Elementdecken - Anwendungsregeln

Betonfestigkeitsklassen

Die zulässigen Betonfestigkeitsklassen für die Teilfertigteile und die Ortbetonergänzung sind in den Bauartgenehmigungen geregelt. Die mindestens erforderlichen Betonfestigkeitsklassen, die sich aus den Expositionsklassen ergeben, sind einzuhalten. Werden unterschiedliche Betonfestigkeitsklassen verwendet, so ist die geringere Betonfestigkeitsklasse für die Bemessung maßgebend. Bei Verwendung von Leichtbeton muss dieser mindestens der Rohdichteklasse D1,2 (>1000kg/m³) entsprechen.

Nach den Bauartgenehmigungen dürfen im Regelfall folgende Betone entsprechend DIN EN 206-1 und DIN 1045-2 verwendet werden.

Halbfertigteil		Ortbetonergänzung
Normal- und Schwerbeton	Leichtbeton	Normal- und Schwerbeton	Leichtbeton
		C16/20
C20/25		C20/25
C25/30	LC25/28	C25/30	LC25/28
C30/37	LC30/33	C30/37	LC30/33
C35/45	LC35/38	C35/45	LC35/38
C40/50	LC40/44	C40/50	LC40/44
C45/55	LC45/50	C45/55	LC45/50
C50/60	LC50/55	C50/60	LC50/55

Betonstahl (Zulagebewehrung)

Für die Zulagebewehrung in Elementdecken gelten nach den Bauartgenehmigungen die gleichen Anforderungen wie bei Bewehrungsstahl in monolithisch hergestellten Ortbetondecken. Nach Eurocode 2 ist die Verwendung von glatten oder profilierten Bewehrungsdrähten aufgrund zu geringer Verbundtragfähigkeiten und die Verwendung von Bewehrungsstählen mit Stabdurchmessern kleiner 6 mm aufgrund zu geringer Duktilität nicht zulässig. Folgende gerippte Betonstähle nach Eurocode 2 und DIN 488-1 sind verwendbar:

B500 A	Betonstahl in Ringen oder als abgewickeltes Erzeugnis (Betonstabstahl B500A) nach DIN 488-3
	Betonstahlmatten nach DIN 488-4
B500 B	Betonstabstahl nach DIN 488-2
	Betonstahl in Ringen oder abgewickeltes Erzeugnis nach DIN 488-3
	Betonstahlmatten nach DIN 488-4
Betonstahl mit bauaufsichtlicher Zulassung (z.B. nichtrostender Betonstahl)

Gitterträger

Die Anforderungen an die Beschaffenheit der Gitterträger ist in den Zulassungen geregelt. Weitere Informationen und Übersichten zu den derzeit zugelassenen Gitterträgern sind auf der Seite "Gitterträger nach Zulassung" zu finden.

Betondeckung

Die Ermittlung der erforderlichen Betondeckungen erfolgt grundsätzlich wie bei monolithisch hergestellten Ortbetondecken. Besonderheiten ergeben sich jedoch für die Betondeckung zur Verbundfuge und an Elementstößen. Auf die Ermittlung der Betondeckung bei Halbfertigteilen wird auf der Seite "Betondeckungsmaße bei Halbfertigteilen" eingegangen.

Bewehrungsanordnung

Für die Bewehrungsanordnung ergeben sich drei verschiedene Varianten. Die Gitterträger werden im Regelfall in der Haupttragrichtung angeordnet. Die unterschiedlichen statischen Nutzhöhen der im Fertigteil bzw. im Aufbeton verlegten Bewehrungsanteile sind bei der Bemessung zu berücksichtigen. Weitere Vor- und Nachteile zwischen den Varianten ergeben sich beispielsweise in Bezug auf die Ausführung von konstruktiven oder tragenden Übergreifungsstößen oder die Verlegbarkeit insbesondere bei durchgehender Verlegung im Aufbeton (in Querrichtung müssen die Bewehrungsstäbe auf der Baustelle durch die Gitterträger geführt werden).

Anordnung der konstruktiven Querbewehrung mit Abstandhaltern in der Schalform

vollständige Bewehrungsanordnung in der Schalform

Varianten der Bewehrungsanordnung

Abmessungen Halbfertigteil, Aufbetonschicht und Gesamtdecke

Mindestdicken

Halbfertigteil

Abmessungen Halbfertigteil, Aufbetonschicht, Gesamtdecke

Die Zulassungen gelten für Fertigteilelemente mit einer Mindestdicke von 40 mm. Die erforderliche Dicke der Fertigteilelemente ergibt sich unter Einhaltung des genannten Mindestwertes aus den verwendeten Bewehrungsdurchmessern zuzüglich der erforderlichen Betondeckungen. Übliche Dicken der Fertigteilelemente im Hochbau liegen zwischen 50 und 70 mm.

Ortbetonbeton

Der Eurocode 2 Abschnitt 10.9.3 stellt die Bedingung, dass die Bemessung als Verbundbauteil nur bei nachgewiesener Verbundfuge und bei einer Aufbetonschicht von mindestens 40 mm zulässig ist. Außerdem ergibt sich aus den Zulassungen, dass zwischen der Unterseite der Gitterträgerobergurte und der Fertigteiloberfläche mindestens ein Abstand von 20 mm verbleiben muss, wenn die Gitterträger als Verbundbewehrung eingesetzt werden, um eine ausreichende Verankerung der Gitterträgerdiagonalen im Ortbeton zu gewährleisten. Zuzüglich des minimal möglichen Obergurtdurchmessers und der erforderlichen oberen Betondeckung liegt die theoretisch mindestens erforderliche Ortbetondicke bereits bei 45 mm. Praktisch sind Ortbetondicken unter 50 mm nicht ausführbar bzw. werden nicht angewendet

Gesamtdecke

Aus den zuvor genannten Mindestmaßen für die Halbfertigteile und die Ortbetonschicht ergibt sich bereits eine theoretische Mindestdeckendicke von 85 mm. Die minimale Gitterträgerhöhe liegt jedoch bei 60 mm. Zuzüglich der mindestens erforderlichen oberen und unteren Betondeckung ergibt sich eine Deckendicke von 100 mm für Decken ohne erforderliche Querkraftbewehrung. Somit liegt die minimale theoretische Deckendicke bereits 30 mm über der von monolithisch hergestellten Ortbetondecken. Die Mindestdeckendicken für Elementdecken mit Querkraft- oder Durchstanzbewehrung entsprechen grundsätzlich wieder denen von monolithisch hergestellten Decken. Einzige Ausnahme stellen Elementdecken mit Filigran-Durchstanzgitterträgern FDB dar. Nach der entsprechenden ETA gilt eine Mindestdicke von 18 cm.

Elementlängen, Standardbreiten und Passplatten

Die Lieferlängen von Fertigteilelementen sind durch folgende Faktoren begrenzt:

- Gewicht der Elemente (im Regelfall 125 - 175 kg/m²)

- Fertigungs- und Lagerungsbedingungen in den Fertigteilwerken

- verkehrsrechtliche Bestimmungen (maximales Gewicht und Länge der Transportfahrzeuge)

- Bedingungen auf der Baustelle (Bewegungsfreiheit)

- wirtschaftlicher Kraneinsatz (Krankapazität und Kranausrüstung bspw. Traversen)

- Handhabung und Sicherheit beim Verlegen der Elemente (bspw. Windanfälligkeit)

Praktikable Elementlängen liegen zwischen 8 - 9 m und werden im Regelfall von Auflager zu Auflager gewählt. Die Elementbreiten sind ebenfalls aufgrund technischer Gegebenheiten in den Fertigteilwerken begrenzt. Die werkspezifisch maximal möglichen Elementbreiten werden als Standardbreiten bezeichnet. Elemente, die von den werksspezifischen Standardbreiten abweichen, werden als Passplatten bezeichnet. Die Standardbreiten von Elementdecken liegen heute beispielsweise bei 2,40 m; 2,45 m; 2,48 m; 2,50 m und in Sonderfällen bei 3,00 m. Andere werksspezifische Standardbreiten sind möglich.

Gitterträgeranordnung

Gitterträgerhöhen

Die mindestens erforderlichen Gitterträgerhöhen sind abhängig von der Funktion des Gitterträgers und der Deckenbelastung. Die Konstruktionsart der Decke (einachsig/zweiachsig) hat keinen direkten Einfluss auf die erforderliche Gitterträgerhöhe. Bei Anordnung der Gitterträger als Verbundbewehrung muss mindestens ein Abstand zwischen Unterkante Obergurt und Oberfläche Fertigteilelement von 20 mm eingehalten werden, um die Verankerung der Gitterträgerdiagonalen im Ortbeton gewährleisten zu können. Unter Einhaltung dieser Bedingung ist kein weiterer Nachweis der Verankerung der Gitterträgerdiagonalen erforderlich. Eine minimale Einbindetiefe der Gitterträgeruntergurte in die Fertigteilplatte wird in den Zulassungen nicht direkt festgelegt. Jedoch enthält die DIN EN 13747 dazu die Forderung, dass die Einbindetiefe des Untergurtes mindestens 10 mm betragen muss. Dieser Wert kann als Mindestwert verstanden werden, wobei dieser unter Einhaltung der erforderlichen Betondeckung aus Verbundanforderungen für die Biegezugbewehrung im Fertigteil nicht maßgebend wird. Werden die Gitterträger als Querkraftbewehrung eingebaut, muss die Gitterträgerhöhe über die gesamte Querschnitthöhe unter Berücksichtigung der erforderlichen oberen und unteren Betondeckung reichen. Dabei gilt es zu beachten, dass die Lage der Verankerungsebene der Gitterträgerdiagonalen in Bezug auf die Lage der oberen Biegebewehrung der Haupttragrichtung Einfluss auf die Tragfähigkeit der Decke hat. Wird die maximale Querkrafttragfähigkeit bis 50% ausgenutzt, ist es zulässig, dass sich die obere Biegebewehrung der Haupttragrichtung nicht auf gleicher Höhe wie die Gitterträgerobergurte befindet. Wird die Querkrafttragfähigkeit mehr als 50% ausgenutzt, muss sich die obere Biegebewehrung der Haupttragrichtung auf Höhe der Gitterträgerobergurte befinden. Sinngemäß werden die Gitterträgerdiagonalen in diesem Fall auf Höhe der Biegebewehrung der Haupttragrichtung verankert.

Erforderliche Gitterträgerhöhen

Gitterträgerabstände

Die maximal zulässigen Randabstände richten sich nach der Funktion des Gitterträgers in der Elementdecke. Werden die Gitterträger als Verbundbewehrung in ein- und zweiachsig gespannte Decken eingebaut, darf nach den Zulassungen der Abstand zu Elementrändern rechtwinklig zur Gitterträgerachse maximal 37,5 cm betragen. Befinden sich bei zweiachsig gespannten Decken innerhalb des Drillbereiches Elementstoßfugen und soll dennoch die günstige Wirkung der Drillsteifigkeit bei der Schnittgrößenermittlung berücksichtigt werden, so müssen nach Eurocode 2 Abschnitt 10.9.3 NA.14 die betreffenden Stoßfugen durch eine Verbundsicherungsbewehrung im Abstand von höchstens 10 cm zum Rand gesichert werden (siehe auch Abschnitt Drillsteifigkeit). Dieses wird auch empfohlen, wenn die günstige Wirkung der Drillsteifigkeit rechnerisch nicht angesetzt wird. Die gleichen maximalen Randabstände gelten prinzipiell für die Anordnung als Querkraft- und Verbundbewehrung. Die maximalen Abstände zwischen den Gitterträgern sind ebenfalls abhängig von der Funktion der Gitterträger und der Deckenkonstruktion, in die sie eingebaut werden sollen. Dabei ist es möglich, dass funktional unterschiedliche Gitterträger in Kombination in Elementdecken eingebaut werden. Der Neigungswinkel der Querkraftbewehrung α darf in Querrichtung zur Gitterträgerachse mit α = 90° angesetzt werden, da die seitliche Neigung der Gitterträgerdiagonalen vernachlässigbar ist. Die Verbund- bzw. Querkraftbewehrung wird durch die Gitterträgerdiagonalen gebildet. Bei Einsatz der Gitterträger als Verbundbewehrung ist der maximale Diagonalen-Abstand in Richtung der Gitterträgerachse auf die 2,5-fache Deckenhöhe und 30 cm begrenzt. Werden die Gitterträger gleichzeitig als Querkraftbewehrung eingebaut, sind die Abstände für Querkraftbewehrung maßgebend. In der Regel sind die maximal zulässigen Diagonalenabstände bei üblichen Gitterträgern mit Knotenabständen von 20 cm immer eingehalten. Für die maximalen Abstände der Querkraftbewehrung in Trägerlängsrichtung ist für α der Neigungswinkel der zum Auflager hin steigenden Gitterträgerdiagonalen anzusetzen.

Fachwerkmodell mit variabler Druckstrebenneigung und geneigter Querkraftbewehrung

Funktion des Gitterträgers	zulässiger Randabstand quer zur Gitterträgerachse
Verbundbewehrung	$s_{max}\leq 37,5cm$
Verbundsicherungsbewehrung an Stoßfugen im Drillbereich	$s_{max}\leq 10cm$

Funktion des Gitterträgers		zulässiger Achsabstand quer zur Gitterträgerachse
Verbundbewehrung	in einachsig gespannten Platten, Gitterträger in Spannrichtung	$s_{max}\leq 5*h$ $s_{max}\leq 75cm$
	in zweiachsig gespannten Platten, Gitterträger in Haupttragrichtung, Biegezugbewehrung der Nebentragrichtung vollständig im Ortbeton
	in zweiachsig gespannten Platten, Gitterträger in Haupttragrichtung, Biegezugbewehrung beider Tragrichtungen im Fertigteil	$s_{max}\leq 2*h$ $s_{max}\leq 75cm$
	in zweiachsig gespannten Platten, Sicherung eines Tragstoßes
Querkraftbewehrung	in einachsig gespannten Platten, Gitterträger in Spannrichtung, Querkraftbewehrung rechnerisch erforderlich	$s_{max}\leq 40cm\,\,bei\,\,h\leq 40cm$ $s_{max}\leq min\left(80cm;\,h\right)\,\,bei\,\,h>40cm$
	in zweiachsig gespannten Platten, Gitterträger in Haupttragrichtung, Querkraftbewehrung in Nebentragrichtung rechnerisch nicht erforderlich
	in zweiachsig gespannten Platten, Gitterträger in Haupttragrichtung, Querkraftbewehrung für die Nebentragrichtung rechnerisch erforderlich	$s_{max}\leq \left(cot\,\Theta +cot\,\alpha \right)*z$ $s_{max}\leq 20cm\,\,(21cm)$

Funktion des Gitterträgers	zulässiger Diagonalenabstand längs zur Gitterträgerachse
Verbundbewehrung	$s_{max}\leq 2,5*h$ $s_{max}\leq 30cm$
Querkraftbewehrung	$s_{max}\leq \left(cot\,\Theta +cot\,\alpha \right)*z$ $s_{max}\leq 20cm\,\,(21cm)$

Anordnung bei Passplatten

Aus den Zulassungen ergibt sich eine mindestens erforderliche Gitterträgeranzahl je Fertigteilelement in Abhängigkeit von der Elementbreite.

Gitterträgeranordnung bei Passplatten

Anordnung an Auflagern/Randunterstützungen

An Wandauflagern sind grundsätzlich zusätzliche Randunterstützungen erforderlich. Auf diese darf unter Einhaltung der folgenden Bedingungen verzichtet werden:

- Auflagertiefe der Halbfertigteile ≥ 35 mm und

- bei einer Auflagerkraft ≤ 5 kN je Gitterträger: Anordnung eines Untergurtknotenpunktes über dem Auflager bei jedem zweiten Gitterträger bzw.

- bei einer Auflagerkraft > 5 kN je Gitterträger: Anordnung eines Untergurtknotenpunktes über dem Auflager bei jedem Gitterträger

Zusätzliche Randunterstützungen können außerdem entbehrlich sein bei sehr kleinen Spannweiten zwischen zwei Wandauflagern. In diesem Fall sollte jedoch nicht die maximal zulässige Stützweiten ausgereizt werden, die sich aus der maximalen Momententragfähigkeit ergibt. Aufgrund der fehlenden günstigen Durchlaufwirkung an Zwischenunterstützungen wären größere Durchbiegungen die Folge.

Sofern eine zusätzliche Randunterstützung erforderlich ist und angeordnet wird, muss diese unter dem Untergurtknoten angeordnet werden, welcher dem jeweiligen Wandauflager nächstgelegen ist.

Oberflächenbeschaffenheit der Verbundfuge

Die Oberflächenbeschaffenheit von Verbundfugen wird nach Eurocode 2 in vier Rauigkeitskategorien eingeteilt. In Abhängigkeit von den Rauigkeitskategorien sind Beiwerte für die verschiedenen Traganteile der Verbundfuge festgelegt. Die Oberflächenbeschaffenheit der Verbundfuge kann durch verschiedene Verfahren bei der Herstellung der Halbfertigteile im Betonfertigteilwerk beeinflusst werden. Im Regelfall werden die frisch geschütteten Halbfertigteile in beweglichen Fertigungstischen unter Rechen mit pendelnd gelagerten Zinken hindurchgefahren, wodurch Riefen in einem bestimmten Abstand in den Frischeton des Teilfertigteils gezogen und die Oberfläche der Verbundfuge aufgeraut wird. An Bewehrungselementen oder Einbauteilen (Aussparungen), die aus dem Halbfertigteil herausragen, klappen die Zinken hoch. Dadurch kann es bei der Herstellung der Verbundfugenoberfläche erforderlich sein, die Frischbetonoberfläche an Fehlstellen manuell mit Hilfe von Kellen oder Harken aufzurauen.

Im Regelfall werden Verbundfugen in Elementdecken glatt oder rau ausgeführt. Der Eurocode 2 enthält den Hinweis, dass bei Betonen mit fließfähiger oder sehr fließfähiger Konsistenz eine Einstufung der Verbundfuge als sehr glatt vorzunehmen ist, wenn keine Nachbehandlung des Frischbetons nach dem Verdichten erfolgt.

Rauigkeitskategorie	Herstellung	c	µ	ν
Sehr glatt	Betonierung gegen Stahl, Kunststoff, speziell geglättete Schalung	0	0,50	0
Glatt	abgezogene Oberfläche oder Gleit- bzw. Extruderverfahren ohne weitere Behandlung	0,20	0,60	0,20
Rau	Durchziehen eines Rechens mit ungefähr 40 mm Zinkenabstand oder Freilegen des Korngerüsts	0,40	0,70	0,50
Verzahnt	Freilegen des Korngerüstes oder andere äquivalente Methoden	0,50	0,90	0,70

Auflagerung der Halbfertigteile

Die Halbfertigteile werden im Regelfall an ihren Enden direkt auf Wänden oder indirekt z.B. auf Unterzügen aufgelagert. Für die Mindestwanddicken von Zwischenauflagern bei durchlaufenden Decken verweisen die Zulassungen auf den Eurocode 2. Danach müssen folgende Mindestwanddicken an Zwischenauflagern von durchlaufenden Decken eingehalten werden.

Wandausführung	Mindestwanddicke [cm]
Mauerwerk	11,5
Ortbeton (≥C16/20)	10,0
Betonfertigteil (≥C16/20)	8,0

Werden die Fertigteilelemente an Zwischenauflagern unterbrochen, muss nach den Zulassungen die Wanddicke unabhängig von der Wandausführung mindestens 11,5 cm betragen. Zusätzlich ist zu beachten, dass die Fertigteilelemente in ein Mörtelbett aufzulagern sind, wenn diese mehr als 40 mm aufliegen. Daraus und aus den Regelungen des Eurocode 2 ergibt sich, dass bei Fertigteilelementen, die an Zwischenauflagern durchlaufen, immer eine Auflagerung in ein Mörtelbett erforderlich ist. Die Auflagerung in ein Mörtelbett ist bei der Ausführung verhältnismäßig aufwändig. Daher wird die Auflagertiefe der Fertigteilelemente an Auflagern, an denen die Fertigteilelemente unterbrochen sind bzw. enden, im Regelfall auf 40 mm begrenzt.

Für die Bemessung und Ausführung von trockenen Auflagerungen der Halbfertigteile sind die Anforderungen des Eurocode 2 einzuhalten. Dieses sind unter anderem die gewährleistete Ebenheit der Auflagerfläche und die Begrenzung der einwirkenden Auflagerpressung auf 40% der maßgebenden Auflagerfestigkeit.

Verankerung der Biegezugbewehrung an Auflagern

Endauflager

Verankerung mit aufgebogener Zulagebewehrung in Schalform

Verankerung mit aufgebogener Zulagebewehrung am ausgehärteten Halbfertigteil

Zwischenauflager

Besonderheiten an Elementstößen

Druckfugen

Befinden sich Elementstoßfugen im Druckbereich, muss mindestens ein Abstand von 40 mm zwischen den Fertigteilelementen verbleiben, der mit Ortbeton ausgefüllt wird. Dadurch soll eine optimale Druckkraftübertragung gewährleistet werden. Dieses kommt zum Beispiel im Auflagerbereich von punktförmig gestützten Platten vor.

Abfasung der Elementkanten

Drillsteifigkeit

Isotrope Plattensteifigkeit

Konstruktive Übergreifungsstöße

Tragende Übergreifungsstöße

An die Ausführung von tragenden Übergreifungsstößen stellt der Eurocode 2 höhere Anforderungen als an Stöße der konstruktiven Querbewehrung. Beispielsweise ist die Aufnahme der vertikalen Spaltkraft, die sich aus der vertikal geneigten Betondruckstrebe zwischen den gestoßenen Stäben ergibt und zum Abplatzen der unteren Betondeckung führen kann, nachzuweisen. Dieses erfolgt für die maximale Zugkraft in den gestoßenen Stäben und mittels aquivalenter Bügelquerschnitt für die Gitterträger.

Außerdem sind nach Eurocode 2 die größeren Abstände zwischen den gestoßenen Stäben nicht mehr vernachlässigbar. Aus diesem Grund muss der maximale Stababstand ermittelt und die Übergreifungslänge ggf. erhöht werden. Der maximale Stababstand kann annähernd folgendermaßen bestimmt werden.

Bewehrung an freien ungestützten Rändern

Steckbügel im Halbfertigteil als Bewehrung am freien Rand quer zum Gitterträger

Quellen

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