Treppenkonstruktion

Anforderungen an Treppenkonstruktionen

Die Anforderungen an Treppenkonstruktionen richten sich nach Normen, Richtlinien, allgemein anerkannten Regeln der Technik, Herstellerangaben und nach dem Wunsch des Bauherrn. Wobei alle diese Bedingungen ständigen Anpassungen unterliegen. Alle aktuellen Angaben der Hersteller lassen sich unter dem oben angegebenen Link finden.

architektonische Entwurfsgrundlage

Unter der architektonischen Entwurfsgrundlage verstehen sich die Abmessungen der Treppe, welche sich aus der Geometrie und Lage des Treppenhauses herleiten. Im Regelfall wird dieser Schritt bereits vom Objektplaner durchgeführt. Daher dienen die in diesem Abschnitt behandelten Gleichungen lediglich der Vollständigkeit.

Da Treppen zu den Verkehrswegen zählen, unterliegen sie auch einer besonderen geometrischen Entwurfsgrundlage nach DIN 18065. Hierbei werden langjährig überlieferte und bewährte Formeln verwendet, bei welchen die Schrittlänge, der geringste Kraftaufwand beim Treppensteigen und die ausreichende Sicherheit beim Absteigen der Treppe berücksichtigt werden.

Zu den Grenzmaßen zählen:

• die Steigung einer Treppe: „Das Maß $s$ wird lotrecht von der Vorderkante der Trittfläche einer Stufe bis zur Vorderkante der Trittfläche der folgenden Stufe im Gehbereich gemessen“
• der Treppenauftritt: „Das Maß $a$ wird waagerecht von der Vorderkante einer Treppenstufe bis zur Projektion der Vorderkante der folgenden Treppenstufe in der Lauflinie gemessen“
• die Laufbreite: „Die Treppenlaufbreite $b$ wird gemessen als Grundrissmaß der Konstruktionsbreite. Bei seitlich eingebundenen Läufen gelten die Oberflächen der Rohbauwände (begrenzende Konstruktionsteile) als Begrenzung“

Die Grenzmaße können bestimmt werden, abhängig von der Art des Gebäudes, welche in der ersten Spalte der angegebenen Tabelle eindeutig beschrieben ist, und der Notwendigkeit der Treppe, die in der DIN 18065 und Musterbauordnung so definiert wird:

• Notwendige Treppe, „Treppe, die nach den behördlichen Vorschriften (z. B. Bauordnungen der Länder) als Teil des Rettungsweges vorhanden sein muss“ nach §34 Abs. 1 der Musterbauordnung: „Jedes nicht zu ebener Erde liegende Geschoss und der benutzbare Dachraum eines Gebäudes müssen über mindestens eine Treppe zugänglich sein.“
• nicht notwendige Treppe, „zusätzliche Treppe, die gegebenenfalls auch der Hauptnutzung dient“

Grenzmaße

	1	2	3	4	5	6	7
	Gebäudeart	Treppenart	minimale nutzbare Laufbreite (b) [cm]	Steigung (s) [cm]		Auftritt (a) [cm]
				min.	max.	min.	max.
1	Gebäude im Allgemeinen (Fertigmaße im Endzustand)	Baurechtlich notwendige Treppe	100	14	19	26	37
2		Baurechtlich nicht notwendige (zusätzliche)	50	14	21	21	37
3	Wohngebäude mit bis zu zwei Wohnungen und innerhalb von Wohnungen	Baurechtlich notwendige Treppe	80	14	20	23	37
4		Baurechtlich nicht notwendige (zusätzliche)	50	14	21	21	37

Abgrenzung Rampen, Treppen, Leitern
Maße in Millimeter
1 Steigeisen
2 Leitern
3 Leitertreppen
4 Treppen
4.1 baurechtlich nicht notwendige (zusätzliche) Treppen
4.2 baurechtlich notwendige Treppen für Wohngebäude mit nicht mehr als zwei Wohnungen und innerhalb von Wohnungen
4.3 baurechtlich notwendige Treppen in Gebäuden im Allgemeinen
5 Rampen

Da diese Tabelle für Steigung und Auftritt lediglich Bereiche nenne, dienen die folgenden Gleichungen der genaueren Bestimmung:

$2\cdot s+a=$Schrittmaß

$a-s\approx 12$

$a+s\approx 46$

$\alpha =tan^{-1}({\frac {s}{a}})$

wobei

$s~$ - Treppensteigung

$a~$ - Treppenauftritt

Schrittmaß - 590mm bis 650mm die mittlere Schrittlänge des Menschen

$\alpha$ - Steigungswinkel

Der Steigungswinkel ist ein entscheidendes Merkmal für die Bequemlichkeit des Aufstieges einer Treppe. Hierzu eine Grafik, die die verschiedenen Steigungen kategorisiert.
Um bei gegebener, nicht veränderlicher Höhe und einer begrenzten Länge trotzdem die Bequemlichkeit des Aufstieges gewährleisten zu können, ist es möglich, die Stufen zu unterschneiden. Hierzu wird, wie in der Grafik verdeutlicht wurde, jede Stufe um das Maß $u$ so verschoben, dass die Vorderkanten der Stufen über den Trittflächen der darunterliegenden Stufen liegen. Das Maß $u$ sollte sich zwischen 3 und 5 cm bewegen.

Platzhalter für Grafik

Des Weiteren darf ein Lauf einer Treppenanlage maximal 18 Steigungen $s$ enthalten. Bei Treppenanlagen mit mehr Steigungen ist ein Zwischenpodest anzuordnen. Ein Zwischenpodest bezeichnet einen Treppenabsatz zwischen zwei Treppenläufen und wird zwischen den Geschossen angeordnet. Die Tiefe des Treppenabsatzes sollte mindestens 110 der Laufbreite besitzen.

Ein von Treppenläufen, Treppenpodesten und Treppengeländern umschlossener freier Raum wird auch Treppenauge genannt. Das Maß für die Breite Fehler beim Parsen (Syntaxfehler): {\displaystyle b^{´}} des Treppenauges ergibt sich aus der angegebenen Gleichung:

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle 20cm \le b^{´}\le 30cm }

Wenn in einem Treppenhaus zwei Läufe übereinander liegen, ist eine lichte Höhe von mindestens 2,0 m einzuhalten. Diese lichte Höhe wird gemessen zwischen Stufenvorderkante und der Unterseite des darüber liegenden Laufs.

Schallschutz

Die Bauakustik gilt als wesentliches Qualitätsmerkmal einer Immobilie. Durch die Anforderungen soll erreicht werden, die Bewohner von an Treppenhäuser angrenzenden Wohnungen vor gesundheitsschädigendem Lärm zu schützen. Diese Anforderungen können auch einen Einfluss auf die Konstruktion einer Treppe haben.

Unter Schallschutz befinden sich die bauaufsichtlichen Mindestanforderungen nach DIN 4109 „Schallschutz im Hochbau“. Diese sind bindend und dürfen unter keinen Umständen unterschritten werden. Das Einhalten ist Vorrausetzung eines Bauantrages. Wird im Laufe der Planung entschieden, ausschließlich die Mindestanforderungen einzuhalten, ist es ausreichend, wenn Treppenlauf und Treppenpodest biegesteif miteinander verbunden sind. Die Treppenpodeste müssen dann mit schwimmendem Estrich ausgestattet werden. Der Lauf darf in dieser Variante einen beliebigen Belag erhalten. Darüber hinaus ist es wichtig darauf zu achten, dass die Läufe schalltechnisch von den Wänden getrennt werden. Dies kann durch zwei Möglichkeiten eingehalten werden: entweder durch einen Luftzwischenraum zwischen Wand und Lauf von 3 bis 6 cm oder mit Hilfe einer Fugenplatte zur Luftschalldämmung. Ein Beispiel für eine solche Platte ist eine [Schöck tronsole des Typen L]. Zur Veranschaulichung dient die Abbildung. Mit diesen angeführten Konstruktionen lässt sich der Mindestschallschutz erreichen.

Platzhalter für Grafik

Weil der Schallschutz einen Einfluss auf den Wert einer Immobilie haben kann, ist meist noch eine Abstimmung mit den Bauherren durchzuführen. Das zwischen Bauherrn und Planer erarbeitete Schallschutzniveau wird als privatrechtliche Anforderung bezeichnet und sollte vertraglich festgehalten werden.

In der Abstimmung kann sich nach der DEGA-Empfehlung 103: „Schallschutz im Wohnungsbau - Schallschutzausweis" von der Deutschen Gesellschaft für Akustik e.V (DEGA) und der Empfehlung VDI 4100: „Wohnungen - Beurteilung und Vorschläge für einen erhöhten Schallschutz" von dem Verein Deutscher Ingenieure (VDI) gerichtet werden. Anhand dieses, auf die Bedürfnisse des jeweiligen Bauherrn abgestimmten, festgelegten Wertes des Schallschutzes werden die weiteren Systemkomponenten der Treppe gewählt. Diese Bestandteile verändern das statische System der Trepppenanlage. So wird beispielweise die Lagerung des Treppenlaufs auf den Podestplatten bestimmt.

Brandschutz

Eine der wichtigsten Anforderungen an Treppen, der Brandschutz, hat einen besonderen Stellenwert, da notwendige Treppen und die dazu gehörigen notwendigen Treppenräume zusammen das System der vertikalen Flucht- und Rettungswege bilden. Auf Grund dessen ist gesetzlich geregelt, wie hoch der Feuerwiderstand der Bestandteile mindestens sein muss.

Um die Feuerwiderstandsklasse eines Gebäudes zu ermitteln, benötigt man die jeweilige Gebäudeklasse. So wie die Gebäudeklasse liegt auch die Mindestanforderung an den Brandschutz in der Länderverantwortung. Jedoch ist (Stand März 2019) dieser Absatz “Treppen“ in allen Landesbauordnungen identisch. Mit der Gebäudeklasse lässt sich über die angegebene Tabelle die Mindestanforderung für Treppen nach Musterbauordnung §34 ermitteln.

Mindestanforderungen an Treppen

	1	2	3	4	5	6
	Anforderungen nach §34 MBO	GK 1	GK 2	GK 3	GK 4	GK 5
1	Treppen, tragende Teile	ohne	ohne	nbr oder fh	nbr	nbr oder fh
2	Außentreppen, tragende Teile	ohne	ohne	nbr	nbr	nbr
nbr = nicht brennbar, fh = feuerhemmend, GK = Gebäudeklasse

Nach DIN EN 13501-2:2010-02 (1a) gehören Treppen zu den tragenden Bauteilen ohne raumabschließende Funktion. Über die Tabelle des angegeben Links lässt sich die in der Musterbauordnung geforderte Feuerwiderstandsdauer und die dazugehörige Kurzbezeichnung nach DIN EN 13501-2 bestimmen. Diese ist zum einen ein Kriterium für die Wahl verschiedener Systemkomponenten der jeweiligen Hersteller. Darüber hinaus existieren für die entsprechend festgelegte Widerstandsdauer Mindestmaße unter Brandschutz Stahlbeton abhängig davon, ob als Tragsystem eine Platte oder ein Balken gewählt wurde.

Die dort angegebenen Achsabstände kommen unter den in der Musterbauordnung hinterlegten Mindestanforderungen nicht zum Einsatz, denn in diesen Fällen erfüllt die nach EC2 ermittelte Betondeckung den Brandschutz. Falls durch den Brandschutzplaner eine erhöhte Feuerwiderstandsklasse gefordert ist, müssen die hinterlegten Achsabstände eingehalten werden. Für die Nachweise bestehender Treppen kann eine [Abminderung der Achsabstände] durch das Auftragen einer nach DIN 4102-4:2016 05 definierten Putzschicht erfolgen. Im verlinkten Absatz werden genauere Angaben gemacht.

Tragfähigkeit

Die letzte Anforderung, die an Treppen gestellt wird, sei die der Tragfähigkeit. Hierbei liegt der Schwerpunkt auf dem Produkt der aufzunehmenden Lasten und den dazugehörigen Teilsicherheitsbeiwerten nach EC 0/1. Bei der unter Verkehrslasten zu findenden Tabelle sind die Werte für vertikale Nutzlasten der Treppen unter der Kategorie T zu finden. Die horizontalen Nutzlasten auf das Geländer werden bei der Bemessung der Treppenläufe vernachlässigt und werden nur für die Bemessung der Verankerung des Geländers angesetzt. Die ständigen Lasten ergeben sich aus Eigengewicht der Podeste, Treppenläufe, Treppenbeläge und dem Putz an der Unterseite (sofern vorhanden). Bei leichten Geländern aus Stahl oder Holz wird auch das Eigengewicht des Geländers vernachlässigt.

$f_{d}=g_{d}+q_{d}$

$f_{d}=g_{d}+Q_{d}$

$q_{d}=q_{k}\cdot \gamma _{\mathrm {Q} }$

$Q_{d}=Q_{k}\cdot \gamma _{\mathrm {Q} }$

$g_{d}=g_{k}\cdot \gamma _{\mathrm {G} }$

$\gamma _{\mathrm {Q} }=1,50$

$\gamma _{\mathrm {G} }=1,35$

Mit:

$\gamma _{\mathrm {Q} }~$ - Teilsicherheitsbeiwert für veränderliche Lasten

$\gamma _{\mathrm {G} }$ - Teilsicherheitsbeiwert für ständige Lasten

$g_{d}$ - Designwert der ständigen Last

$q_{d}$ - Designwerte der veränderliche Flächenlasten

$Q_{d}$ - Designwerte der veränderliche Einzellasten

Alle spezifisch dem Tragsystem angepassten Lastanahmen sind dem jeweiligen Kapitel “Besonderheiten der Lastannahmen“ zu entnehmen.

Tragsysteme

Treppen bestehend aus tragenden Einzelstufen

Allgemeines

Diese Bauform wird nur bei kleineren Treppenanlagen angewendet. Große Treppenbreiten können nicht empfohlen werden, da die Einspannung durch das zu große Einspannmoment dann nur schwer umsetzbar ist. Die Herstellung im Mauerwerk ist sowohl bei kleinen als auch bei größeren Treppenbreiten nur schwer ausführbar. Deshalb werden die Treppenstufen meist nur auf kostspielige Art und Weise in benachbarte Stahlbetonwände eingebracht. Der hohe Kostenfaktor resultiert aus den Komplikationen bei der Herstellung des Verbundes, da die Anschlussbewehrung beim Erhärten des Wandbetons bereits in diesem verbaut sein muss. Die Schwierigkeit liegt hierbei im Verdichtungsprozess. Dieser kann nur bei durchgehender Schalung gewährleistet werden. Um diese Problematik zu umgehen, werden auch Rückbiegeanschlüsse\Verwahrkästen verwendet. Dadurch wird der Kostenpunkt der Herstellung zwar gemindert, die Materialkosten hingegen steigen. Bei dem Verfahren mit Verwahrkästen kann keine Vorfabrikation durchgeführt werden.

Quellen

Normen

Fachliteratur

Links

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