Fertigteil auf die Baustelle geliefert und in die vor Ort hergestellte Bodenplatte eingebaut <ref name = "Q3"> Oberndorfer, Typenblatt Köcherhälse, https://www.oberndorfer.com/konstruktive-fertigteile/fundamente/koecherhaelse?export=pdf </ref>. Die Köcherverzahnung kann mit Hilfe einer verlorenen Schalung hergestellt werden. Typische Schalkörper sind trapezförmige Blechschalungen, gewellte Vierkantblechrohre oder Kunststoffschalungskästen <ref name = "Q2"></ref><ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Blockfundamente===<br />
<br />
Das Blockfundament ist im Prinzip eine Weiterentwicklung des Köcherfundamentes. Es besteht ebenfalls aus einem dicken Fundamentblock, hat aber anstelle eines aufgesetzten Köchers, einen eingelassenen Köcher. Somit lassen sich geringere Fundamentabmessungen und eine flachere Gründung realisieren <ref name = "Q1"></ref>. Die Kraftübertragung, muss aufgrund der geringen Fundamentstärke unterhalb der Stütze per Mantelreibung erfolgen. Deshalb ist eine horizontal umlaufende Verzahnung am Stützenfuß und in der Fundamentaussparung zwingend notwendig <ref name = "Q2"></ref>. Generell lässt sich sagen, dass die Herstellung eines Blockfundamentes wesentlich wirtschaftlicher ist als die eines Köcherfundamentes. Denn auf den schalungs- und bewehrungstechnischen Aufwand des aufgesetzten Köchers kann verzichtet werden <ref name = "Q1"></ref>. Jedoch hat das Blockfundament nicht nur Vorteile. Beispielsweise besteht durch eine zu geringe Fundamentstärke unterhalb der Stütze, einer zu hohen Stützeneigenlast und einem noch nicht ausgehärteten Mörtel die Gefahr des [[Durchstanzen|Durchstanzens]] <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Stützen==<br />
<br />
[[Datei:Fertigteilstütze.jpg|right|thumb|250px|liegende Fertigteilstütze inklusive Konsolen und Fundament <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Stahlbetonfertigteilstützen finden im Industrie- und Gewerbebau, sowie bei Geschossbauten Anwendung. Sie sind ein wichtiger Bestandteil der Tragstruktur von Bauwerken und sorgen für den vertikalen Lastabtrag. Standardmäßige Fertigteilstützen haben einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt, aber auch Sonderformen wie beispielsweise runde oder ovale Querschnitte sind möglich. <br />
<br />
===Stützen mit rechteckigem Querschnitt===<br />
Rechteckige und quadratische Stützen werden meistens liegend in einer Schalung gefertigt. Standardmäßige Stahlbetonrechteckstützen können eine Stützenlänge von bis zu 34 m und eine Kantenlänge von 0,20 m bis 1,30 m aufweisen <ref name = "Q4"> Oberndorfer, Typenblatt Stahlbetonstützen, https://www.oberndorfer.com/konstruktive-fertigteile/stahlbetonstuetzen/stahlbetonstuetzen-eckig?export=pdf </ref>. In Sonderfällen können diese Abmessungen variieren. Generell lässt sich sagen, dass bei Industrie- und Gewerbebauten hauptsächlich der Rechteckquerschnitt verwendet wird. Bei Geschossbauten des üblichen Hochbaus wird die quadratische Form mit konstantem Querschnitt über alle Geschosse bevorzugt. Dies hat den Vorteil, dass mit Hilfe von Konsolen einheitliche Auflagerungs- und Anschlusspunkte gebildet werden können. Bei der Herstellung ist es schalungstechnisch am günstigsten, wenn man Konsolen möglichst nur an zwei gegenüberliegenden Seiten oder an drei Seiten anordnet. Stützen mit vierseitigen Konsolen sind schalungs- und bewehrungstechnisch sehr aufwändig und werden daher nur in seltenen Ausnahmefällen hergestellt. Geschossbauten mit bis zu fünf Stockwerken können mit durchgehenden Stützen errichtet werden, ohne dass diese gestoßen werden müssen. <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Stützen mit rundem Querschnitt===<br />
<br />
Der Einsatz von runden Stützen hat sich in der Baubranche ebenfalls etabliert. Häufig werden sie, trotz ihrer höheren Fertigungskosten als gestalterisches Element eingesetzt. Sie können in einer stehenden Schalung gefertigt werden, haben dann jedoch den Nachteil, dass sie nur geschosshoch ausgeführt werden können. Dementsprechend müssen sie für den Einsatz bei Geschossbauten oft gestoßen werden. Eine besondere Art von Stahlbetonfertigteilen ist die Schleuderbetonstütze. Sie wird liegend im Schleuderverfahren gefertigt und weist im Inneren einen Hohlraum auf. Mit diesem Fertigungsverfahren können runde, quadratische und ovale Stützen gefertigt werden. Des Weiteren lässt sich eine hohe Betonfestigkeit und eine gute Sichtbetonqualität realisieren <ref name = "Q1"></ref>. Standardmäßige runde Schleuderbetonstützen können einen Durchmesser von 0,20 m bis zu 1,10 m aufweisen. Stützenlängen von bis zu 30 m sind möglich. In Sonderfällen können diese Abmessungen variieren <ref name = "Q5"> spannverbund, Stützenabmessungen, https://www.spannverbund.com/wp-content/uploads/2022/02/211213_Vorbemessungstabelle-Schleuderbetonstuetze.pdf </ref>.<br />
<br />
==Wandelemente==<br />
<br />
<br />
Fertigteilwandelemente kommen im Industrie- und Gewerbebau, sowie bei Geschossbauten zur Anwendung und ermöglichen schnelles und wirtschaftliches Bauen. Typische Fertigteile sind Elementwände oder Sandwich-Fassadenplatten. <br />
<br />
===Elementwände===<br />
<br />
[[Datei:Elementwand auf Kipptisch.jpg|right|thumb|250px|Elementwand auf Kipptisch <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Elementwände werden im üblichen Hochbau als Außen- oder Innenwände eingesetzt <ref name = "Q6"> Stefan Bar, Karsten Ebeling, Gottfried C.O. Lohmeyer, Lohmeyer Stahlbetonbau Bemessung - Konstruktion - Ausführung, 9. Auflage, Wiesbaden, 2013 </ref>. Sie bestehen aus zwei bewehrten Stahlbetonschalen, die durch [[Gitterträger nach Zulassung|Gitterträger]] miteinander verbunden sind und nach der [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] am Einsatzort mit Ortbeton verfüllt werden (Halbfertigteil) <ref name = "Q7"> Oberndorfer, Typenblatt Hohlwandelemente, https://www.oberndorfer.com/wandsysteme/hwe-hohlwandelemente/hwe-hohlwandelemente?export=pdf </ref>. Um einen ausreichenden Verbund mit dem Ortbeton (Kernbeton) herzustellen, müssen die Innenseiten der beiden Stahlbetonschalen im Werk mit einer kornrauen Oberfläche ausgebildet werden. Die Elementwände gibt es mit unbewehrtem und bewehrtem Kernbeton. Beide Varianten sind in der Lage, vertikale und horizontale Lasten zu übertragen. Bei unbewehrten Wänden ist lediglich eine Transport- und Montagebewehrung erforderlich. Anders ist es bei den bewehrten Wänden. Hier darf die statisch erforderliche Bewehrung teilweise oder komplett in den beiden Stahlbetonschalen angeordnet werden. Die statisch erforderliche Bewehrung ist an den Plattenstößen, Wandecken und Wandanschlüssen zu verbinden oder durch zusätzlich eingelegte Bewehrungsstähle im Kernbeton zu übergreifen <ref name = "Q6"></ref>.<br />
<br />
Die Elementwände werden meist liegend auf Kipptischen oder vertikal in Batterieschalungen mit Längen von 6,0 m und in besonderen Fällen sogar bis zu 12,0 m hergestellt. Die Breite der Elementwände wird durch die mögliche [[Fertigteile - Transport und Montage#Transport|Transportbreite oder -höhe]] bestimmt. Der Abstand zwischen den Stahlbetonschalen muss mindestens 7 cm betragen, um ein einwandfreies Betonieren vor Ort zu ermöglichen <ref name = "Q6"></ref>. Die Stahlbetonschalen selbst sind ca. 5 – 7 cm stark <ref name = "Q7"></ref>.<br />
<br />
===Sandwich-Fassadenplatten===<br />
<br />
[[Datei:Sandwichplatte.jpg|right|thumb|250px|Sandwichplatte <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Die dreischichtigen Sandwichplatten bestehen aus Vorsatzschale (Außenseite), Wärmedämmung (Kerndämmung) und Tragschicht (Innenseite) <ref name = "Q1"></ref>. Verbaut werden sie überall dort, wo große Fassaden mit guter Wärmedämmung und Sichtbeton als Fassadengestaltung gewünscht sind. Die einzelnen Schichtstärken sind je nach Anforderung frei wählbar <ref name = "Q8"> Oberndorfer, Typenblatt Sandwich Fassadenplatten, https://www.oberndorfer.com/wandsysteme/sandwich-fassadenplatten/sandwich-fassadenplatten?export=pdf </ref>. Die Sandwichplatten werden in einem Arbeitsgang hergestellt und als Ganzes montiert <ref name = "Q1"></ref>. Befestigt werden sie mit Hilfe von [[Fertigteile - Transport und Montage#Ankerschienen|Ankerschienen]] an den Bauwerksstützen <ref name = "Q8"></ref>. Um einen guten Flächenkontakt innerhalb des Sandwichelementes zu gewährleisten, werden Vorsatzschale und Tragschicht mittels korrosionsbeständiger Anker zusammengehalten <ref name = "Q6"></ref>. Als Dämmschicht werden häufig Polystyrol- oder Polyurethan-Hartschaumplatten verwendet <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
Es gilt zu beachten, dass wegen der Temperaturunterschiede zwischen Außen- und Innenseite in der Vorsatzschale Verwölbungen auftreten können. Dies geschieht, weil die Tragschicht die Raumtemperatur annimmt, die Vorsatzschale jedoch aufgrund der Witterung häufigen Temperaturschwankungen ausgesetzt ist. Aus diesem Grund sind bei der Bemessung die Einflüsse aus Temperatur, Feuchtigkeit, Austrocknen und [[Schwinden]] in ihrem zeitlichen Verlauf zu berücksichtigen. Um vertikale und horizontale Lasten zu übertragen, müssen die Trag- und Vorsatzschale bewehrt und mittels Anker verbunden sein. Um eine ausreichende [[Betondeckung]] in der Vorsatzschicht zu gewährleisten, darf die Bewehrung nur einlagig angeordnet werden <ref name = "Q6"></ref>. Die Sandwichelemente sind in der Regel 24 - 47 cm breit. Dabei beansprucht die Tragschale ca. 12 - 25 cm, die Dämmschicht ca. 6 - 14 cm und die Vorsatzschale ca. 6 - 8 cm <ref name = "Q8"></ref>. Sie werden liegend auf Schalungspaletten hergestellt. So können strukturierte und ausgewaschene Oberflächen erzielt werden <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Träger und Binder==<br />
<br />
[[Datei:Fertigteilträger.jpg|right|thumb|250px|Fertigteilträger <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Balkenelemente wie Fertigteilträger und Binder aus Stahlbeton bilden zusammen mit den [[Stahlbetonstütze - Übersicht|Stützen]] häufig die Tragstruktur eines Bauwerkes. Sie dienen dabei hauptsächlich als horizontale Tragelemente zur Auflagerung von [[Fertigteile - Übersicht#Deckenelemente|Decken-]] und Dachelementen, Stahlkonstruktionen sowie als Aussteifung des Bauwerks.<br />
<br />
===Träger===<br />
<br />
Stahlbetonträger gibt es in verschiedenen Querschnittsformen, darunter rechteckige, L-förmige und kreuzförmige Profile. Die Abmessungen der Träger sind in der Regel auf eine Breite von 1,50 m und eine Höhe von 1,80 m begrenzt. In Spannbetonbauweise können Längen bis zu 34 m erreicht werden. Um haustechnische Leitungen im Gebäudeinneren unterzubringen, werden häufig runde und eckige Aussparungen in den Trägern angeordnet <ref name = "Q9"> Oberndorfer, Typenblatt Stahlbetonträger, https://www.oberndorfer.com/konstruktive-fertigteile/stahlbetontraeger/stahlbetontraeger?export=pdf </ref>.<br />
<br />
===Binder===<br />
<br />
[[Datei:20211018 115534-min.jpg|right|thumb|250px|Fertigteilbinder <br><br />
(Foto von BWS Betonwerk Schwerin GmbH & Co. KG)]]<br />
<br />
Stahlbetonbinder tragen die Dacheindeckung. Diese besteht bei Industrie- und Gewerbebauten für gewöhnlich aus Trapezblechprofilen oder Porenbetonplatten. Die Binder gibt es als I- und T-Profile, wobei das T-Profil die wirtschaftlichere Querschnittsform darstellt <ref name = "Q1"></ref>. Aus statischen Gründen wird eine Stegbreite von 0,50 m und eine Gurtbreite von 1,00 m sowie eine Höhe von 2,50 m nur in Ausnahmefällen überschritten. Wirtschaftliche Spannweiten für Stahlbetonbinder sind 12 bis 24 m <ref name = "Q10"> Oberndorfer, Typenblatt I-Binder, https://www.oberndorfer.com/konstruktive-fertigteile/stahlbeton-spannbetonbinder/i-binder?export=pdf </ref>. Mit vorgespannter Bewehrung sind Spannweiten bis zu 40 m möglich. Die Dachneigung kann durch eine Schrägstellung des Binders oder durch unterschiedliches Ausklinken der Pfetten erreicht werden. Aussparungen für haustechnische Leitungen sind ebenfalls möglich <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Deckenelemente==<br />
<br />
===Fertigdecke===<br />
<br />
Die Fertigdecke wird voll maschinell hergestellt und ist, wenn sie in hohen Stückzahlen produziert wird, eines der wirtschaftlichsten Deckensysteme. Die Hohlräume bringen bis zu 40% Material- bzw. Gewichtsersparnis gegenüber Massivplatten. Es wird grundsätzlich zwischen schlaff bewehrten und vorgespannten Platten unterschieden. <br />
Schlaff bewehrte Fertigdecken werden in einer speziellen Betonier- und Rohrziehanlage im [[Fertigteile - Herstellung#Umlaufverfahren|Umlaufverfahren]] hergestellt. In der Regel ist hier eine Längs-, Quer- und Bügelbewehrung erforderlich. Die Fertigdecken gibt es mit einer Breite bis 2,50 m, einer Deckenstärke bis 0,30 m und einer Spannweite bis zu 10 m <ref name = "Q1"></ref>.<br />
Bei einer vorgespannten Fertigdecke besteht die Bewehrung ausschließlich aus längs vorgespannten Drähten oder Litzen. Die Herstellung kann mit Hilfe von Extrudern oder Gleitfertigern auf langen Spannbahnen ([[Fertigteile - Herstellung#Bahnenfertigung|Bahnenfertigung]]) erfolgen <ref name = "Q2"></ref>. Die Spannbetonhohlplatten haben eine maximale Breite von 1,20 m, eine Deckenstärke von 0,16 – 0,50 m und eine Spannweite bis zu 22 m <ref name = "Q11"> Oberndorfer, Typenblatt VSD Spannbetonhohldielen, https://www.oberndorfer.com/deckensysteme/vsd-vorgespannte-hohldiele/vsd-spannbetonhohldielen?export=pdf </ref>.<br />
<br />
===Rippenplatte===<br />
<br />
Durch die Kombination von Platte und Unterzug entsteht eine so genannte TT-Doppelsteg-Platte, die in der Lage ist, wesentlich größere Spannweiten zu überbrücken und größere Lasten abzutragen als eine ebene Vollplatte <ref name = "Q2"></ref>. Sie wird mit schlaffer Bewehrung in langen Schalungen oder vorgespannt in einem Spannbett gefertigt <ref name = "Q1"></ref>. <br />
<br />
Um im eingebauten Zustand eine ausreichende Übertragung von Schub- und Querkräften zu ermöglichen, wird eine Fugenverzahnung erzeugt, in dem die seitliche Schalung des Plattenrandes eine profilierte Oberfläche erhält. Des Weiteren lässt sich die gewünschte Platten- und Stegbreite mit Hilfe einer seitlich verstellbaren Seitenschalung einstellen <ref name = "Q2"></ref>. Um die Elemente nach dem Erhärten aus der starren Schalung zu heben, haben die Stege in der Regel einen nach unten verjüngten Querschnitt (1:20). Die Platten werden meistens mit einem 6 cm starken Plattenspiegel gefertigt, der als verlorene Schalung für die später aufgebrachte Ortbetonschicht dient. Die Ortbetonschicht wird ebenfalls bewehrt, um unter anderem eine Scheibenwirkung zu erzielen <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
Die TT-Doppelstegplatten können mit einer Breite bis 3,00 m, einer Höhen bis 0,80 m und einer maximalen Spannweiten bis 25 m hergestellt werden. Die Stege haben einen maximalen Achsabstand von 1,30 m.<br />
Um Bauhöhe zu sparen, können die Stege im Bereich des Auflagers etwas ausgeklinkt werden. Die sogenannte Spiegelauflagerung hat die Besonderheit, dass der Steg bis zur Unterkante der Platte ausgeklinkt wird. Dies ist nur sinnvoll, wenn auch nur sehr geringe Auflagerkräfte wirken <ref name = "Q2"></ref>.<br />
Es können auch einstegige T-Platten hergestellt werden. Diese finden ihre Anwendung als Auswechselplatte in Deckensystemen mit TT-Platten oder werden als stehende Wandelemente für Hochregallager eingesetzt <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Elementdecke===<br />
<br />
Bei der [[Elementdecken - Begriffe|Elementdecke]] (Gitterträgerdecke) handelt es sich um eine ca. 5 cm starke Fertigteilplatte mit einer Breite bis 3 m <ref name = "Q12"> Oberndorfer, Typenblatt Elementdecke, https://www.oberndorfer.com/deckensysteme/ed-elementdecke/elementdecke?export=pdf </ref>. Diese Fertigteilplatte enthält bereits ihre statisch erforderliche untere Bewehrung und dient später als Schalung für den Ortbeton. Um die dünnen Fertigteilplatten gut handhaben zu können, werden sie mit biegesteifer Bewehrung in Form von [[Gitterträger nach Zulassung|Gitterträgern]] versehen. Im Montagezustand dient der freiliegende Obergurt der Gitterträger als Druckzone. Die beiden bereits einbetonierten Untergurte können der statisch erforderlichen Zugbewehrung angerechnet werden. Eine ausreichende Verbindung zwischen Fertigteil und Ortbeton wird durch die diagonalen Streben der Gitterträger und die raue Oberseite der Platte gewährleistet. So kann die Decke im Prinzip wie eine in einem Arbeitsgang hergestellte Ortbetonplatte bemessen werden. Um eine Durchlaufwirkung der Decke zu erreichen, kann auf der Baustelle einfach eine obere Bewehrung auf die Gitterträger montiert werden. <br />
<br />
Mittels spezieller Gitterträger können Elementdecken mit 5 m Spannweite ohne Montageunterstützung verbaut werden. Die speziellen Gitterträger bestehen aus U-förmigen und knickstabilen Stahlblechprofilen anstelle von stabförmigen Obergurten. Diese Deckenart ist bei Bauwerken mit großen Geschosshöhen besonders wirtschaftlich, sofern der Mehrpreis für die speziellen Gitterträger geringer ist als die Kosten für eine Montageunterstützung <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
In der Regel sind die Decken einachsig gespannt und schlaff bewehrt. Es lassen sich wirtschaftliche Stützweiten bis 7,50 m erreichen. Mit zweiachsig gespannte Decken können Stützweiten bis 10 m erreicht werden <ref name = "Q12"></ref>. Vorgespannte Elementdecken werden ebenfalls angeboten, mit denen noch größere Stützweiten realisiert werden können. Die Herstellung von Elementdecken (Halbfertigteil) bringt im Vergleich zur Anwendung von Vollfertigteil-Deckensystemen eine längere Bauzeit mit sich. Jedoch können aufgrund des geringen Gewichtes großflächigere Elemente verbaut werden, die weniger [[Fertigteile - Transport und Montage#Elementfugen|Fugen]] und kaum vertikale Versprünge mit sich bringen <ref name = "Q2"></ref>.<br />
<br />
==Vor- und Nachteile==<br />
<br />
===Qualitätsverbesserung===<br />
<br />
Vorteilhaft bei der Werksfertigung ist, dass die Produktion nicht der Witterung ausgesetzt ist. Somit entstehen bessere Arbeitsbedingungen, die eine höhere Arbeitsleistung der Arbeiter*innen und auch eine bessere Qualität der Bauteile im Vergleich zur Ortbetonbauweise mit sich bringen. Bei der [[Fertigteile - Herstellung|Herstellung von Fertigteilen]] sorgen unter anderem die eingesetzten Typen- und Stahlschalungen für eine exakte Maßhaltigkeit. Durch den [[Fertigteile - Herstellung#Beton im Fertigteilbau|werksseitig hergestellten Beton]] lässt sich eine sehr hohe Betonqualität erzielen. Des Weiteren lassen sich nur im Fertigteilwerk strukturierte und farblich gestaltete Bauteile nach architektonischen Vorgaben, wie es zum Beispiel bei [[Fertigteile - Übersicht#Sandwich-Fassadenplatten|Fassadenplatten]] der Fall ist, realisieren <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Herstellungskosten===<br />
<br />
Um die anfallenden Kosten bei der Herstellung von Fertigteilen zu senken, werden gut konstruierte und durchdachte Schalungen eingesetzt, die bei großen Serien mehrfach verwendet werden können. Die mögliche Mechanisierung und Automatisierung im Werk sorgt für eine wesentlich schnellere Fertigung der Bauteile. Durch den Einbau der Fertigteile werden die Kosten auf der Baustelle zusätzlich durch nur selten oder gar nicht benötigte Gerüste reduziert.<br />
Einen weiteren Vorteil bringen die dünn ausgeführten Bauteilquerschnitte mit sich. Anstatt einfacher Rechteckquerschnitte werden beispielsweise an die höhere Betonqualität angepasste T-Querschnitte verwendet. Diese erfüllen genauestens die statischen Erfordernisse und sorgen so für eine Material- und Gewichtsersparnis <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
Ein großer Nachteil der Fertigteile ist der [[Fertigteile - Transport und Montage#Transport|Transport]] und die damit verbundenen Kosten. Zunächst muss überhaupt eine Zufahrt zu der Baustelle vorhanden sein. Um die Transportkosten im Rahmen zu halten, lohnt sich der Einsatz von werksseitig hergestellten Bauteilen oft nur in einem gewissen Aktionsradius. Allerdings stellt dies nur noch begrenzt ein Problem dar, denn heutzutage sind leistungsfähige Fertigteilwerke überall dort flächendeckend anzutreffen, wo auch eine gewisse Nachfrage besteht <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
===Bauzeit===<br />
<br />
Durch das Errichten eines Bauwerkes mit Hilfe von Fertigteilen wird die Bauzeit drastisch verkürzt. Dies liegt daran, dass die benötigten Bauteile (z. B. [[Fertigteile - Übersicht#Fundamente|Fundamente]], [[Fertigteile - Übersicht#Stützen|Stützen]], [[Fertigteile - Übersicht#Träger und Binder|Binder]]) das ganze Jahr über produziert werden können. Allerdings wird bei der Werksfertigung eine gewisse Vorlaufzeit benötigt, um die Fertigteile zu produzieren. Die anschließende [[Fertigteile - Transport und Montage#Montage|Montage]] kann innerhalb kürzester Zeit (auch im Winter) auf der Baustelle und ohne eine aufwendige Baustelleneinrichtung erfolgen. Dank der verkürzten Bauzeit lassen sich Finanzierungskosten einsparen. Des Weiteren profitieren beispielsweise Industriebauten von frühzeitigeren Nutzungserträgen. Bei einem Bauwerk, welches nicht aus einem Standard-Fertigteilsystem besteht, ist der Planungsaufwand jedoch oftmals sehr hoch <ref name = "Q1"></ref>.<br />
<br />
==Regeln und Normen==<br />
<br />
Um einen guten Überblick zu den aktuell gültigen Normen und Richtlinien zu erlangen, wird an dieser Stelle auf das Buch „Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau“ verwiesen <ref name = "Q13"> Alfred Steinle, Hubert Bachmann, Mathias Tillmann, Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau, 3. Auflage, Berlin, 2018 </ref>. Dort sind nationale, europäische und internationale Normen aufgeführt. Informationen zu den Richtlinien des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DAfStb), Merkblätter der Fachvereinigung Deutscher Betonfertigteilbau e.V. sowie des Deutschen Beton- und Bautechnik-Verein e.V. sind ebenfalls enthalten. Die Anwendung dieser Normen und Richtlinien in Bezug auf die Bemessung und Konstruktion von Stahl- und Spannbetontragwerken sind im [[Eurocode - Übersicht|Eurocode]] 2 festgehalten <ref name = "Q14"> Frank Fingerloos, Josef Hegger, Konrad Zilch, Eurocode 2 für Deutschland DIN EN 1992-1-1 Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau mit Nationalem Anhang Kommentierte Fassung. 2. Auflage, Berlin, 2016 </ref>.<br />
<br />
==Quellen==<br />
<br />
<references/><br />
<br />
{{Seiteninfo<br />
|Quality-flag = [[File:quality-flag-white.gif|right|70px]]<br />
|Status = Seite in Bearbeitung|}}<br />
<br />
[[Kategorie:Grundlagen/Begriffe-Stahlbetonbau]]</div>Gbolle